九点圆定理的推论(九点圆定理入门图解)

2024-12-07 08:09:41 人气:100 次阅读


九点圆定理指的是在任意三角形中,三边的中点、三条高的垂足以及垂心与三角形顶点连线的中点,共九个点共圆,这个圆称为三角形的九点圆,其圆心为三角形的外心与垂心连线的中点,半径为三角形外接圆半径的一半。

九点圆定理的证明方法较多,本文介绍的方法较为简单直观,有助于初学者对该定理的理解和记忆,具体证明过程图解如下。

如图1,设△ABC三边AB、BC、CA的中点分别为N、L、M,三条高AD、BE、CF的垂足分别为D、E、F,垂心为H,HA、HB、HC的中点分别为P、Q、R,则N、F、P、M、E、R、D、L、Q九点共圆。

先连接NP、PR、RL、和LN(图2),根据中位线性质,NP∥BE∥RL,PR∥AC∥LN,故四边形NPRL为平行四边形。

因BE⊥AC,则四边形NPRL为矩形,N、P、R、L四点共圆,

圆的直径为PL(NR),圆心为PL的中点O。

同理,连接PM、ML、LQ和QP,四边形PMLQ为矩形,P、M、L、Q四点共圆,圆的直径同样为为PL(QM),圆心为PL的中点O,故N、P、M、R、L、Q六点共圆(图2、图3)。

在四边形NPDL中,∠PNL+∠PDL=180°,故N、P、D、L四点共圆,直径仍为PL,则N、P、M、R、D、L、Q七点共圆。

在四边形NFPR中,∠NFR=∠NPR=90°,故N、F、P、R四点共圆,直径为NR,圆心为O。

同理,M、E、L、Q四点共圆,直径QM,圆心为O。

故N、F、P、M、E、R、D、L、Q九点共圆成立,九点圆的直径为PL、NR、QM,圆心为矩形NPRL和矩形PMLQ对角线的交点O(图4~图6)。

九点圆除了涉及三角形三边中点和三边高的垂足外,三角形的垂心与各顶点连线的中点(欧拉点)也是关注的重点。这时我们可以联想到以往证明过的一个结论“三角形的垂心到顶点的距离等于它的外心到对边距离的两倍”(详见三角形的四心及经典例题3例)。先作一个△ABC的外接圆(图7),设O´为其圆心,延长AO´交△ABC的外接圆于点G(图8)。

连接O´L,则O´L垂直平分BC,即O´L∥AD。

因O´L=1/2AH=AP,故四边形O´LPA为平行四边形,故LP=O´A=1/2AG,即九点圆的直径等于△ABC的外接圆直径的一半,也就是说,三角形九点圆的半径为三角形外接圆半径的一半。

在△O´OL和△HOP中,O´L=PH,易证△O´OL≌△HOP或点O为平行四边形O´PHL的对角线的交点,则OH=OO´,即九点圆的圆心O位于O´H的中点(图9)。

如连接AL,设AL交O´H于点G´,易证点G´为中线AL的三等分点,即点G´为△ABC的重心(图10),亦即O´、G´、O、H在一条直线上,HG´=2O´G´,O´G´=2G´O,O´H=2O´O。

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