初中几何定值为常数4例
平面几何中的定值问题,是指当点或线按照某种条件运动时,图形发生位置、形状或大小的变化,图中的某些几何元素的几何量仍保持不变的情况。下面显示几例几何定值为常数的例子。
题目1:如图1,已知P为正方形ABCD的外接圆的劣弧上任意一点,求证(PA PC)/PB为定值。
解题思路:见图2,延长PC至E,使PA = EC,连接BE、AC。
方法①:因为 PA = EC,AB = BC,∠PAB = 90° α =∠ECB,故△PAB≌△ ECB。
PB = BE,∠PBE =∠P BC θ= 90°,R t△ PBE为等腰直角三角形。
PE /PB =√ 2 = (PC EC)/PB = (PA PC)/PB。
方法②:在圆内接四边形ABCP中,应用托勒密定理证明相对简单。
题目2:图1,三角形ABC是等边三角形,P是三角形ABC内任意一点,作三角形三边的垂线
PD、PE、PF, 点D、E、F是垂足。证明:(PD PE PF) /(AB AC BC) =√3/6。
解题思路:①图2,首先证明等边三角形内任意一点P到三边距离和等于一边上的高,分别连接PA、PB、PC,并作BC边上的高AG。
通过面积法可以证明AG = PD PE PF。
因为Rt三角形ABG中,∠BAG = 30°,
AG /BG =√3 =AG/(1/2 BC)。
BC = 1/3 (AB AC BC)。
AG/(1/2 BC)=(PD PE PF)/(1/2 BC)=√3,
(PD PE PF) /(AB AC BC) =√3/6。
②根据等边三角形的面积=√3/4 AB²,又等于P点与三个顶点相连形成三个三角形的面积和亦可证明。
题目3:如图1,点0是正三角形ABC内一点,G是三角形ABC的重心,直线 0G与三角形ABC或其延长线分别相交于点A'、B'、 C',求证:A' O / A' G B' 0 / B' G C' 0 / C ' G = 3。
解题思路:先熟悉等边三角形有几个性质:等边三角形重心、内心 、外心、垂心四心合一;等边三角形内任意一点P到三边距离和等于一边上的高;重心到顶点的距离与重心到对边中点的距离之比为2/1。
图2中,设正三角形的高为H,分别过O点和G点作垂线OK₁、OK₂、OK₃和GH₁、GH₂、GH₃。则有:
OK₁ OK₂ OK₃=H,GH₁=GH₂=GH₃=1/3 H。
图中有三组相似三角形,根据相似比显示如下:
A' O/A' G B' 0/B' G C' 0 / C 'G
= OK₁/ GH₁ OK₂/ GH₂ OK₃/ GH₃
=( OK ₁ OK₂ OK₃)/ (1/3 H)
= H /( 1/3 H)
=3。
题目4:证明梅涅劳斯定理(梅氏定理):图1,当一条直线交三角形ABC三边所在的直线BC、AC、AB分别于点D、E、F时,则有AF /FB · BD /DC · CE / EA = 1。
解题思路:见图2,过A点作FD的平行线交BD延长线于G,则
AF /FB = GD /DB,
CE /EA = CD /DG,
所以AF /FB · BD /DC · CE /EA
= GD /DB · BD /DC · CD /DG = 1。
相同的方法见图3,作CM∥FD或者CN∥AB亦可证明结论成立。
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