Теорема Кейсі — теорема в геометрії Евкліда, що узагальнює нерівність Птолемея. Названа за іменем ірландського математика Джона Кейсі.

Формулювання Нехай  — коло радіуса . Нехай  — (в зазначеному порядку) чотири кола, що не перетинаються, які лежать всередині і дотичні до нього. Позначимо через довжину відрізка між точками дотику зовнішньої спільної дотичної кіл . Тоді:

У виродженому випадку, коли всі чотири кола зводяться до точок (кіл радіуса 0), виходить точно теорема Птолемея.

Зауваження Теорема Кейсі справедлива також у більш загальних випадках:

Чотири кола можуть мати не тільки внутрішній (як розібрано вище), а і зовнішній дотик до спільного кола; шість попарних дотичних до цих чотирьох кіл також можуть бути як зовнішніми, так і внутрішніми (як показано на рисунку нижче).

При цьому виконується звичайна формула теореми Кейсі: .

У виродженому випадку, коли три з чотирьох кіл зводяться до точок (кіл радіуса 0), і одна сторона чотирикутника вироджується в точку, а три сторони чотирикутника, що залишилися утворюють рівносторонній трикутник, виходить точно узагальнена теорема Помпею. У виродженому випадку, коли всі чотири кола зводяться до точок (кіл радіуса 0), в останньому випадку також виходить теорема Птолемея.

Примітки

Джерела