帕斯卡定理

帕斯卡定理

物理学定律
帕斯卡定理指圆锥曲线内接六边形其三对边的交点共线,与布列安桑定理对偶,是帕普斯定理的推广。[2]定理约于公元1639年为法国数学家布莱士·帕斯卡(Blaise Pascal)所发现,被称为帕斯卡定理,是射影几何中的一个重要定理。[3]如果一个六边形内接于一条二次曲线(椭圆、双曲线、抛物线),那么它的三对对边的交点在同一条直线上。由于六边形的存在多种情况,帕斯卡定理的图形也存在多种,它们虽然看起来截然不同,但均为帕斯卡定理,证明它们的方法也是相同的。
  • 中文名:帕斯卡定理
  • 外文名: Pascal's Theorem 
  • 别名:液压传递原理
  • 提出者:帕斯卡
  • 适用领域:射影几何 

发展简史

定理约于公元1639年为法国数学家布莱士·帕斯卡(Blaise Pascal)所发现,被称为帕斯卡定理,是射影几何中的一个重要定理。

定理定义

帕斯卡定律,也叫液压传递原理(the principle of transmission of fluid-pressure),用今天的话说,即不可压缩液体局域压强的变换可以传递到各处。

验证推导

1.面积法

连接,设'(如图1中图1),''(如图1中图2)

要证共线,只需证交于一点

只需证:,即证:

共边定理+共角定理可得:

命题得证。

2.位似证法:

外接圆交

同理可得:

位似

又位似三角形对应点的所在的直线交于一点

交于一点,此点为

共线,命题得证。

3.射影证法

圆锥曲线 (以椭圆为例) 上六点, 求证 共线 在异于题设所在平面的空间上任取一点作为射影中心,将射影为一对平行直线;将射影为一对平行直线,再将中 心射影后图形中的椭圆仿射为圆(如图2)

则由平行四边形及同弧圆周角性质知 , 则 , 根据同圆内等弦长对应等圆周角推导知,则观察图2 中两个绿色三角形笛沙格定理(逆)知,则帕斯卡定理得证。

4.平行证法

圆锥曲线 (以圆为例) 上六点,, , ,求证 共线 如图3作辅助线,记三角形外接圆与本圆于,易证

,则由平行推知 ,即K共圆。同理令,则有共圆。则

,则帕斯卡定理得证。

5.角元塞瓦定理证法

利用角元塞瓦定理逆定理证明共点(下面推导省去符号)

我们有

(第二步为对用角元塞瓦定理)因此共点,即共线。

6.梅涅劳斯定理证法:

交于交于交于

和截线分别应用梅涅劳斯定理得:

三式相乘得:

圆幂定理得:

将(2),(3),(4)式代入(1)得:

梅涅劳斯逆定理得:共线,命题得证。

定理推广

基于液压传递原理,人类制造出了液压机,使得大型设备制造成为可能。

定理意义

帕斯卡定律是个粗糙的表述,经不起更严格的推敲,但是对于工业应用来说,有现象的发现就够了。

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