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问题: 几何证明恒等式

设ABCD是圆外切梯形,E是它的对角线交点,r1,r2,r3,r4分别是三角形ABE,BCE,CDE,DAE的内切圆半径。求证:
1/r1+1/r3=1/r2+1/r4

解答:

设ABCD是圆外切梯形,E是它的对角线交点,r1,r2,r3,r4分别是三角形ABE,BCE,CDE,DAE的内切圆半径。
求证:1/r1+1/r3=1/r2+1/r4

证明 设AB=a,BC=b,CD=c,DA=d,AE=p,BE=m,CE=q,DE=n。
又设三角形ABE,BCE,CDE,DAE的面积分别为S1,S2,S3,S4。则
r1=2S1/(a+p+m);
r2=2S2/(b+m+q);
r3=2S3/(c+q+n);
r4=2S4/(d+n+p).
因为 S1=S3,所以1/r1+1/r3=(a+c+AC+BD)/(2S1).
因为S2/S1=q/p,所以S2=S1(q/p)。
同理:S4=S1(n/m)
又b/q=d/p,m/q=n/p,d/n=d/m,p/n=q/m.
于是1/r2+1/r4=[p(b+m+q)/q+m(d+n+p)/n]/(2S1)
1/r2+1/r4=[pb/q+pm/q+md/n+mp/n+p+m]/(2S1)
1/r2+1/r4=[d+n+b+q+p+m]/(2S1)=(b+d+AC+BD)/(2S1)
因为a+c=b+d,
所以1/r1+1/r3=1/r2+1/r4.