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三角形的外心与内心

外心管三个顶点,内心管三条边;连接它们的是“鸡爪”和欧拉公式。

📖 配合《圆》第 10 章阅读M11 用代数方法处理几何线

到这里之前,先经过:三角形的四心(概念)托勒密定理及其应用(概念)

先动手,再读字拖动三个顶点。外心 会跑到三角形外面去吗?内心 呢?

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观察

  1. 把三角形拖成钝角三角形。外心 在哪里?拖成直角三角形时呢?
  2. 无论怎么拖,内心 出过三角形吗?
  3. 看读数 和它下面的小字。拖动 时,两者始终一致吗?
  4. 比较 和 。你能把三角形拖得让 小于 吗?

外心 是三边垂直平分线的交点,到三个顶点的距离相等,是外接圆的圆心。 内心 是三条角平分线的交点,到三边的距离相等,是内切圆的圆心。

内心处的角只和 有关:

先猜后证

中 , 是内心。 是多少度?

°
先选定答案,才能看到结论。

Break it

反例实验室:去掉一个条件

结论:外心 在三角形的内部

三个角都是锐角:外心在里面。

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鸡爪定理

延长 交外接圆于 。 是 内的旁心( 的平分线与 、 的外角平分线的交点)。那么

从 伸出的四条等长线段像一只鸡爪,因此得名。

证明:MB = MC = MI = MJ

第 1 / 6 步
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  1. 认识图形

    是 的延长线与外接圆的交点, 是旁心。四个读数现在相等;拖一下顶点,它们一起变,但始终相等。

欧拉公式

外心和内心的距离 完全由两个半径决定:

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拖动顶点,比较 和 。再点“变成等边三角形”。

为什么?对内心 用圆幂定理。 在外接圆内,过 的弦 给出

由鸡爪定理 。再作直径 ,设内切圆切 于 :直角三角形 和 中,(都对着弧 ),所以它们相似,,即 。

于是 ,也就是 。

因为 ,立刻得到 :外接圆半径至少是内切圆半径的两倍,只有等边三角形取等号。

练一练

练习 1基础

直角三角形的三边长是 、、。求它的内切圆半径。

练习 2基础

是 的内心,。求 的度数。

练习 3提高

直角三角形的三边长是 、、,外心是 ,内心是 。求 。

练习 4挑战

内接于半径为 的圆,, 是内心, 的延长线交外接圆于 。求 的长。

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展品

以为内心到三个顶点一样远

错误的做法: 是 的内心,所以 。
错在哪里?先想一想,再打开

病因 到三个顶点距离相等的是外心(三边垂直平分线的交点)。内心是三条角平分线的交点,它到三条边的距离相等。

正确的做法:内心: 到 、、 的距离都是 。外心:。只有等边三角形的内心和外心是同一个点。

「外心等距于顶点,内心等距于边」

展品

把 ∠BIC 当成 2∠A

错误的做法: 是内心,,所以 。
错在哪里?先想一想,再打开

病因  是外心处的角:(圆心角是圆周角的两倍, 为锐角时)。内心处的角要用角平分线来算。

正确的做法:。

「外心处是 2∠A,内心处是 90° + ½∠A」