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平面幾何等幾個(gè)重要定理(一)
平面幾何等幾個(gè)重要定理(一)
  1. 萊莫恩(Lemoine)線:設(shè)三角形ABC的∠A的外角平分線與BC的延長線交於P,∠B的平分線與AC交於Q,∠C的平分線和AB交於R。求證P、Q、R三點(diǎn)共線。
    註:直線PQR稱為三角形ABC的萊莫恩(Lemoine)線。
  2. 戴沙格定理:設(shè)三角形ABC和A'B'C'對應(yīng)頂點(diǎn)的連線AA'、BB'、CC'交於一點(diǎn)S,這時(shí)如果對應(yīng)邊BC和BC、CA和CA、AB和AB(或它們的延長線)相交,則它們的交點(diǎn)D、E、F在同直線上。
    註:戴沙格定理是射影幾何中等一個(gè)重要定理。
  3. 牛頓定理:設(shè)四邊形ABCD的一組對邊AB和CD的延長線交於點(diǎn)E,另一組對邊AD和BC的延長線交於F,則AC中點(diǎn)L、BD中點(diǎn)M及EF中點(diǎn)N三點(diǎn)共線。
    註:直線LMN稱為四方形ABCD的牛頓線。
  4. 斯特瓦爾特定理:設(shè)P為三角形ABC的邊BC上一點(diǎn),且BP:PC=m:n,則有  nAB2 + m AC2 =(n+m)AP2 + mn BC2/(m+n)。
    註:
    1. 當(dāng)m=n時(shí),即P是BC的中點(diǎn)時(shí),可得AB2 + m AC2 = 2( AP2 + BP2),此即三角形的中線定理,亦稱巴布斯定理。
    2. 當(dāng)AP為三角形ABC中∠A的平分線時(shí),則由角平線的性質(zhì)得m/n=AB/AC。此時(shí)BP =ac/(b+c),CP=ab/(b+c)。所以AP2=4bcp(p-a)/(b+c)2。
      這公式亦可用sinA/2,及三角形面積公式得到。
  5. 在三角形ABC中,設(shè)c>b,AD是∠A的平分線,E為BC上一點(diǎn)且BE=CD。求證:AE2-AD2=(c-b)2
  6. 設(shè)G為三角形的重心,M是平面上任意一點(diǎn),求證:MA2+MB2+MC2=GA2+GB2+GC2+3MG2。
  7. 在三角形ABC的邊BC上任取一點(diǎn)D,設(shè)ADB和ADC的角平分線分別交AB、AC於EE,求證AD、BE、CF交於一點(diǎn)。
  8. 已知AD是三角形ABC的邊BC上等高,P為AD上任意一點(diǎn),直線BP、CP分別交AC、AB於E、F,求證∠FDA=∠ADE。
  9. 三角形ABC中,內(nèi)切圓O與各邊BC、CA、AB相切於D、E、F,求證AD、BE、CF交於一點(diǎn)。
  10. 在三角形ABC中,AM為BC邊上等中線,AD為∠A的平分線,頂點(diǎn)B在AD上等影為E,BE交AM於N,求證DN//AB。
  11. 設(shè)平行四邊形內(nèi)一點(diǎn)E,過EAB的平行線與AD、BC交於K、G,過E引AD的平行線與AB、CD交於F、H,則FK、BD、GH互相平行或交於一點(diǎn)。
  12. 一條直線與三角形三邊或其延長線交於L、M、N三點(diǎn),若L'、M'、N'點(diǎn)與L、M、N關(guān)於這三邊的中點(diǎn)對稱,求證L'、M'、N'三點(diǎn)也共線。
  13. 設(shè)四邊形ABCD外切於O,切點(diǎn)分別為E、F、G、H,則HE、DB、GF交於一點(diǎn)(或GH、CA、EF交於一點(diǎn))。
  14. 設(shè)D、E為三角形的邊BC上兩點(diǎn),且BD=DE=EC,則2 AB2+AC2=6 DE2+3 AD2。
  15. 設(shè)正△ABC邊長為a,P為平面上任意一點(diǎn),證明PA2+PB2+PC2≧a2。
平面幾何等幾個(gè)重要定理(一)
  1. 托勒密定理:設(shè)四邊形ABCD內(nèi)接於圓,則有AB×CD + AD×BC=AB×BD。
    註:在凸四邊形ABCD中,有AB×CD + AD×BC≧AB×BD。等號成立的充要條件是ABCD為圓內(nèi)接四邊形。
  2. 設(shè)P、Q為平四方形ABCD的邊AB、AD上等兩點(diǎn),三角形APQ的外接圓交對角線AB於R。求證:APx AB+AQxAD=ARxRC。
  3. 設(shè)ABCD為圓內(nèi)接正方形,P為(優(yōu))弧DC上一點(diǎn)。求證:PA(PA+PC)=PB(PB+PD)。
  4. 已知圓內(nèi)接正五邊形ABCDE,若P為弧AB上一點(diǎn),則PA+PD+PB=PE+PC。
  5. 設(shè)C1、C2為同心圓,C2的半徑為C1的兩倍,四邊形A1A2A3A4內(nèi)接於圓C1,分別延長A4A1、A1A2、A2A3、A3A4交圓C2於B1、B2、B3、B4,求證四邊形B1B2B3B4的圓周L'不小於圓邊形A1A2A3A4的周長L的2倍。並指出等號成立的條件。
  6. 西姆松定理:從三角形ABC的外接圓上任意一點(diǎn)P向BC、CA、AB或它們的延長線引垂線,垂足分別為D、E、F,則D、E、F三點(diǎn)共線。
    註:(西姆松定理的推廣)卡諾定理:過三角形ABC外接圓上一點(diǎn)P,引與三邊BC、CA、AB分別成同向的等角直線PD、PE、PF,與三邊交點(diǎn)分別為D、E、F,則D、E、F三點(diǎn)共線。
  7. 設(shè)三角形ABC的三條高為AD、BE、CF、過D點(diǎn)作AB、BE、CF、AC的垂線,垂足分別為P、Q、R、S,則P、Q、R、S在同一條直線上。
  8. 史坦納定理:設(shè)三角形ABC垂心為H,共外接圓上任意一點(diǎn)P,則三角形ABC關(guān)於P點(diǎn)的西姆松線過線段PH的中點(diǎn)。
  9. 設(shè)P、Q為三角形外接圓上的兩點(diǎn),若三角形ABC關(guān)於P、Q的西姆松線DE和FG文於M,則∠FME=∠PCQ。
  10. 歐拉定理:設(shè)三角形ABC的外心、重心、垂心分別為O、G、H,則O、G、H三點(diǎn)共線,且OG=GH/2。
    註:O、G、H的連線稱為歐拉線。
  11. 設(shè)L、M、N為三角形ABC的三邊的中點(diǎn),求證三角形LMN的外心在三角形ABC的歐拉線上。
    註:由此命題得知三角形ABC與其三邊中點(diǎn)L、M、N構(gòu)成的三角形LMN具有相同等歐拉線。由於三角形LMN的外接圓即為著名的九點(diǎn)圓。所以有以下結(jié)論。
  12. 三角形三邊中點(diǎn),三垂線足、三頂點(diǎn)和垂心所連線段的中點(diǎn),此九點(diǎn)在同一圓周上,此圓稱為九點(diǎn)圓,或歐拉圓。九點(diǎn)圓的圓心在三角形的歐拉線上,即三角形的外心、重心、垂心和九點(diǎn)圓的圓心在同一直線上。
  13. (1992年全國過中數(shù)學(xué)聯(lián)賽第二試第一題)設(shè)A1A2A3A4O的內(nèi)接四邊形,H1、H2、H3、H4依次為三角形A2A3A4、A3A4A1、A4A1A2、A1A2A3的垂心。求證:H1、H2、H3、H4四點(diǎn)在同一圓上,並定出該圓圓心的位置。
  14. 歐拉公式:設(shè)三形的外接圓和內(nèi)切圓半生分別為R和r,則兩圓的圓心距d = [R(R-2r)]1/2。
  15. 若圓內(nèi)接四邊形的對角嫂互相垂直,則兩對邊乘積的和的於四方形面積的兩倍。
  16. 已知A、B為O上兩定點(diǎn),C為弧AB的中點(diǎn),P庶圓上任意一點(diǎn),求證(PA+PB)/PC或(PA-PB)/PC為定值。
  17. 設(shè)圓內(nèi)接四邊形ABCD的四邊AB=a,BC=b,CD=c,DA=d,兩對角線AC=e,BD=f。求證:e2=(ac+db)(ad+bc)/(ad+cd),f2=(ab+cd)(ac+db)/(ad+bc)。
  18. 設(shè)AB為O的一條弦,C為弧AB的中點(diǎn),過C作弦CD和CE,分別交AB於F、G。求證:FDxGE+DExFG=DGxEF。
  19. 利用西姆松定理證明托勒密定理。
  20. P為等方三角形ABC的外接圓O上的弧BC上任意一點(diǎn),P點(diǎn)的西姆松線DE(D在BC上,E在CA上),OP與DE交於Q。求證:OQ=QP。
  21. 圓內(nèi)接四邊形ABCD中,∠D=90。,過B作AC、AD的垂線,垂足分別為E、F,求證EF平分BD。
  22. 設(shè)P為三角形ABC種在平面上一點(diǎn),過P向三角形ABC三邊作垂線,垂足分別為A1、B1、C1,設(shè)三角形ABC的外心為O,外接圓半徑為R,OP=d。求證:三角形A1B1C1的面積:三角形ABC的面積=|R2-d2 |:4R2。
  23. 設(shè)三角形ABC外接圓半徑為R,某旁切圓半徑為r,d為兩圓圓心距,求證: d2 = R2 + 2Rr。
  24. 設(shè)a、b、c為三角形ABC三邊的長,R為外接圓半徑,O、H分別為三角形ABC的外心和垂心。求證:OH2 = 9R2 - a2 - b2 -c2。
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