浅谈三角形的“四心”与平面向量

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  摘要:向量作为研究平面图形的一种工具,它具有代数与几何的双重性,与其它知识相结合也成了近几年高考命题的热点。特别对三角形的“四心”有关的向量问题,由于它能凸现出较好的区分和选拔功能,因而备受命题者的青睐。不仅考查了向量的几何运算,又考查了三角形的基本性质,同时也考查了学生掌握运动、变换的数学思想方法及综合运用能力。解决这类问题首先要对三角形的“四”心定义的理解:重心(三条中线的交点)、内心(三个内角的角平分线的交点)、外心(三条线段中垂线的交点)、垂心(三条高线的交点),有些同学对这“四”心定义总是张冠李戴,概念不清楚;其次熟练掌握向量加减法、平面向量基本定理及向量共线等相关知识。
  本人在日常教学中作了一些收集、整理,通过实例总结提炼了一些解题方法和规律,希望能对我们的复习教学有所帮助。
  关键词:向量;内心;重心;垂心;外心
  【中图分类号】G633.6
  一、 重心
  例1、 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 ,则点P的轨迹的一定通过 的()
  A 外心 B 垂心 C内心 D重心
  解析:
  平行四边形对角线互相平分,所以直线AD是BC边上的中线所在的直线,得P必过 的重心。
  例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 ,则P点的轨迹一定通过 的()
  A重心 B垂心 C内心 D外心
  解析: 中, ,则
  ,与上题分析一样,所以是P必过 的重心。
  注:同理可以分析得到以下结论:
  二、 内心
  例3、 是平面上一定点,A,B,C平面上不共线的三个点,动点P满足 ,则P点的轨迹一定通过 的()
  A外心 B垂心 C内心 D重心
  解析:如图所示
  为图中 ,而四边形AEKF为菱形, 平分 , ,所以P在 的角平分线上,所以是P必过 的内心。
  例4、设a,b,c是 三边的边长,O是 的内心的充要条件是
  解:先证必要性 分别是 方向上的单位向量 ,0是 的内心 平分 ,则
  得 再证充分性逆过来证明可得。
  三、 垂心
  例5、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 ,则P点的轨迹一定通过 的()
  A 重心 B垂心 C内心 D外心
  解析:
  所以P点过 的垂心。
  四、 外心
  例6、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 ,则P点的轨迹一定通过 的()
  A 外心 B垂心 C内心 D重心
  解析:取BC中点为D,则
  又D是BC的中点,则DP是BC的垂直平分线,所以P点过 的外心。
  例7、已知O,N,P在 所在平面内,且
  ,则点O,N,P依次是 的()
  A重心 外心 垂心 B重心 外心 内心
  C外心 重心 垂心 D外心 重心 内心
  解析:根据 ,到三个顶点的距离相等,O是外接圆圆心,则O为外心。
  ,知N为重心。
  同理可得
  ,知P为垂心。所以选C
  通过以上例题,我们要让学生领会一些向量表达式与三角形某个“心”的关系如 过BC边的中点,从而一定过 的重心; 所在直线一定过 的内心; 所在直线一定过 的垂心等。可以发现判断某点轨迹是过 的重心、内心、垂心、外心上的问题,主要判断此点是否在中线、角平分线、高、垂直平分线上,把已知条件进行转换,此类问题就变为三点共线问题,问题就很好解决了。
  参考文献
  [1]王宜学,何一兵.《师说》辽宁大学出版社?,2011.8
  [2]邓池君,涛琪.《45分钟测试与评估》内蒙古大学出版社,2011.3
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