最有名的证明
斯坦纳—莱默斯定理
万安中学 侯来合
这个定理内容是:有两条内角平分线相等的三角形是等腰三角形。 1840年德国柏林数学家雷麦斯(G.Lehmus)在研究高深数学的休息间隙,看到欧氏几何的一个简单定理“等腰三角形两底角的内角平分线相等”,善于思考的他突然逆向思维,提出上述逆命
是否成立,雷麦斯一天、两天都没有证明出来,他坚信这个命题是真的,可却一筹莫展。他毫不掩饰地写信给巴黎一个大学当教授的朋友斯图姆(J.C.F.Sturm,1803-1855),斯图姆不长于几何,也束手无策,并向周围老师介绍此题,希望得到求解,这个问题即便在今天,对于一个没有经验和借鉴的读者来说,仍然是一个不容易的“世界难题”,后来雷麦斯写信给当时著名的瑞士几何学家施坦纳(J.Steiner, 1796-1863),希望证明这个命题,施坦纳出手不凡,很快给出了第一个证明,引起世界强烈反响,这个定理被命名为“雷麦斯-施坦纳定理”。
BE,CF是角B,C的平分线,BE=CF 已知:三角形ABC中,
求证:AB=AC
证明一:设AB>AC,于是角ACB>角ABC 角BCF=FCE=ACB>1/2角ABC=CBE=CBF 在
BC=BC BE=CF 角BCF>CBE 所以BF>CE <1> 三角形BCF和三角形CBF中
作平行四边形BEGF,则角EBF=FGE EG=BF FG=BE=CF 连接CG,三角形FCG为等腰三角形 则角FCG=FGC
因为角FCE>FGE 所以角ECG
EG=BF <2> 显然〈1〉〈2〉矛盾 同理AB分析:过D点作?BDF=?3,且使F、C两点分别在
BD的两侧,DF=BC,连结BF
由CE=BD,得?BCE??FDB(SAS)
??FBD=?BEC
由?BOC=?BEC+?2,
?FBC=?FBD+?1,得?BOC=?FBC
由?BOC=?BDC+?4=?BDC+?3=?BDC+?FDB=?FDC,得?FBC=?
FDC ? 分别过C,F作FB、AC的垂线,垂足分别为H、G(
由?与DF=BC,得Rt?BHC?Rt?DGF
?CH=FG
连结CF,由CH=FG,得Rt?CGF?Rt?FHC(
??GCF=?CFH ?CG?FH
??FBD=?CDB ?
由?、?,可得?1=?FDB
又?3=?FDB ??1=?3
?2?1=2?3,即?ABC=?ACB
?AB=AC