帕斯卡定理

帕斯卡定理

物理學定律
帕斯卡定理指圓錐曲線内接六邊形其三對邊的交點共線,與布列安桑定理對偶,是帕普斯定理的推廣。[2]定理約于公元1639年為法國數學家布萊士·帕斯卡(Blaise Pascal)所發現,被稱為帕斯卡定理,是射影幾何中的一個重要定理。[3]如果一個六邊形内接于一條二次曲線(橢圓、雙曲線、抛物線),那麼它的三對對邊的交點在同一條直線上。由于六邊形的存在多種情況,帕斯卡定理的圖形也存在多種,它們雖然看起來截然不同,但均為帕斯卡定理,證明它們的方法也是相同的。
  • 中文名:帕斯卡定理
  • 外文名: Pascal's Theorem 
  • 别名:液壓傳遞原理
  • 提出者:帕斯卡
  • 适用領域:射影幾何 

發展簡史

定理約于公元1639年為法國數學家布萊士·帕斯卡(Blaise Pascal)所發現,被稱為帕斯卡定理,是射影幾何中的一個重要定理。

定理定義

帕斯卡定律,也叫液壓傳遞原理(the principle of transmission of fluid-pressure),用今天的話說,即不可壓縮液體局域壓強的變換可以傳遞到各處。

驗證推導

1.面積法

連接,設'(如圖1中圖1),''(如圖1中圖2)

要證共線,隻需證交于一點

隻需證:,即證:

共邊定理+共角定理可得:

命題得證。

2.位似證法:

外接圓交

同理可得:

位似

又位似三角形對應點的所在的直線交于一點

交于一點,此點為

共線,命題得證。

3.射影證法

圓錐曲線 (以橢圓為例) 上六點, 求證 共線 在異于題設所在平面的空間上任取一點作為射影中心,将射影為一對平行直線;将射影為一對平行直線,再将中 心射影後圖形中的橢圓仿射為圓(如圖2)

則由平行四邊形及同弧圓周角性質知 , 則 , 根據同圓内等弦長對應等圓周角推導知,則觀察圖2 中兩個綠色三角形笛沙格定理(逆)知,則帕斯卡定理得證。

4.平行證法

圓錐曲線 (以圓為例) 上六點,, , ,求證 共線 如圖3作輔助線,記三角形外接圓與本圓于,易證

,則由平行推知 ,即K共圓。同理令,則有共圓。則

,則帕斯卡定理得證。

5.角元塞瓦定理證法

利用角元塞瓦定理逆定理證明共點(下面推導省去符号)

我們有

(第二步為對用角元塞瓦定理)因此共點,即共線。

6.梅涅勞斯定理證法:

交于交于交于

和截線分别應用梅涅勞斯定理得:

三式相乘得:

圓幂定理得:

将(2),(3),(4)式代入(1)得:

梅涅勞斯逆定理得:共線,命題得證。

定理推廣

基于液壓傳遞原理,人類制造出了液壓機,使得大型設備制造成為可能。

定理意義

帕斯卡定律是個粗糙的表述,經不起更嚴格的推敲,但是對于工業應用來說,有現象的發現就夠了。

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