三角形重心定理
三角形三条中线交于一点(重心),重心到顶点距离是到对边中点距离的 2 倍,即分中线为 2:1。
适用前提与边界条件
- 三角形中位线定理
- 相似三角形的判定与性质
定义
重心定理:重心到顶点的距离等于它到对边中点距离的 倍。即对中线 ( 为 中点):
推导
下面的严格证明要用到八年级下册的三角形中位线定理与九年级下册第三十一章的相似三角形。八年级同学在综合与实践中先用悬挂等操作认识「三条中线交于一点」, 的证明可待学完相似后再回看。
设中线 与中线 交于 ( 为 中点、 为 中点),连 。
是 的中位线,由中位线定理:
考察 与 :
- (,内错角相等);
- (同理)。
,相似比为 ,故
即两中线交点分每条中线为 (顶点一侧占两份)。
共点:再设中线 与第三条中线 交于 ,同理 也分 为 。线段 上满足该比例的点唯一,故 与 重合——三条中线共点。
面积性质:由 , 与 同高,面积比等于底之比 ;轮换可得三条中线把三角形分成的 个小三角形面积相等。
典例精析
重心为 ,中线 ,过 作 交 于 ,求 。
重心分中线:。在 中,( 在 上、 在 上),由平行线分线段成比例:
故 。
对比
| 名称 | 交点 | 位置特征 |
|---|---|---|
| 重心 | 三条中线 | 分中线 ,恒在内部 |
| 内心 | 三条角平分线 | 到三边等距,恒在内部 |
| 外心 | 三边垂直平分线 | 锐角内/直角斜边/钝角外 |
| 垂心 | 三条高 | 锐角内/直角顶点/钝角外 |
正例与反例
✅ 正例
- 中线 AD 上重心 G,则 AG:GD=2:1,AG=2AD/3
- GD=4,则中线 AD=12,AG=8
❌ 反例
- 重心把三角形面积三等分——正确说法是三条中线把三角形分成 6 个等积小三角形
- 重心是三条高的交点——那是垂心
高频误解与考试易错
- 2:1 是「顶点到重心:重心到中点」,写反成 1:2
- 重心与垂心、内心、外心混淆:重心是中线交点(三条中线都交于一点)
- 重心在三角形内部,但重心到三边距离不相等(那是内心)
常见问题
三条中线为什么一定共点?
取两条中线的交点,证明它分中线为 2:1,再证第三条中线也过该点,由比例的唯一性即共点。
重心有什么物理意义?
均匀三角形薄板的重心(质心)就在几何重心,可用悬挂法验证。
重心坐标有什么规律?
三顶点坐标为 时,重心坐标为三点坐标的算术平均。
依据与出处
- 人教版(2024 审定)八年级上册第十三章《三角形》(13.2 与三角形有关的线段·中线;章末综合与实践《确定匀质薄板的重心位置》)(2025 秋起使用)