牛顿定理
数学术语
一般指平面几何中的牛顿定理(Newton's Theorem)
定理1
完全四边形三条对角线中点共线。
证明方法1
如图,在四边形ABCD中,设,,记BD中点为M,AC中点为L,EF中点为N。
证明:
取BE中点P,BC中点R,设,
∵RL、LQ分别是△ABC、△ACE中位线,A、B、E三点共线,
∴R,L、Q共线;QL//AE且,LR//AB且,
∴①。
同理可证:
M、R、P共线,
②;
由题意知:N、P、Q共线,
③。
①×②×③,得:
梅涅劳斯定理,得:
L、M、N三点共线
证毕。
故牛顿定理1成立。
证明方法2
如图1,图1中左图为当完全四边形中AE⊥BF,AF⊥DE时,由直角三角形斜边中线等于斜边一半推得红、绿三角形全等(SSS),则完全四边形对角线中点M、P所在直线平分BD,即M、N、P共线,将其仿射为一般形式即证牛顿定理1。
定理2
圆外切四边形的两条对角线的中点,及该圆的圆心,三点共线
证明方法一
如图2,设四边形ABCD是⊙I的外切四边形,E和F分别是它的对角线AC和BD的中点,连接EI。
要想证明定理成立,只需证EI过点F,即只需证△BEI与△DEI面积相等。
显然,①,
而②。
注意两个式子,由四边形ABCD外切于⊙I,
有,,。
即,
移项得,
由E是AC中点,
因此,有,
故,
由①、②式,得:
而F是BD的中点,由共边比例定理,EI过点F即EF过点I,故结论成立。
证毕。
证明方法二
如图,设四边形ABCD的内切圆圆心为O,AC的中点为M,BD的中点为N。
设AB的延长线和DC的延长线交于点E,过O作与OE垂直的XY交AB于X,交CD于Y。
注意到,点O是△ADE的内心,
因此有,
,,
∴。
同理可证,。
于是,(这里的相似是两条线段间的相似,X分AB的比等于Y分CD的比)。
注意到两个相似图形对应顶点的连线的中点,构成的图形与原来两个图型相似,则有MON构成线段,且有。
结论得证。
定理3
圆的外切四边形对角线交点和以切点为顶点的四边形对角线交点重合。
证明:
四边形ABCD的边AB、BC、CD、DA与内切圆分别切于点E、F、G、H。
首先证明,直线AC、EG、FH交于一点。设EG、FH分别交AC于点I、I'。
显然(弦切角),
因此易知,
故。
同样可证:
故。
从而I、I'重合,即直线AC、EG、FH交于一点。
同理可证:直线BD、EG、FH交于一点。
因此直线AC、BD、EG、FH交于一点。
证毕。
参考资料
最新修订时间:2024-04-23 15:04
目录
概述
定理1
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