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九点圆圆心在欧拉线上证明(证明九点圆圆心在欧拉线上)

兂蜘の被伱骗濄 2023-09-21 09:18:18 757

摘要:证明九点圆圆心在欧拉线上 欧拉线的定义:欧拉线是三角形三垂线、三中垂线、三角形外心、垂心、重心、质心六个特殊点所形成的一条直线。 第一步:证明九点圆存在 九点圆的定义:

证明九点圆圆心在欧拉线上

欧拉线的定义:欧拉线是三角形三垂线、三中垂线、三角形外心、垂心、重心、质心六个特殊点所形成的一条直线。

第一步:证明九点圆存在

九点圆的定义:九点圆是三角形上九个特殊点(中点、垂足、中位线中点)所构成的圆。

我们可以证明,对于任意三角形ABC,其三个特殊点P、Q、R的中点为D、E、F,则DE=EF=FD。根据正弦定理可知:

sin∠BPC·sin∠CQA·sin∠ARB

=sin∠BPD·sin∠CQE·sin∠ARF

=sin∠CPD·sin∠AQE·sin∠BRF

由于三角形BPC、CQA、ARB均相似,且对应角度之和为180°,而且

sin∠BPC=2sin∠BAC(利用单位三角形中,正弦值等于对边与斜边比)

sin∠CQA=2sin∠ABC

sin∠ARB=2sin∠ACB

那么sin∠BPC·sin∠CQA·sin∠ARB=8sin∠A·sin∠B·sin∠C

同理,sin∠BPD·sin∠CQE·sin∠ARF=8sin∠A·sin∠B·sin∠C

因此,sin∠BPC·sin∠CQA·sin∠ARB=sin∠BPD·sin∠CQE·sin∠ARF

PD/BD·QE/CE·RF/AF=PC/BC·QA/AC·RB/AB

化简得,

PD·QE·RF=BD·CE·AF

因为三角函数是连续的,三角形的边长也是连续的,所以这个等式在任意三角形中都成立。因此,利用这个等式,我们可以证明九点圆是存在的,并且三角形ABC的垂心、外心、重心都在这个圆上。

第二步:证明九点圆圆心在欧拉线上

现在我们证明九点圆圆心O、垂心H、重心G三点共线。

首先证明OH与BC垂直。因为OH=R/2(其中R为三角形的外接圆半径),而BC=2Rsin∠A,所以OH·BC=R(∠A=∠BOC)。

然后证明OG与AH垂直。先证明OG在AH上,因为G为重心,所以AG=2/3AH,GB=1/3BH,因此OG:GH=1:2,同时∠OGB=2∠AHB(∠OGB=2∠ACB=2∠AHB),所以OG在AH上并且与AH垂直。

最后证明OH、OG不共点。因为OH·BC=AG·GH(利用这个公式可以证明,H为垂心、O为外心、G为重心的三角形,OH、OG不共点),又因为OH与BC垂直,OG与AH垂直,所以OH、OG共线。

第三步:

我们通过上面的证明,证明了九点圆存在,而且九点圆圆心O、垂心H、重心G三点共线,因此九点圆圆心必须在欧拉线上。这个对所有三角形都成立。

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