高一数学三垂线定理
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三垂线定理及其推论
三角形的三条垂线分别垂直于三边,这种垂线的交点称为垂心。
三垂线定理指出,垂心到三边的距离分别等于三条垂线上的垂足到相应边的距离之积的平方根。
推论一:以三角形三个角为顶点构成的外接圆,其圆心与垂心共线,且中点连线为直径。
推论二:垂心关于三角形三个顶点的对称点一定在外接圆上。
推论三:三角形的内心、垂心和重心三点共线。
三垂线定理及其推论在三角形相关问题的研究中有着广泛的应用,是研究三角形性质的重要定理之一。
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三垂线定理定义:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线在这个平面内的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直。
三垂线定理的逆定理:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线垂直,那么它也和这条斜线在平面的射影垂直。
具体如下:1,三垂线定理描述的是PO(斜线),AO(射影),a(直线)之间的垂直关系.2,a与PO 可以相交,也可以异面.3,三垂线定理的实质是平面的一条斜线和平面内的一条直线垂直的判定定理.关于三垂线定的应用,关键是找出平面(基准面)的垂线.至于射影则是由垂足,斜足来确定的,因而是第二位的.从三垂线定理的证明得到证明a⊥b的一个程序:一垂,二射,三证.即第一,找平面(基准面)及平面垂线第二,找射影线,这时a,b便成平面上的一条直线与一条斜线.第三,证明射影线与直线a垂直,从而得出a与b垂直。
扩展资料:三垂线定理与逆定理的核心就是两两垂直。
其中射影就是斜线的一端到另一端到平面的垂线段的连线。
三垂线定理:影垂不怕线斜(形影不离),即垂直射影垂斜线。
三垂线定理逆定理:斜垂影随其身(影随其身),即:垂直斜线垂射影。
三垂直定理立体几何三垂线定理(也称三垂直定理)是立体几何中一个重要的定理,通常用于计算三角形的面积或其他几何量。
在三维空间中,如果一个点P在三角形ABC所在平面上,那么它到三角形的三个顶点的连线所在的直线都与三角形的平面垂直。
换句话说,点P到三角形的三个边AB、BC、CA 所在平面的距离都是垂直距离。
证明:设点P在平面ABC上,向量a、b、c分别表示边向量AB、BC、CA,则向量n=a×b表示平面ABC的法向量(叉积)。
点P到平面ABC的距离(设为h)满足n·OP=h|n|,其中OP 为点P到原点O的向量。
考虑向量PA在向量n上的投影PA',即PA'=(PA·n/|n|)n/|n|。
根据余弦公式,PA·PB=PA^2+PB^2-AB^2/2,因此PA·n=PA·(a×b)=PA·c^2/2SABC。
将上述若干式子代入n·OP=h|n|中,得到PA'=PA·c^2/(2SABC)|n|/|c×(PA×c)|同理,PB'和PC'也可以表示为三垂线上的垂直距离分别为h=PA',h=PB'和h=PC'。
应用:利用三垂线定理,可以方便地计算三角形的面积。
设三角形ABC的三边长分别为a、b、c,其半周长为s=(a+b+c)/2,则三角形的面积S可以表示为S=abc/4R=1/2absinC=1/2crsinA=1/2basinC其中R为三角形外接圆半径,A、B、C为三角形的角度。
由于三条垂线的长度都可以用三条边的长度表示,因此可以通过这些式子计算出三角形的面积。
三垂线还可以用于计算三角形垂心(三条垂线交点)、oktane棱锥的体积等相关几何量。
需要注意的是,在三维空间中绝大多数点不在三角形所在平面上,因此计算其垂距要用到点到平面的距离公式。
三垂线定理
三垂线定理:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直.
三垂线定理的逆定理:在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线垂直,那么它也和这条斜线的射影垂直.
1.三垂线定理描述的是(斜线),(射影),(直线)之间的垂直关系.
2.与可以相交,也可以异面.
3.三垂线定理的实质是平面的一条斜线和平面内的一条直线垂直的判定定理.
关于三垂线定理的应用,关键是找出平面(基准面)的垂线.至于射影则是由垂足,斜足来确定的,因而是第二位的.
证明:
∵PA,,
∴PA,
又,,
∴⊥平面
∴
从三垂线定理的证明得到用三垂线定理解题的一般思路:一垂,二射,三证.即1.找出平面的基准面及它的垂线
2.找出斜线在基准面内的射影
3.通过“射影垂直”来证明“斜线垂直”
注:
1.定理中四条线均针对同一平面而言;
2.应用定理关键是找“基准面”这个参照系.。
三垂线定理证明导言三垂线定理是平面几何学中的重要定理之一,它是解决三角形垂心相关问题的基础。
三垂线定理指出,三角形的三条垂线交于一个点,并且该点与三个顶点构成一个特殊的几何形状,即垂心。
本文将给出三垂线定理的证明过程,展示其几何思想和数学推理。
三垂线定义在开始证明之前,我们先给出三垂线的定义。
给定一个三角形ABC,我们假设BC边上有一点D,并且AD与BC垂直相交。
那么AD线段就是三角形ABC中的垂线。
同样地,我们可以定义其他两条垂线BE和CF,它们分别与AC和AB垂直相交。
证明过程为了证明三垂线定理,我们需要一些基本的几何定理和推理。
下面将给出证明的详细过程。
步骤一:证明CF与AB垂直我们先证明CF与AB垂直。
假设CF与AB不垂直,即存在一点E在AB上,使得CF与AE相交于E点。
我们将证明这种情况是不可能的。
根据角的定义,我们知道∠CFA与∠AEB互补,因为它们是一个钝角和一个锐角。
又因为CF与AE相交,根据线与交角相等的性质,我们可以得到∠CFA = ∠AEB。
同样地,我们有∠EFA = ∠ACB,因为它们是相对的内角。
进一步地,我们可以得到∠CFA + ∠EFA = ∠AEB + ∠ACB,即∠CFE = ∠ABC。
根据角的定义,我们知道∠CFE与∠ABC互补。
由于∠CFE与∠ABC互补,而∠ABC是一个锐角,所以∠CFE 是一个钝角。
然而,根据三角形的性质,一个三角形的所有内角之和应为180°,即∠CFE + ∠EFA + ∠CFA = 180°。
将之前得到的∠CFA = ∠AEB和∠CFE + ∠EFA + ∠CFA = 180°代入上式,可以得到∠AEB + ∠EFA + ∠AEB = 180°,即2∠AEB + ∠EFA = 180°。
根据∠EFA与∠ACB互补的性质,∠EFA是锐角,所以2∠AEB + ∠EFA是一个锐角。
然而,根据三角形的性质,一个三角形的所有内角之和应为180°,所以2∠AEB + ∠EFA不可能等于180°。
三垂线定理在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线的射影垂直,那么它也和这条斜线垂直。
三垂线定理的逆定理在平面内的一条直线,如果和这个平面的一条斜线垂直,那么它也和这条斜线的射影垂直内心:三角形的三内角平分线交于一点。
(内心定理)外心:三角形的三边的垂直平分线交于一点。
(外心定理)中心:等边三角形的内心.外心.垂心.重心重合.则特指等边三角形的这个重合点垂心:三角形的三条高交于一点。
(垂心定理)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。
(重心定理)重心:三角形重心是三角形三边中线的交点。
当几何体为匀质物体时,重心与形心(几何中心)重合。
1 重心的性质及证明方法1、重心到顶点的距离与重心到对边中点的距离之比为2:1。
证明一三角形ABC,E、F是AC,AB的中点。
EB、FC交于O。
证明:过F作FH平行BE。
∵AF=BF且FH//BE∴AH=HE=1/2AE(中位线定理)又∵ AE=CE∴HE=1/2CE∴FG=1/2CG(⊿CEG∽⊿CHF)2、重心和三角形3个顶点组成的3个三角形面积相等。
证明二证明方法:在△ABC内,三边为a,b,c,点O是该三角形的重心,AOA1、BOB1、COC1分别为a、b、c边上的中线根据重心性质知,OA1=1/3AA1,OB1=1/3BB1,OC1=1/3CC1过O,A分别作a边上高H1,H可知OH1=1/3AH 则,S(△BOC)=1/2×h1a=1/2×1/3ha=1/3S(△ABC);同理可证S(△AOC)=1/3S(△ABC),S(△AOB)=1/3S(△ABC) 所以,S(△BOC)=S(△AOC)=S(△AOB)3、重心到三角形3个顶点距离平方的和最小。
(等边三角形)证明方法:设三角形三个顶点为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3) 平面上任意一点为(x,y)则该点到三顶点距离平方和为:(x1-x)^2+(y1-y)^2+(x2-x)^2+(y2-y)^2+(x3-x)^2+(y3-y)^2=3x^2-2x(x1+x2+x3)+3y^2-2y(y1+y2+y3)+x1^2+x2^2+x3^2+y1^2+y2^2+y3^2=3(x-1/3*(x1+x2+x3))^2+3(y-1/3(y1+y2+y3))^2+x1^2+x2^2+x3^2+y1^2+y2^2+ y3^2-1/3(x1+x2+x3)^2-1/3(y1+y2+y3)^2显然当x=(x1+x2+x3)/3,y=(y1+y2+y3)/3(重心坐标)时上式取得最小值x1^2+x2^2+x3^2+y1^2+y2^2+y3^2-1/3(x1+x2+x3)^2-1/3(y1+y2+y3)^2 最终得出结论。