在平面几何中,欧拉线,或稱尤拉線(图中的红线)是指过三角形的垂心(蓝)、外心(绿)、重心(黄)和九点圆圆心(红点)的一条直线。莱昂哈德·欧拉,也稱尤拉,证明了在任意三角形中,以上四点共线。欧拉线上的四点中,九点圆圆心到垂心和外心的距离相等,而且重心到外心的距离是重心到垂心距离的一半。注意內心一般不在歐拉線上,除了等腰三角形外。
证明
如图H,G,O分别是{\triangle}ABC的垂心,重心,外心。
設D為直線BO和{\triangle}ABC外接圆的交點,並连结AH,AD,CD,CH。
(1)
{\because\quad}BD是直徑,{\therefore\quad}CD{\perp}BC且AD{\perp}AB。
又H是垂心,{\therefore\quad}AH{\perp}BC且CH{\perp}AB。
{\therefore\quad}CD // AH,AD // CH。
ADCH为平行四边形。
->AH=DC
又O,\;M分别是BD,\;CB的中点,
{\therefore\quad}DC=2OM,
AH=2OM
(2)
作BC边上的中线AM,连结OM,\;OH
设OH交AM于点G'
{\because\quad}OM{\perp}BC,\;{\triangle}AHG'{\sim\triangle}MOG',\;AH=DC=2OM,
{\therefore\quad}AG'=2G'M,
{\therefore\quad}G'即\triangle ABC的重心G
\therefore\quad\triangle ABC的垂心H,重心G,外心O三点共线,直线HGO即欧拉线
推论
九点圆的圆心也在欧拉线上,且在垂心到外心的线段的中点
如图,H、G、Ω分别是△ABC的垂心、重心、外心,三角形的三边中点I i,三高的垂足Hi,和顶点到垂心的三条线段的中点J i
令HΩ和J1I1的交点为K,∵BΩ=CΩ,BI1=CI1,∴ΩI1⊥BC,又∵AH1⊥BC,∴ΩI1∥AH1。
∵∠GΩI1=∠AHG,∠GAH=∠GI1Ω,∴△AGH∽△GΩI1。∵AG=2GI1,∴AH=2ΩI1,即ΩI1=J1H。
∵ΩI1∥AH1, J1H=ΩI1 ∴J1K=KI1, HK = KΩ。
同理J2K=KI2, J3K=KI3。 可知K为九点圆圆心。
∵点K在HΩ上,HK = KΩ
∴九点圆圆心在欧拉线上,且在垂心到外心的线段的中点。
参考资料
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外部链接
- [http://www.cut-the-knot.org/triangle/altEuler.shtml Altitudes and the Euler Line]
- [http://www.cut-the-knot.org/triangle/EulerLine.shtml Euler Line and 9-Point Circle]
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