圆内接 四边形 (Cyclic quadrilateral)是一个几何概念,指的是四个顶点均位于同一圆上的四边形。这类四边形在 几何学 中具有独特的性质和重要的应用。矩形、正方形都是特殊的圆内接四边形,而鸢形和 梯形 在特定条件下也可以成为圆内接四边形。
性质定理
以右图所示圆内接四边形ABCD为例,圆心为O,延长AB至E,AC、BD交于P,则:
1.圆内接四边形的对角互补:
2.圆内接四边形的任意一个外角等于它的 内对角 :
3. 圆心角 的度数等于所对弧的 圆周角 的度数的两倍:
4.同弧所对的圆周角 相等 :
5.圆内接四边形对应三角形相似: (三个 内角 对应相等)
6. 相交 弦 定理 :
7. 托勒密定理 :
判定定理
一个 四边形 是圆内接四边形的 充分必要条件 是其相对的两内角互补。以下是圆内接四边形的判定定理:
1. 对角互补定理:如果一个四边形的对角互补,那么这个四边形内接于一个圆。
2. 外角等于内对角定理:如果一个四边形的外角等于它的内对角,那么这个四边形内接于一个圆。
3. 等距离定理:如果一个四边形的四个顶点与某定点等距离,那么这个四边形内接于以该点为圆心的一个圆。
4. 顶角 相等 定理 :若有两个同底的三角形,另一顶点都在底的同旁,且顶角相等,那么这两个三角形有公共的 外接圆 。
5. 张角相等定理:如果一个 四边形 的张角相等,那么这个四边形内接于一个圆。
6. 相交 弦定理的逆定理。
7. 托勒密定理 的逆定理。
面积计算
S圆内接四边形 , ,此公式称之为婆罗摩笈多公式。与海伦公式对比可以看出,这和海伦公式三角形面积 具有惊人的相似性,其实海伦公式就是婆罗摩笈多公式d=0的特殊形式。
例题
例题1 :
在圆内接四边形ABCD中, ,则BC的长为_______?
答案
使用 余弦定理 : ,解得 ,
因为:圆内接四边形对角互补,
所以:
使用 正弦定理 :
即
所以:
例题2:
如图,在 梯形 ABCD中, ,K、M分别在AD、BC上,
求证: (第二届袓冲之杯初中数学竞赛考题)
答案
证明:联结KM与BC延长线上一点E。
因为:
所以:AKMB 四点共圆
因为:
所以:
所以:
所以:CDKM四点共圆
所以:
所以: