莫利定理

莫利定理(Morley's theorem),也称为莫雷角三分线定理。
将三角形的三个内角三等分,靠近某边的两条三分角线相得到一个交点,则这样的三个交点可以构成一个正三角形。这个三角形常被称作莫利正三角形。
该定理以其美妙和证明困难著称。到目前为止,已经有很多证明方法。
英文版证明http://www.cut-the-knot.org/triangle/Morley/index.shtml
参考资料给出一种证明方法:设△ABC中,AQ,AR,BR,BP,CP,CQ为各角的三等分线,三边长为a,b,c,三内角为3α,3β,3γ,则α+β+γ=60°。
在△ABR中,由正弦定理,得AR=csinβ/sin(α+β)。
不失一般性,△ABC外接圆直径为1,则由正弦定理,知c=sin3γ,所以AR=
(sin3γ*sinβ)/sin(60°-γ)=[sinβ*sinγ(3-4sin² γ)]/[1/2(√3cosγ-sinγ)]=
2sinβsinγ(√3cosγ+sinγ)=4sinβsinγsin(60°+γ).
同理,AQ=4sinβsinγsin(60°+β)
在△ARQ中,由余弦定理,得RQ² =16sin² βsin² γ[sin² (60+γ)+sin² (60°+β)-2sin(60°+γ)*sin(60°+β)cosα]=16sin² αsin² βsin² γ.
这是一个关于α,β,γ的对称式,同理可得PQ² ,PR² 有相同的对称性,故PQ=RQ=PR,所以△PQR是正三角形。