三角形重心是三角形三边中线的交点。当几何体为匀质物体时,重心与形心重合。
定义
三角形重心是三角形三边中线的交点。当几何体为匀质物体时,重心与形心重合。
性质
- 重心到顶点的距离与重心到对边中点的距离之比为2:1。
- 重心和三角形3个顶点组成的3个三角形面积相等。
- 重心到三角形3个顶点距离的平方和最小。
- 在平面直角坐标系中,重心的坐标是顶点坐标的算术平均。
- 重心是三角形内到三边距离之积最大的点。
- 三角形ABC的重心为G,点P为其内部任意一点,则3PG²=(AP²+BP²+CP²)-1/3(AB²+BC²+CA²)。
- 在三角形ABC中,过重心G的直线交AB、AC所在直线分别于P、Q,则AB/AP+AC/AQ=3。
- 从三角形ABC的三个顶点分别向以他们的对边为直径的圆作切线,所得的6个切点为Pi,则Pi均在以重心G为圆心,r=1/18(AB²+BC²+CA²)为半径的圆周上。
- G为三角形ABC的重心,P为三角形ABC所在平面上任意一点,则PA²+PB²+PC²=GA²+GB²+GC²+3PG²。
性质证明
1、重心到顶点的距离与重心到对边中点的距离之比为2:1。
例:已知:△ABC,E、F是AB,AC的中点。EC、FB交于G。
求证:EG=1/2CG
证明:过E作EH∥BF交AC于H。
∵AE=BE,EH//BF
∴AH=HF=1/2AF(平行线分线段成比例定理)
又∵AF=CF
∴HF=1/2CF
∴HF:CF=1/2
∵EH∥BF
∴EG:CG=HF:CF=1/2
∴EG=1/2CG
2、重心和三角形3个顶点组成的3个三角形面积相等。
证明方法:
在△ABC内,三边为a,b,c,点O是该三角形的重心,AOA'、BOB'、COC'分别为a、b、c边上的中线。
根据重心性质知,OA'=1/3AA',OB'=1/3BB',OC'=1/3CC',过O,A分别作a边上高OH',AH,可知OH'=1/3AH
则,S=1/2×OH'a=1/2×1/3AHa=1/3S;
同理可证S=1/3S,
所以,S=S=S
3、重心到三角形3个顶点距离平方的和最小。(等边三角形)
证明方法:
设三角形三个顶点为(x,y),(x,y),(x,y)平面上任意一点为(x,y)则该点到三顶点距离平方和为:
(x-x)+(y-y)+(x-x)+(y-y)+(x-x)+(y-y)
=3x-2x(x+x+x)+3y-2y(y+y+y)+x+x+x+y+y+y
=3[x-1/3*(x+x+x)]+3[y-1/3*(y+y+y)]+x+x+x+y+y+y-1/3(x+x+x)-1/3(y+y+y)
显然当x=(x+x+x)/3,y=(y+y+y)/3(重心坐标)时
上式取得最小值x+x+x+y+y+y-1/3(x+x+x)-1/3(y+y+y)
最终得出结论。
4、在平面直角坐标系中,重心的坐标是顶点坐标
即其坐标为[(X+X+X)/3,(Y+Y+Y)/3];
空间直角坐标系——横坐标:(X+X+X)/3,纵坐标:(Y+Y+Y)/3,纵坐标:(Z+Z+Z)/3
5、三角形内到三边距离之积最大的点。
6、在△ABC中,若MA向量+MB向量+MC向量=0(向量),则M点为△ABC的重心,反之也成立。
7、设△ABC重心为G点,所在平面有一点O,则向量OG=1/3(向量OA+向量OB+向量OC)
重心顺口溜
三条中线必相交,交点位置真奇妙,
交点命名为“重心”,重心性质要明了,
重心分割中线段,线段之比听分晓;
长短之比二比一,灵活运用掌握好。
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