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梅涅勞斯定理

鎖定
梅涅勞斯(Menelaus)定理(簡稱梅氏定理)最早出現在由古希臘數學家梅涅勞斯的著作《球面學》(Sphaerica)中。 [1] 
一條截線三角形各邊上確定出的六條線段,三條不連續線段的乘積等於剩下三條線段的乘積。 [4]  這一定理同樣可以輕而易舉地用初等幾何或通過應用簡單的三角比關係來證明. 梅涅勞斯把這一定理擴展到了球面三角形
中文名
梅涅勞斯定理
外文名
Menelaus
別    名
梅氏定理,梅內勞斯定理
表達式
(AF/FB)×(BD/DC)×(CE/EA)=1
提出者
梅涅勞斯 [1] 
提出時間
古希臘時期,約公元236年
適用領域
平面幾何學
應用學科
數學物理

梅涅勞斯定理記憶口訣

頂點到交點,交點回頂點。

梅涅勞斯定理定理定義

當一條直線交
三邊所在的直線
分別於點
時,則有

梅涅勞斯定理定理證明

梅涅勞斯定理證明一

過點
的延長線於點
, 則
證明一 證明一

梅涅勞斯定理證明二

過點
,則
兩式相乘得
證明二 證明二

梅涅勞斯定理證明三

連接
根據“兩個三角形等高時面積之比等於底邊之比” 的性質有,
…………(1)
…………(2),
…………(3)
(1)
(2)
(3)得,
×
×
=
×
×
證明三 證明三

梅涅勞斯定理證明四

過三頂點作直線DEF的垂線AA‘,BB',CC',如圖:
證明四 - 1 證明四 - 1
充分性證明:
中,
上的分點分別為
連接 DF 交 CA 於 E',則由充分性可得,
又∵
∴有
,兩點重合。所以
共線
推論
的三邊
或其延長線上分別取
三點,又分比是
於是
三點共線的充要條件是
(注意與塞瓦定理相區分,那裏是λμν=1) [2] 
此外,用該定理可使其容易理解和記憶第一角元形式的梅涅勞斯定理
如圖2:
證明四 - 2 證明四 - 2
若 E,F,D 三點共線,則
即圖中的藍角正弦值之積等於紅角正弦值之積。
該形式的梅涅勞斯定理也很實用。
證明:可用面積法推出:第一角元形式的梅氏定理與頂分頂形式的梅氏定理等價。
第二角元形式的梅涅勞斯定理
在平面上任取一點O,且EDF共線,則
(O不與點A、B、C重合)
證明四 - 3 證明四 - 3

梅涅勞斯定理證明五

作 CH 平行於 AB 交 FD 於點 H
梅涅勞斯定理 梅涅勞斯定理
梅涅勞斯定理 梅涅勞斯定理

梅涅勞斯定理定理意義

使用梅涅勞斯定理可以進行直線形中線段長度比例的計算,其逆定理還可以用來解決三點共線、三線共點等問題的判定方法,是平面幾何學以及射影幾何學中的一項基本定理,具有重要的作用。梅涅勞斯定理的對偶定理塞瓦定理 [3] 
它的逆定理也成立:若有三點F、D、E分別在三角形的邊AB、BC、CA或其延長線上,且滿足
則F、D、E三點共線。利用這個逆定理,可以判斷三點共線。

梅涅勞斯定理定理推廣

若梅氏線完全在三角形外,那麼該三角形仍然成立。
參考資料
  • 1.    卡爾·B. 博耶[著],尤塔·C. 梅茲巴赫[訂],秦傳安[譯].數學史.中國:中央編譯出版社,2012年5月:184
  • 2.    劉毅.梅涅勞斯定理與塞瓦定理:長春出版社,1997:1-4
  • 3.    沈文選,楊清桃.幾何瑰寶:哈爾濱工業大學出版社,2010/7/1:37
  • 4.    (美)N.A.考特.大學幾何學[M]:上海交通大學出版社,2017