相交弦定理
这个相交弦定理断言以下非常有用的事实:
给定圆内部的一个点P,穿过P的两条线,这两条线分别在点a和点D以及点B和点C与圆相交。然后AP·DP=BP·CP。
证明很容易从三角形ABP和CDP的相似性得出,这是它们角度相等的结果:
| ∠BAD=∠BCD, | 与同一弦BD相对的内接角相同, |
|
∠ABC=∠ADC, | 作为同一弦AC所面对的内接角, |
|
∠APB=∠CPD, | 作为一对垂直角度. |
(垂直角度由相同的相交线形成,但相反的光线——线的一半——被它们的交点切断。)
根据三角形ABP和CDP的相似性,我们得出比例:
第一个恒等式(AP/CP=BP/DP)直接导致了弦相交定理:AP·DP=BP·CP。
由于证明仅使用前两个比率的相等性,敏锐的观察者可能会询问第三个比率(AB/CD)是否有用。以下问题(由于N.Vasil'ev)出现在俄罗斯量子(M261991年3月-4月30日),并通过R.Honsberger先生在他的世界各地的数学栗子.
小船1和小船2以恒定速度行驶,但不一定相同,它们分别在同一时间从环形湖岸上的码头A和码头C出发。如果它们分别直达码头D和码头B,就会发生碰撞。证明如果船1直接驶向船坞B,船2直接驶向码头D,则它们会同时到达目的地。
证明在(*)之后加入了第三个比率!
首先,让v1和v2是船的速度。如果第一个从A到D,第二个从C到B,它们会碰撞,这意味着它们同时到达P点,即。,
应付账款/v1=CP/v2.
后者立即转化为
AP/CP=v1/v(v)2.
考虑到(*),这意味着
AB/CD=v1/v(v)2,
或
AB/v公司1=CD/v2,
也就是说,如果船1驶向B,船2驶向D,它们将同时到达那里。
工具书类
- R.Honsberger,世界各地的数学栗子,MAA,2001年,第115页
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