揭秘三角形外心、垂心、重心之间的关系:数学奥林匹克小丛书--初中卷(5)

本系列参考教材为小蓝本:数学奥林匹克小丛书(第三版)初中卷
正文
第七章 三角形的四心
除了它们各自的性质,将其中几个心组合起来又可得到一些美妙的性质,下面我们介绍两个定理:
卡诺定理

这个定理本身非常特别,揭示了外心和垂心之间的奇妙联系,下面我们尝试用多种方法进行证明,其中纯几何的证明以构造线段OG的二倍为入手点,借助中位线、平行四边形、直角三角形以及圆的知识完成证明。教材上的做法以中点构图为主,这里不再赘述。
证明思路一:
下面这一方法个人认为最为简单直接,比教材上的更容易想到:

证明思路二:

证明思路三:计算法(三角函数)
在卡诺定理基础上,我们可以进一步证明欧拉定理,得到外心、垂心和重心之间的关系:
欧拉定理

最后我们看一道例题:
本题利用卡诺定理很容易解决,只需要构造出对应的元素。
三角形任一顶点与外心、垂心的连线构成等角线

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