三角形中有关内心外心垂心重心的向量关系-查字典问答网
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  三角形中有关内心外心垂心重心的向量关系

  三角形中有关内心外心垂心重心的向量关系

1回答
2020-04-1106:20
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姬东鸿

  这是我整理的一些内容,希望对你有所帮助:

  【一些结论】:以下皆是向量

  1若P是△ABC的重心PA+PB+PC=0

  2若P是△ABC的垂心PA•PB=PB•PC=PA•PC(内积)

  3若P是△ABC的内心aPA+bPB+cPC=0(abc是三边)

  4若P是△ABC的外心|PA|²=|PB|²=|PC|²

  (AP就表示AP向量|AP|就是它的模)

  5AP=λ(AB/|AB|+AC/|AC|),λ∈[0,+∞)则直线AP经过△ABC内心

  6AP=λ(AB/|AB|cosB+AC/|AC|cosC),λ∈[0,+∞)经过垂心

  7AP=λ(AB/|AB|sinB+AC/|AC|sinC),λ∈[0,+∞)

  或AP=λ(AB+AC),λ∈[0,+∞)经过重心

  8.若aOA=bOB+cOC,则0为∠A的旁心,∠A及∠B,C的外角平分线的交点

  【以下是一些结论的有关证明】

  1.

  O是三角形内心的充要条件是aOA向量+bOB向量+cOC向量=0向量

  充分性:

  已知aOA向量+bOB向量+cOC向量=0向量,

  延长CO交AB于D,根据向量加法得:

  OA=OD+DA,OB=OD+DB,代入已知得:

  a(OD+DA)+b(OD+DB)+cOC=0,

  因为OD与OC共线,所以可设OD=kOC,

  上式可化为(ka+kb+c)OC+(aDA+bDB)=0向量,

  向量DA与DB共线,向量OC与向量DA、DB不共线,

  所以只能有:ka+kb+c=0,aDA+bDB=0向量,

  由aDA+bDB=0向量可知:DA与DB的长度之比为b/a,

  所以CD为∠ACB的平分线,同理可证其它的两条也是角平分线.

  必要性:

  已知O是三角形内心,

  设BO与AC相交于E,CO与AB相交于F,

  ∵O是内心

  ∴b/a=AF/BF,c/a=AE/CE

  过A作CO的平行线,与BO的延长线相交于N,过A作BO的平行线,与CO的延长线相交于M,

  所以四边形OMAN是平行四边形

  根据平行四边形法则,得

  向量OA

  =向量OM+向量ON

  =(OM/CO)*向量CO+(ON/BO)*向量BO

  =(AE/CE)*向量CO+(AF/BF)*向量BO

  =(c/a)*向量CO+(b/a)*向量BO∴a*向量OA=b*向量BO+c*向量CO

  ∴a*向量OA+b*向量OB+c*向量OC=向量0

  2.

  已知△ABC为斜三角形,且O是△ABC所在平面上的一个定点,动点P满足向量OP=OA+入{(AB/|AB|^2*sin2B)+AC/(|AC|^2*sin2C)},

  求P点轨迹过三角形的垂心

  OP=OA+入{(AB/|AB|^2*sin2B)+AC/(|AC|^2*sin2C)},

  OP-OA=入{(AB/|AB|^2*sin2B)+AC/(|AC|^2*sin2C)},

  AP=入{(AB/|AB|^2*sin2B)+AC/(|AC|^2*sin2C)},

  AP•BC=入{(AB•BC/|AB|^2*sin2B)+AC•BC/(|AC|^2*sin2C)},

  AP•BC=入{|AB|•|BC|cos(180°-B)/(|AB|^2*sin2B)+|AC|•|BC|cosC/(|AC|^2*sin2C)},

  AP•BC=入{-|AB|•|BC|cosB/(|AB|^2*2sinBcosB)+|AC|•|BC|cosC/(|AC|^2*2sinCcosC)},

  AP•BC=入{-|BC|/(|AB|*2sinB)+|BC|/(|AC|*2sinC)},

  根据正弦定理得:|AB|/sinC=|AC|/sinB,所以|AB|*sinB=|AC|*sinC

  ∴-|BC|/(|AB|*2sinB)+|BC|/(|AC|*2sinC)=0,

  即AP•BC=0,

  P点轨迹过三角形的垂心

  3.

  OP=OA+λ(AB/(|AB|sinB)+AC/(|AC|sinC))

  OP-OA=λ(AB/(|AB|sinB)+AC/(|AC|sinC))

  AP=λ(AB/(|AB|sinB)+AC/(|AC|sinC))

  AP与AB/|AB|sinB+AC/|AC|sinC共线

  根据正弦定理:|AB|/sinC=|AC|/sinB,

  所以|AB|sinB=|AC|sinC,

  所以AP与AB+AC共线

  AB+AC过BC中点D,所以P点的轨迹也过中点D,

  ∴点P过三角形重心.

  4.

  OP=OA+λ(ABcosC/|AB|+ACcosB/|AC|)

  OP=OA+λ(ABcosC/|AB|+ACcosB/|AC|)

  AP=λ(ABcosC/|AB|+ACcosB/|AC|)

  AP•BC=λ(AB•BCcosC/|AB|+AC•BCcosB/|AC|)

  =λ([|AB|•|BC|cos(180°-B)cosC/|AB|+|AC|•|BC|cosCcosB/|AC|]

  =λ[-|BC|cosBcosC+|BC|cosCcosB]

  =0,

  所以向量AP与向量BC垂直,

  P点的轨迹过垂心.

  5.

  OP=OA+λ(AB/|AB|+AC/|AC|)

  OP=OA+λ(AB/|AB|+AC/|AC|)

  OP-OA=λ(AB/|AB|+AC/|AC|)

  AP=λ(AB/|AB|+AC/|AC|)

2020-04-11 06:22:40
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