yinda_peng 发表于 2023-6-1 17:38:55

证明三角形三条中线交于一点

本帖最后由 yinda_peng 于 2023-6-3 07:50 编辑

首先是初中就学过了的几何方法:


三角形ABC,并分别作边AC的中线BE与边AB的中线CD,两条中线相交于一点O

连接并延长AO,使其和边BC相交于一点F,只要证明F为BC的中点,便可证明三角形的三条中线相交于一点

过点B作CD的平行线,并于AF的延长线交于一点G,连接CG

在三角形ABG中,因为BG//DC,所以BG//DO,又因为D为AB的中点,所以DO是三角形ABG的中位线,所以AO=GO
而在三角形AGC中,因为O为AG的中点,E为AC的中点,所以OE是三角形AGC的中位线,所以OE//GC,也即是BE//GC
最后对于四边形BOCG,因为BO//GC,BG//OC,所以四边形BOCG为平行四边形,所以F为BC的中点,所以AF为三角形ABC的中线,三条中线交于一点,得证

再者是从Euclid空间的角度来思考:
在证明之前我们需要一个定理:Cantor闭区域套定理https://blog.csdn.net/hedan2013/article/details/100390500
很神奇这个定理居然没有百度百科那样的较为官方化的定理阐述
Cantor闭区域套定理:设{Sk}是Rn上的非空闭集序列,满足S1包含S2包含S3...包含Sk包含Sk+1...,以及limk->无穷diam Sk=0,则存在惟一点属于Sk的交集(k从1到无穷)
这里diam S = sup{ |x - y| | x,y 属于 S}
那么下面开始证明

显然三角形ABC是闭集,显然ABC的三条中线AA1,BB1,CC1包含在三角形ABC中,因此它们两两的交点也包含在ABC中,且三角形A1B1C1包含于ABC
注意三条中线AA1,BB1,CC1上各有一段A1A2,B1B2和C1C2成为三角形A1B1C1的三条中线,所以ABC的三条中线的两两交点也就是A1B1C1的三条中线的两两交点,且交点也包含在A1B1C1中,同时又有:
三角形A2B2C2包含于三角形A1B1C1
如此下去,得到三角形组成的闭集序列:ABC包含A1B1C1包含A2B2C2包含……
显然它们满足limk -> 无穷diam AkBkCk = 0
因此存在惟一的公共点O属于所有的这些三角形。因为三角形ABC三条中线的两两交点始终包含在每一个三角形内,所以三条中线必定交于一点,而O点就是它们的交点。


歌者文明清理员 发表于 2023-6-1 17:42:03

小学四年级数学课上学的,分锐角、直角、钝角,证明了这一点
@一点沙

yinda_peng 发表于 2023-6-1 17:46:24

歌者文明清理员 发表于 2023-6-1 17:42
小学四年级数学课上学的,分锐角、直角、钝角,证明了这一点
@一点沙

分锐角,直角和钝角,还有这种方法吗?我小学似乎没讲过
初中的是几何的思想
后面的方法是Euclid空间的思想

yinda_peng 发表于 2023-6-1 17:47:42

歌者文明清理员 发表于 2023-6-1 17:42
小学四年级数学课上学的,分锐角、直角、钝角,证明了这一点
@一点沙

虽然用Euclid空间思想来解决这个问题显得有点大材小用,不过能够和以前的知识联系起来是一个不错的体验

yinda_peng 发表于 2023-6-1 17:48:59

@夏季的春秋

夏季的春秋 发表于 2023-6-1 23:05:46

nb,这是哪门课程里的思想

yinda_peng 发表于 2023-6-2 09:03:40

夏季的春秋 发表于 2023-6-1 23:05
nb,这是哪门课程里的思想

数学分析的
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