燕尾定理

燕尾定理

平面三角形的定理
在三角形ABC中,AD,BE,CF相交于同一點O,有S△AOB∶S△AOC=BD∶CDS△AOB∶S△COB=AE∶CES△BOC∶S△AOC=BF∶AF因此圖類似燕尾而得名。是五大模型之一,是一個關于平面三角形的定理,俗稱燕尾定理。[1]
  • 中文名:三角定理
  • 外文名:Dovetail theorem
  • 表達式:BF:FC=BFD:FDC=ABD:ADC
  • 别稱:燕尾定理
  • 應用學科:數學
  • 适用領域範圍:理科、天文、地理

證明

證法1

下面的是第一種方法:利用分比性質(若a÷b=c÷d,則(a-b)÷b=(c-d)÷d,b≠0,d≠0,)。

注:∵(a-b)÷b=a÷b-b÷b=a÷b-1,(c-d)÷d=c÷d-d÷d=c÷d-1,a/b=c/d。

∴(a-b)÷b=(c-d)÷d。

∵△ABD與△ACD同高。

∴S△ABD:S△ACD=BD:CD。

同理,S△OBD:S△OCD=BD:CD。

利用分比性質,得。

S△ABD-S△OBD:S△ACD-S△OCD=BD:CD。

即S△AOB:S△AOC=BD:CD。

命題得證。(由此可得:若X:Y=a:b,X1:Y1=a:b;則(X±X1):(Y±Y1)=a:b.其中Y、Y1≠0,Y≠Y1且Y-≠Y1)。

證法2

下面的是第二種方法:相似三角形法。

已知:△ABC的兩條中線AD、CF相交于點O,連接并延長BO,交AC于點E。

求證:AE=CE證明:

過點O作MN∥BC,,交AB于點M,AC于點N;

過點O作PQ∥AB,交BC于點P,交AC于點Q。

∵MN∥BC。

∴△AMO∽△ABD,△ANO∽△ACD。

∴MO:BD=AO:AD,NO:CD=AO:AD。

∴MO:BD=NO:CD。

∵AD是△ABC的一條中線。

∴BD=CD。

∴MO=NO。

∵PQ∥AB。

∴△CPO∽△CBF,△CQO∽△CAF。

∴PO:BF=CO:CF,QO:AF=CO:CF。

∴PO:BF=QO:AF。

∵CF是△ABC的一條中線。

∴AF=BF。

∴PO=QO。

∵MO=NO,∠MOP=∠NOQ,PO=QO。

∴△MOP≌△NOQ(SAS)。

∴∠MPO=∠NQO。

∴MP∥AC(内錯角相等,兩條直線平行)。

∴△BMR∽△BAE(R為MP與BO的交點),△BPR∽△BCE。

∴MR:AE=BR:BE,PR:CE=BR:BE。

∴MR:AE=PR:CE。

∵MN∥BC,PQ∥AB。

∴四邊形BMOP是平行四邊形。

∴MR=PR(平行四邊形的對角線互相平分)。

∴AE=CE。

命題得證。

推廣

四邊形ABCD(不一定是凸四邊形),設AC,BD相交于E則有BE:DE=S△ABC:S△ADC。

證明:∵S△ABC=S△ABE+S△BEC。

S△ADC=S△AED+S△CED。

又∵S△ABE:S△AED=S△BEC:S△CED=BE:ED(∵高相等)。

∴S△ABE+S△BEC:S△AED+S△CED=S△ABC:S△ADC=BE:ED。

此定理是面積法最重要的定理之一。

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