引理 设M为BC的中点,D为直线AM上一点,E、F分别为BM、MC上的点,且BE=FC,再设一平行于BC的直线分别与AB、AC交于I、J,DI与AE交于P,DJ与AF交于Q,则PQ ∥.BC.
证明 过点D作BC的平行线分别交AB、AC、AE、AF于S、T、U、V,则D为ST的中点,SU=VT. 分别对ΔISD与截线APU以及ΔJDT与截线AQV用Menelaus定理,有
DP/PI*IA/AS*SU/UD=1,DQ/QJ*JA/AT*TV/VD=1
而IA/AS=JA/AT,SU=TV,UD=VD,所以,DP/PI=DQ/QJ,故PQ∥IJ∥BC.
原题的证明 作中心反射变换C(M), 则B→C,设A→A',P→P',且直线DE与CP'和CA'分别交于K、L,则MP'=MP,MA'=MA,CP'∥BP,CA'∥AB,且DE/DK=BD/DC=DI/DL,所以DE/DI=DK/DL.
另一方面,由PM=BM,M为BC的中点,得PB⊥PC,而DE⊥PB,DF⊥PC,所以,DF∥PB,DE∥PC,从而DKCF为矩形,于是,∠DFK=∠DCK=∠PBM=∠BPM,所以FK∥AM,由引理,JL∥AM∥FK,于是,DK/DL=DF/DJ,因此DE/DI=DF/DJ.故IJ∥EF.(平行的结论对BC 上任意一点D 都成立)
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