梅氏定理

梅氏定理,即梅涅勞斯(Menelaus)定理。其核心內容是關於三角形的。

梅氏定理

梅涅勞斯(Menelaus)定理: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,那么(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。其逆定理也成立,即:若有三點F、D、E分別在的邊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。使用梅涅勞斯定理可以進行直線形中線段長度比例的計算,其逆定理還是可以用來解決三點共線、三線共點等問題的判定方法,是平面幾何學以及射影幾何學中的一項基本定理,具有重要的作用。梅涅勞斯定理的對偶定理是塞瓦定理。

定理證明

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

逆定理證明

證明一
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
證明二
連線BF。
(AD:DB)·(BE:EC)·(CF:FA)
=(S△ADF:S△BDF)·(S△BEF:S△CEF)·(S△BCF:S△BAF)
=(S△ADF:S△BDF)·(S△BDF:S△CDF)·(S△CDF:S△ADF)
=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。

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