向量与三角形内心、外心、重心、垂心知识的交汇

三角形四心与向量的关系三角形是几何学中的基本图形之一，它有许多重要的性质和特点。

在三角形中，有四个特殊的点，它们被称为三角形的四心，分别是重心、外心、垂心和内心。

本文将探讨这四个特殊点与向量之间的关系。

我们来介绍一下三角形的四心。

重心是三角形三条中线交于一点的点，它被定义为三角形三个顶点的坐标的平均值。

外心是三角形外接圆的圆心，它被定义为三角形三个顶点和三个外接圆弧的交点之一。

垂心是三角形三个高线交于一点的点，它被定义为三角形三个顶点和三个高线的交点之一。

内心是三角形的内切圆的圆心，它被定义为三角形三条边的垂直平分线的交点之一。

接下来，我们来研究这些四心与向量之间的关系。

首先，我们来看重心。

重心可以表示为三个顶点向量的平均值。

设三角形的三个顶点分别为A、B、C，对应的向量为a、b、c，则重心G可以表示为G=(a+b+c)/3。

这个公式说明了重心与向量之间的关系，即重心是三个顶点向量的平均值。

然后，我们来看外心。

外心可以表示为三个顶点向量的线性组合。

设三角形的三个顶点分别为A、B、C，对应的向量为a、b、c，则外心O可以表示为O=(a+b+c)/2。

这个公式说明了外心与向量之间的关系，即外心是三个顶点向量的线性组合。

接下来，我们来看垂心。

垂心可以表示为三个顶点向量的和的负数。

设三角形的三个顶点分别为A、B、C，对应的向量为a、b、c，则垂心H可以表示为H=-(a+b+c)。

这个公式说明了垂心与向量之间的关系，即垂心是三个顶点向量的和的负数。

我们来看内心。

内心可以表示为三条边的单位法向量的线性组合。

设三角形的三个顶点分别为A、B、C，对应的边向量为AB、BC、CA，单位法向量为n1、n2、n3，则内心I可以表示为I=(n1+n2+n3)/(|n1|+|n2|+|n3|)。

这个公式说明了内心与向量之间的关系，即内心是三条边的单位法向量的线性组合。

我们可以得出结论：三角形的四心与向量之间有着紧密的关系。

向量与三角形内心、外心、重心、垂心知识的交汇一、四心的概念介绍1.定义：我们把三角形三个内角的角平分线的交点叫做三角形的内心,即三角形内切圆圆心;三角形三条边上的中垂线的交点叫做三角形的外心,即三角形外接圆圆心;三角形三条边上的中线的交点叫做三角形的重心;三角形三条高线的交点叫做三角形的垂心.我们将三角形的“内心”、“外心”、“重心”、“垂心”合称为三角形的“四心”.（1）重心——中线的交点：重心将中线长度分成2：1； （2）垂心——高线的交点：高线与对应边垂直；（3）内心——角平分线的交点（内切圆的圆心）：角平分线上的任意点到角两边的距离相等； （4）外心——中垂线的交点（外接圆的圆心）：外心到三角形各顶点的距离相等。

2.应用:三角形的内心到三角形三边的距离相等;三角形的外心到三角形三个顶点的距离相等;三角形的重心到三角形的顶点的距离是相应中线长的三分之二;三角形的垂心与顶点的连线垂直于该顶点的对边.3.注意点:三角形的“四心”与平面向量知识的结合.二、四心与向量的结合（1）⇔=++0OC OB OA O 是ABC ∆的重心.证法1：设),(),,(),,(),,(332211y x C y x B y x A y x O⇔=++0OC OB OA ⎩⎨⎧=-+-+-=-+-+-0)()()(0)()()(321321y y y y y y x x x x x x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++=++=⇔33321321y y y y x x x x ⇔O 是ABC∆的重心. 证法2：如图OC OB OA ++02=+=OD OA ∴OD AO 2=∴D O A 、、三点共线，且O 分AD 为2：1 ∴O 是ABC ∆的重心（2）⇔⋅=⋅=⋅OA OC OC OB OB OA O 为ABC ∆的垂心.证明：如图所示O 是三角形ABC 的垂心，BE 垂直AC ，AD 垂直BC ， D 、E 是垂足.0)(=⋅=-⇔⋅=⋅CA OB OC OA OB OC OB OB OAAC OB ⊥⇔同理BC OA ⊥，AB OC ⊥⇔O 为ABC ∆的垂心（3）设a ,b ,c 是三角形的三条边长，O 是∆ABC 的内心O OC c OB b OA a ⇔=++0为ABC ∆的内心.证明：bACc AB 、分别为AC AB 、方向上的单位向量， ∴bAC c AB +平分BAC ∠, (λ=∴AO b AC c AB +)，令cb a bc++=λ ∴cb a bcAO ++=（b AC c AB +) 化简得0)(=++++AC c AB b OA c b a ∴0=++OC c OB b OA a（4==⇔O 为ABC ∆的外心。

三角形的“四心”与向量的完美结合知识概述：三角形重心、垂心、外心、内心向量形式的充要条件的向量形式 一、知识点总结1）O 是ABC ∆的重心=++⇔; 若O 是ABC ∆的重心，则,31ABC AOB AOC BOC S S S S ∆∆∆∆===故;,=++ 1()3PG PA PB PC =++⇔G 为ABC ∆的重心.2）O 是ABC ∆的垂心OA OC OC OB OB OA ⋅=⋅=⋅⇔; 若O 是ABC ∆(非直角三角形)的垂心，则,tan :tan :tan ::C B A S S S AOB AOC BOC =∆∆∆故tan tan tan =⋅+⋅+⋅C B A3）O 是ABC ∆的外心)222OC OB OA ====⇔或 若O 是ABC ∆的外心,则C B A AOB AOC BOC S S S AOB AOC BOC 2sin :2sin :2sin sin :sin :sin ::=∠∠∠=∆∆∆ 故02sin 2sin 2sin =⋅+⋅+⋅OC C OB B OA A 4）O 是内心ABC ∆的充要条件是0=⋅=⋅=⋅引进单位向量，使条件变得更简洁。

如果记,,的单位向量为321,,e e e ，则刚才O 是ABC ∆内心的充要条件可以写成0)()()(322131=+⋅=+⋅=+⋅e e OC e e OB e e OAO 是ABC ∆内心的充要条件也可以是0=++OC c OB b OA a若O 是ABC ∆的内心，则c b a S S S AOB AOC BOC ::::=∆∆∆ 故sin sin sin =++=++C B A c b a 或;||||||0AB PC BC PA CA PB P ++=⇔ABC ∆的内心;向量()(0)||||AC AB AB AC λλ+≠所在直线过ABC ∆的内心(是BAC ∠的角平分线所在直线)；知识点一、将平面向量与三角形内心结合考查【例 1】:O 是平面上的一定点，A,B,C 是平面上不共线的三个点，动点P满足OA OP ++=λ，[)+∞∈,0λ则P 点的轨迹一定通过ABC ∆的（ ）（A ）外心 （B ）内心 （C ）重心 （D ）垂心【解答】：因为是向量AB 的单位向量设AB 与AC 方向上的单位向量分别为21e e 和， 又=-，则原式可化为)(21e e +=λ，由菱形的基本性质知AP 平分BAC ∠，那么在ABC ∆中，AP 平分BAC ∠，则知选B.练习：在直角坐标系xOy 中，已知点A(0,1)和点B(–3, 4)，若点C 在∠AOB 的平分线上，且||2OC =，则OC =_________________.【解答】：点C 在∠AOB 的平线上，则存在(0,)λ∈+∞使()||||OA OBOC OA OB λ=+=34(0,1)(,)55λλ+-=39(,)55λλ-,而||2OC=，可得3λ=，∴()55OC =-.【例2】：三个不共线的向量,,OA OB OC 满足()||||AB CA OA AB CA ⋅+=(||BA OB BA ⋅+||CB CB ) =()||||BC CA OC BC CA ⋅+= 0，则O 点是△ABC 的( )A. 垂心B. 重心C. 内心D. 外心解：||||AB CA AB CA +表示与△ABC 中∠A 的外角平分线共线的向量，由()||||AB CAOA AB CA ⋅+= 0知OA 垂直∠A 的外角平分线，因而OA 是∠A 的平分线，同理，OB 和OC 分别是∠B 和∠C 的平分线，故选C .【例3】：已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若aOA bOB cOC ++= ，则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心 解：∵OB OA AB =+，OC OA AC=+，则()a b c OA bAB cAC++++= 0，得()||||bc AB ACAO a b c AB AC =+++. 因为||AB AB 与||AC AC 分别为AB 和AC 方向上的单位向量，设||||AB ACAP AB AC =+，则AP 平分∠BAC. 又AO 、AP 共线，知AO 平分∠BAC.同理可证BO 平分∠ABC ，CO 平分∠ACB ，所以O 点是△ABC 的内心.【方法总结】：这道题给人的印象当然是“新颖、陌生”是什么？没见过！想想，一个非零向量除以它的模不就是单位向量？ 此题所用的都必须是简单的基本知识，如向量的加减法、向量的基本定理、菱形的基本性质、角平分线的性质等，若十分熟悉，又能迅速地将它们迁移到一起，解这道题一点问题也没有。

向量与三角形的重心、垂心、内心、外心的关系一、四心的概念介绍、（1）重心——中线的交点：重心将中线长度分成2：1； （2）垂心——高线的交点：高线与对应边垂直； （3）内心——角平分线的交点（内切圆的圆心）：角平分线上的任意点到角两边的距离相等；（4）外心——中垂线的交点（外接圆的圆心）：外心到三角形各顶点的距离相等。

二、四线与向量的结合121212,PA =1=,=.ABOA OB PB AB λλλλλλ=++u u r u u u r u u u r1.定理：如图，设OP 则，且(记忆:交叉分配系数)=()OA OBAP BPλ+u u u r u u u r2.若M 是OP 上的任意一点，则OM (记忆:分母对应分配系数)应用1:（1）中线: （2）高线:（3）角平分线: （4）中垂线:应用2.四线上的动点表示:(1)中线上的动点: ()AB AC λ+u u u r u u u r 或()||sin ||sin ABAC AB B AC Cλ+u u u ru u u r u u ur u u u r(2)高线上的动点:()cos cos AB ACAB B AC Cλ+u u u r u u u r u u u r u u u r, (3)角平分线上的动点:()AB ACAB AC λ+u u u r u u u r u u u r u u u r(4)中垂线上的动点: ()2||cos ||cos OB OC AB ACOP AB B AC Cλ+=++u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r ,三、四心与向量的结合 1.BOC AOC AOB O ABC S OA S OB S OC ∆∆∆∆++=u u u r u u u r u u u r r 定理：设是内任意一点，则（记忆：拉力平衡原则） 应用:（1）O 是ABC ∆的重心. ⇔b a S S S AOB AOC BOC ：：：：=∆∆∆=1:1:1⇔ 0OA OB OC ++=u u u r u u u r u u u r r（2）O 为ABC ∆的垂心. ⇔ C tan B tan A tan S S S AOB AOC BOC ：：：：=∆∆∆ ⇔0OC C tan OB B tan OA A tan =++（3）O 为ABC ∆的内心.⇔c b a S S S AOB AOC BOC ：：：：=∆∆∆=sin :sin :sin A B C⇔0OC C sin OB B sin OA A sin 0OC c OB b OA a =++=++或⇔0aOA bOB cOC ++=u u u r u u u r u u u r r （4）O 为ABC ∆的外心⇔ ⇔ 0OC C 2sin OB B 2sin OA A 2sin =++2.四心的向量表示：（1）O 是ABC ∆的重心. ⇔ 1()3PO PA PB PC =++u u u ru u u ru u u ru u u r（2）O 为ABC ∆的垂心. ⇔OA OB OB OC OC OA ⋅=⋅=⋅u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r（3）O 为ABC ∆的内心.⇔()()()0AB AC BC BA CA CBOA OB OC AB AC BC BA CA CB•-=•-=•-=u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r （4）O 为ABC ∆的外心 ⇔OC OB OA ==四．典型例题：一、与三角形“四心”相关的向量问题题1：已知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||||AB AC OP OA AB AC λ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭u u u r u u u ru u u r u u u r u u u r u u u r , [0,)λ∈+∞. 则P 点的轨迹一定通过△ABC 的 A. 外心 B. 内心 C. 重心 D. 垂心题2：已知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()OP OA AB AC λ=++u u u r u u u r u u u r u u u r, [0,)λ∈+∞. 则P 点的轨迹一定通过△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心题3：已知O 是平面上的一定点，A 、B 、C 是平面上不共线的三个点，动点P 满足()||sin ||sin AB ACOP OA AB B AC Cλ=++u u u r u u u ru u u r u u u r u u u r u u u r ,[0,)λ∈+∞, 则动点P 的轨迹一定通过△ABC 的 C 2sin :B 2sin :A 2sin AOB sin AOC sin BOC sin S S S AOB AOC BOC =∠∠∠=∆∆∆：：：：A. 重心B. 垂心C. 外心D. 内心题4：已知O 是平面上的一定点，A 、B 、C 是平面上不共线的三个点，动点P 满足()||cos ||cos AB ACOP OA AB B AC Cλ=++u u u r u u u ru u u r u u u r u u u r u u u r ,[0,)λ∈+∞, 则动点P 的轨迹一定通过△ABC 的( )A. 重心B. 垂心C. 外心D. 内心题5：已知O 是平面上的一定点，A 、B 、C 是平面上不共线的三个点，动点P 满足()2||cos ||cos OB OC AB ACOP AB B AC Cλ+=++u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r , [0,)λ∈+∞, 则动点P 的轨迹一定通过△ABC 的( )A. 重心B. 垂心C. 外心D. 内心题6：三个不共线的向量,,OA OB OC u u u r u u u r u u u r 满足()||||AB CA OA AB CA ⋅+u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r =(||BA OB BA ⋅u u u r u u u r u u u r+||CB CB u u u r u u u r ) =()||||BC CA OC BC CA ⋅+u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r = 0，则O 点是△ABC 的( )A. 垂心B. 重心C. 内心D. 外心题7：已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若OA OB OC ++u u u r u u u r u u u r= 0, 则O 点是△ABC的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心题8：已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若1()3PO PA PB PC =++u u u r u u u r u u u r u u u r(其中P 为平面上任意一点), 则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心题9：已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若OA OB OB OC OC OA ⋅=⋅=⋅u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r，则O点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心题10：已知O 为△ABC 所在平面内一点，满足2222||||||||OA BC OB CA +=+u u u r u u u r u u u r u u u r=22||||OC AB +u u u r u u u r ，则O 点是△ABC 的( )A. 垂心B. 重心C. 内心D. 外心题11：已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若()OA OB AB +⋅u u u r u u u r u u u r =()OB OC BC +⋅u u u r u u u r u u u r= ()OC OA CA +⋅u u u r u u u r u u u r= 0，则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心 题12：已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若aOA bOB cOC ++u u u r u u u r u u u r= 0，则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心题13：已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若aPA bPB cPCPO a b c++=++u u u r u u u r u u u ru u u r (其中P 是△ABC 所在平面内任意一点)，则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心题14：△ABC 的外接圆的圆心为O ，两边上的高的交点为H ，OH u u u r =()m OA OB OC ++u u u r u u u r u u u r，则实数m =____________.二、与三角形形状相关的向量问题 题15：已知非零向量ABu u u r 与AC uuu r 满足()||||AB AC BC AB AC +⋅u u u r u u u ru u ur u u u r u u u r = 0且12||||AB AC AB AC ⋅=u u u r u u u ru u u r u u u r ，则△ABC 为( ) A. 三边均不相等的三角形 B. 直角三角形 C. 等腰非等边三角形 D. 等边三角形 题16：已知O 为△ABC 所在平面内一点，满足|||2|OB OC OB OC OA -=+-u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r，则△ABC 一定是( )A. 等腰直角三角形B. 直角三角形C. 等腰三角形D. 等边三角形题17：已知△ABC ，若对任意t R ∈，||BA tBC -u u u r u u u r ≥||AC u u u r，则△ABC( )A. 必为锐角三角形B. 必为钝角三角形C. 必为直角三角形D. 答案不确定题18：已知a , b, c 分别为△ABC 中∠A, ∠B, ∠C 的对边，G 为△ABC 的重心，且a GA b GB c GC ⋅+⋅+⋅u u u r u u u r u u u r= 0, 则△ABC 为( )A. 等腰直角三角形B. 直角三角形C. 等腰三角形D. 等边三角形 三、与三角形面积相关的向量问题题19：已知点O 是△ABC 内一点，23OA OB OC ++u u u r u u u r u u u r= 0, 则：(1) △AOB 与△AOC 的面积之比为___________________； (2) △ABC 与△AOC 的面积之比为___________________； (3) △ABC 与四边形ABOC 的面积之比为_____________. 四、向量的基本关系(共线)题20：如图，已知点G 是△ABC 的重心，若PQ uuu r过△ABC 的重心，记CA u u u r = a ,CB u u u r = b , CP u u u r = m a , CQ uuu r = n b , 则11m n+=_____.练习．O 为ABC ∆平面上一定点，该平面上一动点p 满足{|(sin ABM P OP OA C ABλ==++u u u ru u u r u u u r u u u r sin )0}AC B ACλ>u u u r u u u r ，，则ABC ∆的（ ） 一定属于集合M .（A ）重心 （B ）垂心 （C ）外心 （D ）内心GABCMP Q。

向量与三角形内心、外心、重心、垂心知识的交汇一、四心的概念介绍（1）重心——中线的交点：重心将中线长度分成2：1； （2）垂心——高线的交点：高线与对应边垂直； （3）内心——角平分线的交点（内切圆的圆心）：角平分线上的任意点到角两边的距离相等； （4）外心——中垂线的交点（外接圆的圆心）：外心到三角形各顶点的距离相等。

二、四心与向量的结合（1）⇔=++0OC OB OA O 是ABC ∆的重心.证法1：设),(),,(),,(),,(332211y x C y x B y x A y x O⇔=++⎩⎨⎧=-+-+-=-+-+-0)()()(0)()()(321321y y y y y y x x x x x x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++=++=⇔33321321y y y y x x x x⇔O 是ABC ∆的重心.证法2：如图++2=+=∴2=∴D O A 、、三点共线，且O 分AD为2：1∴O 是ABC ∆的重心（2）⇔⋅=⋅=⋅O 为ABC ∆的垂心.证明：如图所示O 是三角形ABC 的垂心，BE 垂直AC ，AD 垂直BC ， D 、E 是垂足.0)(=⋅=-⇔⋅=⋅CA OB OC OA OB OC OB OB OAAC OB ⊥⇔同理BC OA ⊥，AB OC ⊥⇔O 为ABC ∆的垂心（3）设a ,b ,c 是三角形的三条边长，O 是∆ABC 的内心O c b a ⇔=++为ABC ∆的内心.证明：bACc AB 、分别为方向上的单位向量， ∴bc +平分BAC ∠, (λ=∴b AC c AB +)，令cb a bc++=λBCD∴cb a bcAO ++=（b c +) 化简得)(=++++c b c b a∴=++c b a（4）==⇔O 为ABC ∆的外心。

典型例题：例1：O 是平面上一定点，C B A 、、是平面上不共线的三个点，动点P 满足)(++=λ，[)+∞∈,0λ ，则点P 的轨迹一定通过ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心 分析：如图所示ABC ∆，E D 、分别为边AC BC 、的中点.AD AC AB 2=+∴λ2+=+= λ2=∴∴//∴点P 的轨迹一定通过ABC ∆的重心，即选C .例2：（03全国理4）O 是平面上一定点，C B A 、、是平面上不共线的三个点，动点P满足++=λ，[)+∞∈,0λ ，则点P 的轨迹一定通过ABC ∆的（ B ） A ．外心 B ．内心 C ．重心 D ．垂心分析：分别为方向上的单位向量，∴+BAC ∠,∴点P 的轨迹一定通过ABC ∆的内心，即选B .例3：O 是平面上一定点，C B A 、、是平面上不共线的三个点，动点P满足++=λ，[)+∞∈,0λ ，则点P 的轨迹一定通过ABC ∆的B CD（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心分析：如图所示AD 垂直BC ，BE 垂直AC ， D 、E 是垂足. +BC ⋅++=-=0∴点P 的轨迹一定通过ABC ∆的垂心，即选D .练习：1．已知ABC ∆三个顶点C B A 、、及平面内一点P ，满足=++，若实数λ满足：AP AC AB λ=+，则λ的值为（ ）A ．2B ．23C ．3D ．6 2．若ABC ∆的外接圆的圆心为O ，半径为1，=++，则=⋅OB OA ( ) A ．21 B ．0 C ．1 D ．21- 3．点O 在ABC ∆内部且满足22=++，则ABC ∆面积与凹四边形ABOC 面积之比是（ ）A ．0B ．23 C ．45 D ．344．ABC ∆的外接圆的圆心为O ，若OH ++=，则H 是ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心5．O 是平面上一定点，C B A 、、是平面上不共线的三个点，若222=+222+=+，则O 是ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心6．ABC ∆的外接圆的圆心为O ，两条边上的高的交点为H ，)(m ++=，则实数m =7．（06陕西）已知非零向量AB →与AC →满足(AB →|AB →| +AC →|AC →| )·BC →=0且AB →|AB →| ·AC →|AC →| =12 , 则△ABC 为( )A ．三边均不相等的三角形B ．直角三角形C ．等腰非等边三角形D ．等边三角形8．已知ABC ∆三个顶点C B A 、、，若⋅+⋅+⋅=2，则ABC ∆为（ ）A ．等腰三角形B ．等腰直角三角形C ．直角三角形D ．既非等腰又非直角三角形 练习答案：C 、D 、C 、D 、D 、1、D 、C。

讲义---平面向量与三角形四心的交汇一、四心的概念介绍（1）重心——中线的交点：重心将中线长度分成2：1； （2）垂心——高线的交点：高线与对应边垂直； （3）内心——角平分线的交点（内切圆的圆心）：角平分线上的任意点到角两边的距离相等； （4）外心——中垂线的交点（外接圆的圆心）：外心到三角形各顶点的距离相等。

二、四心与向量的结合（1）⇔=++O 是ABC ∆的重心.证法1：设),(),,(),,(),,(332211y x C y x B y x A y x O⇔=++⎩⎨⎧=-+-+-=-+-+-0)()()(0)()()(321321y y y y y y x x x x x x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++=++=⇔33321321y y y y x x x x ⇔O 是ABC∆的重心.证法2：如图OC OB OA ++ 2=+=∴2=∴D O A 、、三点共线，且O 分AD为2：1∴O 是ABC ∆的重心（2）⇔⋅=⋅=⋅O 为ABC ∆的垂心.证明：如图所示O 是三角形ABC 的垂心，BE 垂直AC ，AD 垂直BC ， D 、E 是垂足.0)(=⋅=-⇔⋅=⋅⊥⇔同理⊥，⊥⇔O 为ABC ∆的垂心（3）设a ,b ,c 是三角形的三条边长，O 是∆ABC 的内心O OC c OB b OA a ⇔=++0为ABC ∆的内心. 证明：b c 、分别为方向上的单位向量， ∴bc +平分BAC ∠, (λ=∴AO bc +)，令c b a bc++=λ ∴c b a bc++=（bc +) 化简得0)(=++++AC c AB b OA c b a∴=++c b a（4==⇔O 为ABC ∆的外心。

三、典型例题：例1：O 是平面上一定点，C B A 、、是平面上不共线的三个点，动点P 满足)(++=λ，[)+∞∈,0λ ，则点P 的轨迹一定通过ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心例2：（03全国理4）O是平面上一定点，CB A 、、是平面上不共线的三个点，动点P满足+=λ，[)+∞∈,0λ ，则点P 的轨迹一定通过ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心例3：1)O是平面上一定点，CB A 、、是平面上不共线的三个点，动点P满足OA OP ++=λ，[)+∞∈,0λ ，则点P 的轨迹一定通过ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心2)已知O 是平面上的一定点，A 、B 、C 是平面上不共线的三个点，动点P 满足()||sin ||sin AB ACOP OA AB B AC Cλ=++ ,[0,)λ∈+∞, 则动点P 的轨迹一定通过△ABC 的( ) A. 重心 B. 垂心 C. 外心 D. 内心3)已知O 是平面上的一定点，A 、B 、C 是平面上不共线的三个点，动点P 满足()2||cos ||cos OB OC AB ACOP AB B AC Cλ+=++ , [0,)λ∈+∞, 则动点P 的轨迹一定通过△ABC 的( )A. 重心B. 垂心C. 外心D. 内心例4、已知向量123,,OP OP OP 满足条件1230OP OP OP ++= ，123||||||1OP OP OP === ，求证：123PPP △是正三角形．例5、ABC ∆的外接圆的圆心为O ，两条边上的高的交点为H ，()OH m OA OB OC =++，则实数m = ．例6、点O 是三角形ABC所在平面内的一点，满足OA OB OB OC OC OA ==，则点O 是ABC ∆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 ．三条高的交点例7在△ABC 内求一点P ，使222AP BP CP ++最小．例8已知O 为△ABC 所在平面内一点，满足222222||||||||||||OA BC OB CA OC AB +=+=+ ，则O 为△ABC 的心．例9．.已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若OA OB OB OC OC OA ⋅=⋅=⋅，则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心例10 已知O 为△ABC 所在平面内一点，满足2222||||||||OA BC OB CA +=+ =22||||OC AB + ，则O 点是△ABC 的( )A. 垂心B. 重心C. 内心D. 外心例11已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若()OA OB AB +⋅ =()OB OC BC +⋅ =()OC OA CA +⋅= 0，则O点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心例12：已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若aOA bOB cOC ++= 0，则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心例13：已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若aPA bPB cPCPO a b c++=++(其中P 是△ABC 所在平面内任意一点)，则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心四、配套练习：1．已知ABC∆三个顶点CB A 、、及平面内一点P，满足0=++PC PB PA ，若实数λ满足：λ=+，则λ的值为（ ）A ．2B ．23 C ．3 D ．62．若ABC ∆的外接圆的圆心为O ，半径为1，=++，则=⋅( )A ．21 B ．0 C ．1 D ．21-3．点O 在ABC ∆内部且满足022=++OC OB OA ，则ABC ∆面积与凹四边形ABOC面积之比是（ ）A ．0B ．23 C ．45 D ．344．ABC ∆的外接圆的圆心为O ，若++=，则H是ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心5．O 是平面上一定点，C B A 、、是平面上不共线的三个点，若222=+222ABOC CA +=+，则O 是ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心 6．ABC ∆的外接圆的圆心为O ，两条边上的高的交点为H ，)(OC OB OA m OH ++=，则实数m =7．（06陕西）已知非零向量与满足(+)〃=0且〃=12, 则△ABC 为( )A ．三边均不相等的三角形B ．直角三角形C ．等腰非等边三角形D ．等边三角形 8．已知ABC ∆三个顶点C B A 、、，若⋅+⋅+⋅=2，则ABC ∆为（ ）A ．等腰三角形B ．等腰直角三角形C ．直角三角形D ．既非等腰又非直角三角形9.已知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()OP OA AB AC λ=++, [0,)λ∈+∞.则P 点的轨迹一定通过△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心10.已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若OA OB OC ++= 0, 则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心11.已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若1()3PO PA PB PC =++(其中P 为平面上任意一点), 则O 点是△ABC 的( )健康文档 放心下载 放心阅读A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心。

三角形的五心在向量的结论三角形的五心是指三角形的外心、内心、垂心、重心和旁心。

这五个特殊的点在三角形中有着重要的几何性质和向量关系。

本文将通过向量的角度来探讨这五个特殊点之间的关系。

我们先来介绍一下五个特殊点。

外心是通过三角形三个顶点的垂直平分线的交点，它到三角形三个顶点的距离都相等。

内心是通过三角形三个边的角平分线的交点，它到三角形三个边的距离都相等。

垂心是通过三角形三个顶点与对边垂直的高的交点，它到三角形三个顶点的距离满足垂心定理。

重心是通过三角形三个顶点的中线的交点，它到三角形三个顶点的距离满足重心定理。

旁心是通过三角形的一条边的垂直平分线的延长线与对边的交点，它到三角形的一条边的距离相等。

现在，我们来探讨这五个特殊点之间的向量关系。

我们可以将三角形的顶点表示为向量A、B、C，那么外心O可以表示为向量O=（A+B+C）/3，内心I可以表示为向量I=（aA+bB+cC）/（a+b+c），垂心H可以表示为向量H=A+B+C，重心G可以表示为向量G=(A+B+C)/3，旁心J可以表示为向量J=(2A+B+C)/4。

根据向量的定义，我们可以得到以下结论：1. 外心O到三个顶点的向量和为零，即AO+BO+CO=0。

这是因为外心是通过三个顶点的垂直平分线的交点，所以它到三个顶点的距离相等，即向量AO=向量BO=向量CO，因此它们的和为零。

2. 内心I到三个边的向量和为零，即aIA+bIB+cIC=0。

这是因为内心是通过三个边的角平分线的交点，所以它到三个边的距离相等，即向量IA=向量IB=向量IC，因此它们的和为零。

3. 垂心H到三个顶点的向量和为零，即AH+BH+CH=0。

这是因为垂心是通过三个顶点与对边垂直的高的交点，所以它到三个顶点的距离满足垂心定理，即向量AH=向量BH=向量CH，因此它们的和为零。

4. 重心G到三个顶点的向量和为零，即AG+BG+CG=0。

这是因为重心是通过三个顶点的中线的交点，所以它到三个顶点的距离满足重心定理，即向量AG=向量BG=向量CG，因此它们的和为零。

三角形的“四心”所谓三角形的“四心”是指三角形的重心.垂心.外心及心坎.当三角形是正三角形时,四心重合为一点,统称为三角形的中间.一.三角形的外心定 义：三角形三条中垂线的交点叫外心,即外接圆圆心.ABC ∆的重心一般用字母O 暗示.性 质：1.外心到三极点等距,即OC OB OA ==.2.外心与三角形边的中点的连线垂直于三角形的这一边,即AB OF AC OE BC OD ⊥⊥⊥,,.3.向量性质：若点O 为ABC ∆地点的平面内一点,知足⋅+=⋅+=⋅+)()()(,则点O 为ABC ∆的外心.二.三角形的心坎定 义：三角形三条角等分线的交点叫做三角形的心坎,即内切圆圆心.ABC ∆的心坎一般用字母I暗示,它具有如下性质：性 质：1.心坎到三角形三边等距,且极点与心坎的连线等分顶角.2.三角形的面积＝⨯21三角形的周长⨯内切圆的半径．3.向量性质：设()+∞∈,0λ,则向量)||||(AC AB AP =λ,则动点P 的轨迹过ABC ∆的心坎.三.三角形的垂心定 义：三角形三条高的交点叫重心.ABC ∆的重心一般用字母H 暗示.性 质：1.极点与垂心连线必垂直对边,即AB CH AC BH BC AH ⊥⊥⊥,,.2.向量性质：结论1：若点O 为ABC ∆地点的平面内一点,知足⋅=⋅=⋅,则点O 为ABC ∆的垂心.结论2：若点O 为△ABC 地点的平面内一点,知足222222AB OC CA OB BC OA +=+=+, 则点O 为ABC ∆的垂心.四.三角形的“重心”：定 义：三角形三条中线的交点叫重心.ABC ∆的重心一般用字母G 暗示.性 质：G 的连线必等分对边.2.重心定理：三角形重心与极点的距离等于它与对边中点的距离的2倍.即GF GC GE GB GD GA 2,2,2===3.重心的坐标是三极点坐标的平均值． 即3,3C B AG C B A G y y y y x x x x ++=++=.4.向量性质：（1）=++;（2）)(31++=.。

三角形“四心”及向量完美结合三角形重心、垂心、外心、内心向量形式充要条件向量形式 一． 知识点总结1）O 是ABC ∆重心⇔0OC OB OA =++; 若O 是ABC ∆重心，则ABC AOB AOC BOC S 31S S S ∆∆∆∆===故0OC OB OA =++;1()3PG PA PB PC =++⇔G 为ABC ∆重心.2）O 是ABC ∆垂心⇔OA OC OC OB OB OA ⋅=⋅=⋅;若O 是ABC ∆(非直角三角形)垂心，则C tan B tan A tan S S S AOB AOC BOC ：：：：=∆∆∆故0OC C tan OB B tan OA A tan =++3）O 是ABC ∆外心⇔|OC ||OB ||OA |==(或222OC OB OA ==) 若O 是ABC ∆外心则C 2sin :B 2sin :A 2sin AOB sin AOC sin BOC sin S S S AOB AOC BOC =∠∠∠=∆∆∆：：：：故C 2sin B 2sin A 2sin =++ 4）O 是内心ABC ∆充要条件是(=-⋅=-⋅=-⋅引进单位向量，使条件变得更简洁。

如果记CA ,BC ,AB 单位向量为321e ,e ,e ，则刚才O 是ABC ∆内心充要条件可以写成 0)e e ()e e ()e e (322131=+⋅=+⋅=+⋅ O 是ABC ∆内心充要条件也可以是0OC c OB b OA a =++ 若O 是ABC ∆内心，则c b a S S S AOB AOC BOC ：：：：=∆∆∆故 C sin B sin A sin c b a =++=++或;||||||0AB PC BC PA CA PB P ++=⇔ABC ∆内心;向量()(0)||||AC AB AB AC λλ+≠所在直线过ABC ∆内心(是BAC ∠角平分线所在直线)；二． 范例(一)．将平面向量及三角形内心结合考查例1．O是平面上一定点，A,B,C 是平面上不共线三个点，动点P 满足OA OP ++=λ，[)+∞∈,0λ则P 点轨迹一定通过ABC ∆（ ）（A ）外心（B ）内心（C ）重心（D ）垂心 解析：AB 单位向量设AB 及AC 方向上单位向量分别为21e e 和， 又=-，则原式可化为)(21e e AP +=λ，由菱形基本性质知AP 平分BAC∠，那么在ABC ∆中，AP 平分BAC ∠，则知选B.点评：这道题给人印象当然是“新颖、陌生”是什么？没见过！想想，一个非零向量除以它模不就是单位向量？ 此题所用都必须是简单基本知识，如向量加减法、向量基本定理、菱形基本性质、角平分线性质等，若十分熟悉，又能迅速地将它们迁移到一起，解这道题一点问题也没有。

三角形的“四心”与向量的完美结合三角形重心、垂心、外心、内心向量形式的充要条件的向量形式 一． 知识点总结1）O 是ABC ∆的重心⇔=++; 若O 是ABC ∆的重心，则ABC AOB AOC BOC S 31S S S ∆∆∆∆===故0OC OB OA =++;1()3PG PA PB PC =++⇔G 为ABC ∆的重心.2）O 是ABC ∆的垂心⇔OA OC OC OB OB OA ⋅=⋅=⋅;若O 是ABC ∆(非直角三角形)的垂心，则C tan B tan A tan S S S AOB AOC BOC ：：：：=∆∆∆故0OC C tan OB B tan OA A tan =++3）O 是ABC ∆的外心⇔|OC ||OB ||OA |==(或222==) 若O 是ABC ∆的外心则C 2sin :B 2sin :A 2sin AOB sin AOC sin BOC sin S S S AOB AOC BOC =∠∠∠=∆∆∆：：：：故C 2sin B 2sin A 2sin =++ 4）O 是内心ABC ∆的充要条件是(=-⋅=-⋅=-⋅引进单位向量，使条件变得更简洁。

如果记,,的单位向量为321e ,e ,e ，则刚才O 是ABC ∆内心的充要条件可以写成 0)e e ()e e ()e e (322131=+⋅=+⋅=+⋅ O 是ABC ∆内心的充要条件也可以是0OC c OB b OA a =++ 若O 是ABC ∆的内心，则c b a S S S AOB AOC BOC ：：：：=∆∆∆故 C sin B sin A sin c b a =++=++或;||||||0AB PC BC PA CA PB P ++=⇔ABC ∆的内心;向量()(0)||||AC AB AB AC λλ+≠所在直线过ABC ∆的内心(是BAC ∠的角平分线所在直线)；二． 范例(一)．将平面向量与三角形内心结合考查例1．O 是平面上的一定点，A,B,C 是平面上不共线的三个点，动点P 满足++=λ，[)+∞∈,0λ则P 点的轨迹一定通过ABC ∆的（ ）（A ）外心（B ）内心（C ）重心（D ）垂心解析：AB 的单位向量设AB 与AC 方向上的单位向量分别为21e e 和， 又AP OA OP =-，则原式可化为)(21e e AP +=λ，由菱形的基本性质知AP 平分BAC ∠，那么在ABC∆中，AP 平分BAC ∠，则知选B.点评：这道题给人的印象当然是“新颖、陌生”是什么？没见过！想想，一个非零向量除以它的模不就是单位向量？ 此题所用的都必须是简单的基本知识，如向量的加减法、向量的基本定理、菱形的基本性质、角平分线的性质等，若十分熟悉，又能迅速地将它们迁移到一起，解这道题一点问题也没有。

高三数学-三角形四心与向量关系-内心、外心、重心、垂心(附向量知识点)「、三角形四心知识点(1) 重心——中线的交点：重心将中线长度分成2 : 1 ；(2) 垂心一一高线的交点：高线与对应边垂直；(3) 内心一一角平分线的交点(内切圆的圆心)：角平分线上的任意点到角两边的距离相等;(4) 外心——中垂线的交点(外接圆的圆心)：外心到三角形各顶点的距离相等。

二、向量知识点☆零向量：长度为0的向量，记为0,其方向是任意的，0与任意向量平行☆单位向量：模为1个单位长度的向量向量a0为单位向量I a0|= 1.☆平行向量(共线向量)：方向相同或相反的非零向量平行向量也称为共线向量一uuu UULT uuur☆向量加法AB BC = AC向量加法有“三角形法则”与“平行四边形法则”：uuu uur uuur uuu uuu uuuAB BC CD L PQ QR AR，但这时必须“首尾相连”.☆实数与向量的积：①实数入与向量a的积是一个向量，记作入a，它的长度与方向规定如下：(I) a a ；(U)当0时，入a的方向与a的方向相同；当0时，入a的方向与a的方向相反；当0时，a 0，方向是任意的☆两个向量共线定理：向量b与非零向量a共线有且只有一个实数，使得b = a☆平面向量的基本定理：如果0(2是一个平面内的两个不共线向量，那么对这一平面内的任一向量a，有且只有一对实数i , 2使：a 心 2e 2，其中不共线的向量©（2叫做表示这一平面内所有向量的一组 基底☆平面向量的坐标运算:uuu⑵若 A X i , y i , B X 2, y 2，则 AB x ? X i , y 2 y i⑶若a ：=(x,y), 则 a =( x, y)⑷若a 冷％ r ,b r r x 2, y 2，贝U a//b x 』2 X2% 0⑸若a冷％ r ,br rx 2, y 2，贝U a b ,X iX 2y i y 2☆向量的运算向量的加减法，数与向量的乘积，向量的数量（内积）及其各运算的坐标表示和 性质☆两个向量的数量积：rr r已知两个非零向量a 与b ，它们的夹角为，则a • b = I a 丨・丨b 丨cos叫做a 与b 的数量积（或内积）规定o$ 0rr☆数量积的几何意义：a • b 等于a 的长度与b 在a 方向上的投影的乘积ra若r br by2y1卷X1yy y1X1r bra☆向量的投影:I cos€R ，称为向量b 在a 方向上的投影 投影的绝对值称为射影☆向量的模与平方的关系: r r r 2 r 2 a a a | a |☆乘法公式成立： a br 2 r r r a 2a bb☆向量的夹角：已知两个非零向量 a 与b , uun r uuu r作O A = a , O B = b ,贝AOB=(0°1800 )叫做向量a 与b 的夹角y2卷r r 2 r 2 r r r 2 a b a 2a b br r c r r c r当且仅当两个非零向量a 与b 同方向时，B =0°,当且仅当a 与b 反方向时9 =180 0,同时0与其 它任何非零向量之间不谈夹角这一问题 补充： 线段的定比分点x i x 2X i，p 为P i P 2中点时， y i y 21y设 P X i ，y i ，P 2 X 2，y 2，分点 Px ， y ,设R 、P 2是直线I 上两点，P 点在I 上且不同于R 、 P 2，若存在一实数，使 P i PPP 2，则叫做P 分有向线段RP 2所成的比（0，P 在线段P 1P 2内,0，P 在RP 2外），且 如: ABC ，A X i ，y i ，B X 2，y ?C X 3，y 3则ABC 重心G 的坐标是X i X 2 X 3y i y 2 y 33cos = cosrarb 9. rax 1 x 2 2 y i y 2 2—b 2 y2三角形四心与向量关系典型例题: 例1 : O是平面上一定点，A、B、C是平面上不共线的三个点，动点分析：如图所示ABC , D、E分别为边BC、AC的中点.AB AC 2AD OP OA 2 ADOP OA AP AP 2 AD AP〃AD点P的轨迹一定通过ABC的重心，即选C .AB AC平分BAC ,AB AC 满足OP OA (AB AC),0, ，则点P的轨迹一定通过ABC的（A .外心B .内心C .重心D .垂心OP 例2 : O是平面上一定点，A、B、C是平面上不共线的三个点，OA(AB AC、AC），0, ，则点P的轨迹一定通过ABC的（B动点满足A .外心B .内心C .重心D .垂心分析：ABMAC分别为AB、AC方向上的单位向量,ACOP点P的轨迹一定通过ABC的内心，即选例3: O是平面上一定点，OA (AB ACB.AB cosB),AC cosCA、B、0,是平面上不共线的三个点, 动点,则点P的轨迹一定通过ABC的（满足A .外心B .内心C .重心D .垂心分析：如图所示AD垂直BC , BE 垂直AC ,D、E是垂足.AB ACAB cosB)BCAC cosCB D=AB BC AC BCAB cosB AC cosC三、四心与向量的结合证法 1:设 O(x, y), A(x 「yj B (X 2, y 2),C(X 3, y 3)证法2 :如图AO 2ODO 是ABC 的重心(2)OA OB OB OC OC OA O 为 ABC 的垂心. 证明：如图所示O 是三角形ABC 的垂心, BE 垂直 AC ，AD 垂直BC E 是垂足.OA OB OB OC OB(OA OC) OB CA 0 OB AC 同理OA BC ，OC AB O 为 ABC 的垂心 (3)设a,b ,c 是三角形的三条边长，0是 ABC 的内心 AC BC cosC| AC | cosC点P 的轨迹一定通过 ABC 的垂心，即选D .(1 ) OA OB OCO 是ABC 的重心.OA OB OC 0(X i x) (y i y)(X 2 x) (X 3 x) 0 y) (y 3y) 0(y 2X i X 2 X 33 % y 2 y 33O 是ABC 的重心.OA OB OC OA2ODA 、0、D 三点共线, 且O 分AD 为2 :AB BC cosBBC + BC =0aOA bOB cOC 0 O 为 ABC 的内心.证明： AB 、、AC 分别为ABAC 方向上的单位向量,c b aOA bOB cOC 0(4) OA OB OC O 为 ABC 的外心。

三 角 形 “四 心”所谓三角形“四心”是指三角形重心、垂心、外心及内心。

当三角形是正三角形时，四心重合为一点，统称为三角形中心。

一、三角形外心定 义：三角形三条中垂线交点叫外心，即外接圆圆心。

ABC ∆重心一般用字母O 表示。

性 质：1.外心到三顶点等距，即OC OB OA ==。

2.外心及三角形边中点连线垂直于三角形这一边，即AB OF AC OE BC OD ⊥⊥⊥,,.3.向量性质：若点O 为ABC ∆所在平面内一点，满足⋅+=⋅+=⋅+)()()(，则点O 为ABC ∆外心。

二、三角形内心定 义：三角形三条角平分线交点叫做三角形内心，即内切圆圆心。

ABC ∆内心一般用字母I 表示，它具有如下性质：性 质：1.内心到三角形三边等距，且顶点及内心连线平分顶角。

2.三角形面积＝⨯21三角形周长⨯内切圆半径． 3.向量性质：设()+∞∈,0λ，则向量，则动点P 轨迹过ABC ∆内心。

三、三角形垂心定 义：三角形三条高交点叫重心。

ABC ∆重心一般用字母H 表示。

性 质：1.顶点及垂心连线必垂直对边，即AB CH AC BH BC AH ⊥⊥⊥,,。

2.向量性质：结论1：若点O 为ABC ∆所在平面内一点，满足⋅=⋅=⋅，则点O 为ABC ∆垂心。

结论2：若点O 为△ABC所在平面内一点，满足222222+=+=+，则点O 为ABC ∆垂心。

四、三角形“重心”：定 义：三角形三条中线交点叫重心。

ABC ∆重心一般用字母G 表示。

性 质：1.顶点及重心G 连线必平分对边。

2.重心定理：三角形重心及顶点距离等于它及对边中点距离2倍。

即GF GC GE GB GD GA 2,2,2===3.重心坐标是三顶点坐标平均值． 即3,3C B AG C B A G y y y y x x x x ++=++=. 4.向量性质：（1）0=++GC GB GA ；（2）)(31++=。

三 角 形 的“四 心”所谓三角形的“四心”是指三角形的重心、垂心、外心及内心;当三角形是正三角形时,四心重合为一点,统称为三角形的中心;一、三角形的外心定 义：三角形三条中垂线的交点叫外心,即外接圆圆心;ABC ∆的重心一般用字母O 表示;性 质：1.外心到三顶点等距,即OC OB OA ==;2.外心与三角形边的中点的连线垂直于三角形的这一边,即AB OF AC OE BC OD ⊥⊥⊥,,.3.向量性质：若点O 为ABC ∆所在的平面内一点,满足AC OA OC CB OC OB BA OB OA ⋅+=⋅+=⋅+)()()(,则点O 为ABC ∆的外心;二、三角形的内心定 义：三角形三条角平分线的交点叫做三角形的内心,即内切圆圆心;ABC ∆的内心一般用字母I 表示,它具有如下性质：性 质：1.内心到三角形三边等距,且顶点与内心的连线平分顶角;2.三角形的面积＝⨯21三角形的周长⨯内切圆的半径． 3.向量性质：设()+∞∈,0λ,则向量||||(AC AB AP =λ,则动点P 的轨迹过ABC ∆的内心;三、三角形的垂心定 义：三角形三条高的交点叫重心;ABC ∆的重心一般用字母H 表示;性 质：1.顶点与垂心连线必垂直对边,即AB CH AC BH BC AH ⊥⊥⊥,,;2.向量性质：结论1：若点O 为ABC ∆所在的平面内一点,满足OA OC OC OB OB OA ⋅=⋅=⋅,则点O 为ABC ∆的垂心;结论2：若点O 为△ABC 所在的平面内一点,满足222222AB OC CA OB BC OA +=+=+, 则点O 为ABC ∆的垂心; 四、三角形的“重心”：定 义：三角形三条中线的交点叫重心;ABC ∆的重心一般用字母G 表示;性 质：1.顶点与重心G 的连线必平分对边;2.重心定理：三角形重心与顶点的距离等于它与对边中点的距离的2倍;即GF GC GE GB GD GA 2,2,2===3.重心的坐标是三顶点坐标的平均值． 即3,3C B AG C B A G y y y y x x x x ++=++=. 4.向量性质：10=++GC GB GA ； 2)(31PC PB PA PG ++=;。

高中数学-三角形内心、外心、重心、垂心与向量关系（附向量知识点）一、三角形四心知识点（1）重心——中线的交点：重心将中线长度分成2：1； （2）垂心——高线的交点：高线与对应边垂直；（3）内心——角平分线的交点（内切圆的圆心）：角平分线上的任意点到角两边的距离相等； （4）外心——中垂线的交点（外接圆的圆心）：外心到三角形各顶点的距离相等。

二、向量知识点☆零向量：长度为0的向量，记为0 ，其方向是任意的，0与任意向量平行☆单位向量：模为1个单位长度的向量 向量0a 为单位向量⇔｜0a｜＝1☆平行向量（共线向量）：方向相同或相反的非零向量平行向量也称为共线向量☆向量加法AB BC +=AC向量加法有“三角形法则”与“平行四边形法则”：AB BC CD PQ QR AR +++++=，但这时必须“首尾相连”．☆实数与向量的积：①实数λ与向量a的积是一个向量，记作λa，它的长度与方向规定如下： （Ⅰ）a a⋅=λλ；（Ⅱ）当0>λ时，λa 的方向与a 的方向相同；当0<λ时，λa 的方向与a的方向相反；当0=λ时，0 =a λ，方向是任意的☆两个向量共线定理：向量b 与非零向量a共线⇔有且只有一个实数λ，使得b =a λ☆平面向量的基本定理：如果21,e e 是一个平面内的两个不共线向量，那么对这一平面内的任一向量a，有且只有一对实数21,λλ使：2211e e a λλ+=，其中不共线的向量21,e e叫做表示这一平面内所有向量的一组基底☆平面向量的坐标运算：(1) 若()()1122,,,a x y b x y ==，则()1212,a b x x y y ±=±±，1212a b x x y y ⋅=⋅+⋅(2) 若()()2211,,,y x B y x A ，则()2121,AB x x y y =--(3) 若a =(x,y)，则λa =(λx, λy)(4) 若()()1122,,,a x y b x y ==，则1221//0a b x y x y ⇔-= (5) 若()()1122,,,a x y b x y ==，则a b ⊥，02121=⋅+⋅y y x x☆向量的运算向量的加减法，数与向量的乘积，向量的数量（内积）及其各运算的坐标表示和性质☆两个向量的数量积：已知两个非零向量a 与b ，它们的夹角为θ，则a ·b =︱a ︱·︱b ︱cos θ 叫做a 与b 的数量积（或内积） 规定00a ⋅=☆向量的投影：︱b ︱cos θ=||a ba ⋅∈R ，称为向量b 在a 方向上的投影投影的绝对值称为射影 ☆数量积的几何意义： a ·b 等于a 的长度与b 在a 方向上的投影的乘积☆向量的模与平方的关系：22||a a a a ⋅==☆乘法公式成立： ()()2222a b a b a b a b +⋅-=-=-；()2222a ba ab b ±=±⋅+222a a b b =±⋅+☆向量的夹角：已知两个非零向量a 与b ，作OA =a , OB =b ,则∠AOB=θ （01800≤≤θ）叫做向量a 与b 的夹角cos θ=cos ,a b a ba b•<>=•=222221212121y x y x +⋅+当且仅当两个非零向量a 与b 同方向时，θ=00，当且仅当a 与b 反方向时θ=1800，同时0与其它任何非零向量之间不谈夹角这一问题补充：线段的定比分点()()()设，，，，分点，，设、是直线上两点，点在P x y P x y P x y P P P 11122212ll 上且不同于、，若存在一实数，使，则叫做分有向线段P P P P PP P 1212λλλ→=→P P P P P P P P 12121200→><所成的比（，在线段内，，在外），且λλx x x y y y P P P x x x y y y =++=++⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪=+=+⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪12121212121122λλλλ，为中点时，()()()如：，，，，，，∆ABC A x y B x y C x y 112233则重心的坐标是，∆ABC G x x x y y y 12312333++++⎛⎝ ⎫⎭⎪三、三角形四心与向量关系典型例题：例1：O 是平面上一定点，C B A 、、是平面上不共线的三个点，动点P 满足)(AC AB OA OP ++=λ，[)+∞∈,0λ ，则点P 的轨迹一定通过ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心 分析：如图所示ABC ∆，E D 、分别为边AC BC 、的中点.AD AC AB 2=+ ∴AD OA OP λ2+= AP OA OP += AD AP λ2=∴AP ∴//AD ∴点P 的轨迹一定通过ABC ∆的重心，即选C .例2：O 是平面上一定点，C B A 、、是平面上不共线的三个点，动点P满足AC AB OA OP ++=λ，[)+∞∈,0λ ，则点P 的轨迹一定通过ABC ∆的（ B ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心分析：ACAB分别为AC AB 、方向上的单位向量，∴AC AB +平分BAC ∠,∴点P 的轨迹一定通过ABC ∆的内心，即选B .例3：O 是平面上一定点，C B A 、、是平面上不共线的三个点，动点P 满足AC AB OA OP ++=λ，[)+∞∈,0λ ，则点P 的轨迹一定通过ABC ∆的（ ）A ．外心B ．内心C ．重心D ．垂心分析：如图所示AD 垂直BC ，BE 垂直AC ， D 、E 是垂足.AC AB +BC ⋅=BC AC BC AB ⋅+=+-=0∴点P 的轨迹一定通过ABC ∆的垂心，即选D .三、四心与向量的结合（1）⇔=++0OC OB OA O 是ABC ∆的重心.证法1：设),(),,(),,(),,(332211y x C y x B y x A y x O⇔=++0OC OB OA ⎩⎨⎧=-+-+-=-+-+-0)()()(0)()()(321321y y y y y y x x x x x x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++=++=⇔33321321y y y y x x x x ⇔O 是ABC ∆的重心. 证法2：如图OC OB OA ++02=+=OD OA ∴OD AO 2=∴D O A 、、三点共线，且O 分AD 为2：1 ∴O 是ABC ∆的重心（2）⇔⋅=⋅=⋅OA OC OC OB OB OA O 为ABC ∆的垂心.证明：如图所示O 是三角形ABC 的垂心，BE 垂直AC ，AD 垂直BC ， D 、E 是垂足.0)(=⋅=-⇔⋅=⋅CA OB OC OA OB OC OB OB OA AC OB ⊥⇔同理BC OA ⊥，ABOC ⊥⇔O 为ABC ∆的垂心B CDB CD（3）设a ,b ,c 是三角形的三条边长，O 是∆ABC 的内心O OC c OB b OA a ⇔=++0为ABC ∆的内心.证明：bACc AB 、分别为AC AB 、方向上的单位向量， ∴bACc AB +平分BAC ∠, (λ=∴AO bACc AB +)，令c b a bc ++=λ ∴c b a bc AO ++=（bACc AB +) 化简得0)(=++++AC c AB b OA c b a∴0=++OC c OB b OA a（4==⇔O 为ABC ∆的外心。

向量与三角形内心、外心、重心、垂心知识的交汇在三角形中，有四个特殊的点，即内心、外心、重心和垂心，它们可以与向量知识有所交汇。

1. 内心：三角形的内心是三条角平分线的交点，表示为I。

内心到三角形的各个顶点的距离相等，即IA=IB=IC。

如果我们用向量OA、OB、OC表示三条边的向量，并设内心为I的向量为OI，那么可以得到关系式：OI = (IA/2) * (OA/|OA| + OB/|OB| + OC/|OC|)。

根据这个关系式，我们可以通过向量知识计算内心的位置。

2. 外心：三角形的外心是三条垂直平分线的交点，表示为O。

外心到三角形的各个顶点的距离相等，即OA=OB=OC。

如果我们用向量AB、BC、CA表示三条边的向量，并设外心为O的向量为OO，那么可以得到关系式：OO = (OA/2) + (OB/2) + (OC/2)。

根据这个关系式，我们可以通过向量知识计算外心的位置。

3. 重心：三角形的重心是三条中线的交点，表示为G。

重心到三角形的各个顶点的距离按比例为2:1，即GA = GB = GC = 2/3 * OA。

如果我们用向量OA、OB、OC表示三条边的向量，并设重心为G的向量为OG，那么可以得到关系式：OG = (OA + OB + OC)/3。

根据这个关系式，我们可以通过向量知识计算重心的位置。

4. 垂心：三角形的垂心是三个高的交点，表示为H。

垂心到三角形的各个顶点的距离满足HHa/HOa = HHb/HOb = HHc/HOc = -1。

如果我们用向量HA、HB、HC表示三个高的向量，并设垂心为H的向量为OH，那么可以得到关系式：OH = HA + HB + HC。

根据这个关系式，我们可以通过向量知识计算垂心的位置。

向量知识可以帮助我们计算三角形的内心、外心、重心和垂心的位置，从而揭示它们之间的关系。

三角形中有关内心外心垂心重心的向量的数值关系1. 引言三角形是数学中一个重要的几何形状，具有许多有趣的性质和特征。

在三角形中，内心、外心、垂心和重心是四个与三角形相关的重要点，它们的位置和性质提供了丰富的几何信息。

本文将围绕三角形的内心、外心、垂心和重心展开讨论，并研究它们之间的向量数值关系。

2. 内心内心是一个三角形的最大内切圆的圆心，它与三角形的三条边相切。

记三角形的内心为I，三个顶点为A、B、C，分别到内心的距离记为r。

根据定义，内心到三角形的三条边的距离相等，即IA = IB = IC = r。

那么，我们可以利用向量的知识来研究内心与三角形顶点之间的数值关系。

假设三角形的边向量分别为向量AB、向量BC和向量CA，内心到三角形顶点的向量分别为向量IA、向量IB和向量IC。

根据向量的基本性质，我们可以得到以下关系：1) 向量IA = r * 向量AI，即向量IA与向量AI同方向且长度为r倍关系。

2) 由向量加法的性质，我们可以得到向量IB = 向量AB + 向量AI。

同理，向量IC = 向量BC + 向量BI。

通过这些向量关系，我们可以进一步研究内心与三角形顶点之间的数值关系，并深入探讨内心在三角形内部的位置特性。

3. 外心外心是一个三角形外接圆的圆心，它位于三角形的三条边的垂直平分线的交点处。

记三角形的外心为O，外心到三角形三个顶点的距离分别为R1、R2和R3。

根据定义，外心到三角形的三条边的距离相等，即OA = OB = OC = R。

同样地，我们可以利用向量的知识来研究外心与三角形顶点之间的数值关系。

假设三角形的边向量分别为向量AB、向量BC和向量CA，外心到三角形顶点的向量分别为向量OA、向量OB和向量OC。

根据向量的基本性质，我们可以得到以下关系：1) 向量OA = R * 向量AO，即向量OA与向量AO同方向且长度为R 倍关系。

2) 由向量加法的性质，我们可以得到向量OB = 向量AB + 向量AO。

向量与三角形内心、外心、 重心、垂心知识的交汇aOA bOB eOC 0 O 为 ABC 的内心.AB AC—* ——AB -AC 分别为ABAC 方向上的单位向量, e b一、 四心的概念介绍 （1） （2） （3） （4） 重心一一中线的交点：重心将中线长度分成 垂心一一高线的交点：高线与对应边垂直； 内心一一角平分线的交点（内切圆的圆心） 外心一一中垂线的交点（外接圆的圆心） :角平分线上的任意点到角两边的距离相等; :外心到三角形各顶点的距离相等。

二、 四心与向量的结合 (1)OA OB OC 0 O 是 ABC 的重心. 证法 1：设 O(x, y), Ad ，yj B(X 2, y 2)，C(X 3, y 3) OA OB OC 0 (X i X) (y i y) (X 2 (y 2 X) y) (X 3 X) (y 3 y)X 1 X 2 X 3 y 1 y 2 y 33O 是ABC 的重心.2:如图 证法 OA OB OC OA 2OD 0 2OD AO A 、0、D 三点共线, 为2： 1 O 是ABC 的重心 O 分AD（2）OA OB 证明：如图所示 O B O CO 是三角形ABC 的垂心,OC OAABC 的垂心.O 为 BE 垂直AC , AD 垂直OA OB OB OC OB(OA OC)OB CA 0OB AC同理OA BC , OC ABABC 的垂心BC, D 、E 是垂足.（3）设a , b , c 是三角形的三条边长, O 是 ABC 的内心AB AC 平分 bBAC ,AO (AB e AC 人 AC ），令be证明:bc( AO ---------a b c 化简得(a b C )O A AB c bAB ACcAC 0 aOA bOB cOC (4) OA OB OC O 为ABC 的外心。

典型例题: 例1 : 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0P 0A (AB AC), 0, ，则点P 的轨迹一定通过 ABC 的（ A 分析：如图所示 中占 I 八、、・ 外心 B . ABC ,内心 C .重心D 、E 分别为边BC 、 D AC 的AB AC 2AD__ OP OA 2 AD 齐 O A■- APAP 2 AD AP A DP ABCC 例2：（ 03全国理4）垂心 O 是平面上 定点, A 、B 、C 是平面上不共线的三个点, 动点P满足OP OA ( AB AB AC)，0,，则点 P 的轨迹一定通过 ABC 的 A 外心 .内心 D .垂心 分析:AB AC 分别为AB 、AC 方向上的单位向量, AB AB AB AC AC AC 平分 BAC ,点P 的轨迹一定通过 ABC 的内心, 即选B . 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 OP OA (—AB AB cosBAC ),AC cosC0,，则点P 的轨迹一定通过ABC 的）A .外心.内心 C.重心D .垂心分析：如图所示AD垂直BC, BE垂直AC, D、E是垂足.」BAB cosBAC)BC AC cosCAB BC AC BCAB cosB AC cosCA B BC cosB AC BC cosCA B » cosB AC cosCBC + BC =0点P的轨迹一定通过ABC的垂心，即选D . 练习:1已知ABC三个顶点A、B、C及平面内一点P，满足f PA PB PC 0，若实数满足：AB AC AP,则的值为（ABC的外接圆的圆心为半径为1, OA OB OC 0,则OA OB ()A. 123 .点O在ABC内部且满足OA 2OB 2OC ABC面积与凹四边形ABOC面积之比是（ABC的外接圆的圆心为O, A.外心 B .内心O是平面上一定点，A、B、若OH OA OB OC , 则H是ABC的（）.重心.垂心C是平面上不共线的三个点，若——F 2 ——F 2 ——-2OA BC OB——2 CAA.--- 2 ——2OC AB，则O是B .内心ABC 的（）则实数外心 C .重心 D .垂心ABC的外接圆的圆心为O,两条边上的高的交点为H, OH m(OA OB OC),—> —> —>7. （06陕西）已知非零向量走与盘满足（-ABB +竺）• B G=0且上B |A E B||AC| |AB| △ ABC为（）A三边均不相等的三角形C.等腰非等边三角形ABC 为（）A等腰三角形C.直角三角形练习答案：C DC、.等腰直角三角形.既非等腰又非直角三角形&已知ABC三个顶点A、——2 ——.——H ——H —HB、C，若AB AB AC AB CB BC CA，则B .直角三角形D .等边三角形1、D C。