三角形五心的证明,要求有图有过程
三角形五心分别指三角形内心、外心、垂心、重心和旁心。以下是它们的性质和证明方法：1. 内心：三角形内接圆的圆心，同时也是三条角平分线的交点。性质：内心到三角形三边的距离相等。证明：假设内心为I，三角形三边分别与圆心O相切于A,B,C，连接OI。则由切线定理可知，OA=OI，OB=OI，OC=OI，因此I到三角形三边的距离相等。2. 外心：三角形外接圆的圆心，即三条垂直平分线的交点。性质：三角形三个角的平均值等于360度，并且外心到三角形三个顶点的距离相等。证明：假设外心为O，连接OA，OB，OC。可以证明AO=OB=OC=圆周半径R，因此外心到三角形三个顶点的距离相等。又因为外接圆的圆心在三角形外，不妨设角A为外角，则∠BAC=∠BOC，∠CAB=∠COB，∠ABC=∠AOB，所以三角形三个角的平均值等于360度。3. 垂心：三角形三边与对边垂线的交点（也可以定义为三条高线的交点）。性质：垂心到三角形三边的垂线长度相等。证明：假设垂心为H，连接AH，BH，CH。因为∠ABH=∠ACH=90度，所以AH过B,C的垂线长度相等，同理可以证明BH，CH过A,C的垂线长度相等。4. 重心：三角形三个顶点和重心连线的中垂线交点。性质：重心将中线分成2：1的比例。证明：假设重心为G，AB的中点为M，则连接GM和MA。由于∠GMB=∠GAB=90度，所以MG是AB中线的中垂线，又因为AG:GM=2:1，所以重心将中线分成2：1的比例。5. 旁心：三角形外接圆的圆心，即三角形外对接圆的圆心。性质：旁心到对边的距离相等。证明：不妨设旁心为I，三角形的B,C对应的外接圆相交于E，连接IE。由于∠E=90度，且AE=IE，所以I到AC的距离等于I到AB的距离。同理可证明I到AC，BC的距离相等。
三角形有5个心：重心，垂心，内心，外心，旁心。及其他们的定理：例如重心， 三角形的三条中线交于一点，这点到顶点的距离是它到对边中点距离的2倍．垂心，三角形的三条高交于一点。那么我们不禁思考：有没有一个三角形三条中线不交于一点？有没有一个三角形的重心到顶点的距离不是它到对边中点距离的2倍呢？有没有三角形违背另外四个心的定理呢？这一切将通过下面的探讨与研究和证明，从而解决这些问题。
二、具体的实例的证明
重心:求证：三条中线交于一点
连接DE
DE//BC（中位线平行于底边）
假设目前只知道BE和DC两条中线。
AO交DE于G
∠ADE=∠B（两线平行同位角相等）
DE//BC（中位线平行于底边）
∠AED=∠ACB（两线平行同位角相等）
△ADE相似于△ABC
F是中点那么G就是中点
再连接HI使其穿过O点
△AHI与△ADE中：
∠AHI=∠ADE
∠AIH=∠AED
∠A=∠A
因此△AHI与△ADE相似
因此O为HI中点
所以F为BC中点
即三条中线交于1点
求证：三角形的重心到顶点的距离是它到对边中点距离的两倍？
证明：如图：△ABC中D为BC中点，E为AC中点，F为AB中点，G为△ABC重心
做BG中点H，GC中点I
∴HI为△GBC的中位线
∴HI//BC,且 2HI=BC
同理：FE是△ABC中位线
∴FE//BC,且 2FE=BC
∴FE//HI,且 FE=HI
∴四边形FHIE是平行四边形
∴HG=GE
又H为BG的中点
∴HG=BH
∴HG=BH=GE
∴2GE=BG
∴三角形的重心到顶点的距离是它到对边中点距离的两倍
垂心:设ΔABC，三条高线为AD、BE、CF，AD与BE交于H，连接CF。HA=a，HB=b，HC=c。
因为AD⊥BC，BE⊥AC，
所以HA·BC=0，HB·CA=0，
即a·(c-b)=0，
b·(a-c)=0，
亦即
a·c-a·b=0
b·a-b·c=0
两式相加得
c·(a-b)=0
即HC·BA=0
故CH⊥AB，C、F、H共线，AD、BE、CF交于同一点H。
内心:
己知：在△ABC中，∠A与∠B的角平分线交于点O；
求证：
△ABC角平分线交于点O。
证明：∵点O在∠A的角平分线上，
∴O到AB的距离与O到AC的距离相等；
同理可证：O到BC的距离与O到BA的距离相等。
根据等量代换，可知O到AC与O到BC的距离相等，
又∵AC和BC为∠C的边，因此点O在∠C的角平分线上。
∵O为△ABC中，∠A、∠B、∠C角平分线上的点。
求证:OI=OG=OH
∠1=∠2,∠3=∠4,∠5=∠6(角平分线)
在△AOI与△AOH中:
AO=AO(公共边)
∠1=∠2(角平分线)
∠AIO=∠AHO(垂直于对应边)
∴△AIO全等于△AHO(AAS)
∴OI=OH(两个三角形全等,三边对应等)
在△COH与△COG中:
AO=AO(公共边)
∠1=∠2(角平分线)
∠COH=∠COG(垂直于对应边)
∴△COH全等于△COG(AAS)
∴OG=OH(两个三角形全等,三边对应等)
外心:
证明:AD=BD=CD
在△AFO与△BFO中:
AF=BF
FO=FO
∠AFO=∠BFO(垂直平分线)
∴△AOF全等于△FOB(SAS)
∴AO=BO(两个三角形全等,三边对应等)
在△AOE与△ECO中:
AE=EC
EO=EO
∠AEO=∠CEO(垂直平分线)
∴△AOE全等于△COE(SAS)
∴AO=CO(两个三角形全等,三边对应等)
∵AO=BO(两个三角形全等,三边对应等)
又∵AO=CO(两个三角形全等,三边对应等)
∴AO=BO=CO
即O为△ABC的外接圆的圆心
证明:三条垂直平分线的延长线交于一点,即GO,CO,EO交于一点.
先做一条与BC平行的穿过O的线段,命名为IH.且HI为△ABC的外接圆的直径.
现在,FO与EO已相交于O点
∵HI//BC(已知)
∵GD⊥BC且D为BC中点
∴GO⊥HI且O为HI中点,即为外接圆的圆心,也就是GO与CO,EO交于O点
旁心:
证明:EO=FO=DO
在△ADO与△AFO中:
∠AFO=∠ADO
∠DAO=∠FAO(角平分线)
AO=AO(公共边)
∴△ADO与△AFO全等
∴DO=FO(两个三角形全等,三边对应等)
在△FCO与△CEO中:
∠CFO=∠ACEO
∠ECO=∠FCO(角平分线)
CO=CO(公共边)
∴△FCO与△CEO全等
∴EO=FO(两个三角形全等,三边对应等)
∵EO=FO(两个三角形全等,三边对应等)
又∵EO=DO(两个三角形全等,三边对应等)
∴EO=FO=DO
我们已学完三角形和判断三角形全等的方法：SSS，SAS，ASA，AAS，HL。并且还知道三角形有5个心：重心，垂心，内心，外心，旁心。及其他们的定理：例如重心， 三角形的三条中线交于一点，这点到顶点的距离是它到对边中点距离的2倍．垂心，三角形的三条高交于一点。那么我们不禁思考：有没有一个三角形三条中线不交于一点？有没有一个三角形的重心到顶点的距离不是它到对边中点距离的2倍呢？有没有三角形违背另外四个心的定理呢？这一切将通过下面的探讨与研究和证明，从而解决这些问题。
二、具体的实例的证明
重心:求证：三条中线交于一点
连接DE
DE//BC（中位线平行于底边）
假设目前只知道BE和DC两条中线。
AO交DE于G
∠ADE=∠B（两线平行同位角相等）
DE//BC（中位线平行于底边）
∠AED=∠ACB（两线平行同位角相等）
△ADE相似于△ABC
F是中点那么G就是中点
再连接HI使其穿过O点
△AHI与△ADE中：
∠AHI=∠ADE
∠AIH=∠AED
∠A=∠A
因此△AHI与△ADE相似
因此O为HI中点
所以F为BC中点
即三条中线交于1点
求证：三角形的重心到顶点的距离是它到对边中点距离的两倍？
证明：如图：△ABC中D为BC中点，E为AC中点，F为AB中点，G为△ABC重心
做BG中点H，GC中点I
∴HI为△GBC的中位线
∴HI//BC,且 2HI=BC
同理：FE是△ABC中位线
∴FE//BC,且 2FE=BC
∴FE//HI,且 FE=HI
∴四边形FHIE是平行四边形
∴HG=GE
又H为BG的中点
∴HG=BH
∴HG=BH=GE
∴2GE=BG
∴三角形的重心到顶点的距离是它到对边中点距离的两倍
垂心:设ΔABC，三条高线为AD、BE、CF，AD与BE交于H，连接CF。HA=a，HB=b，HC=c。
因为AD⊥BC，BE⊥AC，
所以HA·BC=0，HB·CA=0，
即a·(c-b)=0，
b·(a-c)=0，
亦即
a·c-a·b=0
b·a-b·c=0
两式相加得
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即HC·BA=0
故CH⊥AB，C、F、H共线，AD、BE、CF交于同一点H。
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△ABC角平分线交于点O。
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∴O到AB的距离与O到AC的距离相等；
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又∵AC和BC为∠C的边，因此点O在∠C的角平分线上。
∵O为△ABC中，∠A、∠B、∠C角平分线上的点。
求证:OI=OG=OH
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∴△AIO全等于△AHO(AAS)
∴OI=OH(两个三角形全等,三边对应等)
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AO=AO(公共边)
∠1=∠2(角平分线)
∠COH=∠COG(垂直于对应边)
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外心:
证明:AD=BD=CD
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AF=BF
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∠AFO=∠BFO(垂直平分线)
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AE=EC
EO=EO
∠AEO=∠CEO(垂直平分线)
∴△AOE全等于△COE(SAS)
∴AO=CO(两个三角形全等,三边对应等)
∵AO=BO(两个三角形全等,三边对应等)
又∵AO=CO(两个三角形全等,三边对应等)
∴AO=BO=CO
即O为△ABC的外接圆的圆心
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证明:EO=FO=DO
在△ADO与△AFO中:
∠AFO=∠ADO
∠DAO=∠FAO(角平分线)
AO=AO(公共边)
∴△ADO与△AFO全等
∴DO=FO(两个三角形全等,三边对应等)
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∴△FCO与△CEO全等
∴EO=FO(两个三角形全等,三边对应等)
∵EO=FO(两个三角形全等,三边对应等)
又∵EO=DO(两个三角形全等,三边对应等)
∴EO=FO=DO
www.math168/34545.htm
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