기하학 에서, 꺾인 현 정리 (영어 : broken chord theorem )는 주어진 원 의 연이어진 두 현 으로 이루어진 경로의 중점을 찾는 정리이다.
주어진 원 의 호
A
C
B
{\displaystyle ACB}
의 중점을
M
{\displaystyle M}
라고 하고,
M
≠
C
{\displaystyle M\neq C}
라고 하자. 또한
M
{\displaystyle M}
을 지나는 현
A
C
{\displaystyle AC}
와
B
C
{\displaystyle BC}
가운데 더 긴 하나의 수선 의 발을
D
{\displaystyle D}
라고 하자. 꺾인 현 정리 에 따르면,
D
{\displaystyle D}
는 두 현
A
C
{\displaystyle AC}
와
B
C
{\displaystyle BC}
로 이루어진 경로의 중점이다.[1] :1, §1.1, (a)
아르키메데스의 증명 [ 편집 ]
아르키메데스 의 증명은 대략 다음과 같다. 편의상
A
C
>
A
B
{\displaystyle AC>AB}
라고 하자.
M
{\displaystyle M}
의 정의에 의하여
M
A
=
M
B
{\displaystyle MA=MB}
이다. 선분
A
C
{\displaystyle AC}
의
A
{\displaystyle A}
에서
C
{\displaystyle C}
방향의 연장선이
M
{\displaystyle M}
을 중심으로 하고 선분
M
A
{\displaystyle MA}
와
M
B
{\displaystyle MB}
를 반지름으로 하는 원과 점
E
{\displaystyle E}
에서 만난다고 하자. 그렇다면, 원래 원과 새로운 원이 공통으로 갖는 호
A
B
{\displaystyle AB}
에 의하여
∠
A
C
B
=
∠
M
=
2
∠
E
{\displaystyle \angle ACB=\angle M=2\angle E}
이며, 따라서
∠
C
B
E
=
∠
C
E
B
{\displaystyle \angle CBE=\angle CEB}
이다. 즉, 삼각형
B
C
E
{\displaystyle BCE}
에서
B
C
=
C
E
{\displaystyle BC=CE}
가 성립한다. 직선
M
D
{\displaystyle MD}
는 원의 중심
M
{\displaystyle M}
을 지나는 현
A
E
{\displaystyle AE}
의 수선이므로, 점
D
{\displaystyle D}
는 현
A
E
{\displaystyle AE}
의 중점이다. 즉,
A
D
=
D
E
=
C
D
+
C
E
=
C
D
+
B
C
{\displaystyle AD=DE=CD+CE=CD+BC}
이다.
패트루노의 증명 [ 편집 ]
그레그 패트루노(영어 : Gregg Patruno )의 증명은 대략 다음과 같다. 편의상
A
C
>
A
B
{\displaystyle AC>AB}
라고 하자.
M
{\displaystyle M}
의 정의에 의하여
M
A
=
M
B
{\displaystyle MA=MB}
이다. 선분
M
C
{\displaystyle MC}
는
M
{\displaystyle M}
을 중심으로 하고 선분
M
A
{\displaystyle MA}
와
M
B
{\displaystyle MB}
를 반지름으로 하는 원의 현이므로,
∠
M
A
C
=
∠
M
B
C
{\displaystyle \angle MAC=\angle MBC}
이다. 선분
A
C
{\displaystyle AC}
위에서
A
C
′
=
B
C
{\displaystyle AC'=BC}
인 점
C
′
{\displaystyle C'}
을 잡자. 그렇다면 삼각형
M
A
C
′
{\displaystyle MAC'}
과
M
B
C
{\displaystyle MBC}
는 서로 합동 이며, 특히
M
C
′
=
M
C
{\displaystyle MC'=MC}
이다. 또한 직선
M
D
{\displaystyle MD}
는 직선
C
C
′
{\displaystyle CC'}
의 수선이므로,
C
′
D
=
C
D
{\displaystyle C'D=CD}
이다. 따라서
A
D
=
A
C
′
+
C
′
D
=
B
C
+
C
D
{\displaystyle AD=AC'+C'D=BC+CD}
이다.
↑ Honsberger, Ross (1995). 《Episodes in Nineteenth and Twentieth Century Euclidean Geometry》. New Mathematical Library. Vol. 37 (영어). Washington: The Mathematical Association of America. ISBN 0-88385-639-5 .
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