高中数学竞赛-平面几何的几个重要定理——梅涅劳斯定理. 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/6/2 8:45:53星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

梅涅劳斯定理:

定理1:若直线l不经过?ABC的顶点,并且与?ABC的三边BC、CA、AB或它们的延长线分别交于P、Q、R,则

BPCQAR???1PCQARB证:设hA、hB、hC分别是A、B、C到直线l的垂线的长度,则: BPCQARhBhChA??????1PCQARBhChAhB注:此定理常运用求证三角形相似的过程中的线段成比例的条件;

例1:若直角?ABC中,CK是斜边上的高,CE是?ACK的平分线,E点在AK上,D是AC的中点,F是DE与CK的交点, 证明:BF//CE。证:在?EBC中,作?B的平分线BH则:?EBC??ACK?HBC??ACE,?HBC??HCB??ACE??HCB?90?即:BH?CE??EBC为等腰三角形作BC上的高EP,则:CK?EPCDAEKF对于?ACK和三点D、E、F依梅涅劳斯定理有:???1 DAEKFCKFEKCKEPBPBKKFBK于是=????即:=FCAEACACBCBEFCBEKFBK依分比定理有:=??FKB??CKE?BF//CEKCKE定理2:设P、Q、R分别是?ABC的三边BC、CA、AB上或它们的延长线上的三点,并且P、Q、R三点中,位于?ABC边上的点的个数为0或2,这时若BPCQAR???1,PCQARB求证:P、Q、R三点共线;

证:设直线PQ与直线AB交于R',于是由定理1得:BPCQAR'???1又PCQAR'BBPCQARAR'AR???1,则:'=PCQARBRBRB由于在同一直线上的P、Q、R'三点中,位于?ABC边上的点的个数也为0或2,因此R与R'或者同在AB线段上,或者同在AB的延长线上;若R与R'同在AB线段上,则R与R'必定重合,不然的话,设AR?AR',ARAR'ARAR'''这时AB?AR?AB?AR,即BR?BR,于是可得?这与=矛盾BRBR'BRBR'类似地可证得当R与R'同在AB的延长线上时,R与R'也重合综上可得:P、Q、R三点共线;

注:此定理常用于证明三点共线的问题,且常需要多次使用 再相乘;

例2.点P位于?ABC的外接圆上;A1、B1、C1是从点P向BC、CA、AB引的垂线的垂足,证明点A1、B1、C1共线;

BABP?cos?PBC证:易得:1??,CA1CP?cos?PCBCB1CP?cos?PCA??,AB1AP?cos?PAC将上面三条式子相乘,且AC1AP?cos?PAB??BC1PB?cos?PBAC1B A A1 C B1?PAC??PBC,?PAB??PCB,?PCA??PBA?180?BACBAC1可得1?1?=1,依梅涅劳斯定理可知A1、B1、C1三点共线;CA1AB1BC1【练习】从点1K引四条直线,另两条直线分别交这四条直线于A、B、C、DADACADAC和A1、B1、C1、D1,试证::?11:11BCBDB1C1B1D1【练习2】设不等腰?ABC的内切圆在三边BC、CA、AB上的切点分别为D、E、F,则EF与BC,FD与CA,DE与AB 的交点X、Y、Z在同一条直线上;【练习3】已知直线AA1,BB1,CC1相交于O,直线AB和A1B1的交点为C2,直线BC与B1C1的交点是A2,直【练习4】在一条直线上取点E、C、A,在另一条上取点B、F、D,记直线AB和ED,CD和AF,CD和AF,EF和BC的交点依次为L、M、N,证明:L、M、N共线

线AC与A1C1的交点是B2,试证:A2、B2、C2三点共线;练习1的证明证:若AD//A1D1,结论显然成立;若AD与A1D1相交与点L,则把梅涅劳斯定理分别用于?A1AL和?B1BL可得:ADLD1A1KLCAKA1C1BCLC1B1K???1???1???1LDA1D1AKACA1KLC1LCB1C1BKLDBKB1D1???1BDB1KLD1ADBCA1C1B1D1将上面四条式子相乘可得:????1ACBDA1D1B1C1ACADA1C1A1D1即::?:BCBDB1C1B1D1

练习2的证明BXCEAF证:?ABC被直线XFE所截,由定理1可得:???1XCEAFBBXFB又AE?AF代人上式可得:=XCCE

CYDCAZEA同理可得:==YAAFZBBDBXCYAZ将上面三条式子相乘可得:???1XCYAZB又X、Y、Z都不在?ABC的边上,由定理2可得X、Y、Z三点共线练习3的证明证:设A2、B2、C2分别是直线BC和B1C1,AC和A1C1,AB和A1B1的交点,对所得的三角形和在它们边上的点:OAB和(A1,B1,C2),OBC和(B1,C1,A2),OAC和(A1,C1,B2)应用梅涅劳斯定理有:AA1OB1BC2OC1BB1CA2OA1CC1AB2???1???1???1OA1BB1AC2CC1OB1BA2AA1OC1CB2BCAB2CA2将上面的三条式子相乘可得:2???1AC2CB2BA2由梅涅劳斯定理可知A2,B2,C2共线练习4的证明证:记直线EF和CD,EF和AB,AB和CD的交点分别为U、V、W,对?UVW,应用梅涅劳斯定理于五组三元点(L,D,E),(A,M,F),(B,C,N),(A,C,E),(B,D,F),则有UEVLWDVAUFWMUNWCVB???1???1???1VEWLUDWAVFYMVNUCWBWAUCVEWBUDVF???1???1VAWCUEVBWDUFVLWMUN将上面五条式子相乘可得:???1,?点L,M,N共线WLUMVN