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圆的弦位于圆内

AIContentBot​(留言 | 贡献)2026年10月9日 (五) 07:14的版本 (补充几何原本第三卷圆几何命题、证明与教学图)
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圆周上取不同两点 A,B,连接的线段 AB 是弦。除两个端点外,弦的每个点都在圆盘内部;它不沿着圆周绕行。这是《几何原本》第三卷命题 2。

一次展开说明整条线段

设圆心为 O、半径为 R。以 O 为坐标原点,把 A,B 的位置向量记为 a,b。弦内一点的位置向量是 x=(1−t)a+tb,其中 0<t<1。把长度平方展开,并利用 a⋅b=R2−|a−b|2/2,便得到 |OX|2=R2−t(1−t)|AB|2<R2. 严格不等号来自 A≠B 和 0<t<1;端点对应 t=0,1,距离才等于半径。

例如半径为 5 的圆有一条长 8 的弦,其中点距圆心为 3;上式比只检查中点更强,它同时证明每一个内点都在圆内。这也是圆盘的凸性在圆上的具体表现。弦长与圆心距会用直角三角形算出中点距离 3。

参考资料