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初二奧數精講——第15講 塞瓦定理與梅列勞斯定理定理(一)

一、知識點解析

1. 基本知識

塞瓦(Ceva)定理:設D、E、F分别是△ABC的邊BC、CA、AB或延長線上的點,則AD、BE、CF三線共點或互相平行的充要條件是

塞瓦(Ceva)定理角元形式:設D、E、F分别是△ABC的邊BC、CA、AB或延長線上的點,令∠BAD=α1,∠CAD=α2,∠CBE=β1,∠ABE=β2,

∠ACF=γ1,∠BCF=γ2,則AD、BE、CF三線共點或互相平行的充要條件是

梅涅勞斯(Menelaus)定理:設D、E、F分别是△ABC的邊BC、CA、AB或延長線上的點,則D、E、F共線的充要條件是

2. 基本方法

循環積:塞瓦定理與梅涅勞斯定理的證明都可采用這樣一種方法:要證三個比值的積為1,可設法找到三個量(比如線段)x、y、z,使三個比值分别為x/y、y/z、z/x,則它們的積(我們稱這種積為循環積)顯然為1.

3. 基本問題

利用塞瓦定理與梅涅勞斯定理,常可解決如下一些問題:

(1)證明點共線與線共點;

(2)求線段長(比);

(3)已知有關線段的比,求相應的參數;

(4)證明恒等式;

(5)求滿足某種條件的點的軌迹。

這部分主要考察學生對塞瓦定理與梅涅勞斯定理的了解及掌握。塞瓦定理與梅涅勞斯定理是幾何部分的“高階”定理,這部分題目難度大,常與代數等知識點混合在一起考察,需要一定的空間想象能力和知識基礎,要在紮實的基礎知識基礎上,認真學習,多加練習,讓我們在例題和解答中一起學習吧。

二、例題

例1

證明塞瓦(Ceva)定理:設D、E、F分别是△ABC的邊BC、CA、AB或延長線上的點,則AD、BE、CF三線共點的充要條件是

分析:可以從線段角度出發,找到三條線段x、y、z,使得

從這個角度考慮,可以過E、F、M中的某個點作三角形另兩條邊的平行線,通過平行線的比例定理進行求解。

另一方面,我們可以考慮通過面積來考慮,注意到△ACO與△BCO有公共邊CO,從而将比值轉化為面積的比值。

證明:

例2

證明梅涅勞斯(Menelaus)定理:設D、E、F分别是△ABC的邊BC、CA、AB或延長線上的點,則D、E、F共線的充要條件是

分析:目可以從線段角度出發,找到三條線段x、y、z,使得

從這個角度考慮,可以過點C作CG//DF交AB于G,通過平行線的比例定理進行求解。

解答:

例3

例4

例5 (IMO預選題)

如圖,設△ABC是等邊三角形,P是其内部一點,線段AP、BP、CP依次交三邊BC、CA、AB于A1、B1、C1三點。證明A1B1·B1C1·C1A1≥A1B·B1C·C1A.

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