外接圆的圆心是重心吗,外接圆的圆心的定义

首页 > 书籍文档 > 作者:YD1662023-05-12 16:49:28

证明:这可以直接由上图中的 ∠1 = ∠2 推出。

1775 年,Fagnano 曾经提出了下面这个问题:在给定的锐角三角形 ABC 中,什么样的内接三角形具有最短的周长。这个问题就被称作“Fagnano 问题”。 Fagnano 自己给出了答案:周长最短的内接三角形就是垂足三角形。下面我们就来证明这个结论。

定理:在 △ABC 的所有内接三角形中,垂足三角形 △DEF 拥有最短的周长。

外接圆的圆心是重心吗,外接圆的圆心的定义(5)

证明:像上图那样,把三角形翻折五次,得到折线段 DEF1D2E2F3D4 。这条折线段的总长度等于内接三角形 DEF 周长的两倍。注意到,由前面提到的垂足三角形的性质可知,这条折线段正好组成了一条直线段。另外,注意到如此翻折之后, BC 和 B2C2是平行且相等的,而且 D 和 D4 位于两线段上相同的位置,因此从 D 到 D4 的折线段总长以直线段 DD4 最短。这就说明了,垂足三角形 △DEF 拥有最短的周长。

不过,这还不够震撼,垂心还有不少的本事。四点共圆还会给我们带来其它的等角。

定理:若 D 、 E 、 F 分别是 △ABC 三边的高的垂足,则 ∠1 = ∠2 。

外接圆的圆心是重心吗,外接圆的圆心的定义(6)

证明:由于 ∠BFH = ∠BDH = 90°,因此 B 、 F 、 H 、 D 四点共圆,因此 ∠1 = 180° – ∠FHD = ∠2 。

这将给我们带来了下面这个非常漂亮的推论。

推论:把 △ABC 的垂心 H 沿 BC 边翻折到 H’ ,则 H’ 在 △ABC 的外接圆上。

外接圆的圆心是重心吗,外接圆的圆心的定义(7)

证明:由于 H 和 H’ 沿 BC 轴对称,因此 ∠H’ = ∠1 。而前面已经证明过了, ∠1 = ∠2 。因此, ∠H’ = ∠2 。而 ∠H’ 和 ∠2 都是 AC 所对的角,它们相等就意味着 A 、 C 、 H’ 、 B 是四点共圆的。

换一种描述方法,这个结论还可以便得更酷:

推论:把 △ABC 的垂心 H 沿三边分别翻折到 H1 、 H2 、 H3 ,则 A 、 B 、 C 、 H1、 H2 、 H3 六点共圆。

外接圆的圆心是重心吗,外接圆的圆心的定义(8)

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