Точка Брокара

Шаблон:Центр треугольника Точка Брокара — одна из двух точек внутри треугольника, возникающих на пересечении отрезков, соединяющих вершины треугольника с соответствующими свободными вершинами треугольников, подобных данному треугольнику и построенных на его сторонах. Считаются замечательными точками треугольника, с их помощью строятся многие объекты геометрии треугольника (в том числе окружность Брокара, треугольник Брокара, окружность Нейберга).

Названы по имени французского метеоролога и геометра Анри Брокара, описавшего точки и их построение в 1875 году, однако были известны и ранее, в частности, были построены в одной из работ немецкого математика и архитектора Августа Крелле, изданной в 1816 году.

В энциклопедии центров треугольника первая точка Брокара идентифицируется как $X(39)$.

Определение

В треугольнике $\mathrm{△}ABC$ со сторонами $a$, $b$, и $c$, противолежащими вершинам $A$, $B$ и $C$ соответственно, имеется всего одна точка $P$ такая, что отрезки прямых $AP$, $BP$ и $CP$ образуют один и тот же угол $\omega$ со сторонами $c$, $a$ и $b$ соответственно: $\mathrm{\angle }PAB=\mathrm{\angle }PBC=\mathrm{\angle }PCA$. Точка $P$ называется первой точкой Брокара треугольника $\mathrm{△}ABC$, а угол $\omega$ — углом Брокара треугольника.

Для угла Брокара $\omega$ выполняется следующее тождество: $\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{g}\omega =\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{g}\mathrm{\angle }BAC+\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{g}\mathrm{\angle }ABC+\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{g}\mathrm{\angle }ACB$. Для угла Брокара $\omega$ выполняется следующее неравенство Йиффа: $8{\omega }^3\le \alpha \beta \gamma$, где $\alpha =\mathrm{\angle }BAC,\beta =\mathrm{\angle }ABC,\gamma =\mathrm{\angle }ACB$ — углы искомого треугольника.

В треугольнике $\mathrm{△}ABC$ имеется также вторая точка Брокара $Q$, такая, что отрезки прямых $AQ$, $BQ$ и $CQ$ образуют один и тот же угол со сторонами $b$, $c$ и $a$ соответственно: $\mathrm{\angle }QCB=\mathrm{\angle }QBA=\mathrm{\angle }QAC$. Вторая точка Брокара изогонально сопряжена с первой точкой Брокара, то есть угол $\mathrm{\angle }PBC=\mathrm{\angle }PCA=\mathrm{\angle }PAB$ равен углу $\mathrm{\angle }QCB=\mathrm{\angle }QBA=\mathrm{\angle }QAC$.

Две точки Брокара тесно связаны друг с другом, различие между ними — в порядке, в котором нумеруются углы треугольника, так, например, первая точка Брокара треугольника $\mathrm{△}ABC$ совпадает со второй точкой Брокара треугольника $\mathrm{△}ACB$.

Построение

Наиболее известное построение точек Брокара — на пересечении окружностей, строящихся следующим образом: для $\mathrm{△}ABC$ проводится окружность через точки $A$ и $B$, касающаяся стороны $BC$ (центр этой окружности находится в точке, которая лежит на пересечении серединного перпендикуляра к стороне $AB$ с прямой, проходящей через $B$ и перпендикулярной $BC$); аналогичным образом строится окружность через точки $B$ и $C$ и касающуюся стороны $AC$; третья окружность — через точки $A$ и $C$ и касающаяся стороны $AB$. Эти три окружности имеют общую точку пересечения, являющуюся первой точкой Брокара треугольника $\mathrm{△}ABC$. Вторая точка Брокара строится аналогично — строятся окружности: через $A$ и $B$, касающаяся $AC$; через $B$ и $C$, касающаяся $AB$; через $A$ и $C$, касающаяся $BC$.

Свойства

Однородные трилинейные координаты для первой и второй точек Брокара есть $c/b:a/c:b/a$ и $b/c:c/a:a/b$ соответственно. Таким образом, их барицентрические координаты соответственно $c^2{a}^2:a^2{b}^2:b^2{c}^2$ и $a^2{b}^2:b^2{c}^2:c^2{a}^2.$

Точки Брокара лежат на окружности Брокара — окружности, диаметрально построенной на отрезке, соединяющем центр описанной окружности с точкой Лемуана. На ней также лежат вершины первых двух треугольников Брокара. Точки Брокара сопряжены изогонально.

Точка Брокара — одна из 2 точек внутри треугольника, чьи чевианы образуют равные углы с тремя его сторонами, измеренными в трёх его вершинах.

См. также

• Окружность Брокара
• Окружность Нойберга
• Окружности Схоуте
• Треугольник Брокара

Литература

• С. И. Зетель. Новая геометрия треугольника. — М.: Учпедгиз, 1940. — С. 81—89. — 96 с.
• Akopyan, A. V. & Zaslavsky, A. A. (2007), Geometry of Conics, vol. 26, Mathematical World, American Mathematical Society, с. 48–52, ISBN 978-0-8218-4323-9 
• Honsberger, Ross (1995), Chapter 10. The Brocard Points, Episodes in Nineteenth and Twentieth Century Euclidean Geometry, Washington, D.C.: The Mathematical Association of America 
• Прасолов В. В. Точки Брокара и изогональное сопряжение (Серия "Библиотека «Математическое просвещение»"). М.:МЦНМО, 2000. 24 с.
• Яковлев И. В. Материалы по математике. Изогональное сопряжение. С. 5-6// https://mathus.ru/math/isogonal.pdf