史坦納定理

設△ABC的垂心為H,點D為△ABC外接圓上異於三角形頂點的任意一點,則點D關於△ABC的西姆松線通過線段DH的中點.(西姆松線見西姆松定理)

套用定理

△ ABC的外接圓上的一點 D的關於邊 BC、 CA、 AB的對稱點和△ ABC的垂心 H同在一條(與西姆松線平行的)直線上。這條直線被叫做點 D關於△ ABC的鏡象線.

定理證明

史坦納定理 史坦納定理

相比直接證明史坦納定理,證明史坦納定理的套用定理更為簡便!

如圖,設點 D關於邊 BC、 CA、 AB的對稱點分別為 P、 Q、 R,則有:

∠ BPC=∠ BDC=∠ BAC=180°-∠ BHC(垂心的性質)

所以 H、 B、 C、 P四點共圓,同理有:

所以 H、 C、 A、 Q四點共圓.

所以 H、 A、 B、 R四點共圓.

證明垂心 H在 PQ上只要證明∠ CHP與∠ CHQ互補或相等.

由四點共圓和對稱性

∠ CHP=∠ CBP=∠ CBD

∠ CHQ=∠ CAQ=∠ CAD

∠ CBD與∠ CAD互補

所以有∠ CHP與∠ CHQ互補,即 H在 PQ上.

史坦納定理的套用定理證畢,顯然西姆松線是三角形 DPQ的中位線,所以 DH與西姆松線的交點一定是 DH的中點,史坦納定理得證.

定理推論

在一個圓周上有4點,以其中任三點作三角形,再作其餘一點的關於該三角形的西姆松線,這些西姆松線交於一點。

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