1樓:三川啦啦啦
用射影幾何中的交比性質,可以說是秒證。
蝴蝶定理
過圓內弦中點引出任意兩直線被圓所截得到四個點,同側相連,與弦相交得到兩個點關於弦中點對稱。
引理(交比不變性)
從同一點發射出四條直線,與另外兩條直線相交,產生兩組點列,它們的對應點構成的交比相等。
(復分析莫比烏斯變換中有復比的概念,是交比的推廣)
交比的定義是:
引理也就是說:
證明
通過這個轉化,我們發現交比只與這四條定直線的夾角有關,與動直線與四條定直線相交方式無關!
Q. E. D
我們稱 點為射影中心,從對映的觀點看, 被對映為 ,記該對映為 ,於是定理可以表述為:
有了這個引理的鋪墊,下證蝴蝶定理:
證明
如圖做輔助線。由圓周角定理可知: 和 是兩個等價的射影中心,因為它們的對應角都是同弧所對的圓周角,於是它們的交比相等,即
將等式兩邊展開化簡,立即得到:
Q. E. D
另外,蝴蝶定理很容易推廣到圓錐曲線上,
利用圓的仿射性質(壓縮):共線的線段之比(單比)經過仿射後不改變。利用射影性質等可以推廣到其餘二次曲線上。
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