膨胀原理是指在欧氏几何学中,将一个命题中的某些点换成圆,将这些点中某两点的连线换成两圆的公切线,将两点间的距离换成两圆的公切线(或连心线)的长,将另一点和这些点的连线换成另一点到这些圆的切线,将另一点到这些点的距离换成另一点到这些圆的幂,经过这样的更换后所得命题仍然成立。
原理概述
点P对已知圆O的幂p=OP^2-r^2,r为圆O的半径.故P在圆O外,p为切线长的平方;P在圆上,p=0;P在圆内,AB为过P的任一弦,则p=PA*PB.
原理的部分例证
1.一个动点到两个定点的距离相等,那么这动点的轨迹是一条直线,就是这两定点连线的
垂直平分线.
将这个命题中的两个定点膨胀成两个圆,就得到下列命题:
一个动点到两个圆的幂相等,那么这动点的轨迹是一条直线,就是这个圆的根轴.
2.一个动点到两个定点的距离的平方和等于定值,那么这个动点的轨迹是一个圆.
将这个命题中的两个定点膨胀成两个圆,就得到下列命题:
一个动点到两个圆的幂的和等于定值,那么这个动点的轨迹是一个圆.
3.一个动点到两个定点的比等于定值,那么这个动点的轨迹是一个圆.
将这个命题中的两个定点膨胀成两个圆,就得到下列命题:
一个动点到两个圆的幂的比等于定值,那么这个动点的轨迹是一个圆.
4.三角形的三个角的内外角平分线分别和对边相交,共六个交点,这六个点分别在四条直线上,每条直线 上有两个内分点和一个外分点或三个外分点.
将这个命题中的三角形的三个顶点膨胀成为三个圆,就得到下面定理:
如果三个圆的圆心不在一直线上,那么,每两个圆的顺位似心和逆位似心共六个点在四条直线上,每 条直线上有三点.
这里的四条直线都叫做这三个圆的位似轴
5.三角形中,三条边的
垂直平分线交于一点,这个点就是三角形的
外心.
在这个命题中,
(Ⅰ).使三角形的一个顶点膨胀成圆,就得到命题:
已知☉A和圆外两点B、C,过B和C分别作☉A的切线BD、BD′、CE、CE′、D、D′、E、E′为切点,设这四条切线的中点为F、F′、G、G′,那么FF′和GG′的交点在BC的垂直平分线上.
(Ⅱ).使三角形的两个顶点膨胀成圆,就得到命题:
已知☉B、☉C及其外一点A,过A作切线AD、AD′、AE、AE′分别切两圆于D、D′、E、E′,设这四条切线的中点为F、F′、G、G′,又设☉B、☉C的两条外公切线的中点为M、M′,那么FF′和GG′的交点在MM′上.
(Ⅲ).使三角形的三个顶点都膨胀成圆,就得到命题:
三个圆中,每两个圆有一条根轴,这三条根轴交于一点,这个点就是这三个圆的根心.
6.△ABC中,MN是边BC的垂直平分线,AQ⊥MN,Q为垂足,那么AB^2-AC^2=2BC●AQ.
当B、C两点膨胀后分别成为圆☉O1和☉O2(半径分别为r1t和r2)后,BC的垂直平分线换成☉O1和☉O2的根轴MN,AB和BC应当换成A点到☉O1和☉O2的切线AB和AC,作AD⊥O1O2,就有AB^2-AC^2=2O1O2●AN.
这就是说:一点关于两圆的幂的差,等于连心线与由此至根轴的距离之积的二倍.这就是著名的casey定理.