三角形重心怎么求？

三角形是由三条线段相交而成的平面图形，重心是三角形内部一个特殊的点，它是三角形三条中线的交点，也是三角形重心定理的一个重要应用。在三角形的许多问题中，重心都是一个重要的概念，它不仅可以用于求解三角形的面积、周长、内切圆半径等问题，还可以应用于许多实际问题中。

一、三角形重心定理

在三角形ABC中，设M、N、P分别为BC、CA、AB三边的中点，G为三角形ABC的重心，则有以下三角形重心定理：

1. 重心到顶点的距离是其他两个顶点到重心距离的平均值，即：

AG = (BG CG) / 2

BG = (AG CG) / 2

CG = (AG BG) / 2

2. 重心到三角形三边的距离成比例，即：

AG : GM = BG : MN = CG : NP = 2 : 1

3. 三角形三个顶点与重心的连线交于一点，即：

AM、BN、CP三线交于一点G。

二、三角形重心的求法

1. 通过中线求重心

在三角形ABC中，连接BC的中点M、AC的中点N、AB的中点P，将三条中线交于一点G，则G为三角形ABC的重心。

证明：设三角形ABC的重心为G，连接AG、BG、CG，交BC、CA、AB于点M、N、P，则有：

AG : GM = 2 : 1

BG : GN = 2 : 1

CG : GP = 2 : 1

因此，可以得到：

GM GN GP = AG BG CG = 3AG

即：

AG = (GM GN GP) / 3

同理，可以得到：

BG = (GM GN GP) / 3

CG = (GM GN GP) / 3

因此，三角形的重心G是三条中线的交点。

2. 通过向量求重心

在三角形ABC中，设三个顶点的坐标分别为A(x1, y1)、B(x2, y2)、C(x3, y3)，则可以使用向量的方法求解三角形的重心。

设向量AG、BG、CG分别为：

AG = (x1 x2 x3, y1 y2 y3)

BG = (x1 x2 x3, y1 y2 y3)

CG = (x1 x2 x3, y1 y2 y3)

则三角形ABC的重心为：

G = (1/3)(x1 x2 x3, y1 y2 y3)

证明：设三角形ABC的重心为G，向量AG、BG、CG分别为a、b、c，则有：

a = (x1 x2 x3, y1 y2 y3)

b = (x1 x2 x3, y1 y2 y3)

c = (x1 x2 x3, y1 y2 y3)

因此，向量AG、BG、CG的平均值为：

(a b c) / 3 = (3x1 3x2 3x3, 3y1 3y2 3y3) / 3

= (x1 x2 x3, y1 y2 y3)

因此，三角形的重心G是向量AG、BG、CG的平均值。

三、三角形重心的应用

1. 求解三角形的面积

在三角形ABC中，设三个顶点的坐标分别为A(x1, y1)、B(x2, y2)、C(x3, y3)，则可以使用向量的方法求解三角形的面积。

设向量AB、AC分别为：

AB = (x2 - x1, y2 - y1)

AC = (x3 - x1, y3 - y1)

则三角形ABC的面积为：

S = 1/2 |AB × AC|

其中，|AB × AC|表示向量AB和向量AC的叉积，其大小等于向量AB和向量AC所围成的平行四边形的面积。

证明：设三角形ABC的面积为S，向量AB、AC分别为a、b，则有：

S = 1/2 |AB × AC|

= 1/2 |a × b|

= 1/2 |(x2 - x1)(y3 - y1) - (y2 - y1)(x3 - x1)|

因此，可以通过向量的方法求解三角形的面积。

2. 求解三角形的内切圆半径

在三角形ABC中，设三边长分别为a、b、c，半周长为s，则可以使用以下公式求解三角形的内切圆半径r：

r = S / s

其中，S为三角形的面积，s为三角形的半周长。