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三角形五心与平面向量综合题研究

发布时间：2020-07-29 15:23:33 来源：文档文库

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三角形五心与平面向量综合题研究

向量是数形结合的载体，有方向，大小，双重性，不能比较大小。在高中数学“平面向量”（必修4第二章）的学习中，一方面通过数形结合来研究向量的概念和运算；另一方面，我们又以向量为工具，运用数形结合的思想解决数学问题和物理的相关问题。

在平面向量的应用中，用平面向量解决平面几何问题时，首先将几何问题中的几何元素和几何关系用向量表示，然后选择适当的基底向量，将相关向量表示为基向量的线性组合，把问题转化为基向量的运算问题，最后将运算的结果再还原为几何关系。

下面就以三角形的四心为出发点，应用向量相关知识，巧妙的解决了三角形四心所具备的一些特定的性质。既学习了三角形四心的一些特定性质，又体会了向量带来的巧妙独特的数学美感。

一、“重心”的向量风采

【命题1】已知是所在平面上的一点，若，则是的重心．如图⑴.

【命题2】已知是平面上一定点，是平面上不共线的三个点，动点满足，，则的轨迹一定通过的重心.

【解析】由题意，当时，由于表示边上的中线所在直线的向量，所以动点的轨迹一定通过的重心，如图⑵.

二、“垂心”的向量风采

【命题3】是所在平面上一点，若，则是的垂心．

【解析】由，得，即，所以．同理可证，．∴是的垂心．如图⑶.

【命题4】已知是平面上一定点，是平面上不共线的三个点，动点满足，，则动点的轨迹一定通过的垂心．

【解析】由题意，由于，即,所以表示垂直于的向量，即点在过点且垂直于的直线上，所以动点的轨迹一定通过的垂心，如图⑷.

三、“内心”的向量风采

【命题5】已知为所在平面上的一点，且，，．若，则是的内心．

【解析】 ∵，，则由题意得，

∵，

∴．∵与分别为和方向上的单位向量，

∴与平分线共线，即平分．

同理可证：平分，平分．从而是的内心，如图⑸.

【命题6】已知是平面上一定点，是平面上不共线的三个点，动点满足，，则动点的轨迹一定通过的内心．

【解析】由题意得，∴当时，表示的平分线所在直线方向的向量，故动点的轨迹一定通过的内心，如图⑹.

四、“外心”的向量风采

【命题7】已知是所在平面上一点，若，则是的外心．

【解析】若，则，∴，则是的外心，如图⑺。

【命题7】已知是平面上的一定点，是平面上不共线的三个点，动点满足，，则动点的轨迹一定通过的外心。

【解析】由于过的中点，当时，表示垂直于的向量（注意：理由见二、4条解释。），所以在垂直平分线上，动点的轨迹一定通过的外心，如图⑻。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/221e373b872458fb770bf78a6529647d2628346e.html

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