平面几何 五大定理及其证明
从你的全世界路过插曲-
平面几何
定理及其证明
一、
梅涅劳斯定理
1
.梅涅劳斯定理及其证明
定理
:一条直线与
A
BC
的三边
AB
、
BC
、
CA
所在直线分别交于点<
/p>
D
、
E
、
F
,且
D
、
E
、
F
均
不是
ABC
的顶点,则有
AD
BE
C
F
1<
/p>
.
DB
EC
FA
证明
:如图,过点
C
作
AB
的平行线,交
EF
于点
G
.
CG
CF
因为
CG //
AB
,所以
————(
1
)
< br>AD
FA
CG
EC
因为
CG //
AB
,所以
————(
2
)
DB
BE
由
(
1
< br>)
÷
(
2
)
可得
A
D
B
E
C
G
F
AD
BE
CF
DB
BE
CF
1
.
,
即得
D
B
EC
FA
AD
EC
FA
2
.梅涅劳斯定理的逆定理
及其证明
定理
:在
< br>
ABC
的边
AB
、
BC
上各有一点
D
、
E
,在边
AC
p>
的延长线上有一点
F
,若
< br>AD
BE
CF
1
,那么,
D
、
E
、
< br>F
三点共线.
DB
EC
FA
证明
:设直线<
/p>
EF
交
AB
于点
D
/
,则据梅涅劳斯定理有
AD
/
BE
CF
1
.
/
< br>D
B
EC
FA
< br>
D
/
D
B
E
A
C
F
AD
BE
CF
AD
AD
/
/
因为
1
,
所以有
/
.由于点
< br>D
、
D
都在线
< br>DB
D
B
DB
< br>EC
FA
段
AB
上,所以点
D
与
D
/
重合.即得
D
、
E
、
F
三点共线.<
/p>
二、
塞瓦定理
3
.塞瓦定理及其证明
定理
:
在
ABC
内一点
P
,
该点与
p>
ABC
的三个顶点相连所在的
三条直线分别交
ABC
三边
AB
、
BC
、
CA
于点
D
、
E
、
F
,
且
D
、
E
、<
/p>
F
三点均不是
ABC
的顶点,则有
A
AD
BE
CF
1
.
DB
EC
FA
证明
:运用面积比可得
p>
根据等比定理有
AD
S
ADP
S
ADC
.
DB
S
BDP
S
BDC
B
D
F
P
C
E
S
ADP
S
ADC
S
ADC
S
ADP
S
APC
,
S
BDP
S
BDC
S
BDC
S
BDP
S
B
PC
所以
AD
S
APC
.同理可得
BE
S
APB
,
CF
S
BPC
.
DB
S
BPC
EC
S
APC
FA
S
APB
三式相乘得
AD
B
E
CF
1
.
DB<
/p>
EC
FA
4
.塞
瓦定理的逆定理及其证明
定理
:在<
/p>
ABC
三边
A
B
、
BC
、
C
A
上各有一点
D
、
E
、
F
,且
D
、
E
、
F
均不是
ABC
的顶点,
AD
BE
CF
1
< br>,那么直线
CD
、
AE
、
BF
三线共点.
<
/p>
若
DB
EC
FA
证明
:
设直线
AE
与直线
BF
交于点
P
,
直线
CP
交
AB
于点
D
/
,
则
据塞瓦定理有
AD
/
BE
CF
1
.
D
/
B
EC
FA
A
D
/
D
B
F
P
C
AD
BE
CF
/
AD
AD
/
因为
<
/p>
1
,所以有
/
.由于点
D
、
D
都在线
DB
D
B
DB
EC
FA
/
段
AB
上,所以点
D
与
D
< br>重合.即得
D
、
E
、
F
三点共线.
三、
西姆松定理
5
.西姆松定理及其证明
E
定理
:从
ABC
外接圆上任意一点
P
向
BC
、
CA
、
AB
或其延长线引垂线,垂足分别为
D
、
E
、
F
,则
D
、
E
、
F
三点共线.
证明
:如图示,连接
P
C
,连接
EF
交
< br>BC
于点
D
/
< br>,连接
PD
/
.
因为
PE
AE
,
PF
AF
,
所以
A
、
F
、
P
、
E
四点共圆,
可得
FAE
=
FEP
.
A
F
C
E
因为
A
、
B
、
P
、
p>
C
四点共圆,所以
BAC
=
BCP
,即
FAE
=
BCP
.
D
所以,
FEP =
< br>
BCP
,即
D
/
EP =
D
/
CP
,可得
C
、
D
/
、
P
、
E
四点
B
共圆.
所以,
CD
/
P +
CEP = 180
0
。而
CEP = 90
0
,所以
CD
/
P =
90
0
,
P
即
PD
/
B
C
.
由于过点
P
作
BC
的垂线,
< br>垂足只有一个,
所以点
D
与
p>
D
/
重合,
即得<
/p>
D
、
E
、
F
三点共线.
四、
托勒密定理
A
6
.托勒密定理及其证明
定理
:凸四边形
ABCD
是某圆的内接四边形,则
有
M
AB
·
CD +
BC
·
AD =
AC
·
BD
.
E
证明
:设点
M
是对角线
AC
与
< br>BD
的交点,在线段
BD
上找一
点,使得
DAE
=
BAM
.
因为
ADB =
ACB
,即
< br>ADE =
ACB
,所以
p>
ADE
∽
p>
ACB
,即得
D
AD
DE
,
即
AD
BC
AC
DE
————(
1
)
AC
BC
由于
DAE =
BAM
,所以
DAM =
<
/p>
BAE
,即
D
AC =
BAE
。而
ABD =
ACD
,即
ABE
=<
/p>
ACD
,所以
ABE
∽
ACD
.即得
B
C