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圓冪定理

鎖定
圓冪定理是平面幾何中的一個定理,是相交弦定理割線定理切割線定理的統一,例如如果交點為P的兩條相交直線與圓O相交於A、B與C、D,則PA·PB=PC·PD。 [1] 
中文名
圓冪定理
外文名
power of a point theorem
表達式
PA·PB=PC·PD
適用領域
數學-平面幾何-圓
應用學科
數學-平面幾何-圓
包    括
割線定理,切割線定理,相交弦定理

圓冪定理發展簡史

圓冪定理是一個總結性的定理,是對相交弦定理切割線定理割線定理(切割線定理推論)以及它們推論的統一與歸納。 [1]  根據兩條與圓有相交關係的線的位置不同,有以下定理:
從上述定理可以看出,兩條線的位置從內到外,都有着相似的結論。經過總結和歸納,便得出了圓冪定理。

圓冪定理點對圓的冪

圓冪定理定義

P點對圓O的冪定義為

圓冪定理性質

點P對圓O的冪的值,和點P與圓O的位置關係有下述關係:
  • 點P在圓O內→P對圓O的冪為負數
  • 點P在圓O外→P對圓O的冪為正數
  • 點P在圓O上→P對圓O的冪為0
注意:以上關係除正向應用通過點和圓的位置關係判斷點對的圓的冪的符號,還可以逆向應用,通過點對圓的冪的符號反推點和圓的位置關係。 [1] 
在某些書中,點P對圓O的冪表示為
,但通常來説,冪是有正負零之分的。

圓冪定理定理證明

圖1中圖Ⅰ:相交弦定理。如圖1中圖Ⅰ,AB、CD為
的兩條任意弦。相交於點P,連接AD、BC,由於∠B與∠D同為弧AC所對的圓周角,因此由圓周角定理知:
,同理
,所以
。所以有:
,即:
圖1中圖Ⅱ:割線定理。如圖1中圖Ⅱ,連接AD、BC。可知
,又因為∠P為公共角,所以有
,同上證得
圖1中圖Ⅲ:切割線定理。如圖1中圖Ⅲ,連接AC、AD。∠PAC為切線PA與弦AC組成的弦切角,因此有
,又因為∠P為公共角,所以有
,易證
圖1圓冪定理的所有情況 圖1圓冪定理的所有情況
綜上可知,
是普遍成立的。 [2] 
參考資料
  • 1.    周春荔.圓冪定理及其應用[J],中小學數學,2003,24
  • 2.    李樹臣.圓冪定理的教學設想[J],中學數學教學參考,1998,12:(10-11)