蝴蝶定理在高中数学圆锥曲线中的运用

风华绝代之蝴蝶定理

1815年英国伦敦出版的著名数学科普刊物《男士日记》刊登了如下的问题:

蝴蝶定理:设M是⊙O中弦AB的中点,过M点的两条弦CD、EF连结DE、CFABP、O两点,则M是线段PQ的中点。

蝴蝶定理:设M是⊙O中弦AB的中点,过M点的两条弦CD、EF连结DE、CF交AB于P、O两点,则M是线段PQ的中点。

这个问题的图形,像一只在圆中翩翩起舞的蝴蝶,这正是该问题被冠以“蝴蝶定理”的美名的缘由。

此定理的纯几何证明很多,为便于推广,现改用解析法证明如下:

蝴蝶定理解析法证明图示

蝴蝶定理解析法证明

若在蝴蝶定理的图形中,把圆改成椭圆、双曲线、抛物线,结论是否成立呢?回答是肯定的。现以椭圆为例给出证明。

蝴蝶定理解析法证明图示(椭圆)

蝴蝶定理解析法证明(椭圆)

类似地可以证明把圆改为抛物线、双曲线,结论也成立。

若在蝴蝶定理的条件中把中点M改为AB上任一点,结论是:

蝴蝶定理一般性结论

这是蝴蝶定理的更一般性结论,显然当MA=MB时,MP=MQ

④式成立的条件是AB⊙O的弦,MAB上任一点,若把圆改为圆锥曲线,结论仍然成立。

蝴蝶定理一般性结论(圆锥曲线)

蝴蝶定理一般性(圆锥曲线)

蝴蝶定理对于圆或圆锥曲线,④式仍然成立,一般地,结论可用矢量法表示:

矢量法表示蝴蝶定理一般性结论

定理1:在圆锥曲线中,过弦AB中点M任作两条弦CDEF,直线CEDF交直线ABPQ,则有|MP|=|MQ|。

定理1:在圆锥曲线中,过弦AB中点M任作两条弦CD和EF,直线CE与DF交直线AB于P,Q,则有|MP|=|MQ|。

定理1证明

定理2:在圆锥曲线中,过弦AB端点的切线交于点M,过M的直线l//AB,过M任作两条弦CDEF,直线CEDF交直线lPQ,则有|MP|=|MQ|。

定理2

定理2证明

特别的,当弦AB垂直圆锥曲线的对称轴时,点M在圆锥曲线的该对称轴上。


蝴蝶定理的推广

蝴蝶定理的推广


蝴蝶定理十二大推论性质

蝴蝶定理推论性质1

蝴蝶定理推论性质2

蝴蝶定理推论性质3

蝴蝶定理推论性质4

蝴蝶定理推论性质5

蝴蝶定理推论性质6

蝴蝶定理推论性质7

蝴蝶定理推论性质8

蝴蝶定理推论性质9

蝴蝶定理推论性质10

蝴蝶定理推论性质11

蝴蝶定理推论性质12


下面奉献6道调研题,供大家作答。

调研1

调研2

调研3

调研4

调研5

调研6

(0)

相关推荐