婆罗摩笈多定理的两种证明方法 |
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婆罗摩笈多定理:若圆内接四边形的对角线相互垂直,则垂直于四边形一边且过对角线交点的直线将平分对边。 如上图,圆内接四边形ABCD的对角线AC⊥BD,垂足为E。EF⊥DC,交AB于G点,那么G是AB的中点。EH⊥AD,交BC于I点,那么I是BC的中点。 证法1:(向量法) ∵A、G、B共线,由共线向量基本定理可知,存在唯一实数k,使 EG=(1-k) EB+k EA。其中 BG=k BA(以加粗表示向量) 又EG⊥CD ∴ EG· CD=[(1-k) EB+k EA]·( CE+ ED)=0 展开得(1-k) EB· CE+k EA· CE+(1-k) EB· ED+k EA· ED=0 ∵EB⊥CE、EA⊥ED,即 EB· CE=0, EA· ED=0 ∴k EA· CE+(1-k) EB· ED=0 即k| EA|·| CE|·cos0+(1-k)| EB|·| ED|·cos π=0 ∴k EA·EC=(1-k)EB·ED ∵EA·EC=EB·ED( 相交弦定理) ∴k=1-k,k=1/2 ∴ BG=1/2·BA,即G是BA中点 证法2:(几何法)∵AC⊥BD,FE⊥CD ∴∠AEB=∠DFE=90° ∵∠BEG=∠DEF(对顶角相等),∠FDE=∠EAG(同弦所对圆周角相等) ∴∠AEB -∠BEG= 90°-∠DEF ∴∠AEG=∠FDE=∠EAG ∴AG=EG ∵∠AEB=90° ∴由 直角三角形斜边中线定理逆定理可知,G是AB中点。 婆罗摩笈多逆定理:若圆内接四边形的对角线相互垂直,则一边中点与对角线交点的连线垂直于对边。 如上图,圆内接四边形ABCD中,AC⊥BD,E是垂足,G是AB中点,则GE⊥BC。 证法1:(向量法) ∵G是AB中点 ∴ EG=1/2( EA+ EB)(以加粗表示向量) 有CD= CE+ ED ∴EG· CD=1/2·( EA+ EB)·( CE+ ED) ∴EG· CD=1/2·( EA· CE+ EA· ED+ EB· CE+ EB· ED) EG· CD=1/2·(EA·CE -EB·ED)=0 ∴GE⊥CD 证法2:(几何法) ∵EA⊥EB,G是AB中点 ∴AG=EG ∴∠CAB=∠AEG ∵∠CAB=∠CDB,∠DEF=∠BEG ∴∠CDE=∠AEG ∵∠DEF+∠CDE=∠BEG+∠AEG=90° ∴∠DFE=90° ∴GE⊥CD |
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