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三角形内心的向量性质及证明

来源 :华课网校 2024-08-16 10:18:19

三角形内心是指三角形三个角的平分线交点。在三角形内心处,有一些向量性质,下面我们来探究一下。

首先,我们定义三角形的三个顶点分别为 $A, B, C$,三角形内心为 $I$。假设 $AI, BI, CI$ 与三角形对边相交的点分别为 $D, E, F$,如下图所示:

![image](https://i.imgur.com/7bbzoGy.png)

根据向量的知识,我们知道 $AF = AE$,因为这两个向量都是 $\vec$ 与 $\vec$ 的平均向量。同理,$BD = BF$,$CE = CD$。

接着,我们定义向量 $\vec = \vec$,$\vec = \vec$,$\vec = \vec$。那么根据上面的结论,我们可以得到:

$$\vec + \vec = 2\vec$$

$$\vec + \vec = 2\vec$$

$$\vec + \vec = 2\vec$$

其中,$\vec, \vec, \vec$ 分别是三角形对边上的中点。将上面三个式子相加,得到:

$$\vec + \vec + \vec = \vec + \vec + \vec$$

也就是说,三个向量 $\vec, \vec, \vec$ 的和等于三角形对边上的中点向量的和。这就是三角形内心的向量性质。

接下来,我们来证明这个性质。根据向量的知识,我们知道一个向量可以表示为两个向量的和。因此,我们可以将 $\vec, \vec, \vec$ 表示为:

$$\vec = \frac{\vec + \vec}$$

$$\vec = \frac + \vec}$$

$$\vec = \frac + \vec}$$

将上面的式子代入到 $\vec + \vec + \vec = \vec + \vec + \vec$ 中,得到:

$$\vec + \vec + \vec = \frac{\vec + \vec} + \frac + \vec} + \frac + \vec}$$

化简一下,得到:

$$\vec + \vec + \vec = \frac(\vec + \vec + \vec) + \frac(\vec + \vec + \vec)$$

再次化简,得到:

$$\vec + \vec + \vec = \vec + \vec + \vec$$

这个式子显然成立,因为三个向量的和等于三角形的周长向量。因此,我们证明了三角形内心的向量性质。

三角形内心的向量性质可以帮助我们解决一些三角形的向量问题,例如求三角形内心到三边距离的平方和等。因此,掌握这个性质是非常有用的。

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