阿基米德折弦定理是指 在一个圆中,一条由两条长度不同的弦组成的折弦所对的两段弧的中点,在较长弦上的射影,就是折弦的中点。具体来说,如果AB和BC是圆O的两条弦,且BC > AB,M是弧ABC的中点,那么从M向BC所作的垂线之垂足G就是折弦ABC的中点,即CG = AB + BG。
这个定理的证明方法有多种,以下是其中两种常见的证明方法:
补短法
延长DB至F,使BF = BA。
由于M是弧ABC的中点,所以∠MCA = ∠MAC = ∠MBC。
因为MBAC四点共圆,所以∠MCA + ∠MBA = 180°,∠MBC + ∠MBF = 180°,从而∠MBA = ∠MBF。
由于MB = MB,BF = BA,所以MBF ≌ MBA,从而∠F = ∠MAB = ∠MCB。
因为MF⊥AB,垂足为F,所以MF = MC。
由于MD⊥CF,所以CD = DF = DB + BF = AB + BD。
截长法
在CD上截取DG = DB。
由于MD⊥BG,所以MB = MG,∠MGB = ∠MBC = ∠MAC。
由于M是弧ABC的中点,所以∠MAC = ∠MCA = ∠MGB。
从而∠MGB = ∠MCB + ∠BCA = ∠MCB + ∠BMA,又∠MGB = ∠MCB + ∠GMC,所以∠BMA = ∠GMC。
由于MA = MC,所以三角形MAE ≌ 三角形MCG,从而CG = AE = AB + BE = AB + BG。
这个定理在几何学中有着广泛的应用,特别是在处理涉及圆和弦的问题时,能够提供一种简洁而有效的解决方案。