平面几何 五大定理及其证明

温柔似野鬼°
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2021年02月16日 18:00
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2021年2月16日发(作者:破烂的近义词)


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



不是



ABC


的顶点,则有



AD


BE


C F





1< /p>




DB


EC


FA


证明


:如图,过点


C



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




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


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

< p>
EC


FA


证明


:设直线< /p>


EF



AB


于点


D


/


,则据梅涅劳斯定理有

< p>


AD


/


BE

< p>
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



AB


上,所以点


D



D

< p>
/


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





ABC


内一点


P



该点与



ABC


的三个顶点相连所在的

< p>
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

< p>
AD


BE


CF





1





DB


EC


FA


证明


:运用面积比可得


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


< p>
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>



DB


EC


FA


证明



设直线


AE


与直线


BF


交于点


P



直线


CP



AB


于点


D


/




据塞瓦定理有



AD


/


BE


CF




< p>
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


/



AB


上,所以点


D



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



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.

< p>


证明


:如图示,连接


P C


,连接


EF


< 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


=


< p>
FEP





A


F


C


E


因为


A



B



P



C


四点共圆,所以



BAC


=



BCP


,即



FAE


=

< p>


BCP




D


所以,



FEP =

< br>


BCP


,即



D


/


EP =



D


/


CP


,可得

< p>
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



PD


/



B C




由于过点


P



BC


的垂线,

< br>垂足只有一个,


所以点


D



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


< 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



ADE




ACB


,即得



D


AD


DE



, 即


AD



BC



AC



DE



————(


1




AC


BC


由于


DAE =



BAM

< p>
,所以



DAM =


< /p>


BAE


,即



D AC =



BAE


。而



ABD =



ACD


,即



ABE


=< /p>



ACD


,所以



ABE




ACD


.即得



B


C

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