文[1]用純幾何的方法證明了斯特瓦特定理,筆者對其通過構造三角形的外接圓,以及作出兩對等角進而使命題獲得證明的方法表示由衷地贊賞.贊賞的同時也引發(fā)筆者深深地思考,有無更為簡潔的方法?幾經探究,發(fā)現用勾股定理可以簡潔、巧妙地證明斯氏定理.
斯特瓦特定理如圖1,P為△ABC底邊BC上任意一點,則AB2·PC+AC2·BP=AP2·BC+BP·PC·BC.
分析待證結論是非常規(guī)形式,注意到待證式兩邊的項中,過點A的線段AB、AC、AP均是以平方形式呈現,因此可以考慮過點A作△ABC的高,用勾股定理把AB2,AC2,AP2進行轉化,再借助恒等變形,可以簡潔、巧妙地證明定理.
證明(1)如圖1,過點A作BC的垂線,垂足H在底邊BC上.
在Rt△ABH中,AB2=AH2+BH2.①
在Rt△ACH中,AC2=AH2+CH2.②
在Rt△APH中,AP2=AH2+PH2.③
①-③得AB2-AP2=BH2-PH2=(BH+PH)(BH-PH)=(BH+PH)·BP.④
②-③得AC2-AP2=CH2-PH2=(CH+PH)(CH-PH)=(CH-PH)·CP.⑤
因AB2·PC+AC2·BP-AP2·BC=AB2·PC+AC2·BP-AP2·(BP+PC)
=(AB2-AP2)PC+(AC2-AP2)BP.⑥
把④、⑤代入⑥中,得:
AB2·PC+AC2·BP-AP2·BC
=(AB2-AP2)·PC+(AC2-AP2)·BP
=(BH+PH)BP·PC+(CH-PH)CP·BP
=(BH+PH+CH-PH)BP·CP=BC·BP·CP.
所以AB2·PC+AC2·BP=AP2·BC+BP·PC·BC.
(2)如圖2,過點A作BC的垂線,垂足H恰好于點C重合.
在Rt△ABC中,AB2=AC2+BC2.⑦
在Rt△APC中,AP2=AC2+PC2.⑧
⑦-⑧得AB2-AP2=BC2-PC2=(BC+PC)(BC-PC)=(BC+PC)·BP.
所以AB2·PC+AC2·BP-AP2·BC=
AB2·PC+AC2·BP-AP2·(BP+PC)=
(AB2-AP2)PC+(AC2-AP2)BP=
(BC+PC)BP·PC-CP2·BP=
(BC+PC-CP)BP·CP=BC·BP·CP.
所以AB2·PC+AC2·BP=AP2·BC+BP·PC·BC.
(3)如圖3,過點A作BC的垂線,垂足H在底邊BC延長線上.證明同(1).
綜上,斯氏定理得證.
當P在△ABC底邊BC延長線上時(如圖4),原結論不成立.但有AB2·PC+AP2·BC=AC2·BP+BP·PC·BC.⑨
比對圖1與圖4,可發(fā)現圖4中的字母C、P互換位置后便是圖1,因此將斯氏定理結論中的字母C、P互換即得⑨.事實上,在圖4中,也可直接運用斯氏定理得到⑨.
當P在△ABC底邊CB延長線上時,可有類似⑨的結論,限于篇幅不再贅述.
參考文獻
[1]丁位卿.斯特瓦特定理的純幾何證法[J].中學數學雜志,2014(6),51-51.
作者簡介楊云奎,男,1970年1月生,江蘇省灌云人,中學高級教師,連云港初中數學學科帶頭人,連云港市孫朝仁名師工作室成員,發(fā)表論文20余篇.endprint
文[1]用純幾何的方法證明了斯特瓦特定理,筆者對其通過構造三角形的外接圓,以及作出兩對等角進而使命題獲得證明的方法表示由衷地贊賞.贊賞的同時也引發(fā)筆者深深地思考,有無更為簡潔的方法?幾經探究,發(fā)現用勾股定理可以簡潔、巧妙地證明斯氏定理.
斯特瓦特定理如圖1,P為△ABC底邊BC上任意一點,則AB2·PC+AC2·BP=AP2·BC+BP·PC·BC.
分析待證結論是非常規(guī)形式,注意到待證式兩邊的項中,過點A的線段AB、AC、AP均是以平方形式呈現,因此可以考慮過點A作△ABC的高,用勾股定理把AB2,AC2,AP2進行轉化,再借助恒等變形,可以簡潔、巧妙地證明定理.
證明(1)如圖1,過點A作BC的垂線,垂足H在底邊BC上.
在Rt△ABH中,AB2=AH2+BH2.①
在Rt△ACH中,AC2=AH2+CH2.②
在Rt△APH中,AP2=AH2+PH2.③
①-③得AB2-AP2=BH2-PH2=(BH+PH)(BH-PH)=(BH+PH)·BP.④
②-③得AC2-AP2=CH2-PH2=(CH+PH)(CH-PH)=(CH-PH)·CP.⑤
因AB2·PC+AC2·BP-AP2·BC=AB2·PC+AC2·BP-AP2·(BP+PC)
=(AB2-AP2)PC+(AC2-AP2)BP.⑥
把④、⑤代入⑥中,得:
AB2·PC+AC2·BP-AP2·BC
=(AB2-AP2)·PC+(AC2-AP2)·BP
=(BH+PH)BP·PC+(CH-PH)CP·BP
=(BH+PH+CH-PH)BP·CP=BC·BP·CP.
所以AB2·PC+AC2·BP=AP2·BC+BP·PC·BC.
(2)如圖2,過點A作BC的垂線,垂足H恰好于點C重合.
在Rt△ABC中,AB2=AC2+BC2.⑦
在Rt△APC中,AP2=AC2+PC2.⑧
⑦-⑧得AB2-AP2=BC2-PC2=(BC+PC)(BC-PC)=(BC+PC)·BP.
所以AB2·PC+AC2·BP-AP2·BC=
AB2·PC+AC2·BP-AP2·(BP+PC)=
(AB2-AP2)PC+(AC2-AP2)BP=
(BC+PC)BP·PC-CP2·BP=
(BC+PC-CP)BP·CP=BC·BP·CP.
所以AB2·PC+AC2·BP=AP2·BC+BP·PC·BC.
(3)如圖3,過點A作BC的垂線,垂足H在底邊BC延長線上.證明同(1).
綜上,斯氏定理得證.
當P在△ABC底邊BC延長線上時(如圖4),原結論不成立.但有AB2·PC+AP2·BC=AC2·BP+BP·PC·BC.⑨
比對圖1與圖4,可發(fā)現圖4中的字母C、P互換位置后便是圖1,因此將斯氏定理結論中的字母C、P互換即得⑨.事實上,在圖4中,也可直接運用斯氏定理得到⑨.
當P在△ABC底邊CB延長線上時,可有類似⑨的結論,限于篇幅不再贅述.
參考文獻
[1]丁位卿.斯特瓦特定理的純幾何證法[J].中學數學雜志,2014(6),51-51.
作者簡介楊云奎,男,1970年1月生,江蘇省灌云人,中學高級教師,連云港初中數學學科帶頭人,連云港市孫朝仁名師工作室成員,發(fā)表論文20余篇.endprint
文[1]用純幾何的方法證明了斯特瓦特定理,筆者對其通過構造三角形的外接圓,以及作出兩對等角進而使命題獲得證明的方法表示由衷地贊賞.贊賞的同時也引發(fā)筆者深深地思考,有無更為簡潔的方法?幾經探究,發(fā)現用勾股定理可以簡潔、巧妙地證明斯氏定理.
斯特瓦特定理如圖1,P為△ABC底邊BC上任意一點,則AB2·PC+AC2·BP=AP2·BC+BP·PC·BC.
分析待證結論是非常規(guī)形式,注意到待證式兩邊的項中,過點A的線段AB、AC、AP均是以平方形式呈現,因此可以考慮過點A作△ABC的高,用勾股定理把AB2,AC2,AP2進行轉化,再借助恒等變形,可以簡潔、巧妙地證明定理.
證明(1)如圖1,過點A作BC的垂線,垂足H在底邊BC上.
在Rt△ABH中,AB2=AH2+BH2.①
在Rt△ACH中,AC2=AH2+CH2.②
在Rt△APH中,AP2=AH2+PH2.③
①-③得AB2-AP2=BH2-PH2=(BH+PH)(BH-PH)=(BH+PH)·BP.④
②-③得AC2-AP2=CH2-PH2=(CH+PH)(CH-PH)=(CH-PH)·CP.⑤
因AB2·PC+AC2·BP-AP2·BC=AB2·PC+AC2·BP-AP2·(BP+PC)
=(AB2-AP2)PC+(AC2-AP2)BP.⑥
把④、⑤代入⑥中,得:
AB2·PC+AC2·BP-AP2·BC
=(AB2-AP2)·PC+(AC2-AP2)·BP
=(BH+PH)BP·PC+(CH-PH)CP·BP
=(BH+PH+CH-PH)BP·CP=BC·BP·CP.
所以AB2·PC+AC2·BP=AP2·BC+BP·PC·BC.
(2)如圖2,過點A作BC的垂線,垂足H恰好于點C重合.
在Rt△ABC中,AB2=AC2+BC2.⑦
在Rt△APC中,AP2=AC2+PC2.⑧
⑦-⑧得AB2-AP2=BC2-PC2=(BC+PC)(BC-PC)=(BC+PC)·BP.
所以AB2·PC+AC2·BP-AP2·BC=
AB2·PC+AC2·BP-AP2·(BP+PC)=
(AB2-AP2)PC+(AC2-AP2)BP=
(BC+PC)BP·PC-CP2·BP=
(BC+PC-CP)BP·CP=BC·BP·CP.
所以AB2·PC+AC2·BP=AP2·BC+BP·PC·BC.
(3)如圖3,過點A作BC的垂線,垂足H在底邊BC延長線上.證明同(1).
綜上,斯氏定理得證.
當P在△ABC底邊BC延長線上時(如圖4),原結論不成立.但有AB2·PC+AP2·BC=AC2·BP+BP·PC·BC.⑨
比對圖1與圖4,可發(fā)現圖4中的字母C、P互換位置后便是圖1,因此將斯氏定理結論中的字母C、P互換即得⑨.事實上,在圖4中,也可直接運用斯氏定理得到⑨.
當P在△ABC底邊CB延長線上時,可有類似⑨的結論,限于篇幅不再贅述.
參考文獻
[1]丁位卿.斯特瓦特定理的純幾何證法[J].中學數學雜志,2014(6),51-51.
作者簡介楊云奎,男,1970年1月生,江蘇省灌云人,中學高級教師,連云港初中數學學科帶頭人,連云港市孫朝仁名師工作室成員,發(fā)表論文20余篇.endprint