在本節我們将了解:
- 内切圓原理
- 證明三角形角平分線交于一點
- 三角形内切圓半徑公式
三角形内切圓:與三角形各條邊都相切的圓叫做三角形的内切圓。
三角形内切圓的圓心和半徑是通過三角形的角平分線交點來确定的。
先複習一下角平分線性質:角平分線上的任意一點,到角兩條邊的距離相等。
證明如下:
直線AF平分∠BAC,過點F分别作AB和AC的垂線,構成2個直角三角形ΔAGF和ΔAHF
∵ ∠GAF = ∠HAF
∴ ∠AFG = ∠AFH,且兩個直角三角形有公共邊AF
∴ ΔAGF ≌ ΔAHF(ASA,角邊角判定)
∴ FG = FH
證明完畢
以上也等價于:一個點到一個角兩條邊距離相等,則該點在這個角的角平分線上。
在任意三角形中必然有一個内切圓(也必然有一個外接圓)
過程如下:
- 做ΔABC任意兩個角的角平分線,相交與D點。
- 過D點作三角形三條邊的垂線,分别交E,H,G。
- 根據角平分線性質可得,DE=DG=DH,這3條線段的長度為内切圓的半徑,D點為内切圓的圓心。
- 以D為圓心,DE為半徑作圓即可。
通過三角形内切圓,我們可以證明三角形的三條角平分線交于一點。
∵ DG = DH
∴ D點必然在∠ACB的角平分線上
∴ D點同時在三條角平分線上
∴ ΔABC的三條角平分線交于一點
證明完畢
三角形内切圓半徑公式:
S為三角形面積,a,b,c為三角形三條邊長度。
已知三角形的三條邊,面積可以通過海倫公式獲得:
p為三角形的半周長(周長的一半):
為什麼要使用半周長?因為不使用半周長的公式是這樣的:
使用半周長後就便于記憶了。(關于海倫公式的推導,我們将會放在講述三角形的内容中完成)
繼續上面的推導,假設AB=a,BC=b,AC=c,連接内切圓圓心D與三個切點,則DE⊥AB,DG⊥BC,DF⊥AC
如果是直角三角形,内切圓的半徑則容易很多:
如果a,b為直角邊,c為斜邊,則a² b² = c²
直角三角形的内切圓半徑為:兩條直角邊的和減去斜邊後的一半。
記住以上的兩個公式,特别是直角三角形的,在解題中會事倍功半。
作者并非老師,在輔導孩子數學的這幾年中,感覺到現在的數學教學都是切片式的,每個年級講一點,時間跨度很大,孩子在學習過程中死記硬背,對其原理理解并不透徹。而初中的數學基本功對高中階段的學習非常重要。所以打算自己來寫一些教程,有别于教科書和參考書那樣,僅僅是對知識點的羅列,會對每個知識點進行詳細的說明,并給出證明過程(這點學校在教學過程中比較缺失)。希望能幫助同學們更好地融會貫通。
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