婆罗摩笈多定理的两种证明方法

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婆罗摩笈多定理的两种证明方法

2024-07-10 02:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

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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