平面幾何中,歐拉線,或稱尤拉線(圖中的紅線)是指過三角形垂心(藍)、外心(綠)、重心(黃)和九點圓圓心(紅點)的一條直線萊昂哈德·歐拉也稱尤拉證明了在任意三角形中,以上四點共線。歐拉線上的四點中,九點圓圓心到垂心和外心的距離相等,而且重心到外心的距離是重心到垂心距離的一半。注意內心一般不在歐拉線上,除了等腰三角形外。

歐拉線
歐拉線

證明

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如圖{\displaystyle H,G,O}分別是{\displaystyle {\triangle }ABC}的垂心,重心,外心。

{\displaystyle D}為直線{\displaystyle BO}{\displaystyle {\triangle }ABC}外接圓的交點,並連結{\displaystyle AH,AD,CD,CH}

(1) {\displaystyle {\because \quad }BD}是直徑,{\displaystyle {\therefore \quad }CD{\perp }BC}{\displaystyle AD{\perp }AB}

{\displaystyle H}是垂心,{\displaystyle {\therefore \quad }AH{\perp }BC}{\displaystyle CH{\perp }AB}

{\displaystyle {\therefore \quad }CD//AH}{\displaystyle AD//CH}

{\displaystyle ADCH}為平行四邊形。

->{\displaystyle AH=DC}

{\displaystyle O,\;M}分別是{\displaystyle BD,\;CB}的中點,

{\displaystyle {\therefore \quad }DC=2OM}{\displaystyle AH=2OM}

(2) 作{\displaystyle BC}邊上的中線{\displaystyle AM,}連結{\displaystyle OM,\;OH}

{\displaystyle OH}{\displaystyle AM}於點{\displaystyle G'}

{\displaystyle {\because \quad }OM{\perp }BC,\;{\triangle }AHG'{\sim \triangle }MOG',\;AH=DC=2OM}

{\displaystyle {\therefore \quad }AG'=2G'M}

{\displaystyle {\therefore \quad }G'}{\displaystyle \triangle ABC}的重心{\displaystyle G}

{\displaystyle \therefore \quad \triangle ABC}的垂心{\displaystyle H,}重心{\displaystyle G,}外心{\displaystyle O}三點共線{\displaystyle ,}直線{\displaystyle HGO}即歐拉線

推論

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九點圓的圓心也在歐拉線上,且在垂心到外心的線段的中點

如圖,H、G、Ω分別是△ABC的垂心、重心、外心,三角形的三邊中點I i,三高的垂足Hi,和頂點到垂心的三條線段的中點J i

令HΩ和J1I1的交點為K,∵BΩ=CΩ,BI1=CI1,∴ΩI1⊥BC,又∵AH1⊥BC,∴ΩI1∥AH1

∵∠GΩI1=∠AHG,∠GAH=∠GI1Ω,∴△AGH∽△GΩI1。∵AG=2GI1,∴AH=2ΩI1,即ΩI1=J1H。

∵ΩI1∥AH1, J1H=ΩI1 ∴J1K=KI1, HK = KΩ。

同理J2K=KI2, J3K=KI3。 可知K為九點圓圓心。

∵點K在HΩ上,HK = KΩ

∴九點圓圓心在歐拉線上,且在垂心到外心的線段的中點。

參考資料

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  1. 数学题解辞典·平面几何. 上海辭書出版社. 

外部連結

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