梅涅勞斯定理

2022-12-28 00:03:03 字數 2071 閱讀 5674

梅涅勞斯(menelaus)定理(簡稱梅氏定理)是由古希臘數學家梅涅勞斯首先證明的。它指出:如果一條直線與△abc的三邊ab、bc、ca或其延長線交於f、d、e點,那麼(af/fb)×(bd/dc)×(ce/ea)=1。

或:設x、y、z分別在△abc的bc、ca、ab所在直線上,則x、y、z共線的充要條件是(az/zb)*(bx/xc)*(cy/ya)=1

證明一:

過點a作ag∥bc交df的延長線於g,

則af/fb=ag/bd , bd/dc=bd/dc , ce/ea=dc/ag。

三式相乘得:(af/fb)×(bd/dc)×(ce/ea)=(ag/bd)×(bd/dc)×(dc/ag)=1

證明二:

過點c作cp∥df交ab於p,則bd/dc=fb/pf,ce/ea=pf/af

所以有af/fb×bd/dc×ce/ea=af/fb×fb/pf×pf/af=1

它的逆定理也成立:若有三點f、d、e分別在△abc的邊ab、bc、ca或其延長線上,且滿足(af/fb)×(bd/dc)×(ce/ea)=1,則f、d、e三點共線。利用這個逆定理,可以判斷三點共線。

梅涅勞斯(menelaus)定理

證明三:

過abc三點向三邊引垂線aa'bb'cc',

所以ad:db=aa':bb',be:ec=bb':cc',cf:fa=cc':aa'

所以(af/fb)×(bd/dc)×(ce/ea)=1

此外,用定比分點定義該定理可使其容易理解和記憶:

在△abc的三邊bc、ca、ab或其延長線上分別取l、m、n三點,又分比是λ=bl/lc、μ=cm/ma、ν=an/nb。於是l、m、n三點共線的充要條件是λμν=-1。(注意與塞瓦定理相區分,那裡是λμν=1)

abc為三個頂點,def為三個分點

(af/fb)×(bd/dc)×(ce/ea)=1

(頂到分/分到頂)*(頂到分/分到頂)*(頂到分/分到頂)=1

空間感好的人可以這麼記:(上1/下1)*(整/右)*(下2/上2)=1

為了說明問題,並給大家乙個深刻印象,我們假定圖中的a、b、c、d、e、f是六個旅遊景點,各景點之間有公路相連。我們乘***飛到這些景點的上空,然後選擇其中的任意乙個景點降落。我們換乘汽車沿公路去每乙個景點遊玩,最後回到出發點,***就停在那裡等待我們回去。

我們不必考慮怎樣走路程最短,只要求必須「遊歷」了所有的景點。只「路過」而不停留觀賞的景點,不能算是「遊歷」。

例如***降落在a點,我們從a點出發,「遊歷」了其它五個字母所代表的景點後,最終還要回到出發點a。

另外還有乙個要求,就是同一直線上的三個景點,必須連續游過之後,才能變更到其它直線上的景點。

從a點出發的旅遊方案共有四種,下面逐一說明:

方案 ① ——從a經過b(不停留)到f(停留),再返回b(停留),再到d(停留),之後經過b(不停留)到c(停留),再到e(停留),最後從e經過c(不停留)回到出發點a。

按照這個方案,可以寫出關係式:

(af:fb)*(bd:dc)*(ce:ea)=1。

現在,您知道應該怎樣寫「梅涅勞斯定理」的公式了吧。

從a點出發的旅遊方案還有:

方案 ② ——可以簡記為:a→b→f→d→e→c→a,由此可寫出以下公式:

(ab:bf)*(fd:de)*(ec:ca)=1。從a出發還可以向「c」方向走,於是有:

方案 ③ —— a→c→e→d→f→b→a,由此可寫出公式:

(ac:ce)*(ed:df)*(fb:ba)=1。 從a出發還有最後乙個方案:

方案 ④ —— a→e→c→d→b→f→a,由此寫出公式:

(ae:ec)*(cd:db)*(bf:fa)=1。

我們的***還可以選擇在b、c、d、e、f任一點降落,因此就有了圖中的另外一些公式。

值得注意的是,有些公式中包含了四項因式,而不是「梅涅勞斯定理」中的三項。當***降落在b點時,就會有四項因式。而在c點和f點,既會有三項的公式,也會有四項的公式。

公式為四項時,有的景點會遊覽了兩次。

不知道梅涅勞斯當年是否也是這樣想的,只是列出了一兩個典型的公式給我們看看。

還可以從逆時針來看,從第乙個頂點到逆時針的第乙個交點比上到下乙個頂點的距離,以此類推,可得到三個比例,它們的乘積為1.

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