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1、近年来，对于三角形的“四心”问题的考察时有发生,特别是和平面向量相结合来考察很普遍,难度上偏向中档，只要对于这方面的知识准备充足，就能应付自如.下面就平面向量和三角形的“四心”问题的类型题做一论述：一、重心问题三角形“重心”是三角形三条中线的交点,因此“重心”就在中线上例1 已知是平面上一定点,A，B,C是平面上不共线的三个点，动点 满足：，则P的轨迹一定通过ABC的 （）A 外心B 内心 重心 D 垂心解析：如图1，以AB，A为邻边构造平行四边形ABCD，为对角线的交点,根据向量平行四边形法则，由于,因此，上式可化为，在直线P上，由于AE为的中线,因此选C.点评:本题在解题的过程中将平面向量
2、的有关运算与平行四边形的对角线互相平分及三角形重心性质等有关知识巧妙结合.二、 垂心问题三角形“垂心”是三角形三条高的交点，因此“垂心”就在高线上例P是ABC所在平面上一点,若，则是B的（ )A.外心 B.内心.重心 .垂心解析:由. 即. 则， 因此P为的垂心. 故选D.点评:本题考察平面向量有关运算，及“数量积为零，则两向量所在直线垂直”、三角形垂心定义等有关知识.将三角形垂心的定义与平面向量有关运算及“数量积为零,则两向量所在直线垂直” 等有关知识巧妙结合三、内心问题三角形“内心”是三角形三条内角平分线的交点，因此“内心”就在内角平分线线上例3已知是AB所在平面内的一动点,且点P满足,则
3、动点P一定过ABC的 .A、重心 、垂心 、外心 D、内心解析:如图所示，由于是向量的单位向量设与方向上的单位向量分别为, 又,则原式可化为,由菱形的基本性质知AP平分,那么在中，AP平分，则知选.点评：这道题给人的印象固然是“新颖、陌生”，一方面是什么？想想一种非零向量除以它的模不就是单位向量?此题所用的都必须是简朴的基本知识,如向量的加减法、向量的基本定理、菱形的基本性质、角平分线的性质等，若十分熟悉，又能迅速地将它们迁移到一起，这道题就迎刃而解了四、 外心问题三角形“外心”是三角形三条边的垂直平分线的交点，因此“外心”就在垂直平分线线上.例4 已知O是A内的一点，若，则O是ABC的 .A
4、.重心 B.垂心 C.外心内心解析：,由向量模的定义知到的三顶点距离相等.故是的外心，选C.点评：本题将平面向量模的定义与三角形外心的定义及性质等有关知识巧妙结合三角形的“四心”与平面向量 向量自身是一种几何概念,具有代数形式和几何形式两种表达措施，易于数形结合，并且向量问题在进行数形结合时具有新形式、新特点，因此可称为高中数学的一种交汇点。三角形的“四心”(外心、内心、重心、垂心)是与三角形有关的某些特殊点,各自有某些特殊的性质。在高考中，往往将“向量作为载体”对三角形的“四心”进行考察。这就需要我们在熟悉向量的代数运算的基本上读懂向量的几何意义。与三角形的“四心”有关的某些常用的重要的向量
5、关系式有: 设，则向量必平分AC，该向量必通过AC的内心; 设，则向量必平分AC的邻补角 设，则向量必垂直于边,该向量必通过ABC的垂心 AC中一定过的中点，通过BC的重心 点是AB的外心 点是ABC的重心 点是BC的垂心 点是AB的内心 (其中a、b、c为AC三边) B的外心、重心、垂心共线，即 设为C所在平面内任意一点，G为AB的重心,I为C的内心,则有 并且重心G（，） 内心I(，）A F E C TB例:(全国高考题)是平面上一定点，、B、C是平面上不共线的三点，动点满足，则动点P的轨迹一定通过ABC的( ）（A）外心 (B）内心 (C)重心 （D)垂心 事实上如图设都是单位向量易知四
6、边形T是菱形 故选答案B例:（北京市东城区高三模拟题)为ABC所在平面内一点，如果,则必为ABC的（ )(A）外心 (B）内心 (C）重心 ()垂心 事实上OBC 故选答案D例3:已知O为三角形AC所在平面内一点，且满足，则点O是三角形ABC的（ )(A)外心 （）内心 （C)重心 （D)垂心 事实上由条件可推出 故选答案D例4:设是平面上一定点,A、B、C是平面上不共线的三点,动点满足，,则动点的轨迹一定通过ABC的( ）（)外心 ()内心 （C)重心 (D)垂心 事实上 故选答案D例5、已知向量满足条件,，求证：是正三角形.分析对于本题中的条件，容易想到,点是的外心，而另一种条件表白，点是
7、的重心故本题可描述为，若存在一种点既是三角形的重心也是外心,则该三角形一定是正三角形在195年高考中有一道考题,原题是：若一三角形的重心与外接圆圆心重叠,则此三角形为什么种三角形？与本题实质是相似的 显然,本题中的条件可改为.高考原题例6、O是平面上一定点,A、B、是平面上不共线的三个点，动点P满足 则P的轨迹一定通过AB的（ ).A.外心B.内心C.重心D垂心分析 已知等式即，设，显然都是单位向量，以两者为邻边构造平行四边形,则成果为菱形,故为的平分线，选.例、的外接圆的圆心为O,两条边上的高的交点为H,，则实数m= .分析：本题除了运用特殊三角形求解外，纯正运用向量知识推导则比较复杂,更加
8、重要的一点是缺少几何直观解法如下，由已知,有向量等式,将其中的向量分解，向已知等式形式靠拢,有，将已知代入，有，即,由是外心，得,由于是任意三角形,则不恒为，故只有恒成立或者，过点作与，则是的中点,有;是垂心,则，故与共线,设,则,又,故可得,有,得.根据已知式子中的部分，很容易想到三角形的重心坐标公式，设三角形的重心为，是平面内任一点，均有，由题意，题目显然论述的是一种一般的结论，先作图使问题直观化,如图1,由图上观测,很容易猜想到，至少有两个产生猜想的诱因，其一是，均与三角形的边垂直,则;其二，点是三角形的中线的三等分点此时，会先猜想,但目前缺少一种核心的条件,即，这样由两个三角形的两边长
9、相应成比例，同步,夹角相应相等可得相似.固然,在考试时,只需大胆使用,也可运用平面几何知识进行证明本题结论是有关三角形的欧拉定理,即设O、G、H分别是BC的外心、重心和垂心，则、H三点共线,且OGGH=12，运用向量表达就是.例8、点O是三角形AB所在平面内的一点，满足,则点是的( ）.A.三个内角的角平分线的交点B三条边的垂直平分线的交点C三条中线的交点.三条高的交点分析 移项后不难得出，点是的垂心，选.3 推广应用题例9在内求一点，使最小分析如图2，构造向量解决取为基向量，设，有.于是，当时,最小,此时,即，则点为的重心.例0已知为所在平面内一点,满足,则为的 心分析 将，也类似展开代入,
10、已知等式与例的条件同样.也可移项后,分解因式合并化简,为垂心例11 已知为的外心，求证:分析 构造坐标系证明如图3,觉得坐标原点，在轴的正半轴,在轴的上方,直线的方程是，由于点与点必在直线的同侧,且，因此有,得.直线的方程是,由于点与点必在直线的同侧，且,因此有，得.于是,容易验证,又，,，又，则所证成立.总结：知识综述（一）三角形各心的概念简介1、重心三角形的三条中线的交点；2、垂心三角形的三条垂线的交点；、内心三角形的三个内角角平分线的交点(三角形内切圆的圆心)；4、外心三角形的三条垂直平分线的交点（三角形外接圆的圆心）根据概念,可知各心的特性条件.例如:重心将中线长度提成2：;垂线与相应边的向量积为0;角平分线上的任意点到角两边的距离相等;外心到三角形各顶点的距离相等(二）三角形各心的向量表达1、 O是的重心；2、 是的垂心；3、 O是的外心(或）;4、 O是的内心；注意:向量所在直线过的内心(是的角平分线所在直线）
