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三割线定理

发布时间:2023-09-08 10:46:14

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

三割线定理详细介绍

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

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

三割线定理证法1

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○)

三割线定理

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。

三割线定理证法2

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

三割线定理

∴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。

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