蝴蝶定理的证明,蝴蝶定理基础知识图解

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-07 07:15:36

设M是一个圆的弦PQ的中点,通过它可以画出另外两个弦AB和CD;AD与PQ相交于X点, BC与PQ相交于Y点,证明M也是XY的中点。

蝴蝶定理的证明,蝴蝶定理基础知识图解(1)

证明1:我们从X点做AB的垂直线段x1, 做CD的垂直线段x2;同时从Y点做AB的垂直线段y1, 做CD的垂直线段y2, l令MP=MQ=a, MX=x, MY=y.

蝴蝶定理的证明,蝴蝶定理基础知识图解(2)

在上面的图形中,有多对直角三角形相似:

三角形s 相似比

MSX和MVY x/y = x1/y1

MXT和MYU x/y = x2/y2

AXS和UCY x1/y2= AX/CY

DXT和 BYV x2/y1= XD/YB

根据上面的等式有:

x²/y² = x1/y1· x2/y2

= x1/y2· x2/y1

=AX/CY·XD/YB

= AX·XD/ (CY·YB)

= PX·XQ/ (PY·YQ.) (这一步是圆内接四边形对角线的性质,对角线的交点分割成的各自对角线的两部分乘积相等,利用相似三角形即可证明)

将PX=a-x, XQ=a x, PY=a y, YQ=a-y带入:

x²/y² = (a - x)(a x)/ (a - y)(a y) = (a² - x²)/(a² - y²)

将等式化简后:

a²x²=/a²y²

所以x=y

证明2:为方便起见,请按照下图中的角度来表示。设x = XM, a = PM。在证明1中,我们已经说明了:

蝴蝶定理的证明,蝴蝶定理基础知识图解(3)

AX·XD= PX·XQ

= a² - x².

在三角形DXM中,根据正弦定理:

DX= x·sin(α)/sin(180° - (α β γ))

= x·sin(α)/sin(α β γ).

在三角形AXM中:

AX = x·sin(β)/sin(γ),

将上面两个等式相乘:

AX·DX = x²·sin(α)·sin(β)/sin(γ)·sin(α β γ) = a² - x².

根据此等式可得出:

x² = a²·sin(γ)·sin(α β γ))/(sin(α)·sin(β) sin(γ)·sin(α β γ)).

可以看到等式的右侧对于α和β是对称的,如果对于y=MY做同样的运算,我们会得到与右侧相同的等式,所以

x=y

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