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三角形中线定理的证明

发布日期:2024-06-27 20:34:06

三角形中线定理,又称为中线定理,它是初中数学中的一道经典题目。三角形中线定理指的是,三角形的三条中线交于一点,且这个交点离每条中线的两个端点的距离相等(如下图所示)。

三角形中线定理的证明需要用到高中数学知识。证明过程如下:

证明

假设在△ABC中,D、E、F分别为BC、AC、AB上的中点,即DE为AB的中线,CF为AB的中线,AD为BC的中线。则连接AF、BD、CE,交于点G(如下图所示)。

因为AD是BC的中线,所以AD=BC/2;同理,以此类推,有BE=AC/2,CF=AB/2。

因为三角形ABC中,DG是中线,所以DG=BC/2。同理,以此类推,有CG=AB/2,BG=AC/2。

考虑△ABF和△ACD,根据正弦定理,可得AB/2sin∠ABF=AFsin∠ABF,AC/2sin∠ACD=ADsin∠ACD。因为∠ABF=∠ACD,所以将上面两式相加,可得:AB/2sin∠ABF AC/2sin∠ACD=AFsin∠ABF ADsin∠ACD。

同理,考虑△BDE和△BCF,可得:BC/2sin∠BCF AB/2sin∠BDE=BDsin∠BDE CFsin∠BCF。

因为∠ABF=∠ACD,∠BDE=∠BCF,所以上面两式相加,可得:AB/2sin∠ABF AC/2sin∠ACD BC/2sin∠BCF AB/2sin∠BDE=AFsin∠ABF ADsin∠ACD BDsin∠BDE CFsin∠BCF。

把上面两式相加可得:ABsin∠ABD ACsin∠ACF BCsin∠BCE=2(AF BD CF)sin60°。

因为∠ABD=∠ACF=∠BCE=60°,所以sin∠ABD=sin∠ACF=sin∠BCE=√3/2。

所以AB AC BC=2(AF BD CF)√3,即AB AC BC=4(AG BG CG)√3。因此,我们证明了三角形中线交于一点的定理。

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