三角形重心是三角形三條中線的交點,是一個非常特殊的點,具有很多特殊的性質。有些涉及重心的問題,直接使用這些性質會事半功倍。下面簡要總結一下。
1.三角形重心到頂點的距離與重心到對邊中點的距離之比為2:1
△ABC中,AD、BE、CF分别為BC、AC、AB邊上的中線,交點為O。則AO:OD=BO:OE=CO:OF=2:1
證明:
如圖,連接EF與AD交于G,由三角形中位線定理知,EF∥BC。又因E為AC中點,因此G是AD中點。
因為△EOG∽△BOD,且相似比為1:2,因此可計算出:
AG:GO:OD=3:1:2,于是AO:OD=2:1。其他同理。
這個定理在一些給出重心要求計算邊長關系的問題中相當有用。
2.三角形的重心和三個頂點組成的三個三角形面積相等
△ABC中,AD、BE、CF分别為BC、AC、AB邊上的中線,交點為O。則S△AOB=S△BOC=S△COA
證明:先證S△AOB=S△BOC,其他同理。
(計算三角形面積基本上要做“高”的輔助線)
因為△AOB=△BOC同底,因此其面積比等于高長比
過A做AP⊥BE于 P,過C做CQ⊥BE延長線于Q。
因E是AC中點,AE=CE,由AAS定理易得△AEP≌△CEQ
因此AP=CQ
S△AOB:S△BOC=AP:CQ=1,因此S△AOB=S△BOC
3.三角形的重心是三角形内到三邊距離之積最大的點。
如圖,O是△ABC内一點,O到三條邊的距離分别為h₁、h₂、h₃。
求證:當O為△ABC的重心時,h₁•h₂•h₃取最大值
證明:設三角形三條邊長分别為a、b、c,連接AO、BO、CO。
S△ABC= S△AOB S△BOC S△COA =1/2(a•h₁ b•h₂ c•h₃)
給定了△ABC,那麼S△ABC是定值,三邊長a、b、c也是定值。
變化的是O的位置,也就是h₁、h₂、h₃是變量。
若求h₁•h₂•h₃的最大值,那麼最直觀的是使用基本不等式。
利用不等式的思想就是:“将變量向定量上湊”。
因為給定的定量是三角形的邊長和面積,那麼就要湊出
h₁•h₂•h₃≤X(X是定值)的形式,且一定是朝着
S△ABC=1/2(a•h1 b•h2 c•h3)的方向做變換
積與和之間的基本不等式為:幾何平均數≤算數平均數
當有兩個變量時,其形式為:
當有三個變量時,其形式為:
于是我們可以得到:
(當且僅當ah₁=bh₂=ch₃時等号成立,等号成立的條件極其重要)
那麼,無需繼續進行計算,隻需要知道當ah₁=bh₂=ch₃時,h₁•h₂•h₃取最大值即可。
那麼此時S△AOB=S△BOC=S△COA,即O是重心。
因此,當O為△ABC重心時,到三邊距離之積最大。
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