斯特瓦尔特(Stewart)定理:设已知△ABC及其底边上B、C两点间的一点D,则有AB²·DC+AC²·BD-AD²·BC=BC·DC·BD。
定理内容
设已知△ABC及其底边上B、C两点间的一点D,则有:
AB²·DC+AC²·BD-AD²·BC=BC·DC·BD。
证明方法
证明:
在图2-6中,作AH⊥BC于H。为了明确起见,设H和C在点D的同侧,那么由广勾股定理[2] 有:
AC²=AD²+DC²-2DC·DH
斯特瓦尔特定理
AB²=AD²+BD²+2BD·DH
用BD乘(1)式两边得:
AC²·BD=AD²·BD+DC²·BD-2DC·DH·BD
用DC乘(2)式两边得:
AB²·DC=AD²·DC+BD²·DC+2BD·DH·DC
由 ① + ② 得到:
AC²·BD+AB²·DC=AD²·(BD+DC)+DC²·BD+BD²·DC
=AD²·BC+BD·DC·BC。
∴AB²·DC+AC²·BD-AD²·BC=BC·DC·BD。
或者根据余弦定理得:
AB²=PB²+PA²-2PB·PA·cos∠APB
AC²=PA²+PC²-2PA·PC·cos∠APC
对上述两式分别乘以BP,PC后相加整理,化简即可
斯特瓦尔特定理的逆定理成立。
推论
斯特瓦尔特定理还有如下推论
(1)若AB=AC,则AD^2=AB^2-BD·DC;
(2)若AP为BC中线,则AP²=1/2(AB²+AC²)-1/4BC² (即中线长定理);
(3)若AP为∠A内角平分线,则AP²=AB·AC﹣BP·PC (即角平分线长定理);
(4)若AP为∠A外角平分线,则AP²=﹣AB·AC+BP·PC;
(5)若BP/BC=λ,则AP²=λ·﹙λ﹣1﹚·BC²+﹙1﹣λ﹚·AB²+λ·AC²。
并且斯特瓦尔特定理与托勒密定理和张角定理可以互化。
设已知△ABC及其底边上B、C两点间的一点D,则有:
AB²·DC+AC²·BD-AD²·BC=BC·DC·BD。