三角形中位线定理
数学几何中的定理
三角形的中位线平行于第三边(不与中位线接触),并且等于第三边的一半。
定理
三角形的中位线平行于第三边(不与中位线接触),并且等于第三边的一半。
如图1所示,在三角形ABC中,DE是以BC为底的三角形中位线,则可得DE//BC,且DE=BC/2。具体证明过程如下。
证明
如图1,已知△ABC中,D,E分别是AB,AC两边中点。
求证DE平行于BC且等于BC/2
方法一:过C作AB的平行线交DE的延长线于G点。
∵CG∥AD
∴∠A=∠ACG
∵∠AED=∠CEG、AE=CE、∠A=∠ACG(用大括号)
∴△ADE≌△CGE (A.S.A)
∴AD=CG(全等三角形对应边相等)
∵D为AB中点
∴AD=BD
∴BD=CG
又∵BD∥CG
∴BCGD是平行四边形(一组对边平行且相等的四边形是平行四边形)
∴DG∥BC且DG=BC
∴DE=DG/2=BC/2
∴三角形的中位线定理成立.
方法二:相似法:
∵D是AB中点
∴AD:AB=1:2
∵E是AC中点
∴AE:AC=1:2
又∵∠A=∠A
∴△ADE∽△ABC
∴AD:AB=AE:AC=DE:BC=1:2
∠ADE=∠B,∠AED=∠C
∴BC=2DE,BC∥DE
方法三:坐标法:
设三角形三点分别为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)
则一条边长为 :根号(x2-x1)^2+(y2-y1)^2
另两边中点为((x1+x3)/2,(y1+y3)/2),和((x2+x3)/2,(y2+y3)/2)
这两中点距离为:根号((x2+x3)/2-(x1+x3)/2)^2+((y2+y3)/2-(y1+y3)/2)^2
最后化简时将x3,y3消掉正好中位线长为其对应边长的一半
方法4:
延长DE到点G,使EG=DE,连接CG
∵点E是AC中点
∴AE=CE
∵AE=CE、∠AED=∠CEG、DE=GE
∴△ADE≌△CGE (S.A.S)
∴AD=CG、∠G=∠ADE
∵D为AB中点
∴AD=BD
∴BD=CG
∵点D在边AB上
∴DB∥CG
∴BCGD是平行四边形
∴DE=DG/2=BC/2
∴三角形的中位线定理成立
方法五:向量DE=DA+AE=(BA+AC)/2=BC/2
∴DE//BC且DE=BC/2
逆定理
逆定理一:
在三角形内,与三角形的两边相交,平行且等于三角形第三边一半的线段是三角形的中位线。
如图2DE//BC,DE=BC/2,则D是AB的中点,E是AC的中点。
证明:∵DE∥BC
∴△ADE∽△ABC
∴AD:AB=AE:AC=DE:BC=1:2
∴AD=AB/2,AE=AC/2,即D是AB中点,E是AC中点。
逆定理二:
在三角形内,经过三角形一边的中点,且与另一边平行的线段,是三角形的中位线。
如图2D是AB的中点,DE//BC,则E是AC的中点,DE=BC/2
证明:取AC中点E',连接DE',则有
AD=BD,AE'=CE'
∴DE'是三角形ABC的中位线
∴DE'∥BC
又∵DE∥BC
∴DE和DE'重合(过直线外一点,有且只有一条直线与已知直线平行)
∴E是中点,DE=BC/2
注意:在三角形内部,经过一边中点,且等于第三边一半的线段不一定是三角形的中位线。
如图2,在△ABC中,D是AB中点,E在AC上,DE=BC/2,那么DE不一定是△ABC的中位线。理由如下:
以D为圆心,DE为半径作圆,设⊙D与AC交于另一点E',则有DE'=DE=BC/2,但DE'不是三角形的中位线。
但在一定条件下该命题是真命题。根据正弦定理解三角形可知,若∠A是锐角,当DE≥AD(即当BC≥AB),或DE=ADsinA(即BC=ABsinA,此时∠C=90°)时,命题成立。若∠A是钝角或直角,则当DE>AD(即BC>AB)时,命题成立。
历史
古巴比伦人(BC1800一 BC1600)在三角形土地的分割实践中,已经知道三角形中位线定理。古希腊数学家欧几里得(公元前3世纪,《几何原本》)则证明了更一般的定理。中国数 、学家刘徽在推导三角形面积公式时(3世纪,《九章算术》注释),实际上也得 出了这个定理,尽管他并未明确提出来。19-20世纪的西方几何教科书中,该定理主要是以更一 般的“平行线分线段成比例”定理或“平行线等分 线段”定理的推论呈现的,是一个并不受特别关 注的“配角”。
参考资料
最新修订时间:2023-09-04 15:01
目录
概述
定理
证明
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