
在三角形ΔAB中,已知三边长度分别为a、b、c,以及三个角的比例关系:∠A:∠B:∠C=4:2:1。我们要证明的是:1/c = 1/a + 1/b。
以下是三种不同的证明方法:
第一种证明方法是三角证法。根据题意,我们可以得出∠A=4π/7, ∠B=2π/7, ∠C=π/7。利用正弦定理及恒等式,我们可以推导出sin(3π/7)= sin(4π/7), sin(2π/7)=2 sin(π/7) cos(π/7)。接着,我们可以计算1/sin(4π/7) + 1/sin(2π/7)的值,发现它等于1/sin(π/7),而sin(π/7)恰好是c的对边长度,因此我们可以得出1/a + 1/b = 1/c。证明完毕。
第二种证明方法是代数证法。根据倍角三角形定理,我们可以得出∠A=2∠B,这意味着a^2=b(b+c)。同样地,∠B=2∠C,意味着b^2=c(a+c)。将这两个等式相加,我们可以得到a^2=c(a+b+c)。由此,我们可以推导出1/c=(a+b+c)/a^2=(b+c)/a^2+1/a=1/b+1/a。证明完毕。
第三种证明方法是几何证法。这里我们运用托勒密定理来证明。首先,在ΔABC的外接圆上,我们在BC的优弧上取一点D,使得BD=AD。连接BD、AD和CD,显然有AD=AC和CD=BC。根据托勒密定理,我们有AD*BC=AB*CD+BD*AC。将已知的边长代入,我们可以得到ba=ca+cb。最后,我们将等式两边同时除以abc,即可得到所证明的结论。