三割线定理是调和点列中的一个熟知结论,却曾被民间数学家多次发现.三割线定理可表述为:PAB、PCD为⊙O的两任意割线,AD与BC交于Q,PQ交⊙O于E、F,则1/PE+1/PF=2/PQ
三割线定理是调和点列中的一个熟知结论,却曾被民间数学家多次发现.三割线定理可表述为:PAB、PCD为⊙O的两任意割线,AD与BC交于Q,PQ交⊙O于E、F,则1/PE+1/PF=2/PQ
推广:自二次曲线L外一点P作直线交L于A,B,C,D,弦AD,BC交于Q,PQ交L于E,F,则1/PE+1/PF=2/PQ
三角函数证法
在这里仅考虑二次曲线为圆的情况
连BF、DF、AE、CE
由AE内分∠PAQ→由分角定理→
(EQ/PE)=(sin∠EAQ/sin∠PAE)(sin∠APQ/sin∠AQP)
由CE内分∠PCQ→由分角定理→
(EQ/PE)=(sin∠ECQ/sin∠ECP)(sin∠CPQ/sin∠CQP)
由∠EAQ=∠DFE=∠ECP,∠PAE=∠EFB=∠ECQ→
(EQ·EQ)/(PE·PE)=(sin∠APQ·sin∠CPQ)/(sin∠AQP·sin∠CQP)⑴。
由BF外分∠PBQ→
(FQ/PF)=(sin∠FBQ/sin∠PBF)(sin∠APQ/sin∠BQP○)
由DF外分∠PDQ→
(FQ/PF)=(sin∠FDQ/sin∠PDF)(sin∠CPQ/sin∠DQP○)
由∠FBQ与∠PDF,∠PBF与∠FDQ互补,→
(FQ·FQ)/(PF·PF)=(sin∠APQ·sin∠CPQ)/(sin∠CQP○·sin∠AQP○)⑵,(○表示互补)
⑴⑵→EQ/PE=FQ/PF→(PQ-PE)/PE=(PF-PQ)/PF→(PQ/PE)-1=1-(PQ/PF)→
PQ/PE+PQ/PF=2→1/PE+1/PF=2/PQ。证毕。
几何证法
在这里仅考虑二次曲线为圆的情况在PE上取一点G,使=PQ*PG=PA*PB=PC*PD
易证AQGB共圆,圆心为O1,BCQG共圆,圆心为O2
∵两圆圆心的连线段垂直于两圆交点的连线段
∴O1O2⊥PF,O1O⊥PB,O2O⊥PD
∴∠O2O1O=∠BPF,∠O1O2O=∠DPF
易证∠BGQ=∠PCQ=180°-∠BAQ
∴∠QBG=∠DPF,∠GO1O2=∠QBG=∠DPF,同理可得:∠GO2O1=∠BPF
∴∠O2O1O=∠GO2O1,∠O1O2O=∠GO1O2,△O1O2G≌△O1O2O(AAS)
∴四边形O1O2OG为等腰梯形,OG∥O1O2
又O1O2⊥PB,故OG⊥PB,垂径定理得:G为EF中点
∴2PG=PE+PF
又PG*PQ=PA*PB=PE*PF,∴2PG*PQ=2PE*PF
∴(PE+PF)*PQ=2PE*PF,等式两端同时除以PE*PF*PQ得:
1、/PE+1/PF=2/PQ。证毕。