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圆内接四边形

圆内接四边形(Cyclic quadrilateral)是一个几何概念,指的是四个顶点均位于同一圆上的四边形。这类四边形在几何学中具有独特的性质和重要的应用。矩形、正方形都是特殊的圆内接四边形,而鸢形和梯形在特定条件下也可以成为圆内接四边形。

性质定理

以右图所示圆内接四边形ABCD为例,圆心为O,延长AB至E,AC、BD交于P,则:

1.圆内接四边形的对角互补:

2.圆内接四边形的任意一个外角等于它的内对角:

3.圆心角的度数等于所对弧的圆周角的度数的两倍:

4.同弧所对的圆周角相等

5.圆内接四边形对应三角形相似:(三个内角对应相等)

6.相交弦定理

7.托勒密定理

判定定理

一个四边形是圆内接四边形的充分必要条件是其相对的两内角互补。以下是圆内接四边形的判定定理:

1. 对角互补定理:如果一个四边形的对角互补,那么这个四边形内接于一个圆。

2. 外角等于内对角定理:如果一个四边形的外角等于它的内对角,那么这个四边形内接于一个圆。

3. 等距离定理:如果一个四边形的四个顶点与某定点等距离,那么这个四边形内接于以该点为圆心的一个圆。

4. 顶角相等定理:若有两个同底的三角形,另一顶点都在底的同旁,且顶角相等,那么这两个三角形有公共的外接圆。

5. 张角相等定理:如果一个四边形的张角相等,那么这个四边形内接于一个圆。

6. 相交弦定理的逆定理。

7. 托勒密定理的逆定理。

面积计算

S圆内接四边形,,此公式称之为婆罗摩笈多公式。与海伦公式对比可以看出,这和海伦公式三角形面积具有惊人的相似性,其实海伦公式就是婆罗摩多公式d=0的特殊形式。

例题

例题1:

在圆内接四边形ABCD中,,则BC的长为_______?

答案

使用余弦定理:,解得,

因为:圆内接四边形对角互补,

所以:

使用正弦定理

所以:

例题2:

如图,在梯形ABCD中,,K、M分别在AD、BC上,

求证:(第二届袓冲之杯初中数学竞赛考题)

答案

证明:联结KM与BC延长线上一点E。

因为:

所以:AKMB四点共圆

因为:

所以:

所以:

所以:CDKM四点共圆

所以:

所以:

参考资料