梅涅劳斯定理

更新时间:2024-02-25 20:26

梅涅劳斯(Menelaus)定理(简称梅氏定理)最早出现在由古希腊数学家梅涅劳斯的著作《球面学》(Sphaerica)中。

记忆口诀

顶点到交点,交点回顶点。

定理定义

当一条直线交三边所在的直线分别于点时,则有

定理证明

证明一

过点作交的延长线于点, 则

证明二

过点作交于,则

两式相乘得

证明三

连接,

根据“两个三角形等高时面积之比等于底边之比” 的性质有,

…………(1),

…………(2),

…………(3)

(1)(2)(3)得,

××=××

证明四

过三顶点作直线DEF的垂线AA‘,BB',CC',如图:

充分性证明:

中,上的分点分别为

连接 DF 交 CA 于 E',则由充分性可得,

又∵

∴有,两点重合。所以共线

推论 在的三边或其延长线上分别取三点,又分比是。

于是三点共线充要条件

(注意与塞瓦定理相区分,那里是λμν=1)

此外,用该定理可使其容易理解和记忆第一角元形式的梅涅劳斯定理

如图2:

若 E,F,D 三点共线,则

即图中的蓝角正弦值之积等于红角正弦值之积。

该形式的梅涅劳斯定理也很实用。

证明:可用面积法推出:第一角元形式的梅氏定理与顶分顶形式的梅氏定理等价。

第二角元形式的梅涅劳斯定理

在平面上任取一点O,且EDF共线,则

(O不与点A、B、C重合)

证明五

作 CH 平行于 AB 交 FD 于点 H

定理意义

使用梅涅劳斯定理可以进行直线形中线段长度比例的计算,其逆定理还可以用来解决三点共线、三线共点等问题的判定方法,是平面几何学以及射影几何学中的一项基本定理,具有重要的作用。梅涅劳斯定理的对偶定理塞瓦定理

它的逆定理也成立:若有三点F、D、E分别在三角形的边AB、BC、CA或其延长线上,且满足

则F、D、E三点共线。利用这个逆定理,可以判断三点共线。

定理推广

若梅氏线完全在三角形外,那么该三角形仍然成立。

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