在△ABC中,D是边BC上异于B,C或其延长线上的一点,连结AD,则有BD/CD=(sin∠BAD/sin∠CAD)*(AB/AC)。
简介
分角定理是平面几何中的一条基础定理。山东省济南市王家琦和姚林宏宣称其是该定理的发现者和命名者。事实上早已有人发现了这个关系,只是因它过于简易而不值得称为“定理”罢了。
应用分角定理可以处理很多涉及到边角转换、比例线段的几何问题。
证明
S△ABD/S△ACD=BD/CD(1.1)
S△ABD/S△ACD=[(1/2)*AB*AD*sin∠BAD]/[(1/2)*AC*AD*sin∠CAD]=(sin∠BAD/sin∠CAD)*(AB/AC)(1.2)
由1.1式和1.2式得
BD/CD=(sin∠BAD/sin∠CAD)*(AB/AC)
推广
∵由正弦定理得AB/AC=sin∠ACB/sin∠ABC
∴有时,上式也写成:BD/CD=(sin∠BAD/sin∠CAD)*(sin∠ACB/sin∠ABC),这样就实现了线段比彻底转化成角的比。
与其他转换
(一)用《分角定理》证明《张角定理》:即三角形内有一条分角线,各分角正弦与不相邻边的比之和=大角正弦与分角线之比。△ABC中,AD内分∠BAC,则有(sin∠BAD/AC)+(sin∠CAD/AB)=(sin∠BAC/AD)。
证明:由AC外分∠BAD,由《分角定理》→(CD/CB)=(sin∠CAD/sin∠CAB)·(AD/AB)→
(sin∠CAD/AB)=(CD/CB)·(sin∠CAB/AD⑴,由AB外分∠CAD,由《分角定理》→(BD/BC)=
(sin∠BAD/sin∠BAC)·(AD/AC)→(sin∠BAD/AC)=(BD/BC)·(sin∠BAC/AD⑵。由⑴+⑵→
(sin∠BAD/AC)+(sin∠CAD/AB)=sin∠BAC(BD+CD)/(BC·AD)=(sin∠BAC/AD)。证毕。
(二)用《分角定理》证明《三弦定理》:过圆上一点A任作三条弦,AB(左)、AC(右)、AD(中),则有AB·sin∠CAP+AC·sin∠BAP=AD·sin∠BAC。(AD与BC交于P)
证明:由AC外分∠BAP,由《分角定理》→(sin∠CAP/sin∠BAC)=(CP/BC)·(AB/AP)→(AB·sin∠CAP/
sin∠BAC)=(CP/BC)(AB·AB)/AP⑴,同理由AB外分∠CAP,由《分角定理》→(AC·sin∠BAP/sin∠BAC)=
(BP/BC)(AC·AC)/AP⑵,由⑴+⑵→(AB·sin∠CAP+AC·sin∠BAP)=AD·sin∠BAC[(CP·AB·AB)/(AP·BC·AD)+(BP·AC·AC)/(AP·BC·AD)]=AD·sin∠BAC[(CP/AP)(AB/BC)(AB/AD)+(BP/AP)(AC/BC)(AC/AD)]=AD·sin∠BAC[(sin∠CAP/sin∠ACP)(sin∠ACP/sin∠BAC)(AB/AD)+(sin∠BAP/sin∠ABC)(sin∠ABC/sin∠BAC)(AC/AD)]=AD·sin∠BAC[(sin∠CBD/sin∠BDC)(AB/AD)+(sin∠BCD/sin∠BDC)(AC/AD)=AD·sin∠BAC[(CD/BC)(AB/AD)+(BD/BC)(AC/AD)]=AD·sin∠BAC[(CD·AB)/(BC·AD)+(BD·AC)/(BC·AD)]由《托氏定理》,所以有
(AB·sin∠CAP+AC·sin∠BAP)=AD·sin∠BAC。证毕。
(三)用《分角定理》证明《全面三割线定理》:过圆外一点。任作三条割线,则有
(PB·sin∠DPQ+人民军sin∠EPQ)×sin∠DPE/PQ=(sin∠EPQ/PD+sin∠DPQ/PE)×sin∠DPE·PC。
证明:连AE交PC于M,连BD交PC于N,连AC、BC、DQ、EQ。
由PD外分∠BPN,由《分角定理》→(sin∠DPQ/sin∠DPE)=(DN/DB)·(PB/PN)→
PBsin∠DPQ=sin∠DPE(DN·PB·PB)/(DB·PN)⑴。
由PE外分∠APM,由《分角定理》→(sin∠EPQ/sin∠DPE)=(EM/EA)·(PA/PM)→
PAsin∠EPQ=sin∠DPE(EM·PA·PA)/(EA·PM)⑵。由⑴+⑵→
PBsin∠DPQ+PAsin∠EPQ=sin∠DPE[(DN·PB·PB)/(DB·PN)+(EM·PA·PA)/(EA·PM)]×PC/PC
=PCsin∠DPE[(DN/PN)(PB/DB)(PB/PC)+(EM/PM)(PA/EA)(PA/PC)]
=PCsin∠DPE[(sin∠DPQ/sin∠PDN)(sin∠PDN/sin∠DPE)(sin∠PCB/sin∠PBC)+(sin∠EPQ/sin∠PEM)
(sin∠PEM/sin∠DPE)(sin∠PCAsin∠P.A.C)],两边×sin∠DPE/PQ→
(PBsin∠DPQ+PAsin∠EPQ)×sin∠DPE/PQ=PCsin∠DPE[(sin∠DPE/PQ)(sin∠DPQ/sin∠DPE)
(sin∠PEQ/sin∠PQE)+(sin∠DPE/PQ)(sin∠EPQ/sin∠DPE)(sin∠PDQsin∠PQD)]→
(PBsin∠DPQ+PAsin∠EPQ)×sin∠DPE/PQ=PCsin∠DPE[(sin∠DPQ/PQ)(PQ/PE)+(sin∠EPQ/PQ)(PQ/PD)]
∴(PBsin∠DPQ+PAsin∠EPQ)×sin∠DPE/PQ=PCsin∠DPE[(sin∠DPQ/PE)+(sin∠EPQ/PD)]证毕。