割線定理

圓冪定理之一

割線定理(Secant Theorem)是現代詞,是一個專有名詞,指的是從圓外一點引圓的兩條割線,這一點到每條割線與圓交點的距離的積相等。割線定理為圓冪定理之一。

定理定義


文字表達:從圓外一點引圓的兩條割線,這一點到每條割線與圓交點的距離的積相等。
數學語言:從圓外一點L引兩條割線與圓分別交於A.B.C.D 則有 LA·LB=LC·LD=LT²。
幾何語言:∵割線LDC和LBA交於圓O於ABCD點
割線定理
割線定理
∴LA·LB=LC·LD=LT²
如右圖所示。(LT為切線)

驗證推導


證明一

割線定理
割線定理
已知:如圖直線ABP和CDP是自點P引的⊙O的兩條割線
求證:PA·PB=PC·PD
證明:連接AD、BC∵∠A和∠C都對弧BD
∴由圓周角定理,得 ∠DAP=∠BCP
又∵∠P=∠P
∴△ADP∽△CBP (如果一個三角形的兩個角與另一個三角形的兩個角對應相等,那麼這兩個三角形相似。)
∴AP:CP=DP:BP
即AP·BP=CP·DP

證明二

既然圓內接四邊形定理可以從割線定理而得,那麼或許割線定理就可以從圓內接四邊形定理而得。
割線定理
割線定理
如圖所示。
已知:從圓O外一點P引兩條圓的割線,一條交圓於A、B,另一條交圓於C、D
求證:AP·BP=CP·DP
證明:連接AC、BD
由圓內接四邊形定理得
∠ABD+∠DCA=∠CAB+∠BDC=180°
又∵∠ACP+∠DCA=∠DCP=180°,∠CAP+∠CAB=∠BAP=180°(平角的定義)
∴∠ABD=∠ACP,∠BDC=∠CAP(同角的補角相等)
∴△ACP∽△DBP(兩角對應相等的三角形相似)
∴AP/DP=CP/BP(相似三角形對應邊成比例)
∴AP·BP=CP·DP(比例基本性質)

證明三

根據切割線定理求證。
已知:從圓O外一點P引兩條圓的割線,一條交圓於A、B,另一條交圓於C、D
求證:AP·BP=CP·DP
過點P作圓O的切線,記切點為T
切割線定理可知:AP·BP=PT²,CP·DP=PT²
∴AP·BP=CP·DP

比較


相交弦定理、切割線定理以及它們的推論統稱為圓冪定理。一般用於求線段長度。