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原创互动实验

圆内接四边形与托勒密

沿圆周依次走过 A、B、C、D。边长的乘积和,恰好补成两条对角线的乘积。

圆内接四边形与托勒密动态图几何图随右侧或下方控件改变,精确数据见读数。

改变条件

先预测,再核对

先用四条边估算 AC·BD,再核对你的预测(误差允许 0.02)。

为什么成立,边界在哪里

单位圆上的四个互异点按逆时针顺序记为 A、B、C、D。托勒密定理给出 AC·BD=AB·CD+BC·DA。这里 AC、BD 是对角线,AB、BC、CD、DA 是不交叉的四条边;交换标签导致交叉顺序后,不能仍把同一组乘积称为这个等式。

凸四边形中 BD 位于 ∠ABC 内,所以 0<∠DBC<∠ABC。从射线 BA 向 BC 方向作 ∠ABK=∠DBC,射线 BK 与线段 AC 相交于 K。由同弧圆周角可得 △ABK∼△DBC,故 AK·BD=AB·CD。再由 ∠KBC=∠ABD 和 BK/BA=BC/BD 得 △BKC∼△BAD,故 KC·BD=BC·DA。因为 AK+KC=AC,两式相加即得等式。这是圆内接条件产生的相似关系。

A 固定为 0°;B∈[20°,100°],C∈[130°,220°],D∈[250°,340°]。这些互不相交区间保证点互异、顺序固定,相邻圆心角至少 20°,不允许退化。所有长度按坐标的欧氏距离重算。数值舍入造成的末位差不代表定理失效。