斯坦纳-莱默斯定理
“如果三角形中两内角平分线相等,则必为等腰三角形。”
这一命题的逆命题“等腰三角形两底角的平分线长相等”早在二千多年前的《原本》中就已作为定理,证明是很容易的。但上述原命题在《原本》中只字未提,直到1840年,莱默斯(C.L.Lehmus)在他给斯图姆(C.Sturm)的信中提出请求给出一个纯几何证明。斯图姆没有解决,就向许多数学家提出这一问题。首先给出证明的是瑞士几何学家斯坦纳(J.Steiner,1796—1863),因而这一定理就称为斯坦纳-莱默斯定理。
继斯坦纳之后,这一定理的丰富多彩的证明陆续发表,但大多是间接证法,直接证法难度颇大。一百多年来,吸引了许多数学家和数学爱好者。经过大家的努力,出现了许多构思巧妙的直接证法。下面给出德国数学家海塞(L.O.Hesse,1811—1874)的证法,供大家欣赏。
如图,已知△ABC中,两内角的平分线BD=CE。求证:AB=AC。
证明:作,并取DF=BC,使F与C分居于直线BD的两侧,如图所示。连接BF,由已知BD=CE,得≌。
。
连接CF,设,则
因为,所以。在钝角中,BC=DF,CF=FC,所以≌,BF=CD,即BE=CD。于是有≌,。所以AB=AC。
——摘自谈祥柏《趣味数学辞典》,上海辞书出版社