三角形与圆
全等与相似判定是三角形理论的骨架,正弦定理与余弦定理将角与边定量关联,解决解三角形的全部问题。
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01定义
三角形是由三条线段首尾相接围成的封闭图形;圆是到定点(圆心)距离等于定长(半径)的点的集合。三角形与圆是平面几何最基本的两个研究对象,二者的交汇点(外接圆、内切圆、圆周角)构成初等几何的核心命题群。
02核心要点
01
全等与相似
全等三角形形状与大小完全相同,有 SSS、SAS、ASA、AAS、HL 五种判定;相似三角形形状相同而大小成比例,有 AA、SAS、SSS 三种判定。相似比 之下,对应线段之比为 、面积之比为 。
02
三角形的「四心」
外心是三边中垂线交点(外接圆圆心),内心是角平分线交点(内切圆圆心),重心是中线交点(将中线分为 2:1),垂心是高线交点。欧拉发现:外心、重心、垂心三点共线(欧拉线),且重心分线段之比为 2:1。
03
圆的基本定理
圆周角定理:同弧所对圆周角等于圆心角的一半;直径所对圆周角为直角。垂径定理:垂直于弦的直径平分弦。切线长定理:圆外一点引两条切线长度相等。相交弦定理与切割线定理刻画弦与割线的乘积关系。
03关键公式
04历史沿革
欧几里得《几何原本》前四卷系统论述三角形与圆的性质,其中「内角和定理」「勾股定理」至今是平面几何的基石。中国《九章算术》「勾股」章独立给出勾股定理的数值应用;相传泰勒斯最早用演绎法研究几何,发现了「直径所对圆周角为直角」等命题。
05应用与延伸
三角测量法利用三角形解算距离,是测绘、航海与卫星定位的数学基础;三角形的稳定性使其成为桥梁桁架与建筑结构的首选形状;圆的性质则是轮子、齿轮与旋转机械设计的前提。
06交互演示
三角形的内切圆与外接圆拖动顶点 C:观察内心(角平分线交点)与外心(垂直平分线交点)