三角形的三條線為啥交於一點?

2021-01-08 數學素養與實用技巧

初中階段第一次接觸三角形,我們就知道了三角形中有三條重要線段:中線、高線、角平分線,一個驚人的巧合是,三角形的三條中線、高線、角平分線分別交於一點。大家之所以沒什麼觸動,是因為這是課本明確告訴我們的,但是按照從特殊到一般的思維模式,我們不禁按照這樣的路線去聯想四邊形,但是遺憾地,更多邊形卻並沒有如此美妙的巧合。所以三角形大概是上帝的造物吧!

三條直線交於一點,這在經典平面幾何絕不是一個容易證明的性質,我們往後學,慢慢學到了三條垂直平分線交於一點,也見識了三條內角平分線交於一點的證明,這兩點就是和圓聯繫密切的三角形的外心和內心。證明的大體思路是:先找到這種線所應具備的性質及判定(垂直平分線與角平分線),然後找出兩條直線相交的一點,最後說明這一點也在第三條直線上。個人覺得這種模式是很值得細細品味的(或許是多年後),相當於一種變形同一法。

但是遺憾的是,我們較少接觸到關於三條中線與三條高線為何交匯於同一點的信息,這可能是因為對於中線和高線的性質我們暫時了解不多吧。但是作為一個充滿求知慾的中學生,這個問題一定會縈繞在大家心頭,直到多年後的一個下午方能解開。

今天我想向大家介紹一個更統一的、更簡潔的工具來說明這些三線共點,這就是著名的塞瓦定理。首先我們把連接三角形一個頂點與對邊上一點的線段稱為三角形的「塞瓦線」(紀念),則中線、高線、角平分線就是三條特殊的塞瓦線。什麼樣的三條塞瓦線能夠交於一點呢?這就是塞瓦定理與逆定理:

證明從略,面積法即可,注意採用燕尾模型較簡便哦。由於該定理條件寬鬆,結論富有美感,記憶起來也很方便(從某一頂點出發按時針轉一圈即可),其中的逆定理是判定三線共點的有力依據,至此我們已經能夠說明:三角形的三條中線及三條高線分別共點!

當然三條角平分線交於一點也可以用塞瓦定理逆定理再次證明,只要注意運用角平分線分對邊成比例即可~

很多競賽類輔導資料均非常注重塞瓦定理及逆定理的應用,設置大量複雜而艱難的習題以保證比例的尋找、代換、運算,卻鮮少注意到其最原始的想法和最直接的運用,關於三角形中的特殊三線共點就是最好的註解說明,它高度體現了類比、統一。

塞瓦定理是人類文明平面幾何的瑰寶,自從它問世以來,更多的特殊塞瓦線共點及其交點被陸續挖掘,如著名的「葛爾剛點」、「奈格爾點」等:

當然,有沒有比較傳統的、不需要課外知識的方法來證明三角形的三條高線共點呢?我不禁想起了小時候搞競賽的美好時光,那是我第一次接觸如此美妙的證明,這種藝術應該傳承下去:

據說這是一位老前輩(羅增儒?)給出的妙證,對應了王元老先生的話:「數學好玩」。如果我們一開始只是帶著好奇、欣賞、進取的心態去玩遊戲,自然能越玩越好吧!其實這種證法可能源於三角形五心的性質之一:「一個三角形的外心是它的中點三角形的垂心」。但是知道得多了,好奇心、求知慾和激情也就相應減少了不是嗎?還是做一個愛問y的無知少年吧!

最後留兩個簡單的「心心相印」,看看你是否「心有所屬」?

1、三角形的重心是也它的中點三角形的重心;

2、三角形的垂心是其垂足三角形的內心。

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    在三角形中,連接一個頂點和它對邊的中點的線段叫做三角形的中線。由於三角形有三條邊,所以一個三角形有三條中線。且三條中線交於一點。這點稱為三角形的重心。每條三角形中線分得的兩個三角形面積相等。 三角形中線性質定理:1.三角形的三條中線都在三角形內。2.三角形的三條中線交於一點,該點叫做三角形的重心。3.直角三角形斜邊上的中線等於斜邊的一半。4.三角形中線組成的三角形面積等於這個三角形面積的3/4.
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    2、三角形的五心①垂心:三角形三條高的交點證明已知:△ABC中,AB、BC兩條邊上的高分別為CD、AE,兩條高相交於H。證明:連接BH並延長交AC於F,易證∠CAE=∠CDE=∠EDH=∠EBH,所以AFEB四點共圓。所以∠AFB=∠AEB=90°。因此BF是三角形的高。及三角形的三條高相交於一點。
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    初中三角形知識點     一、三角形的有關概念     1.三角形:由不在同一直線上的三條線段首尾順次相接組成的圖形叫三角形。     三角形的特徵:①不在同一直線上;②三條線段;③首尾順次相接;④三角形具有穩定性。
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    ,已經認識了三角形的三條角平分線交於一點,它們的交點是內心,有關內心的知識我們在圓一章也做了學習。                               三角形的重心性質在三角形一章我們還知道三角形三邊上的三條中線交於一點,這個交點叫重心。
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    1、勾股定理(畢達哥拉斯定理)   2、射影定理(歐幾裡得定理)   3、三角形的三條中線交於一點,並且,各中線被這個點分成2:1的兩部分   4、四邊形兩邊中心的連線的兩條對角線中心的連線交於一點   5、間隔的連接六邊形的邊的中心所作出的兩個三角形的重心是重合的。
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  • 全等三角形、等腰三角形、直角三角形綜合訓練——補形輔助線添加思路(解析)
    、等邊三角形、直角三角形等特殊三角形或特殊四邊形。如下圖,延長EA、CB,因為∠EAB=∠CBA=120°,易證△ABF為等邊三角形,AF=BF=AB=2,所以FE=FC=4,又∠F=60°,所以△EFC為等邊三角形,三邊長均為4。所以等邊三角形△ABF、△EFC的面積可以計算。又可證明△EFC≌△EDC,鞭打所以△EFC、△EDC的面積相等,五邊形ABCDE的面積可由△EFC面積的兩倍減去△ABF的面積求得。
  • 初中數學知識點:三角形的有關概念
    1.三角形:由不在同一直線上的三條線段首尾順次相接組成的圖形叫三角形。     三角形的特徵:①不在同一直線上;②三條線段;③首尾順次相接;④三角形具有穩定性。     2.三角形中的三條重要線段:角平分線、中線、高     (1)角平分線:三角形的一個內角的平分線與這個角的對邊相交,這個角的頂點和交點之間的線段叫做三角形的角平分線。     (2)中線:在三角形中,連接一個頂點和它的對邊中點的線段叫做三角形的中線。