thumb|Przypadek 1.: trzy proste mają wspólny punkt O wewnątrz ABC thumb|Przypadek 2.: trzy proste mają wspólny punkt O na zewnątrz ABC Twierdzenie Cevy – twierdzenie geometrii płaskiej sformułowane i udowodnione przez matematyka włoskiego Giovanniego Cevę w 1678 roku. Twierdzenie odwrotne jest prawdziwe i także zostało udowodnione przez Cevę. Jego uogólnieniem jest twierdzenie Ponceleta.

Treść Dany jest trójkąt oraz punkty Jeżeli trzy proste i przecinają się w jednym punkcie lub są równoległe, to:

Na drugim z rysunków będących ilustracjami twierdzenia widać, iż punkt przecięcia się prostych może leżeć poza trójkątem.

Dowód Przyjmijmy, że:

Wtedy:

oraz

Z tego wynika, że

Analogicznie:

Zatem:

Po skróceniu otrzymujemy:

ale

więc:

Twierdzenie odwrotne Twierdzenie odwrotne do twierdzenia Cevy jest prawdziwe przy dodatkowym założeniu, że proste i nie są równoległe. Załóżmy, że punkty i spełniają powyższe równanie. Na mocy dodatkowego założenia bez straty ogólności można założyć, że prosta nie jest równoległa do prostej Niech i przecinają się w i niech przecina w Z udowodnionej przed chwilą implikacji,

Z porównania dwóch ostatnich równań jest

Po dodaniu jedynki do obu stron i wykorzystaniu równości zachodzi

A więc czyli i pokrywają się (ponieważ na wspólnej półprostej o początku w ). A więc i przecinają się w

Zastosowania Twierdzenie Cevy i doń odwrotne mają wiele zastosowań w geometrii. Na przykład za pomocą twierdzenia odwrotnego do twierdzenia Cevy można łatwo dowieść, że w każdym trójkącie w jednym punkcie przecinają się wysokości, środkowe, dwusieczne (są to tzw. proste Cevy). Za pomocą twierdzenia odwrotnego do twierdzenia Cevy można także dowieść, że proste, łączące wierzchołki trójkąta z punktami styczności okręgu wpisanego, przecinają się w jednym punkcie (punkt taki nazywamy punktem Gergonne'a).

Twierdzenie Cevy dla czworościanu Niech oznaczają punkty czworościanu leżące odpowiednio wewnątrz odcinków Załóżmy, że płaszczyzny przecinają się w jednym punkcie. Wówczas zachodzi równość:

Dowód polega na zauważeniu, że punkt przecięcia płaszczyzn leży zarówno na prostej jak i które są przecięciami dwóch z tych płaszczyzn. Stąd wynika, że leżą na jednej płaszczyźnie, a z twierdzenia Menelaosa dla czworościanu – teza.

Twierdzenie odwrotne, mówiące że jeśli spełniona jest równość

to płaszczyzny przecinają się w jednym punkcie, jest również prawdziwe.

Zobacz też twierdzenie Menelaosa wersja trygonometryczna twierdzenia Cevy twierdzenie van Aubela

Przypisy

Linki zewnętrzne

Ceva theorem , Encyclopedia of Mathematics, encyclopediaofmath.org [dostęp 2024-05-30].

Cevy Kategoria:Geometria afiniczna