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材料力学形心计算公式材料力学是研究物质的内部结构和性质以及物质受力和变形规律的一门学科。
在材料力学中，形心是一个重要的概念，它可以帮助我们更好地理解物体的受力和变形情况。
在本文中，我们将介绍材料力学中形心的概念以及形心计算公式。
首先，让我们来了解一下形心的概念。
形心是一个物体几何形状的特征点，它可以用来描述物体的质量分布情况。
对于一个平面图形而言，形心通常是指该图形在均匀质量分布下的质心位置。
而对于一个立体物体而言，形心则是指该物体在均匀质量分布下的重心位置。
形心的计算可以帮助我们分析物体受力和变形的情况，对于工程设计和科学研究具有重要意义。
接下来，让我们来介绍一些常见图形的形心计算公式。
对于一个平面图形而言，常见的形心计算公式包括矩形、三角形、梯形和圆形等。
以矩形为例，其形心的计算公式为：\[ X = \frac{b}{2} \]\[ Y = \frac{h}{2} \]其中，\( X \) 和 \( Y \) 分别表示矩形的形心坐标，\( b \) 和 \( h \) 分别表示矩形的宽度和高度。
对于三角形而言，其形心的计算公式为：\[ X = \frac{a}{3} \]\[ Y = \frac{h}{3} \]其中，\( X \) 和 \( Y \) 分别表示三角形的形心坐标，\( a \) 和 \( h \) 分别表示三角形的底边长和高度。
对于梯形和圆形，其形心的计算公式也可以通过数学推导得出。
这些形心计算公式可以帮助我们在工程设计和科学研究中更好地分析和应用形心的概念。
除了平面图形外，对于立体物体而言，形心的计算也具有重要意义。
常见的立体物体包括长方体、圆柱体和球体等。
这些立体物体的形心计算公式可以通过积分或几何推导得出，它们可以帮助我们更好地理解立体物体的质量分布情况。
在工程设计中，形心的计算可以帮助我们确定物体的受力和变形情况，从而指导工程设计和结构分析。
在科学研究中，形心的计算也可以帮助我们深入理解物体的内部结构和性质，为科学研究提供重要参考。
材料力学形心计算公式(一)材料力学形心计算公式1. 面积形心计算公式面积形心是用来描述一个平面图形相对于一个参考点的几何特征。
下面是计算不同平面图形的面积形心的公式：•长方形：面积形心的x坐标为长方形中心点的x坐标，y坐标为长方形中心点的y坐标。
•圆形：面积形心的x坐标为圆形中心点的x坐标，y坐标为圆形中心点的y坐标。
•三角形：面积形心的x坐标为三角形各顶点x坐标的平均值，y 坐标为三角形各顶点y坐标的平均值。
•多边形：对于不规则多边形，可以使用叠加面积形心的方法计算。
将多边形分解成若干个三角形或四边形，然后计算每个小形状的面积形心，最后取加权平均值作为整个多边形的面积形心。
2. 体积形心计算公式体积形心是用来描述一个立体图形相对于一个参考点的几何特征。
下面是计算不同立体图形的体积形心的公式：•长方体：体积形心的x坐标为长方体中心点的x坐标，y坐标为长方体中心点的y坐标，z坐标为长方体中心点的z坐标。
•圆柱体：体积形心的x坐标为圆柱体中心点的x坐标，y坐标为圆柱体中心点的y坐标，z坐标为圆柱体高度的一半。
•球体：体积形心的x坐标为球体中心点的x坐标，y坐标为球体中心点的y坐标，z坐标为球体中心点的z坐标。
•其他立体图形：对于其他不规则立体图形，可以使用积分的方法计算体积形心。
将图形切割成无穷小的微元，然后对每个微元求解体积形心，最后求解加权平均值得到整个图形的体积形心。
3. 弯曲形心计算公式弯曲形心是用来描述一个截面相对于一个参考轴线的几何特征。
下面是计算不同截面的弯曲形心的公式：•矩形截面：弯曲形心的x坐标为矩形截面中心点的x坐标，y坐标为矩形截面中心点的y坐标。
•圆形截面：弯曲形心的x坐标为圆形截面中心点的x坐标，y坐标为圆形截面中心点的y坐标。
•其他截面：对于其他不规则截面，可以使用积分的方法计算弯曲形心。
将截面分解成无穷小的微元，然后对每个微元求解弯曲形心，最后求解加权平均值得到整个截面的弯曲形心。
几何形心坐标计算公式几何形心是指一个几何形状的质心或重心，是该形状所有点的平均位置。
在数学和物理学中，几何形心的计算对于求解形状的重心、稳定性和其他性质非常重要。
本文将介绍几何形心的计算公式，并以常见的几何形状为例进行详细说明。
在二维平面上，常见的几何形状包括点、直线、三角形、四边形、圆等。
对于这些几何形状，它们的形心坐标可以通过不同的方法计算得到。
1. 点的形心坐标。
对于一个点来说，它的形心坐标就是它自身的坐标，即(x, y)。
2. 直线的形心坐标。
对于一条直线来说，它的形心坐标可以通过两个端点的坐标计算得到。
假设直线的两个端点分别为A(x1, y1)和B(x2, y2)，则直线的形心坐标为((x1+x2)/2,(y1+y2)/2)。
3. 三角形的形心坐标。
对于一个三角形来说，它的形心坐标可以通过三个顶点的坐标计算得到。
假设三角形的三个顶点分别为A(x1, y1)、B(x2, y2)和C(x3, y3)，则三角形的形心坐标为((x1+x2+x3)/3, (y1+y2+y3)/3)。
4. 四边形的形心坐标。
对于一个四边形来说，它的形心坐标可以通过四个顶点的坐标计算得到。
假设四边形的四个顶点分别为A(x1, y1)、B(x2, y2)、C(x3, y3)和D(x4, y4)，则四边形的形心坐标为((x1+x2+x3+x4)/4, (y1+y2+y3+y4)/4)。
5. 圆的形心坐标。
对于一个圆来说，它的形心坐标就是圆心的坐标，即(x, y)。
以上是对于简单几何形状的形心坐标计算公式，接下来我们将以具体例子进行说明。
例1，计算三角形的形心坐标。
假设有一个三角形，其三个顶点分别为A(1, 1)、B(3, 4)和C(5, 2)，现在需要计算该三角形的形心坐标。
根据上述公式，三角形的形心坐标为((x1+x2+x3)/3, (y1+y2+y3)/3)，代入各顶点坐标得到：((1+3+5)/3, (1+4+2)/3) = (3, 7/3)。
形心重心计算公式形心和重心是两个不同的概念，在几何中具有不同的定义和计算方法。
形心（Centroid）形心是指一个物体或一个几何图形的几何中心，也被称为几何中心或质心。
它是物体或图形对称性的中心点，可以通过将图形切分成小的区域然后计算每个小区域的中心来确定。
对于一个平面图形而言，形心是该图形内部所有点的平均值。
形心可以用于许多计算，例如计算物体的平衡点、计算物体的质量分布等。
重心（Center of Mass）重心是指物体的质量中心。
物体的重心是物体质量分布的平均位置，也可以理解为物体质量对于各个部分质量的加权平均。
通过计算物体各个部分的质量与位置的乘积之和，再除以总质量，可以得到物体的重心位置。
对于一个平面图形或平面物体而言，重心可以通过将图形或物体拆分成小的区域，并计算每个小区域的质量与位置的乘积之和，再除以总质量来确定。
下面以常见的二维几何图形为例，介绍如何计算形心和重心。
1.三角形对于一个三角形而言，可以将其分为三个小三角形。
假设三个顶点的坐标分别为A(x1,y1)，B(x2,y2)，C(x3,y3)。
形心的计算公式为：形心的x坐标=(x1+x2+x3)/3形心的y坐标=(y1+y2+y3)/3重心的计算公式为：重心的x坐标=(m1*x1+m2*x2+m3*x3)/(m1+m2+m3)重心的y坐标=(m1*y1+m2*y2+m3*y3)/(m1+m2+m3)其中，m1，m2，m3为各个小三角形的质量，也可以看作是各个小三角形的面积。
一般来说，可以假设各个小三角形的质量相同。
2.矩形对于一个矩形而言，可以将其视为四个小三角形。
假设矩形的左下角顶点坐标为A(x1,y1)，右下角顶点坐标为B(x2,y2)，右上角顶点坐标为C(x3,y3)，左上角顶点坐标为D(x4,y4)。
形心的计算公式为：形心的x坐标=(x1+x2+x3+x4)/4形心的y坐标=(y1+y2+y3+y4)/4重心的计算公式为：重心的x坐标=(m1*x1+m2*x2+m3*x3+m4*x4)/(m1+m2+m3+m4)重心的y坐标=(m1*y1+m2*y2+m3*y3+m4*y4)/(m1+m2+m3+m4)其中，m1，m2，m3，m4为各个小三角形的质量，也可以看作是各个小三角形的面积。
平面图形的形心计算公式形心是一个图形中所有点的平均位置。
平面图形的形心计算公式根据具体的图形不同而不同。
在下面的文本中，我们将介绍一些常见平面图形的形心计算公式。
1.矩形：矩形是最常见的平面图形之一，其形心可以通过以下公式计算：形心的x坐标：Xc=(x1+x2)/2形心的y坐标：Yc=(y1+y2)/2其中(x1,y1)和(x2,y2)是矩形的两个对角顶点的坐标。
2.正方形：正方形是特殊的矩形，其形心位于正方形的中心，可以通过以下公式计算：形心的x和y坐标：Xc=Yc=(x1+x2)/2其中(x1,y1)和(x2,y2)是正方形的两个对角顶点的坐标。
3.圆形：圆形的形心位于圆心，可以通过以下公式计算：形心的x和y坐标：Xc=xYc=y其中(x,y)是圆心的坐标。
4.三角形：三角形的形心可以通过以下公式计算：形心的x坐标：Xc=(x1+x2+x3)/3形心的y坐标：Yc=(y1+y2+y3)/3其中(x1,y1),(x2,y2)和(x3,y3)是三角形的三个顶点的坐标。
5.多边形：多边形的形心可以通过以下公式计算：形心的 x 坐标：Xc = (x1 + x2 + ... + xn)/n形心的 y 坐标：Yc = (y1 + y2 + ... + yn)/n其中 (x1, y1), (x2, y2), ... , (xn, yn) 是多边形的每个顶点的坐标，n 是多边形的边数。
这些是常见平面图形的形心计算公式。
请注意，这些公式假定图形的边界已知，并且图形是简单的，即没有洞或内部结构。
对于复杂的图形，形心的计算可能需要更复杂的方法。
形心计算公式网络教程在数学中，形心是一个几何学概念，它代表了一个形状的重心或质心。
形心通常被用来计算一个形状的重心位置，这对于工程、物理学和其他领域的计算非常重要。
在本教程中，我们将介绍如何使用形心计算公式来计算不同形状的质心位置。
1. 点的形心计算公式。
首先，让我们从最简单的形状开始，即点。
一个点的形心就是它本身，因为一个点的质心就是它的位置。
因此，点的形心计算公式可以表示为：形心 = 点的位置。
这是一个非常简单的计算公式，因为一个点的形心就是它自己的位置。
2. 直线的形心计算公式。
接下来，让我们来看一下直线的形心计算公式。
一个直线通常由两个端点组成，我们可以使用这两个端点的位置来计算直线的形心。
直线的形心计算公式可以表示为：形心 = (端点1的位置 + 端点2的位置) / 2。
这个公式的含义是，直线的形心就是两个端点位置的平均值。
这是因为直线可以看作是两个端点之间所有点的平均位置。
3. 三角形的形心计算公式。
现在让我们来看一下三角形的形心计算公式。
三角形是一个常见的几何形状，它的形心位置可以通过三个顶点的位置来计算。
三角形的形心计算公式可以表示为：形心 = (顶点1的位置 + 顶点2的位置 + 顶点3的位置) / 3。
这个公式的含义是，三角形的形心就是三个顶点位置的平均值。
这与直线的形心计算公式类似，只是这里有三个顶点而不是两个。
4. 多边形的形心计算公式。
对于更复杂的形状，比如多边形，我们可以使用类似的方法来计算它的形心。
多边形的形心计算公式可以表示为：形心 = (各顶点的位置之和) / 顶点数。
这个公式的含义是，多边形的形心就是所有顶点位置的平均值。
这与三角形的形心计算公式类似，只是这里有更多的顶点。
5. 圆的形心计算公式。
最后，让我们来看一下圆的形心计算公式。
圆是一个特殊的形状，它的形心位置可以通过圆心的位置来计算。
圆的形心计算公式可以表示为：形心 = 圆心的位置。
这个公式的含义是，圆的形心就是它的圆心位置。
高等数学形心计算公式
形心是指一个平面或空间图形的质心位置。
在高等数学中，计算图形的形心位
置是一个重要的数学问题。
下面是一些常见的高等数学形心计算公式：
1. 平面图形形心计算公式：
- 长方形形心计算公式：长方形的形心位于中心点，即横轴上的中点和纵轴
上的中点的交点。
- 三角形形心计算公式：三角形的形心位于三条中线的交点，每条中线连接
一个顶点和对边中点。
- 圆形形心计算公式：圆形的形心位于圆心，即圆心的坐标。
2. 空间图形形心计算公式：
- 球体形心计算公式：球体的形心位于球心，即球心的坐标。
- 圆柱体形心计算公式：圆柱体的形心位于连接两个底圆心的线段的中点，
并与轴线垂直相交。
- 圆锥体形心计算公式：圆锥体的形心位于连接底圆心和顶点的线段的中点，并与底圆中心连线垂直相交。
- 直方体形心计算公式：直方体的形心位于连接两个对角顶点的线段的中点。
需要注意的是，以上公式仅适用于常见的平面和空间图形。
对于复杂的图形，
形心计算可能需要使用积分等更高级的数学工具。
总之，形心计算公式是高等数学中对于平面和空间图形形心位置的计算方式。
通过使用这些公式，可以准确地求解出给定图形的形心坐标。
三角形的形心外心与内心在几何中，三角形是最基本的图形之一。
而三角形的形心、外心和内心则是三角形内含的一些特殊点。
一、形心（Centroid）形心，也叫重心，是一个三角形内的一个点，它由三条中线的交点确定。
所谓中线，是指三角形的每个顶点与对边中点之间的连线。
形心被称为“重心”的原因，是因为如果将一个三角形剪成三个小三角形，并将这三个小三角形分别用端点处的针插在一个纸板上，那么这个纸板会在重心处保持平衡。
形心的坐标可以通过三角形的顶点坐标求得。
设三角形的三个顶点分别为A(x1, y1)，B(x2, y2)，C(x3, y3)，则形心的坐标为[(x1 + x2 + x3) / 3, (y1 + y2 + y3) / 3]。
二、外心（Circumcenter）外心，又称为外接圆圆心，是一个三角形外接圆的圆心。
所谓外接圆，是指一个圆刚好与三角形的三条边相切。
外心是三角形的三条垂直平分线的交点。
垂直平分线是指过三角形的边上的中点，并与相应边垂直的线。
求外心的坐标稍微复杂一些，需要使用一些数学方法。
假设三角形的三个顶点分别为A(x1, y1)，B(x2, y2)，C(x3, y3)，则外心的坐标可以通过以下公式计算得到：x = [(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))]y = [(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))]三、内心（Incenter）内心是一个三角形内切圆的圆心，所谓内切圆是指一个圆刚好与三角形的三条边相切。
第五讲 三角形的五心三角形的外心、重心、垂心、内心及旁心，统称为三角形的五心. 一、外心.三角形外接圆的圆心，简称外心.与外心关系密切的有圆心角定理和圆周角定理.例1．过等腰△ABC 底边BC 上一点P 引PM ∥CA 交AB 于M ；引PN ∥BA 交AC于N .作点P 关于MN 的对称点P ′.试证：P ′点在△ABC 外接圆上.例2．在△ABC 的边AB ，BC ，CA 上分别取点P ，Q ，S .证明以△APS ，△BQP ，△CSQ 的外心为顶点的三角形与△ABC 相似. 分析：设O 1，O 2，O 3是△APS ，△BQP ，△CSQ 的外心，作出六边形O 1PO 2QO 3S 后再由外 心性质可知∠PO 1S =2∠A ， ∠QO 2P =2∠B ， ∠SO 3Q =2∠C .∴∠PO 1S +∠QO 2P +∠SO 3Q =360°.从而又知∠O 1PO 2+∠O 2QO 3+∠O 3SO 1=360°将△O 2QO 3绕着O 3点旋转到△KSO 3，易判断△KSO 1≌△O 2PO 1，同时可得△O 1O 2O 3≌△O 1KO 3.∴∠O 2O 1O 3=∠KO 1O 3=12∠O 2O 1K=12(∠O 2O 1S +∠SO 1K )=12(∠O 2O 1S +∠PO 1O 2) =12∠PO 1S =∠A ；同理有∠O 1O 2O 3=∠B .故△O 1O 2O 3∽△ABC . 二、重心三角形三条中线的交点，叫做三角形的重心.掌握重心将每 条中线都分成定比2:1及中线长度公式，便于解题.例3．AD ，BE ，CF 是△ABC 的三条中线，P 是任意一点.证明：在△PAD ，△PBE ，△PCF 中，其中一个面积等于另外两个面积的和. (第26届莫斯科数学奥林匹克)分析：设G 为△ABC 重心，直线PG 与AB，BC 相交.从A ，C ，D ，E ，F 分别 作该直线的垂线，垂足为A ′，C ′， A B C K P O O O ....S 123AA 'F F 'GE E 'D 'C 'PCBDD ′，E ′，F ′.易证AA ′=2DD ′，CC ′=2FF ′，2EE ′=AA ′+CC ′， ∴EE ′=DD ′+FF ′. 有S △PGE =S △PGD +S △PGF .两边各扩大3倍，有S △PBE =S △PAD +S △PCF .例4．如果三角形三边的平方成等差数列，那么该三角形和由它的三条中线围成的新三角形相似.其逆亦真.分析：将△ABC 简记为△，由三中线AD ，BE ，CF 围成的三角形简记为△′.G 为重心，连DE 到H ，使EH =DE ，连HC ，HF ，则△′就是△HCF .三、垂心三角形三条高的交战，称为三角形的垂心.由三角形的垂心造成的四个等(外接)圆三角形，给我们解题提供了极大的便利.例5．设A 1A 2A 3A 4为⊙O 内接四边形，H 1，H 2，H 3，H 4依次为△A 2A 3A 4，△A 3A 4A 1，△A 4A 1A 2，△A 1A 2A 3的垂心.求证：H 1，H 2，H 3，H 4四点共圆，并确定出该圆的圆心位置. (1992，全国高中联赛) 分析：连接A 2H 1，A 1H 2，H 1H 2，记圆半径为R .由△A 2A 3A 4知21231sin A H A A H =2RA 2H 1=2R cos ∠A 3A 2A 4；由△A 1A 3A 4得A 1H 2=2R cos ∠A 3A 1A 4.但∠A 3A 2A 4=∠A 3A 1A 4，故A 2H 1=A 1H 2.易证A 2H 1∥A 1A 2，于是，A 2H 1 A 1H 2， 故得H 1H 2 A 2A 1.设H 1A 1与H 2A 2的交点为M ，故H 1H 2与A 1A 2关于M 点成中心对称.同理，H 2H 3与A 2A 3，H 3H 4与A 3A 4，H 4H 1与A 4A 1都关于M 点成中心对称.故四边形H 1H 2H 3H 4与四边形A 1A 2A 3A 4关于M 点成中心对称，两者是全等四边形，H 1，H 2，H 3，H 4在同一个圆上.后者的圆心设为Q ，Q 与O 也关于M 成中心对称.由O ，M 两点，Q 点就不难确定了.例6．H 为△ABC 的垂心，D ，E ，F 分别是BC ，CA ，AB 的中心.一个以H 为圆心的⊙H 交直线EF ，FD ，DE 于A 1，A 2，B 1，B 2，C 1，C 2.求证：AA 1=AA 2=BB 1=BB 2=CC 1=CC 2. (1989，加拿大数学奥林匹克训练题) 分析：只须证明AA 1=BB 1=CC 1即可.设四、内心 三角形内切圆的圆心，简称为内心.对于内心，要掌握张角公式，还要记住下∥=∥=.OA A A A 1234H H12H H HM A B BA ABC CC F12111222DE面一个极为有用的等量关系：设I 为△ABC 的内心，射线AI 交△ABC 外接圆于A ′，则有A ′I =A ′B =A ′C .换言之，点A ′必是△IBC 之外心(内心的等量关系之逆同样有用).例7．ABCD 为圆内接凸四边形，取△DAB ，△ABC ，△BCD ， △CDA 的内心O 1， O 2，O 3， O 4.求证：O 1O 2O 3O 4为矩形.(1986，中国数学奥林匹克集训题)例8．已知⊙O 内接△ABC ，⊙Q 切AB ，AC于E ，F 且与⊙O 内切.试证：EF 中点P 是△ABC 之内心.(B ·波拉索洛夫《中学数学奥林匹克》)分析：在第20届IMO 中，美国提供的一道题实际上是例8的一种特例，但它增加了条件AB =AC .当AB ≠AC ，怎样证明呢？如图，显然EF 中点P 、圆心Q ，BC 中点K 都在∠BAC 平分线上.易知AQ =sin r .∵QK ·AQ =MQ ·QN ，∴QK =MQ QNAQ=(2)/sinR r rr =sin (2)R r .由Rt △EPQ 知PQ =sin r . ∴PK =PQ +QK =sinr +sin (2)R r =sin 2R .∴PK =BK .利用内心等量关系之逆定理，即知P 是△ABC 这内心. 五、旁心三角形的一条内角平分线与另两个内角的外角平分线相交于 一点，是旁切圆的圆心，称为旁心.旁心常常与内心联系在一起， 旁心还与三角形的半周长关系密切.例9．在直角三角形中，求证：r +r a +r b +r c =2p .式中r ，r a ，r b ，r c 分别表示内切圆半径及与a ，b ，c 相切的旁切圆半径，p表示半周.例10．M 是△ABC 边AB 上的任意一点.r 1，r 2，r 分别是△AMC ，△BMC ，△ABC内切圆的半径，q 1，q 2，q 分别是上述三角形在∠ACB 内部的旁切圆半径.证A B C D O O O 234O1A ααMBCNER OQF rP明：11r q ·22r q =r q. (IMO -12)分析：对任意△A ′B ′C ′，由正弦定理可知OD =OA ′·'sin 2A =A ′B ′·'sin 2sin '''B A O B ·'sin 2A =A ′B ′·''sin sin22''sin2A B A B ， O ′E = A ′B ′·''cos cos22''sin 2A B A B .∴'''22OD A B tg tg O E . 亦即有11r q ·22r q =2222A CMA CNB B tg tg tg tg =22A B tg tg =r q. 六、众心共圆这有两种情况：(1)同一点却是不同三角形的不同的心；(2)同一图形出现了同一三角形的几个心.例11．设在圆内接凸六边形ABCDFE 中，AB =BC ，CD =DE ，EF =FA .试证：(1)AD ，BE ，CF 三条对角线交于一点；(2)AB +BC +CD +DE +EF +FA ≥AK +BE +CF . (1991，国家教委数学试验班招生试题)分析：连接AC ，CE ，EA ，由已知可证AD ，CF ，EB 是△ACE 的三条内角平分线，I 为△ACE 的内心.从而有ID =CD =DE ，IF =EF =FA ， IB =AB =BC .再由△BDF ，易证BP ，DQ ，FS 是它的三条高，I 是它的垂心，利用 不等式有： BI +DI +FI ≥2·(IP +IQ +IS ).不难证明IE =2IP ，IA =2IQ ，IC =2IS . ∴BI +DI +FI ≥IA +IE +IC .∴AB +BC +CD +DE +EF +FA =2(BI +DI +FI )≥(IA +IE +IC )+(BI +DI +FI ) =AD +BE +CF .I 就是一点两心. A ...'B 'C 'O O 'ED Erdos..I P ABCDE FQS例12．△ABC的外心为O，AB=AC，D是AB中点，E是△ACD的重心.证明OE 丄CD.(加拿大数学奥林匹克训练题)分析：设AM为高亦为中线，取AC中点F，E必在DF上且DE:EF=2:1.设CD交AM于G，G必为△ABC重心.连GE，MF，MF交DC于K.易证：DG:GK=13DC:(1123)DC=2:1.∴DG:GK =DE:EF GE∥MF.∵OD丄AB，MF∥AB，∴OD丄MF OD丄GE.但OG丄DE G又是△ODE之垂心.易证OE丄CD.例13．△ABC中∠C=30°，O是外心，I是内心，边AC上的D点与边BC上的E 点使得AD=BE=AB.求证：OI丄DE，OI=DE.(1988，中国数学奥林匹克集训题)分析：辅助线如图所示，作∠DAO平分线交BC于K.易证△AID≌△AIB≌△EIB，∠AID=∠AIB=∠EIB.利用内心张角公式，有∠AIB=90°+12∠C=105°，∴∠DIE=360°-105°×3=45°.∵∠AKB=30°+12∠DAO =30°+12(∠BAC-∠BAO)=30°+12(∠BAC-60°) =12∠BAC=∠BAI=∠BEI.∴AK∥IE.由等腰△AOD可知DO丄AK，∴DO丄IE，即DF是△DIE的一条高.同理EO是△DIE之垂心，OI丄DE.由∠DIE=∠IDO，易知OI=DE.例14．锐角△ABC中，O，G，H分别是外心、重心、垂心.设外心到三边距离和为d外，重心到三边距离和为d重，垂心到三边距离和为d垂.求证：1·d垂+2·d外=3·d重.分析：这里用三角法.设△ABC外接圆半径为1，三个内角记为A，B，C. 易知d外=OO1+OO2+OO3=cos A+co sB+cos C，∴2d外=2(cos A+cos B+cos C). ①∵AH1=sin B·AB=sin B·(2sin C)=2sin B·sin C，AB CD E FO KGOABCDEFIK30°B COIAOGHOGHGO G H123112233同样可得BH 2·CH 3.∴3d 重=△ABC 三条高的和=2·(sin B ·sin C +sin C ·sin A +sin A ·sin B ) ②∴sin BHBCH=2，∴HH 1=cos C ·BH =2·cos B ·cos C .同样可得HH 2，HH 3. ∴d 垂=HH 1+HH 2+HH 3=2(cos B ·cos C +cos C ·cos A +cos A ·cos B ) ③ 欲证结论，观察①、②、③，须证(cos B ·cos C +cos C ·cos A +cos A ·cos B )+( cos A + cos B + cos C )=sin B ·sin C +sin C ·sin A +sin A ·sin B .即可.练 习 题1.I 为△ABC 之内心，射线AI ，BI ，CI 交△ABC 外接圆于A ′， B ′，C ′.则AA ′+BB ′+CC ′＞△ABC 周长.(1982，澳大利 亚数学奥林匹克)2.△T ′的三边分别等于△T 的三条中线，且两个三角形有一组角相等.求证这两个三角形相似.(1989，捷克数学奥林匹克)3.I 为△ABC 的内心.取△IBC ，△ICA ，△IAB 的外心O 1，O 2，O 3.求证：△O 1O 2O 3与△ABC 有公共的外心.(1988，美国数学奥林匹克)4.AD 为△ABC 内角平分线.取△ABC ，△ABD ，△ADC 的外心O ，O 1，O 2.则△OO 1O 2是等腰三角形.5.△ABC 中∠C ＜90°，从AB 上M 点作CA ，CB 的垂线MP ，MQ .H 是△CPQ 的垂心.当M 是AB 上动点时，求H 的轨迹.(IMO -7)6.△ABC 的边BC =12(AB +AC )，取AB ，AC 中点M ，N ，G 为重心，I 为内心.试证：过A ，M ，N 三点的圆与直线GI 相切.(第27届莫斯科数学奥林匹克)7.锐角△ABC的垂心关于三边的对称点分别是H1，H2，H3.已知：H1，H2，H3，求作△ABC.(第7届莫斯科数学奥林匹克)8.已知△ABC的三个旁心为I1，I2，I3.求证：△I1I2I3是锐角三角形.9.AB，AC切⊙O于B，C，过OA与BC的交点M任作⊙O的弦EF.求证：(1)△AEF与△ABC有公共的内心；(2)△AEF与△ABC有一个旁心重合.。
