阿基米德中點定理

阿基米德中點定理(),又稱為阿基米德折弦定理,是一個關於圓的定理。若一個圓上有兩點A,B,M為弧\overset{\frown}{AB}的中點,隨意選擇圓上的一點C,再選\overline{AC}上一點D使得\overline{MD}垂直\overline{AC}。若M、C分別在\overset{\frown}{AB}异侧,则\overline{AD}=\overline{CD}-\overline{BC};若M、C皆在\overset{\frown}{AB}同侧,则\overline{AD}=\overline{CD}+\overline{BC}。

证明
若为同侧:在线段\overline{AD}上取点X,使得\overline{DX}=\overline{DC},由于\overline{MD}\perp \overline{AC},有

\overline{MX}=\overline{MC}。又因为M为弧\overset{\frown}{AB}中点,\overset{\frown}{AM}=\overset{\frown}{BM}。

:同时由圆周角定理知:

:\angle MAC=\angle MBC,\angle ABM=\angle ACM,

:所以 \angle XMC = 2\angle DMC =180^\circ - 2\angle ACM = 180^\circ - 2\angle ABM = \angle AMB ,
:所以 \angle AMX=\angle AMC - \angle XMC=\angle AMC - \angle AMB = \angle BMC,

:所以 \triangle AMX \cong \triangle BMC,

:所以 \overline{AX}=\overline{BC},\overline{AD}=\overline{AX}+\overline{XD}=\overline{DC}+\overline{CB},命题得证。

若为异侧:在线段\overline{AD}延长线上取点X,使\overline{DX}=\overline{AD}.因为M为弧\overset{\frown}{AB}中点,所以\angle ACM=\angle BCM。又因为四边形AMBC为圆内接四边形,所以,延长\overline{CB}至P,则\angle MBP=\angle MAC。但是\overline{AD}=\overline{DX},\angle ADM为直角,所以\triangle ADM \cong \triangle XDM ; \angle MAC = \angle AXM ; \angle MBP = \angle AXM ; \angle CXM = \angle CBM 。

又\overline{CM}=\overline{CM},所以 \triangle CXM \cong \triangle CBM 。

承上所述,所以\overline{CX}=\overline{CB}。所以\overline{AD}=\overline{DC}-\overline{CX}=\overline{DC}-\overline{CB}。

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