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三角形四心的向量公式及证明(三角形四心的向量表示及推导)

三角形四心的向量公式及证明(三角形四心的向量表示及推导)

更新时间:2024-04-01 19:51:48

三角形四心的向量公式及证明

三角形“四心”的向量形式,整理如下:

1、重心:若点G是△ABC的重心,则

其中P为平面内任意一点。反之亦然。

 

2、垂心:若H是△ABC的垂心,则

反之亦然。

 

3、内心:若点I是△ABC的内心,则有

反之亦然。

 

4、外心:若点O是△ABC的外心,则

反之亦然。

三角形的四心是指外心、内心、垂心和重心。它们的定义如下:

外心:三角形三条边的垂直平分线的交点,记作O。

内心:三角形三条角平分线的交点,记作I。

垂心:三角形三个顶点到对边的垂线交点连成的线段的交点,记作H。

重心:三角形三个顶点与对边中点连线的交点连成的线段的交点,记作G。

向量公式如下:

设三角形ABC的顶点坐标为A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3),则:

外心坐标:

设向量AB、AC的中垂线分别为l1、l2,则向量OA = OB + AB/2 = OC + AC/2,解得:

O = [(x1^2 + y1^2)(y2 - y3) + (x2^2 + y2^2)(y3 - y1) + (x3^2 + y3^2)(y1 - y2)] / (2(x1(y2 - y3) + x2(y3 - y1) + x3(y1 - y2))), [(x1^2 + y1^2)(x3 - x2) + (x2^2 + y2^2)(x1 - x3) + (x3^2 + y3^2)(x2 - x1)] / (2(x1(y2 - y3) + x2(y3 - y1) + x3(y1 - y2)))

内心坐标:

设三角形ABC的三条边长分别为a、b、c,则向量IA = b/2 * (B - C)/(sinA) + c/2 * (C - B)/(sinA + sinB),解得:

I = (aA + bB + cC) / (a + b + c),其中a = |BC|,b = |AC|,c = |AB|

垂心坐标:

设向量BC、CA、AB的垂线分别为l1、l2、l3,则向量HA = l2 ∩ l3 = C + AC * sinA,解得:

H = (BC * CA * AB) / (4S^2), 其中S为三角形ABC的面积

重心坐标:

设三角形ABC的三个顶点分别为A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3),则向量OG = (OA + OB + OC)/3,解得:

G = (x1 + x2 + x3)/3, (y1 + y2 + y3)/3

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