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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date平面向量三角形四心(有详解)平面向量与三角形“四心”的应用问题平面向量与三角形“四心”的应用问题三角形的外心,内心,重心及垂心,在高考中的考查是比较棘手的问题,先课程教材中所加的内容,更加引起我们的重视,尤其与平面向量结合在一起,那就更加难于掌握了。本文拟对与三角形的“四心”相关的平面向量问题加以归纳,供学习时参考1 课本原题例、已知向量满足条件,求证:是正三角形分析
2、对于本题中的条件,容易想到,点是的外心,而另一个条件表明,点是的重心故本题可描述为,若存在一个点既是三角形的重心也是外心,则该三角形一定是正三角形在1951年高考中有一道考题,原题是:若一三角形的重心与外接圆圆心重合,则此三角形为何种三角形?与本题实质是相同的 显然,本题中的条件可改为2 高考原题例、O是平面上一 定点,A、B、C是平面上不共线的三个点,动点P满足 则P的轨迹一定通过ABC的( )A外心B内心C重心D垂心分析已知等式即,设,显然都是单位向量,以二者为邻边构造平行四边形,则结果为菱形,故为的平分线,选例、的外接圆的圆心为O,两条边上的高的交点为H,则实数m = 分析:本题除了利用
3、特殊三角形求解外,纯粹利用向量知识推导则比较复杂,更加重要的一点是缺乏几何直观解法如下,由已知,有向量等式,将其中的向量分解,向已知等式形式靠拢,有,将已知代入,有,即,由是外心,得,由于是任意三角形,则不恒为,故只有恒成立或者,过点作与,则是的中点,有;是垂心,则,故与共线,设,则,又,故可得,有,得根据已知式子中的部分,很容易想到三角形的重心坐标公式,设三角形的重心为,是平面内任一点,均有,由题意,题目显然叙述的是一个一般的结论,先作图使问题直观化,如图,由图上观察,很容易猜想到,至少有两个产生猜想的诱因,其一是,均与三角形的边垂直,则;其二,点是三角形的中线的三等分点此时,会先猜想,但现
4、在缺少一个关键的条件,即,这样由两个三角形的两边长对应成比例,同时,夹角对应相等可得相似当然,在考试时,只需大胆使用,也可利用平面几何知识进行证明本题结论是关于三角形的欧拉定理,即设O、G、H分别是ABC的外心、重心和垂心,则O、G、H三点共线,且OGGH12,利用向量表示就是例、点O是三角形ABC所在平面内的一点,满足,则点O是的()A三个内角的角平分线的交点B三条边的垂直平分线的交点C三条中线的交点D三条高的交点分析移项后不难得出,点O是的垂心,选3 推广应用题例在内求一点,使最小分析如图,构造向量解决取为基向量,设,有于是,当时,最小,此时,即,则点为的重心例已知为所在平面内一点,满足,则为的心分析将,也类似展开代入,已知等式与例的条件一样也可移项后,分解因式合并化简,为垂心例已知为的外心,求证:分析构造坐标系证明如图,以为坐标原点,在轴的正半轴,在轴的上方,直线的方程是,由于点与点必在直线的同侧,且,因此有,得直线的方程是,由于点与点必在直线的同侧,且,因此有,得于是,容易验证,又,又,则所证成立-