垂径定理

更新时间:2024-10-08 10:39

垂径定理是数学平面几何(圆)中的一个定理,它的通俗的表达是:垂直于弦的直径平分弦且平分这条弦所对的两条弧。数学表达为:如下图,直径DC垂直于弦AB,则AE等于EB,弧AD等于弧BD(包括优弧劣弧),半圆CAD等于半圆CBD。

定理定义

垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧。

一条直线,在下列5条中只要具备其中任意两条作为条件,就可以推出其他三条结论。称为知二得三(知二推三)。

数学证明

如图1 ,在⊙O中,DC为直径, AB是弦,AB⊥DC于点E,AB、CD交于E,求证:AE=BE,弧AC=弧BC,弧AD= 弧BD

证明:

连接OA、OB分别交⊙O于点A、点B

∵OA、OB是⊙O的半径

∴OA=OB

∴△OAB是等腰三角形

∵AB⊥DC

∴AE=BE,∠AOE=∠BOE(等腰三角形三线合一

∴∠AOC=∠BOC

∴弧AC=弧BC

推导定理

推论一:平分弦(非直径)的直径垂直于这条弦,并且平分这条弦所对的两段弧。

几何语言:

∵DC是直径,AE=EB

∴直径DC垂直于弦AB,劣弧AD=劣弧BD,弧AC=弧BC

推论二:平分弦所对的一条弧的直径垂直平分这条弦,并且平分这条弦所对的另一条弧。

几何语言:

∵弧AD=弧BD

∴CD垂直平分AB,弧AC=弧BC

推论三:在同圆或者等圆中,两条平行弦所夹的弧相等。

定理简史

欧几里得古希腊数学家 希腊文:Ευκλειδης. ,公元前330年~公元前275年,)几何原本第I卷中的第12个命题实际即为垂径定理,这可能是最早的有关于垂径定理的记载。

定理意义

垂径定理是圆的重要性质之一,它是证明圆内线段、角相等、垂直关系的重要依据,也为圆中的计算、证明和作图提供了依据、思路和方法。

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