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高中数学的立体几何部分的野蛮公式
2025-10-05 00:59:35 责编:小OO
文档
高中数学的立体几何部分的野蛮公式

梅涅劳斯(Menelaus)定理(梅氏线) 

△ABC的三边BC、CA、AB或其延长线上有点P、Q、R,则P、Q、R共线的充要条件是 。 

塞瓦(Ceva)定理(塞瓦点) 

△ABC的三边BC、CA、AB上有点P、Q、R,则AP、BQ、CR共点的充要条件是 。 

托勒密(Ptolemy)定理 

四边形的两对边乘积之和等于其对角线乘积的充要条件是该四边形内接于一圆。 

西姆松(Simson)定理(西姆松线) 

从一点向三角形的三边所引垂线的垂足共线的充要条件是该点落在三角形的外接圆上。 

我们已学完三角形和判断三角形全等的方法:SSS,SAS,ASA,AAS,HL。并且还知道三角形有5个心:重心,垂心,内心,外心,旁心。及其他们的定理:例如重心, 三角形的三条中线交于一点,这点到顶点的距离是它到对边中点距离的2倍.垂心,三角形的三条高交于一点。那么我们不禁思考:有没有一个三角形三条中线不交于一点?有没有一个三角形的重心到顶点的距离不是它到对边中点距离的2倍呢?有没有三角形违背另外四个心的定理呢?这一切将通过下面的探讨与研究和证明,从而解决这些问题。 

二、具体的实例的证明 

重心:求证:三条中线交于一点 

连接DE 

DE//BC(中位线平行于底边) 

假设目前只知道BE和DC两条中线。 

AO交DE于G 

∠ADE=∠B(两线平行同位角相等) 

DE//BC(中位线平行于底边) 

∠AED=∠ACB(两线平行同位角相等) 

△ADE相似于△ABC 

F是中点那么G就是中点 

再连接HI使其穿过O点 

△AHI与△ADE中: 

∠AHI=∠ADE 

∠AIH=∠AED 

∠A=∠A 

因此△AHI与△ADE相似 

因此O为HI中点 

所以F为BC中点 

即三条中线交于1点 

求证:三角形的重心到顶点的距离是它到对边中点距离的两倍? 

证明:如图:△ABC中D为BC中点,E为AC中点,F为AB中点,G为△ABC重心 

做BG中点H,GC中点I 

∴HI为△GBC的中位线 

∴HI//BC,且 2HI=BC 

同理:FE是△ABC中位线 

∴FE//BC,且 2FE=BC 

∴FE//HI,且 FE=HI 

∴四边形FHIE是平行四边形 

∴HG=GE 

又H为BG的中点 

∴HG=BH 

∴HG=BH=GE 

∴2GE=BG 

∴三角形的重心到顶点的距离是它到对边中点距离的两倍 

垂心:设ΔABC,三条高线为AD、BE、CF,AD与BE交于H,连接CF。HA=a,HB=b,HC=c。 

因为AD⊥BC,BE⊥AC, 

所以HA·BC=0,HB·CA=0, 

即a·(c-b)=0, 

b·(a-c)=0, 

亦即 

a·c-a·b=0 

b·a-b·c=0 

两式相加得 

c·(a-b)=0 

即HC·BA=0 

故CH⊥AB,C、F、H共线,AD、BE、CF交于同一点H。 

内心: 

己知:在△ABC中,∠A与∠B的角平分线交于点O; 

求证: 

△ABC角平分线交于点O。 

证明:∵点O在∠A的角平分线上, 

∴O到AB的距离与O到AC的距离相等; 

同理可证:O到BC的距离与O到BA的距离相等。 

根据等量代换,可知O到AC与O到BC的距离相等, 

又∵AC和BC为∠C的边,因此点O在∠C的角平分线上。 

∵O为△ABC中,∠A、∠B、∠C角平分线上的点。 

求证:OI=OG=OH 

∠1=∠2,∠3=∠4,∠5=∠6(角平分线) 

在△AOI与△AOH中: 

AO=AO(公共边) 

∠1=∠2(角平分线) 

∠AIO=∠AHO(垂直于对应边) 

∴△AIO全等于△AHO(AAS) 

∴OI=OH(两个三角形全等,三边对应等) 

在△COH与△COG中: 

AO=AO(公共边) 

∠1=∠2(角平分线) 

∠COH=∠COG(垂直于对应边) 

∴△COH全等于△COG(AAS) 

∴OG=OH(两个三角形全等,三边对应等) 

外心: 

证明:AD=BD=CD 

在△AFO与△BFO中: 

AF=BF 

FO=FO 

∠AFO=∠BFO(垂直平分线) 

∴△AOF全等于△FOB(SAS) 

∴AO=BO(两个三角形全等,三边对应等) 

在△AOE与△ECO中: 

AE=EC 

EO=EO 

∠AEO=∠CEO(垂直平分线) 

∴△AOE全等于△COE(SAS) 

∴AO=CO(两个三角形全等,三边对应等) 

∵AO=BO(两个三角形全等,三边对应等) 

又∵AO=CO(两个三角形全等,三边对应等) 

∴AO=BO=CO 

即O为△ABC的外接圆的圆心 

证明:三条垂直平分线的延长线交于一点,即GO,CO,EO交于一点. 

先做一条与BC平行的穿过O的线段,命名为IH.且HI为△ABC的外接圆的直径. 

现在,FO与EO已相交于O点 

∵HI//BC(已知) 

∵GD⊥BC且D为BC中点 

∴GO⊥HI且O为HI中点,即为外接圆的圆心,也就是GO与CO,EO交于O点 

旁心: 

证明:EO=FO=DO 

在△ADO与△AFO中: 

∠AFO=∠ADO 

∠DAO=∠FAO(角平分线) 

AO=AO(公共边) 

∴△ADO与△AFO全等 

∴DO=FO(两个三角形全等,三边对应等) 

在△FCO与△CEO中: 

∠CFO=∠ACEO 

∠ECO=∠FCO(角平分线) 

CO=CO(公共边) 

∴△FCO与△CEO全等 

∴EO=FO(两个三角形全等,三边对应等) 

∵EO=FO(两个三角形全等,三边对应等) 

又∵EO=DO(两个三角形全等,三边对应等) 

∴EO=FO=DO 

圆幂定理(相交弦定理、切割线定理及其推论(割线定理)统称为圆幂定理) 

相交弦定理:相交弦定理:圆内的两条相交弦,被交点分成的两条线段长的乘积相等。 

证明:连结AC,BD,由圆周角定理的推论,得∠A=∠D,∠C=∠B。 

∴△PAC∽△PDB,∴PA∶PD=PC∶PB,PA·PB=PC·PD 

割线定理:割线定理:从圆外一点P引两条割线与圆分别交于A.B.C.D 则有 PA·PB=PC·PD,当PA=PB,即直线AB重合,即PA切线是得到切线定理PA^2=PC*PD 

证明:(令A在P.B之间,C在P.D之间)因为ABCD为圆内接四边形,所以角CAB+角CDB=180度,又角CAB+角PAC=180度,所以角PAC=角CDB,又角APC公共,所以三角形APC与三角形DPB相似,所以PA/PD=PC/PB,所以PA*PB=PC*PD 

切割线定理:切割线定理 从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是这点到割线与圆焦点的两条线段长的比例中项 

几何语言:∵PT切⊙O于点T,PBA是⊙O的割线 

∴PT2=PA·PB(切割线定理) 

推论 从圆外一点因圆的两条割线,这一点到每条割线与圆的焦点的两条线段长的积相等 

几何语言:∵PBA、PDC是⊙O的割线 

∴pd·pc=PA·PB(切割线定理推论) 

图片见此网页:

九点圆 

任意三角形三边的中点,三高的垂足及三顶点与垂心间线段的中点,共九个点共圆,这个圆称为三角形的九点圆;其圆心为三角形外心与垂心所连线段的中点,其半径等于三角形外接圆半径的一半。 

证明四点共圆有下述一些基本方法: 

方法1 从被证共圆的四点中先选出三点作一圆,然后证另一点也在这个圆上,若能证明这一点,即可肯定这四点共圆. 

方法2 把被证共圆的四点连成共底边的两个三角形,若能证明其两顶角为直角,从而即可肯定这四个点共圆. 

方法3 把被证共圆的四个点连成共底边的两个三角形,且两三角形都在这底边的同侧,若能证明其顶角相等,从而即可肯定这四点共圆. 

方法4 把被证共圆的四点连成四边形,若能证明其对角互补或能证明其一个外角等于其邻补角的内对角时,即可肯定这四点共圆. 

方法5 把被证共圆的四点两两连成相交的两条线段,若能证明它们各自被交点分成的两线段之积相等,即可肯定这四点共圆;或把被证共圆的四点两两连结并延长相交的两线段,若能证明自交点至一线段两个端点所成的两线段之积等于自交点至另一线段两端点所成的两线段之积,即可肯定这四点也共圆. 

方法6 证被证共圆的点到某一定点的距离都相等,从而确定它们共圆. 

上述六种基本方法中的每一种的根据,就是产生四点共圆的一种原因,因此当要求证四点共圆的问题时,首先就要根据命题的条件,并结合图形的特点,在这六种基本方法中选择一种证法,给予证明下载本文

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