21.笛沙格对合定理

这之前,先有完全四边形的定义:

完全四边形

平面上有不共线的四个点,过这四点的六条直线构成完全四边形。

完全四边形

然后,定义

顶点:

最初给定的四点。图中A,B,C,D.

对边:

不过同一个顶点的边。
AB与CD是一组对边。
BC与 AD是一组对边。
AC与BD是一组对边。
共三组对边。

对角点:

对边的交点叫对角点。

对角点

上图,图中标记为E,F,G的点,为对角点。
一共有三组对边,每组形成一个对角点,所以,有三个对角点。(平行的对边,设对角点在无穷远处。)

对角线:

连接对角点的直线。

对角线

上图,红黄蓝三线,是对角线。

于是,连同对角线和边在一起,从[对角点]发出的线束是调和线束。

调和线束

如图,从E发出的直线是调和线束,直线AD与之相交,这表示,在直线 AD上,HF两点调和分割AD.

这是什么意思呢?就是说AD是AH和AF的调和平均。

下面证明之。

欲证明上式,转证


再转证:


再转:


即需证明:


方程两边乘以AD,转证:


等式一
等式一
EH截三角形ABD

EH截三角形ABD,由梅涅劳斯定理,有:


等式甲
等式甲

ED截三角形ABF,有

ED截三角形ABF
等式乙
等式乙

同理,由AC截三角形BDF,有


等式丙
等式丙

三个等式列在一起:


等式甲
等式甲
等式乙
等式乙
等式丙
等式丙

相乘,最后得到:


等式丁
等式丁

通过调整,等式丁与等式一是一样的。

就是:

交比
交比

得到的结果就是交比为-1.这同等式一是一致的。

所谓交比,就是比之比。

交比为-1,就是调和分割的定义。

调和分割,就是指第三点到第一点的距离和第四点到第一点的距离,这两个距离有调和平均值,该均值等于第一点与第二点的距离。这个时候说,第三点和第四点调和分割第一点和第二点。

同时,第一点和第二点也调和分割第三四点。

以上,只是笛沙格对合定理的特例。

笛沙格对合定理

下面才是完整的对合定理推导,过程类似

直线DA截三角形CX'Y',有

直线AB截三角形CY'Z',有

直线BD截三角形CZ'X',有

三式相乘,化简,得

即:

两边乘以XX'和-X'X

即交比


这些也非全部的笛沙格对合定理。笛沙格对合定理比这更复杂。暂时讨论到这里。

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