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  • 「数学」Menelaus定理与Ceva定理

    内容

    ( m Menelaus)定理

    已知三角形( riangle ABC)被一直线所截,交三条边或三条边的延长线与点(X, Y, Z)点,则有

    [frac{AX}{XB} cdot frac{BZ}{ZC} cdot frac{CY}{YA}=1 ]

    (注:上图为一种情况,还有一种为“直线不经过三角形的任何一边,即与三角形的交点数为(0)”)

    证明:

    过点(C)(CP // DF)(AB)(P),则

    [frac{BZ}{ZC}=frac{BX}{XP} ag{1} ]

    [frac{CY}{YA}=frac{PX}{XA} ag{2} ]

    [(1) imes (2) m{得:} frac{BZ}{ZC}cdot frac{CY}{YA}=frac{BX}{XP}cdot frac{PX}{XA} ]

    [frac{AX}{XB}cdotfrac{BZ}{ZC}cdotfrac{CY}{YA}=1 ]

    ( m Menelaus)逆定理

    若有三点(X)(Y)(Z)分别在边三角形的三边(AB)(BC)(CA)或边的延长线上,并且满足(frac{AX}{XB} cdot frac{BZ}{ZC} cdot frac{CY}{YA}=1),那么(X)(Y)(Z)三点共线。

    (前提:三个点有偶数个点在三角形边上。)

    证明:

    假设(X)(Y)(Z)三点不共线,直线(ZY)(AB)交于点(P)

    根据( m Menelaus)定理,

    [frac{AP}{PB}cdotfrac{BZ}{ZC}cdotfrac{CY}{YA}=1 ]

    [ m{已知}frac{AX}{XB}cdotfrac{BZ}{ZC}cdotfrac{CY}{YA}=1 ]

    [ herefore frac{AP}{PB}=frac{AX}{XB} ]

    [ herefore P m{与} X m{重合,即}X m{、}Y m{、}Z m{三点共线} ]

    ( m Ceva)定理

    在三角形( riangle ABC)任取一点(O),延长(AO)(BO)(CO)分别交对边于(x)(y)(z),则有

    [frac{AX}{XB} cdot frac{BZ}{ZC} cdot frac{CY}{YA}=1 ]

    证明:

    ( herefore riangle ADC)被直线(BE)所截,

    根据( m Menelaus)定理,

    [ herefore frac{CB}{BZ}cdotfrac{ZO}{OA}cdotfrac{AY}{YC}=1 ag{1} ]

    ( herefore riangle ABD)被直线(CX)所截,

    [ herefore frac{BC}{CZ}cdotfrac{ZO}{OA}cdotfrac{AX}{XB}=1 ag{2} ]

    [frac{(2)}{(1)} m{得:}frac{AX}{XB} cdot frac{BZ}{ZC} cdot frac{CY}{YA}=1 ]

    ( m Ceva)逆定理

    若有三点(X)(Y)(Z)分别在边三角形的三边(AB)(BC)(CA)或边的延长线上,并且满足(frac{AX}{XB} cdot frac{BZ}{ZC} cdot frac{CY}{YA}=1),那么(CX)(BY)(AZ)三线共点。

    证明:

    延长(CO)(AB)于点(P),则有

    [frac{AP}{PB} cdot frac{BZ}{ZC} cdot frac{CY}{YA}=1 ]

    [ m{已知}frac{AX}{XB} cdot frac{BZ}{ZC} cdot frac{CY}{YA}=1 ]

    [ herefore frac{AP}{PB}=frac{AX}{XB} ]

    [ herefore P m{与} X m{重合,即}CX m{、}BY m{、}AZ m{三线共点} ]

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