Теорема Менелая: различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
Adavyd (обсуждение | вклад) отмена правки 97185274 участника 193.107.245.30 (обс.) -- см. Отношение направленных отрезков Метка: отмена |
исправление ненужного минуса |
||
Строка 6: | Строка 6: | ||
{{рамка}} |
{{рамка}} |
||
Если точки <math>A',B'</math> и <math>C'</math> лежат соответственно на сторонах <math>BC,CA</math> и <math>AB</math> треугольника <math>\triangle ABC</math> или на их продолжениях<ref>на самих сторонах может лежать ровно две или ни одной точки</ref>, то они [[коллинеарные точки|коллинеарны]] тогда и только тогда, когда |
Если точки <math>A',B'</math> и <math>C'</math> лежат соответственно на сторонах <math>BC,CA</math> и <math>AB</math> треугольника <math>\triangle ABC</math> или на их продолжениях<ref>на самих сторонах может лежать ровно две или ни одной точки</ref>, то они [[коллинеарные точки|коллинеарны]] тогда и только тогда, когда |
||
: <math>\frac{AB'}{B'C}\cdot\frac{CA'}{A'B}\cdot\frac{BC'}{C'A}= |
: <math>\frac{AB'}{B'C}\cdot\frac{CA'}{A'B}\cdot\frac{BC'}{C'A}=1.</math> |
||
где <math>\frac{AB'}{B'C}</math>, <math>\frac{CA'}{A'B}</math> и <math>\frac{BC'}{C'A}</math> обозначают [[отношение направленных отрезков|отношения направленных отрезков]]. |
где <math>\frac{AB'}{B'C}</math>, <math>\frac{CA'}{A'B}</math> и <math>\frac{BC'}{C'A}</math> обозначают [[отношение направленных отрезков|отношения направленных отрезков]]. |
||
{{конец рамки}} |
{{конец рамки}} |
||
Строка 32: | Строка 32: | ||
* Тригонометрический эквивалент: |
* Тригонометрический эквивалент: |
||
: |
:<math>\frac{\sin\angle BAA'}{\sin\angle A'AC} \cdot \frac{\sin\angle CBB'}{\sin\angle B'BA} \cdot \frac{\sin\angle ACC'}{\sin\angle C'CB}=1</math>, где все углы — [[ориентированный угол|ориентированные]]. |
||
* В сферической геометрии теорема Менелая приобретает вид |
* В сферической геометрии теорема Менелая приобретает вид |
||
: <math>\frac{\sin |AB'|}{\sin |B'C|}\cdot\frac{\sin |CA'|}{\sin |A'B|}\cdot\frac{\sin |BC'|}{\sin |C'A|} = 1.</math> |
: <math>\frac{\sin |AB'|}{\sin |B'C|}\cdot\frac{\sin |CA'|}{\sin |A'B|}\cdot\frac{\sin |BC'|}{\sin |C'A|} = 1.</math> |
Версия от 07:10, 2 января 2019
Теоре́ма Менела́я или теорема о трансверсалях или теорема о полном четырёхстороннике — классическая теорема аффинной геометрии.
Формулировка
Если точки и лежат соответственно на сторонах и треугольника или на их продолжениях[1], то они коллинеарны тогда и только тогда, когда где , и обозначают отношения направленных отрезков. |
В частности, из теоремы следует соотношение для длин отрезков:
Проведем через точку прямую, параллельную прямой , и обозначим через точку пересечения этой прямой с прямой . Поскольку треугольники и подобны (по двум углам), то
- .
Так как подобными являются также треугольники и , тем самым
- .
Исключая , получаем
- .
Остаётся заметить, что возможны два расположения точек и : либо две из них лежат на соответствующих сторонах треугольника, а третья — на продолжении, либо все три лежат на продолжениях соответствующих сторон. Отсюда для отношений направленных отрезков имеем
Вариации и обобщения
- Тригонометрический эквивалент:
- , где все углы — ориентированные.
- В сферической геометрии теорема Менелая приобретает вид
- В геометрии Лобачевского теорема Менелая приобретает вид
История
Эта теорема доказывается в третьей книге «Сферики» Менелая Александрийского (ок. 100 г. н. э.). Менелай сначала доказывает теорему для плоского случая, а потом центральным проектированием переносит её на сферу. Возможно, что плоский случай теоремы рассматривался ранее в несохранившихся «Поризмах» Евклида.
Сферическая теорема Менелая была основным средством, с помощью которого решались разнообразные прикладные задачи позднеантичной и средневековой астрономии и геодезии. Ей посвящён ряд сочинений под названием «Книга о фигуре секущих», составленных такими математиками средневекового Востока, как Сабит ибн Корра, ан-Насави, ал-Магриби, ас-Сиджизи, ас-Салар, Джабир ибн Афлах, Насир ад-Дин ат-Туси.
Итальянский математик Джованни Чева в 1678 году предложил доказательство теоремы Менелая и родственной ей теоремы Чевы для плоского случая, основанное на рассмотрении центра тяжести системы из трёх точечных грузов.[2]
Применения
См. также
Примечания
- ↑ на самих сторонах может лежать ровно две или ни одной точки
- ↑ G. Ceva, De lineis rectis se invicem secantibus, statica constructio Milan, 1678
Ссылки
- Ефремов Д. Новая геометрия треугольника. — Одесса, 1902. — 334 с.
- Коксетер Г. С. М., Грейтцер С. П. Новые встречи с геометрией. — М.: Наука, 1978. — Т. 14. — (Библиотека математического кружка).
- Понарин Я. П. Элементарная геометрия. В 2 т. — М.: МЦНМО, 2004. — С. 73-74. — ISBN 5-94057-170-0.
- Шаль, Мишель. О теореме Птоломея относительно треугольника, пересеченного трансверсалью // Исторический обзор происхождения и развития геометрических методов. — М., 1883. — Т. 2.
- Sidoli N. The sector theorem attributed to Menelaus // SCIAMVS. — 2006. — № 7. — С. 43–79.