以下四组三点形透视且四个透视中心共线 :PRN和MOQ;VUW和SZT;PRN和SWU;MOQ和VTZ(对应点已写在相应的位置,如ABC和PQR,则A↔P,B↔Q,C↔R),四个透视中心共线如图中紫色直线。
先证透视。
①VUW和SZT, 由布利安桑定理即得。
②PRN和MOQ:
由于IGK和HJL同时外切于Γ,因而它们同时内接于Γ₁,即IGKHJL共二次曲线,故由Pascal定理QO×NR和PR×MO和PN×MQ三点共线,因而PRN和MOQ透视。
③PRN和SWU
MOQ和VTZ(这两对透视关于图形对称,只要证一对,另一对同理。)
如下图,由②已说明IGKHJL共二次曲线Γ₁,考察简单六点形JLKIGH知GH,IK,UN三线共点,设为C₁,同理SPB₁共线WRA₁共线,因此欲证PRN和SWU透视,只要证B₁A₁C₁与SWU透视。
考察三条退化的二次曲线Γ₁: JH×GI,Γ₂:IK×JL,Γ₃:GK×LH,Γ₁Γ₂Γ₃两两各有一对交点JI,LK,HG在二次曲线Γ₁上,由四曲线定理,Γ₁Γ₂Γ₃两两的另外三对交点UC₁,SB₁,WA₁连线共点,故B₁A₁C₁与SWU透视,即证。
如下图,一圆与△ABC的三边BC,CA,AB的交点依次为D₁,D₂,E₁,E₂,F₁,F₂.线段D₁E₁与D₂F₂交于点L,E₁F₁与D₂E₂交于点M,F₁D₁与F₂E₂交于点N.求证:AL,BM,CN三线共点.
事实上,用射影变换,将刚才证明中的Γ₁变为圆即得。
四点共线:
如今已经说明了四对三点形透视,接下来再说明一下四个透视中心共线
设r₃r₄r₅分别为OMQ和TVZ,UVW和ZST,PRN和SWU的透视中心(局部放大一下可以看得更清晰)
则我们先证r₃r₄r₅共线
考察三条退化的二次曲线TO×RW ,UN×ZQ,JL×GK,它们交于G₁I₁,F₁H₁,E₁D₁,r₃r₅,UZ,WT,如下图,只要证r₃r₅,UZ,WT共点,则由四曲线定理,只要证G₁I₁,F₁H₁,E₁D₁,六点共二次曲线。下证:(最初的二次曲线已隐去)
G₁I₁,F₁H₁,E₁D₁,共二次曲线↔
E₁(G₁F₁,I₁H₁)=D₁(G₁F₁,I₁H₁)↔
(ZW,I₁H₁)=(G₁F₁,UT)↔
D₁(ZW,I₁H₁)=E₁(G₁F₁,UT)即D₁(ZW,UT)=E₁(ZW,UT)↔D₁E₁ZWUT共二次曲线,下证
如下图,设JH×IK=C₁,GI×HL=A₁,考察简单六点形GJHLIK和简单六点形GIKLJH由Pascal定理分别有ZQC₁共线和C₁UN共线,同理,A₁RW共线,A₁TO共线
则D₁E₁ZWUT共二次曲线↔
三点形D₁UT和E₁WZ内接于一条二次曲线↔
D₁UT和E₁WZ外切于一条二次曲线
考察透视形TSZ和WVU,有UV,TZ,A₁C₁共点,然而再看D₁UT和E₁WZ构成的简单六线形D₁U,UT,TD₁,WE₁,WZ,ZE₁,可以看到UV,TZ,A₁C₁恰好是它的三条对顶线,因此根据布利安桑定理,知道这个简单六线形外切于一条二次曲线即D₁UT和E₁WZ外切于一条二次曲线,证毕。
设OR×QN=r₆,现在来证r₃r₄r₆共线即可说明四点都共线,只要证明OR,QN,r₃r₅共点即可
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