托勒密定理的證明

時間 2021-10-14 20:51:43

1樓:雨說情感

托勒密定理:圓內接四邊形兩條對角線的乘積等於兩對對邊乘積之和。

如下圖所示,abcd為圓內接四邊形,則對角線ac與bd的乘積等於一對對邊ab與cd的乘積加上另一對對邊ad與bc的乘積,即ac·bd=ab·cd+ad·bc。

證明:(1)如下圖所示。不妨設∠acb大於∠acd(其實也無所謂,見下圖圖2,先不用管它)。

於是,在∠acb內作一個以點c為頂點、以cb為一邊的∠bce,使∠bce=∠acd(圖(1)中的紅色角)。

又由於∠cad=∠cbe(同弧同側的圓周角相等),所以三角形acd與bce相似。於是有ad : be = ac : bc,即ad·bc=ac·be(稱為1式)。

(2)同理,如上圖圖(2)所示,三角形cde與abc相似。從而有cd : ac = de : ab,即ab·cd=ac·de(稱為2式)。

(3)1式加上2式,即得ad·bc+ab·cd=ac·(be+de)=ac·bd。即

ac·bd=ab·cd+ad·bc證畢。

擴充套件資料

推廣托勒密不等式:凸四邊形的兩組對邊乘積和不小於其對角線的乘積,取等號當且僅當共圓或共線。

簡單的證明:複數恆等式:(a-b)(c-d)+(a-d)(b-c)=(a-c)(b-d),兩邊取模,

得不等式ac·bd≤|(a-b)(c-d)|+|(b-c)(a-d)|=ab·cd+bc·ad

推論1、任意凸四邊形abcd,必有ac·bd≤ab·cd+ad·bc,當且僅當abcd四點共圓時取等號。

2、托勒密定理的逆定理同樣成立:一個凸四邊形兩對對邊乘積的和等於兩條對角線的乘積,則這個凸四邊形內接於一圓。

2樓:娛樂大潮咖

方法一:

(以下是推論的證明,托勒密定理可視作特殊情況。)

則△abe∽△acd

所以 be/cd=ab/ac,即be·ac=ab·cd (1)由△abe∽△acd得ad/ac=ae/ab,又∠bac=∠ead,

所以△abc∽△aed.

bc/ed=ac/ad,即ed·ac=bc·ad (2)

(1)+(2),得

ac(be+ed)=ab·cd+ad·bc

又因為be+ed≥bd

(僅在四邊形abcd是某圓的內接四邊形時,等號成立,即「托勒密定理」)

複數證明:

用a、b、c、d分別表示四邊形頂點a、b、c、d的複數,則ab、cd、ad、bc、ac、bd的長度分別是:(a-b)、(c-d)、(a-d)、(b-c)、(a-c)、(b-d)。 首先注意到複數恆等式:

(a−b)(c−d) + (a−d)(b−c) = (a−c)(b−d) ,兩邊取模,運用三角不等式得。等號成立的條件是(a-b)(c-d)與(a-d)(b-c)的輻角相等,這與a、b、c、d四點共圓等價。 四點不限於同一平面。

平面上,托勒密不等式是三角不等式的反演形式。

方法二:

設abcd是圓內接四邊形。 在弦bc上,圓周角∠bac = ∠bdc,而在ab上,∠adb = ∠acb。 在ac上取一點k,使得∠abk = ∠cbd; 因為∠abk + ∠cbk = ∠abc = ∠cbd + ∠abd,所以∠cbk = ∠abd。

因此△abk與△dbc相似,同理也有△abd ~ △kbc。 因此ak/ab = cd/bd,且ck/bc = da/bd; 因此ak·bd = ab·cd,且ck·bd = bc·da; 兩式相加,得(ak+ck)·bd = ab·cd + bc·da; 但ak+ck = ac,因此ac·bd = ab·cd + bc·da。證畢。

方法三:

托勒密定理:圓內接四邊形中,兩條對角線的乘積(兩對角線所包矩形的面積)等於兩組對邊乘積之和(一組對邊所包矩形的面積與另一組對邊所包矩形的面積之和).已知:圓內接四邊形abcd,求證:

ac·bd=ab·cd+ad·bc.

證明:如上圖,過c作cp交bd於p,使∠1=∠2,又∠3=∠4,∴△acd∽△bcp.得ac:bc=ad:

bp,ac·bp=ad·bc ①。又∠acb=∠dcp,∠5=∠6,∴△acb∽△dcp.得ac:cd=ab:

dp,ac·dp=ab·cd ②。①+②得 ac(bp+dp)=ab·cd+ad·bc.即ac·bd=ab·cd+ad·bc.

方法四:

廣義托勒密定理:設四邊形abcd四邊長分別為a,b,c,d,兩條對角線長分別為m、n,則有:

擴充套件資料:

1、托勒密定理推廣:

托勒密不等式:凸四邊形的兩組對邊乘積和不小於其對角線的乘積,取等號當且僅當共圓或共線。

簡單的證明:複數恆等式:(a-b)(c-d)+(a-d)(b-c)=(a-c)(b-d),兩邊取模,

得不等式 ac·bd≤|(a-b)(c-d)|+|(b-c)(a-d)|=ab·cd+bc·ad

2、托勒密定理推論

(1)任意凸四邊形abcd,必有ac·bd≤ab·cd+ad·bc,當且僅當abcd四點共圓時取等號。

(2)托勒密定理的逆定理同樣成立:一個凸四邊形兩對對邊乘積的和等於兩條對角線的乘積,則這個凸四邊形內接於一圓

3、托勒密定理運用要點:

(1)等號成立的條件是(a-b)(c-d)與(a-d)(b-c)的輻角相等,這與a、b、c、d四點共圓等價。

(2)四點不限於同一平面。

尤拉定理:在一條線段上ad上,順次標有b、c兩點,則ad·bc+ab·cd=ac·bd

3樓:清歡

圓的內接四邊形兩條對角線之積=兩組對邊的乘積和

4樓:看

如圖,四邊形abcd內接於圓o,那麼ab*cd+ad*bc=ac*bd

證明:作∠bae=∠cad,交bd於點e

∵∠abe=∠acd,∠bae=∠cad

∴△abe∽△acd

∴ab/ac=be/cd

∴ab*cd=ac*be

∵∠bac=∠ead,∠acb=∠ade

∴△abc∽△aed

∴bc/de=ac/ad

∴bc*ad=ac*de

∴ab*cd+bc*ad=ac*be+ac*de=ac(be+de)=ac*bd

5樓:匿名使用者

ac乘bd等於ab乘cd加ad乘bc

6樓:匿名使用者

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