高中數(shù)學(xué)競(jìng)賽平面幾何定理.doc

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高中數(shù)學(xué)競(jìng)賽專題講座 平面幾何基礎(chǔ)知識(shí)（基本定理、基本性質(zhì)） 1． 勾股定理（畢達(dá)哥拉斯定理）（廣義勾股定理）(1)銳角對(duì)邊的平方，等于其他兩邊之平方和，減去這兩邊中的一邊和另一邊在這邊上的射影乘積的兩倍．　(2)鈍角對(duì)邊的平方等于其他兩邊的平方和，加上這兩邊中的一邊與另一邊在這邊上的射影乘積的兩倍． 2． 射影定理（歐幾里得定理） 3． 中線定理（巴布斯定理）設(shè)△ABC的邊BC的中點(diǎn)為P，則有； 中線長(zhǎng)：． 4． 垂線定理：． 高線長(zhǎng)：． 5． 角平分線定理：三角形一個(gè)角的平分線分對(duì)邊所成的兩條線段與這個(gè)角的兩邊對(duì)應(yīng)成比例． 如△ABC中，AD平分∠BAC，則；（外角平分線定理）． 角平分線長(zhǎng)：（其中為周長(zhǎng)一半）． 6． 正弦定理：，（其中為三角形外接圓半徑）． 7． 余弦定理：． 8． 張角定理：． 9． 斯特瓦爾特(Stewart)定理：設(shè)已知△ABC及其底邊上B、C兩點(diǎn)間的一點(diǎn)D，則有AB2·DC+AC2·BD－AD2·BC＝BC·DC·BD． 10． 圓周角定理：同弧所對(duì)的圓周角相等，等于圓心角的一半．（圓外角如何轉(zhuǎn)化？） 11． 弦切角定理：弦切角等于夾弧所對(duì)的圓周角． 12． 圓冪定理：（相交弦定理：垂徑定理：切割線定理（割線定理）：切線長(zhǎng)定理：） 13． 布拉美古塔（Brahmagupta）定理： 在圓內(nèi)接四邊形ABCD中，AC⊥BD，自對(duì)角線的交點(diǎn)P向一邊作垂線，其延長(zhǎng)線必平分對(duì)邊． 14． 點(diǎn)到圓的冪：設(shè)P為⊙O所在平面上任意一點(diǎn)，PO=d，⊙O的半徑為r，則d2－r2就是點(diǎn)P對(duì)于⊙O的冪．過P任作一直線與⊙O交于點(diǎn)A、B，則PA·PB= |d2－r2|．“到兩圓等冪的點(diǎn)的軌跡是與此二圓的連心線垂直的一條直線，如果此二圓相交，則該軌跡是此二圓的公共弦所在直線”這個(gè)結(jié)論．這條直線稱為兩圓的“根軸”．三個(gè)圓兩兩的根軸如果不互相平行，則它們交于一點(diǎn)，這一點(diǎn)稱為三圓的“根心”．三個(gè)圓的根心對(duì)于三個(gè)圓等冪．當(dāng)三個(gè)圓兩兩相交時(shí)，三條公共弦(就是兩兩的根軸)所在直線交于一點(diǎn)． 15． 托勒密（Ptolemy）定理：圓內(nèi)接四邊形對(duì)角線之積等于兩組對(duì)邊乘積之和，即AC·BD=AB·CD+AD·BC，(逆命題成立) ．（廣義托勒密定理）AB·CD+AD·BC≥AC·BD． 16． 蝴蝶定理：AB是⊙O的弦，M是其中點(diǎn)，弦CD、EF經(jīng)過點(diǎn)M，CF、DE交AB于P、Q，求證：MP=QM． 17． 費(fèi)馬點(diǎn)：定理1等邊三角形外接圓上一點(diǎn)，到該三角形較近兩頂點(diǎn)距離之和等于到另一頂點(diǎn)的距離；不在等邊三角形外接圓上的點(diǎn)，到該三角形兩頂點(diǎn)距離之和大于到另一點(diǎn)的距離．定理2 三角形每一內(nèi)角都小于120°時(shí)，在三角形內(nèi)必存在一點(diǎn)，它對(duì)三條邊所張的角都是120°，該點(diǎn)到三頂點(diǎn)距離和達(dá)到最小，稱為“費(fèi)馬點(diǎn)”，當(dāng)三角形有一內(nèi)角不小于120°時(shí)，此角的頂點(diǎn)即為費(fèi)馬點(diǎn)． 18． 拿破侖三角形：在任意△ABC的外側(cè)，分別作等邊△ABD、△BCE、△CAF，則AE、AB、CD三線共點(diǎn)，并且AE＝BF＝CD，這個(gè)命題稱為拿破侖定理． 以△ABC的三條邊分別向外作等邊△ABD、△BCE、△CAF，它們的外接圓⊙C1 、⊙A1 、⊙B1的圓心構(gòu)成的△——外拿破侖的三角形，⊙C1 、⊙A1 、⊙B1三圓共點(diǎn)，外拿破侖三角形是一個(gè)等邊三角形；△ABC的三條邊分別向△ABC的內(nèi)側(cè)作等邊△ABD、△BCE、△CAF，它們的外接圓⊙C2 、⊙A2 、⊙B2的圓心構(gòu)成的△——內(nèi)拿破侖三角形，⊙C2 、⊙A2 、⊙B2三圓共點(diǎn)，內(nèi)拿破侖三角形也是一個(gè)等邊三角形．這兩個(gè)拿破侖三角形還具有相同的中心． 19． 九點(diǎn)圓（Nine point round或歐拉圓或費(fèi)爾巴赫?qǐng)A）：三角形中，三邊中心、從各頂點(diǎn)向其對(duì)邊所引垂線的垂足，以及垂心與各頂點(diǎn)連線的中點(diǎn)，這九個(gè)點(diǎn)在同一個(gè)圓上，九點(diǎn)圓具有許多有趣的性質(zhì),例如: （1）三角形的九點(diǎn)圓的半徑是三角形的外接圓半徑之半; （2）九點(diǎn)圓的圓心在歐拉線上,且恰為垂心與外心連線的中點(diǎn); （3）三角形的九點(diǎn)圓與三角形的內(nèi)切圓,三個(gè)旁切圓均相切〔費(fèi)爾巴哈定理〕． 20． 歐拉（Euler）線：三角形的外心、重心、九點(diǎn)圓圓心、垂心依次位于同一直線（歐拉線）上． 21． 歐拉（Euler）公式：設(shè)三角形的外接圓半徑為R，內(nèi)切圓半徑為r，外心與內(nèi)心的距離為d，則d2=R2－2Rr． 22． 銳角三角形的外接圓半徑與內(nèi)切圓半徑的和等于外心到各邊距離的和． 23． 重心：三角形的三條中線交于一點(diǎn)，并且各中線被這個(gè)點(diǎn)分成2：1的兩部分； 重心性質(zhì)：（1）設(shè)G為△ABC的重心，連結(jié)AG并延長(zhǎng)交BC于D，則D為BC的中點(diǎn)，則； （2）設(shè)G為△ABC的重心，則； （3）設(shè)G為△ABC的重心，過G作DE∥BC交AB于D，交AC于E，過G作PF∥AC交AB于P，交BC于F，過G作HK∥AB交AC于K，交BC于H，則； （4）設(shè)G為△ABC的重心，則 ①； ②； ③（P為△ABC內(nèi)任意一點(diǎn)）； ④到三角形三頂點(diǎn)距離的平方和最小的點(diǎn)是重心，即最小； ⑤三角形內(nèi)到三邊距離之積最大的點(diǎn)是重心；反之亦然（即滿足上述條件之一，則G為△ABC的重心）． 24． 垂心：三角形的三條高線的交點(diǎn)； 垂心性質(zhì)：（1）三角形任一頂點(diǎn)到垂心的距離，等于外心到對(duì)邊的距離的2倍； （2）垂心H關(guān)于△ABC的三邊的對(duì)稱點(diǎn)，均在△ABC的外接圓上； （3）△ABC的垂心為H，則△ABC，△ABH，△BCH，△ACH的外接圓是等圓； （4）設(shè)O，H分別為△ABC的外心和垂心，則． 25． 內(nèi)心：三角形的三條角分線的交點(diǎn)—內(nèi)接圓圓心，即內(nèi)心到三角形各邊距離相等； 內(nèi)心性質(zhì)：（1）設(shè)I為△ABC的內(nèi)心，則I到△ABC三邊的距離相等，反之亦然； （2）設(shè)I為△ABC的內(nèi)心，則； （3）三角形一內(nèi)角平分線與其外接圓的交點(diǎn)到另兩頂點(diǎn)的距離與到內(nèi)心的距離相等；反之，若平分線交△ABC外接圓于點(diǎn)K，I為線段AK上的點(diǎn)且滿足KI=KB，則I為△ABC的內(nèi)心； （4）設(shè)I為△ABC的內(nèi)心， 平分線交BC于D，交△ABC外接圓于點(diǎn)K，則； （5）設(shè)I為△ABC的內(nèi)心，I在上的射影分別為，內(nèi)切圓半徑為，令，則①；②；③． 26． 外心：三角形的三條中垂線的交點(diǎn)——外接圓圓心，即外心到三角形各頂點(diǎn)距離相等； 外心性質(zhì)：（1）外心到三角形各頂點(diǎn)距離相等； （2）設(shè)O為△ABC的外心，則或； （3）；（4）銳角三角形的外心到三邊的距離之和等于其內(nèi)切圓與外接圓半徑之和． 27． 旁心：一內(nèi)角平分線與兩外角平分線交點(diǎn)——旁切圓圓心；設(shè)△ABC的三邊令，分別與外側(cè)相切的旁切圓圓心記為，其半徑分別記為． 旁心性質(zhì)：（1）（對(duì)于頂角B，C也有類似的式子）； （2）； （3）設(shè)的連線交△ABC的外接圓于D，則（對(duì)于有同樣的結(jié)論）； （4）△ABC是△IAIBIC的垂足三角形，且△IAIBIC的外接圓半徑等于△ABC的直徑為2R． 28． 三角形面積公式： ，其中表示邊上的高，為外接圓半徑，為內(nèi)切圓半徑，． 29． 三角形中內(nèi)切圓，旁切圓和外接圓半徑的相互關(guān)系： 30． 梅涅勞斯（Menelaus）定理：設(shè)△ABC的三邊BC、CA、AB或其延長(zhǎng)線和一條不經(jīng)過它們?nèi)我豁旤c(diǎn)的直線的交點(diǎn)分別為P、Q、R則有 ．（逆定理也成立） 31． 梅涅勞斯定理的應(yīng)用定理1：設(shè)△ABC的∠A的外角平分線交邊CA于Q，∠C的平分線交邊AB于R，∠B的平分線交邊CA于Q，則P、Q、R三點(diǎn)共線． 32． 梅涅勞斯定理的應(yīng)用定理2：過任意△ABC的三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C作它的外接圓的切線，分別和BC、CA、AB的延長(zhǎng)線交于點(diǎn)P、Q、R，則P、Q、R三點(diǎn)共線． 33． 塞瓦(Ceva)定理：設(shè)X、Y、Z分別為△ABC的邊BC、CA、AB上的一點(diǎn)，則AX、BY、CZ所在直線交于一點(diǎn)的充要條件是··=1． 34． 塞瓦定理的應(yīng)用定理：設(shè)平行于△ABC的邊BC的直線與兩邊AB、AC的交點(diǎn)分別是D、E，又設(shè)BE和CD交于S，則AS一定過邊BC的中點(diǎn)M． 35． 塞瓦定理的逆定理：（略） 36． 塞瓦定理的逆定理的應(yīng)用定理1：三角形的三條中線交于一點(diǎn)，三角形的三條高線交于一點(diǎn)，三角形的三條角分線交于一點(diǎn)． 37． 塞瓦定理的逆定理的應(yīng)用定理2：設(shè)△ABC的內(nèi)切圓和邊BC、CA、AB分別相切于點(diǎn)R、S、T，則AR、BS、CT交于一點(diǎn)．　 38． 西摩松（Simson）定理：從△ABC的外接圓上任意一點(diǎn)P向三邊BC、CA、AB或其延長(zhǎng)線作垂線，設(shè)其垂足分別是D、E、R，則D、E、R共線，（這條直線叫西摩松線Simson line）． 39． 西摩松定理的逆定理：（略） 40． 關(guān)于西摩松線的定理1：△ABC的外接圓的兩個(gè)端點(diǎn)P、Q關(guān)于該三角形的西摩松線互相垂直，其交點(diǎn)在九點(diǎn)圓上． 41． 關(guān)于西摩松線的定理2（安寧定理）：在一個(gè)圓周上有4點(diǎn)，以其中任三點(diǎn)作三角形，再作其余一點(diǎn)的關(guān)于該三角形的西摩松線，這些西摩松線交于一點(diǎn)． 42． 史坦納定理：設(shè)△ABC的垂心為H，其外接圓的任意點(diǎn)P，這時(shí)關(guān)于△ABC的點(diǎn)P的西摩松線通過線段PH的中心． 43． 史坦納定理的應(yīng)用定理：△ABC的外接圓上的一點(diǎn)P的關(guān)于邊BC、CA、AB的對(duì)稱點(diǎn)和△ABC的垂心H同在一條（與西摩松線平行的）直線上．這條直線被叫做點(diǎn)P關(guān)于△ABC的鏡象線． 44． 牛頓定理1：四邊形兩條對(duì)邊的延長(zhǎng)線的交點(diǎn)所連線段的中點(diǎn)和兩條對(duì)角線的中點(diǎn)，三點(diǎn)共線．這條直線叫做這個(gè)四邊形的牛頓線． 45． 牛頓定理2：圓外切四邊形的兩條對(duì)角線的中點(diǎn)，及該圓的圓心，三點(diǎn)共線． 46． 笛沙格定理1：平面上有兩個(gè)三角形△ABC、△DEF，設(shè)它們的對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)（A和D、B和E、C和F）的連線交于一點(diǎn)，這時(shí)如果對(duì)應(yīng)邊或其延長(zhǎng)線相交，則這三個(gè)交點(diǎn)共線． 47． 笛沙格定理2：相異平面上有兩個(gè)三角形△ABC、△DEF，設(shè)它們的對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)（A和D、B和E、C和F）的連線交于一點(diǎn)，這時(shí)如果對(duì)應(yīng)邊或其延長(zhǎng)線相交，則這三個(gè)交點(diǎn)共線． 48． 波朗杰、騰下定理：設(shè)△ABC的外接圓上的三點(diǎn)為P、Q、R，則P、Q、R關(guān)于△ABC交于一點(diǎn)的充要條件是：弧AP+弧BQ+弧CR=0(mod2) ． 49． 波朗杰、騰下定理推論1：設(shè)P、Q、R為△ABC的外接圓上的三點(diǎn)，若P、Q、R關(guān)于△ABC的西摩松線交于一點(diǎn)，則A、B、C三點(diǎn)關(guān)于△PQR的的西摩松線交于與前相同的一點(diǎn)． 50． 波朗杰、騰下定理推論2：在推論1中，三條西摩松線的交點(diǎn)是A、B、C、P、Q、R六點(diǎn)任取三點(diǎn)所作的三角形的垂心和其余三點(diǎn)所作的三角形的垂心的連線段的中點(diǎn)． 51． 波朗杰、騰下定理推論3：考查△ABC的外接圓上的一點(diǎn)P的關(guān)于△ABC的西摩松線，如設(shè)QR為垂直于這條西摩松線該外接圓的弦，則三點(diǎn)P、Q、R的關(guān)于△ABC的西摩松線交于一點(diǎn)． 52． 波朗杰、騰下定理推論4：從△ABC的頂點(diǎn)向邊BC、CA、AB引垂線，設(shè)垂足分別是D、E、F，且設(shè)邊BC、CA、AB的中點(diǎn)分別是L、M、N，則D、E、F、L、M、N六點(diǎn)在同一個(gè)圓上，這時(shí)L、M、N點(diǎn)關(guān)于關(guān)于△ABC的西摩松線交于一點(diǎn)． 53． 卡諾定理：通過△ABC的外接圓的一點(diǎn)P，引與△ABC的三邊BC、CA、AB分別成同向的等角的直線PD、PE、PF，與三邊的交點(diǎn)分別是D、E、F，則D、E、F三點(diǎn)共線． 54． 奧倍爾定理：通過△ABC的三個(gè)頂點(diǎn)引互相平行的三條直線，設(shè)它們與△ABC的外接圓的交點(diǎn)分別是L、M、N，在△ABC的外接圓上取一點(diǎn)P，則PL、PM、PN與△ABC的三邊BC、CA、AB或其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)分別是D、E、F，則D、E、F三點(diǎn)共線． 55． 清宮定理：設(shè)P、Q為△ABC的外接圓的異于A、B、C的兩點(diǎn)，P點(diǎn)的關(guān)于三邊BC、CA、AB的對(duì)稱點(diǎn)分別是U、V、W，這時(shí)，QU、QV、QW和邊BC、CA、AB或其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)分別是D、E、F，則D、E、F三點(diǎn)共線． 56． 他拿定理：設(shè)P、Q為關(guān)于△ABC的外接圓的一對(duì)反點(diǎn)，點(diǎn)P的關(guān)于三邊BC、CA、AB的對(duì)稱點(diǎn)分別是U、V、W，這時(shí)，如果QU、QV、QW和邊BC、CA、AB或其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)分別是D、E、F，則D、E、F三點(diǎn)共線．（反點(diǎn)：P、Q分別為圓O的半徑OC和其延長(zhǎng)線的兩點(diǎn)，如果OC2=OQ×OP 則稱P、Q兩點(diǎn)關(guān)于圓O互為反點(diǎn)） 57． 朗古來定理：在同一圓周上有A1、B1、C1、D1四點(diǎn)，以其中任三點(diǎn)作三角形，在圓周取一點(diǎn)P，作P點(diǎn)的關(guān)于這4個(gè)三角形的西摩松線，再?gòu)腜向這4條西摩松線引垂線，則四個(gè)垂足在同一條直線上． 58． 從三角形各邊的中點(diǎn)，向這條邊所對(duì)的頂點(diǎn)處的外接圓的切線引垂線，這些垂線交于該三角形的九點(diǎn)圓的圓心． 59． 一個(gè)圓周上有n個(gè)點(diǎn)，從其中任意n－1個(gè)點(diǎn)的重心，向該圓周的在其余一點(diǎn)處的切線所引的垂線都交于一點(diǎn)． 60． 康托爾定理1：一個(gè)圓周上有n個(gè)點(diǎn)，從其中任意n－2個(gè)點(diǎn)的重心向余下兩點(diǎn)的連線所引的垂線共點(diǎn)． 61． 康托爾定理2：一個(gè)圓周上有A、B、C、D四點(diǎn)及M、N兩點(diǎn)，則M和N點(diǎn)關(guān)于四個(gè)三角形△BCD、△CDA、△DAB、△ABC中的每一個(gè)的兩條西摩松線的交點(diǎn)在同一直線上．這條直線叫做M、N兩點(diǎn)關(guān)于四邊形ABCD的康托爾線． 62． 康托爾定理3：一個(gè)圓周上有A、B、C、D四點(diǎn)及M、N、L三點(diǎn)，則M、N兩點(diǎn)的關(guān)于四邊形ABCD的康托爾線、L、N兩點(diǎn)的關(guān)于四邊形ABCD的康托爾線、M、L兩點(diǎn)的關(guān)于四邊形ABCD的康托爾線交于一點(diǎn)．這個(gè)點(diǎn)叫做M、N、L三點(diǎn)關(guān)于四邊形ABCD的康托爾點(diǎn)． 63． 康托爾定理4：一個(gè)圓周上有A、B、C、D、E五點(diǎn)及M、N、L三點(diǎn)，則M、N、L三點(diǎn)關(guān)于四邊形BCDE、CDEA、DEAB、EABC中的每一個(gè)康托爾點(diǎn)在一條直線上．這條直線叫做M、N、L三點(diǎn)關(guān)于五邊形A、B、C、D、E的康托爾線． 64． 費(fèi)爾巴赫定理：三角形的九點(diǎn)圓與內(nèi)切圓和旁切圓相切． 65． 莫利定理：將三角形的三個(gè)內(nèi)角三等分，靠近某邊的兩條三分角線相得到一個(gè)交點(diǎn)，則這樣的三個(gè)交點(diǎn)可以構(gòu)成一個(gè)正三角形．這個(gè)三角形常被稱作莫利正三角形． 66． 布利安松定理：連結(jié)外切于圓的六邊形ABCDEF相對(duì)的頂點(diǎn)A和D、B和E、C和F，則這三線共點(diǎn)． 67． 帕斯卡（Paskal）定理：圓內(nèi)接六邊形ABCDEF相對(duì)的邊AB和DE、BC和EF、CD和FA的（或延長(zhǎng)線的）交點(diǎn)共線． 68． 阿波羅尼斯（Apollonius）定理：到兩定點(diǎn)A、B的距離之比為定比m：n（值不為1）的點(diǎn)P，位于將線段AB分成m：n的內(nèi)分點(diǎn)C和外分點(diǎn)D為直徑兩端點(diǎn)的定圓周上．這個(gè)圓稱為阿波羅尼斯圓． 69． 庫立奇*大上定理：（圓內(nèi)接四邊形的九點(diǎn)圓）圓周上有四點(diǎn)，過其中任三點(diǎn)作三角形，這四個(gè)三角形的九點(diǎn)圓圓心都在同一圓周上，我們把過這四個(gè)九點(diǎn)圓圓心的圓叫做圓內(nèi)接四邊形的九點(diǎn)圓． 70． 密格爾（Miquel）點(diǎn)： 若AE、AF、ED、FB四條直線相交于A、B、C、D、E、F六點(diǎn)，構(gòu)成四個(gè)三角形，它們是△ABF、△AED、△BCE、△DCF，則這四個(gè)三角形的外接圓共點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱為密格爾點(diǎn)． 71． 葛爾剛（Gergonne）點(diǎn)：△ABC的內(nèi)切圓分別切邊AB、BC、CA于點(diǎn)D、E、F，則AE、BF、CD三線共點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱為葛爾剛點(diǎn)． 72． 歐拉關(guān)于垂足三角形的面積公式：O是三角形的外心，M是三角形中的任意一點(diǎn)，過M向三邊作垂線，三個(gè)垂足形成的三角形的面積，其公式： ． 平面幾何的意義 就個(gè)人經(jīng)驗(yàn)而言，我相信人的智力懵懂的大門獲得開悟往往緣于一些不經(jīng)意的偶然事件． 羅素說過：“一個(gè)人越是研究幾何學(xué)，就越能看出它們是多么值得贊賞．”我想羅素之所以這么說，是因?yàn)槠矫鎺缀卧?jīng)救了他一命的緣故． 天知道是什么緣故，這個(gè)養(yǎng)尊處優(yōu)的貴族子弟鬼迷心竅，想要自殺來結(jié)束自己那份下層社會(huì)人家的孩子巴望一輩子都?jí)虿坏降男腋Ｉ睿谏系趸蛘吣ú弊又埃^戴假發(fā)的小子想到做最后一件事情，那就是了解一下平面幾何到底有多大迷人的魅力．而這個(gè)魅力是之前他的哥哥向他吹噓的．估計(jì)他的哥哥將平面幾何與人生的意義攪和在一起向他做了推介，不然萬念俱灰的的頭腦怎么會(huì)在離開之前想到去做最后的光顧？而羅素真的一下被迷住了，厭世的念頭因?yàn)槌龄嫌谄矫鎺缀味坏詈缶贡贿z忘了． 羅素畢竟是羅素．平面幾何對(duì)于我的意義只是發(fā)掘了一個(gè)成績(jī)本來不錯(cuò)的中學(xué)生的潛力，為我解開了智力上的扭結(jié)；而在羅素那里，這門知識(shí)從一開始就使這個(gè)未來的偉大的懷疑論者顯露了執(zhí)拗的本性．他反對(duì)不加考察就接受平面幾何的公理，在與哥哥的反復(fù)爭(zhēng)論之后，只是他的哥哥使他確信不可能用其他的方法一步步由這樣的公理來構(gòu)建龐大的平面幾何的體系的以后，他才同意接受這些公理． 公元前334年，年輕的亞歷山大從馬其頓麾師東進(jìn)，短短的時(shí)間就建立了一個(gè)從尼羅河到印度河的龐大帝國(guó)．隨著他的征服，希臘文明傳播到了東方，開始了一個(gè)新的文明時(shí)代即“希臘化時(shí)代”，這時(shí)希臘文明的中心也從希臘本土轉(zhuǎn)移到了東方，準(zhǔn)確地說，是從雅典轉(zhuǎn)移到了埃及的亞歷山大城．正是在這個(gè)城市，誕生了“希臘化時(shí)代”最為杰出的科學(xué)成就，其中就包括歐幾里德的幾何學(xué)．因?yàn)樗某删?，平面幾何也被叫作“歐氏幾何”． “歐氏幾何”以它無與倫比的完美體系一直被視為演繹知識(shí)的典范，哲學(xué)史家更愿意把它看作是古代希臘文化的結(jié)晶．它由人類理性不可辯駁的幾個(gè)極其簡(jiǎn)單的“自明性公理”出發(fā)，通過嚴(yán)密的邏輯推理，演繹出一連串的定理，這些在結(jié)構(gòu)上緊密依存的定理和作為基礎(chǔ)的幾個(gè)公理一起構(gòu)筑了一個(gè)龐大的知識(shí)體系．世間事物的簡(jiǎn)潔之美無出其右． ★費(fèi)馬點(diǎn)：法國(guó)著名數(shù)學(xué)家費(fèi)爾馬曾提出關(guān)于三角形的一個(gè)有趣問題：在三角形所在平面上，求一點(diǎn)，使該點(diǎn)到三角形三個(gè)頂點(diǎn)距離之和最?。藗兎Q這個(gè)點(diǎn)為“費(fèi)馬點(diǎn)”．這是一個(gè)歷史名題，近幾年仍有不少文獻(xiàn)對(duì)此介紹． ★拿破侖三角形：讀了這個(gè)題目，你一定覺得很奇怪．還有三角形用拿破侖這個(gè)名子來命名的呢！拿破侖與我們的幾何圖形三角形有什么關(guān)系？ 少年朋友知道拿破侖是法國(guó)著名的軍事家、政治家、大革命的領(lǐng)導(dǎo)者、法蘭西共和國(guó)的締造者，但對(duì)他任過炮兵軍官，對(duì)與射擊、測(cè)量有關(guān)的幾何等知識(shí)素有研究，卻知道得就不多了吧！ 史料記載，拿破侖攻占意大利之后，把意大利圖書館中有價(jià)值的文獻(xiàn)，包括歐幾里德的名著《幾何原本》都送回了巴黎，他還對(duì)法國(guó)數(shù)學(xué)家提出了“如何用圓規(guī)將圓周四等分”的問題，被法國(guó)數(shù)學(xué)家曼徹羅尼所解決．據(jù)說拿破侖在統(tǒng)治法國(guó)之前，曾與法國(guó)大數(shù)學(xué)家拉格朗日及拉普拉斯一起討論過數(shù)學(xué)問題．拿破侖在數(shù)學(xué)上的真知灼見竟使他們驚服，以至于他們向拿破侖提出了這樣一個(gè)要求：“將軍，我們最后有個(gè)請(qǐng)求，你來給大家上一次幾何課吧！” 你大概不會(huì)想到拿破侖還是這樣一位有相當(dāng)造詣的數(shù)學(xué)愛好者吧！不少幾何史上有名的題目還和拿破侖有著關(guān)聯(lián)，他曾經(jīng)研究過的三角形稱為“拿破侖三角形”，而且還是一個(gè)很有趣的三角形． 在任意△ABC的外側(cè)，分別作等邊△ABD、△BCE、△CAF，則AE、AB、CD三線共點(diǎn)，并且AE＝BF＝CD，如下圖．這個(gè)命題稱為拿破侖定理． 以△ABC的三條邊分別向外作等邊△ABD、△BCE、△CAF，它們的外接圓⊙ 、⊙ 、⊙ 、的圓心構(gòu)成的△ ——外拿破侖的三角形．⊙ 、⊙ 、⊙ 三圓共點(diǎn)，外拿破侖三角形是一個(gè)等邊三角形，如下圖． △ABC的三條邊分別向△ABC的內(nèi)側(cè)作等邊△ABD、△BCE、△CAF，它們的外接圓⊙ 、⊙ 、⊙ 的圓心構(gòu)成的△ ——內(nèi)拿破侖三角形⊙ 、⊙ 、⊙ 三圓共點(diǎn)，內(nèi)拿破侖三角形也是一個(gè)等邊三角形．如下圖． 由于外拿破侖三角形和內(nèi)拿破侖三角形都是正三角形，這兩個(gè)三角形還具有相同的中心．少年朋友，你是否驚訝拿破侖是一位軍事家、政治家，同時(shí)還是一位受異書籍、熱愛知識(shí)的數(shù)學(xué)家呢？拿破侖定理、拿破侖三角形及其性質(zhì)是否更讓你非常驚訝、有趣呢？ ★歐拉圓：三角形三邊的中點(diǎn),三高的垂足和三個(gè)歐拉點(diǎn)〔連結(jié)三角形各頂點(diǎn)與垂心所得三線段的中點(diǎn)〕九點(diǎn)共圓〔通常稱這個(gè)圓為九點(diǎn)圓〔nine－point circle〕,或歐拉圓,費(fèi)爾巴哈圓. 九點(diǎn)圓是幾何學(xué)史上的一個(gè)著名問題,最早提出九點(diǎn)圓的是英國(guó)的培亞敏.俾幾〔Benjamin Beven〕,問題發(fā)表在1804年的一本英國(guó)雜志上.第一個(gè)完全證明此定理的是法國(guó)數(shù)學(xué)家彭賽列〔1788－1867〕.也有說是1820－1821年間由法國(guó)數(shù)學(xué)家熱而工〔1771－1859〕與彭賽列首先發(fā)表的.一位高中教師費(fèi)爾巴哈〔1800－1834〕也曾研究了九點(diǎn)圓,他的證明發(fā)表在1822年的《直邊三角形的一些特殊點(diǎn)的性質(zhì)》一文里,文中費(fèi)爾巴哈還獲得了九點(diǎn)圓的一些重要性質(zhì)〔如下列的性質(zhì)3〕,故有人稱九點(diǎn)圓為費(fèi)爾巴哈圓. 九點(diǎn)圓具有許多有趣的性質(zhì),例如: 1.三角形的九點(diǎn)圓的半徑是三角形的外接圓半徑之半; 2.九點(diǎn)圓的圓心在歐拉線上,且恰為垂心與外心連線的中點(diǎn); 3.三角形的九點(diǎn)圓與三角形的內(nèi)切圓,三個(gè)旁切圓均相切〔費(fèi)爾巴哈定理〕. 第12頁