初中直观 · 高中论证拓展 · 平面几何 · 圆与度量

圆内接四边形,两条对角线藏着什么关系?

四顶点按圆周顺序排列,前三点角度0°、70°、180°,第四点可动。沿圆周拖动第四点,比较对角线与对边乘积。

问题的来处公元2世纪 · 托勒密与弦表

托勒密四边形:问题从哪里来?

托勒密在《天文学大成》中利用圆内接四边形的关系计算圆上的弦长,为天体位置计算服务。对角线乘积与两组对边乘积之和由此联系起来。

读一段背景,带着问题动手

托勒密在《天文学大成》中利用圆内接四边形的关系计算圆上的弦长,为天体位置计算服务。对角线乘积与两组对边乘积之和由此联系起来。

先确保四个点都在同一圆上,再改变顶点位置。圆内接条件是定理的一部分,不能删掉后仍使用等式。

现在,换你来试沿圆周拖动第四点,比较对角线与对边乘积。 固定其他条件,亲手将第四点圆周位置分别设为240和310°,各核验一次;两边乘积之和与对角线乘积是否同步?

托勒密四边形

M16 / 平面几何
今天的问题

两边乘积之和与对角线乘积是否同步?

独立探索要做什么?

沿圆周拖动第四点,比较对角线与对边乘积。 固定其他条件,亲手将第四点圆周位置分别设为240和310°,各核验一次;两边乘积之和与对角线乘积是否同步?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从340到200 °逐步改变第四点圆周位置;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
青边:内接四边形金线:两条对角线蓝环:共同外接圆
看这里 · 两边差-3.553e-15

数值差在浮点舍入范围内;这是圆内接条件下的不变量,不是任意四边形公式。

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

两边差
-3.553e-15
对角线乘积
15.9391
对边乘积之和
15.9391

数值差在浮点舍入范围内;这是圆内接条件下的不变量,不是任意四边形公式。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

本实验以装置几何与上方读数作为证据。

换个条件,再想一步

只改变圆半径,等式两边按几次方变化?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

圆内接凸四边形满足AC·BD=AB·CD+BC·DA。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

两边乘积之和与对角线乘积是否同步?

换个条件,再试一次

只改变圆半径,等式两边按几次方变化?

看哪里?

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识平面几何 · 圆与度量涉及的量与单位:第四点圆周位置(°)、圆半径(无量纲)。初中直观 · 高中论证拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:沿圆周拖动第四点,比较对角线与对边乘积。

再做定量:保持其他条件,比较第四点圆周位置与两边差(无量纲),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

圆内接凸四边形满足AC·BD=AB·CD+BC·DA。

对照核验提示:靠近下方:第四点圆周位置 240 °;靠近右方:只改变第四点圆周位置 310 °。按这些题设自己操作并比较两边差,不把参考情景当个人完成。

适用范围:数值差在浮点舍入范围内;这是圆内接条件下的不变量,不是任意四边形公式。

Wolfram MathWorld · 相关词条(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。