圆内接四边形的对角
四个顶点 依次位于同一圆周上,称为圆内接四边形。它的两组对角各互补: 这是《几何原本》第三卷命题 22,不要求四边形是矩形或等腰梯形。
两段对弧拼成整圆
由圆周角定理, 等于不含 的弧 所对应中心角的一半; 等于另一段弧 的一半。两段弧合起来恰好是整圆 ,所以 交换字母即可得到 。关键是选不含角顶点的弧;若给两角都套同一段小弧,证明便会出错。
图中的金色弧和绿色弧分别由两个对角看到,它们完整拼成圆周。若一个角为 ,对角必为 。
反过来的判别
在凸四边形中,若一对对角互补,它也可以内接于某个圆。作过 的圆,在 所在的 一侧取该圆弧上一点 。已证结论给 。圆 与圆 在同一条弦 的同侧容纳相等的圆周角;由圆弧段的唯一性与全等,这两段弧是同一段,故 也在原圆上。凸性保证 位于对角线 两侧,不能省略这个位置条件。
参考资料
- 《几何原本》III.22:圆内接四边形对角互补。
- 继续阅读:半圆所对的圆周角、圆周角定理。
- 推导关联:《几何原本》III.20:圆心角与圆周角。