複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

帕斯卡定理

鎖定
帕斯卡定理指圓錐曲線內接六邊形(包括退化的六邊形)其三對邊的交點共線,與布里昂雄定理對偶,是帕普斯定理的推廣。 [1]  定理約於公元1639年為法國數學家布萊士·帕斯卡(Blaise Pascal)所發現,被稱為帕斯卡定理,是射影幾何中的一個重要定理。 [2] 
中文名
帕斯卡定理
外文名
Pascal's Theorem
提出者
帕斯卡
提出時間
1639年
適用領域
射影幾何
應用學科
數學

目錄

帕斯卡定理定理定義

如果一個六邊形內接於一條二次曲線(橢圓雙曲線拋物線),那麼它的三對對邊的交點在同一條直線上。 [1] 
由於六邊形的存在多種情況,帕斯卡定理的圖形也存在多種,它們雖然看起來截然不同,但均為帕斯卡定理,證明它們的方法也是相同的

帕斯卡定理驗證推導

可以利用射影變換,將圓錐曲線的命題轉化為圓的命題
只需要證明圓的內接六邊形ABCDEF三雙對邊的交點共線即可
帕斯卡定理的證法有許多種,在此只列舉六種

帕斯卡定理證法1

圖1面積法 圖1面積法
設AB交DE於G,BC交EF於I,CD交AF於H
連接GI,設AF交GI於H'(如圖1中圖1),CD交GI於H''(如圖1中圖2)
要證G、I、H共線,只需證AF、CD、GI交於一點
只需證:
,即證:
共邊定理+共角定理可得:
命題得證

帕斯卡定理證法2

梅涅勞斯定理證法:
梅涅勞斯定理證法 梅涅勞斯定理證法
設AF、BC交於J,DE、AF交於K,DE、CB交於L
對△KLJ和截線AB、CD、EF分別應用梅涅勞斯定理得:
三式相乘得:
......(1)
……(2)
……(3)
……(4)
將(2),(3),(4)式代入(1)得:
梅涅勞斯逆定理得:G、I、H共線,命題得證

帕斯卡定理證法3

位似證法:
作△CHF外接圓交EF於K、BC於J
∵∠DEF=∠DCF=∠HKF,∴GE∥HK
位似證法 位似證法
同理可得:HJ∥BG,BE∥KJ
∴△GEB與△HKJ位似
位似三角形對應點的所在的直線交於一點
即GH、EK、BJ交於一點,此點為I
∴G、H、I共線,命題得證

帕斯卡定理證法4

角元塞瓦定理證法
利用角元塞瓦定理逆定理證明PR、EF、BC共點(下面推導省去∠符號)
我們有
(第二步為對△ADR用角元塞瓦定理)
塞瓦定理(角元)證法 塞瓦定理(角元)證法
因此PR、EF、BC共點,即P、Q、R共線。

帕斯卡定理證法5

射影證法
圖2射影證法 圖2射影證法
圓錐曲線(以橢圓為例)上六點A、B、C、D、E、F,AB∩DF=M,AC∩DE=N,CF∩BE=P,求證M、P、N共線
在異於題設所在平面的空間上任取一點作為射影中心,將AB、DE射影為一對平行直線;將AC、DF射影為一對平行直線,再將中心射影后圖形中的橢圓仿射為圓O(如圖2)
則由平行四邊形AMDN及同弧圓周角性質知∠BAE=∠FDC,則CF=BE,根據同圓內等弦長對應等圓周角推導知BF//CE,則觀察圖2中兩個綠色三角形笛沙格定理(逆)知M、P、N,則帕斯卡定理得證。

帕斯卡定理證法6

平行證法
圓錐曲線(以圓為例)上六點G、B、C、D、E、F,DE∩CF=H,BC∩DG=I,GF∩BE=J,求證H、I、J共線
如圖3作輔助線,記三角形EHJ外接圓與本圓於K,易證HJ//DL//BN。
令HJ∩BC=I',則由平行推知∠CI'H=∠CBN=∠CKN,即CHI'K共圓。同理令HJ∩DG=I'',則有KGI''J共圓。則∠HCI'+∠I''GL=∠HEJ=∠HEI'+∠I''EJ
故I=I'=I'',,則帕斯卡定理得證。
圖3 圖3
參考資料
  • 1.    單墫.《單墫老師教你學數學 平面幾何中的小花》 :華東師範大學出版社,2011.03:3
  • 2.    (美)斯狄瓦.數學及其歷史:高等教育出版社,2011.03:116