多边形内一点到各边线段与对应边到顶点线段比值之和等于1的证明问询
多边形内一点到各边线段与对应边到顶点线段比值之和等于1的证明问询
嘿,我注意到你测试发现了这个有意思的几何规律,还在疑惑为什么这个和刚好等于1对吧?咱们用面积法就能轻松搞定这个证明,思路超直观的~
首先先明确一下图形的设定(从你的式子来看应该是三角形的情况,毕竟有三个比值):假设咱们有△ABC,点D是三角形内部的任意一点,连接AD并延长交BC于E,连接BD延长交AC于F,连接CD延长交AB于G,这时候就对应了你式子中的$\frac{DF}{FB}$、$\frac{DG}{GC}$、$\frac{DE}{EA}$三个比值。
接下来咱们用面积比来关联线段比值:
- 对于$\frac{DE}{EA}$,它等于$\frac{S_{\triangle BDE}}{S_{\triangle ABE}}$,同时也等于$\frac{S_{\triangle CDE}}{S_{\triangle ACE}}$。根据比例的合比性质,我们可以得到$\frac{DE}{EA} = \frac{S_{\triangle BDE} + S_{\triangle CDE}}{S_{\triangle ABE} + S_{\triangle ACE}} = \frac{S_{\triangle BCD}}{S_{\triangle ABC}}$
- 同理可得,$\frac{DF}{FB} = \frac{S_{\triangle ACD}}{S_{\triangle ABC}}$
- $\frac{DG}{GC} = \frac{S_{\triangle ABD}}{S_{\triangle ABC}}$
现在把这三个比值加起来:
$$\frac{DF}{FB} + \frac{DG}{GC} + \frac{DE}{EA} = \frac{S_{\triangle ACD} + S_{\triangle ABD} + S_{\triangle BCD}}{S_{\triangle ABC}}$$
而△ACD、△ABD、△BCD这三个小三角形的面积之和,正好就是整个△ABC的面积,所以分子分母相等,结果自然就是1啦!
如果是凸n边形的类似结论,可能需要调整条件和推导方式,但三角形的这个情况用面积法完全能清晰证明~
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Y. zeng




