G为三角形ABC的重心,P为三角形ABC所在平面上任意一点.求证:PA^2+PB^2+PC^2=GA2+GB^2+GC^2+3PG^2
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/27 22:25:43
G为三角形ABC的重心,P为三角形ABC所在平面上任意一点.求证:PA^2+PB^2+PC^2=GA2+GB^2+GC^2+3PG^2
G为三角形ABC的重心,P为三角形ABC所在平面上任意一点.求证:PA^2+PB^2+PC^2=GA2+GB^2+GC^2+3PG^2
G为三角形ABC的重心,P为三角形ABC所在平面上任意一点.求证:PA^2+PB^2+PC^2=GA2+GB^2+GC^2+3PG^2
首先根据余弦定理可以写出下列三式:
GA^2+PG^2-PA^2=2GA*PG*cos角AGP
GB^2+PG^2-PB^2=2GB*PG*cos角BGP
GC^2+PG^2-PC^2=2GC*PG*cos角CGP
三式相加并与问题比较,可知原命题等价于证明:
GA*cos角AGP+GB*cos角BGP+GC*cos角CGP=0,对于任意点P成立
这个的证明需要用到重心的性质:重心三等分中线
可以选取直线PG为坐标轴,然后用余弦的定义和上述性质就可以证明了.
证明:取中线BG中点M,则2(PA2+PC2)=AC2+4PE2, ①
2(PB2+PG2)=BG2+4PM2, ②
2(PE2+PM2)=ME2+4PG2, ③
①+②+③×2得:2(PA2+PB2+PC)=AC2+GB2+2ME2+6PG2
= 2GB2+6PG2+AC2+ 4GE2
=2GB2+6PG2+2GA2+2GC2.
∴ ...
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证明:取中线BG中点M,则2(PA2+PC2)=AC2+4PE2, ①
2(PB2+PG2)=BG2+4PM2, ②
2(PE2+PM2)=ME2+4PG2, ③
①+②+③×2得:2(PA2+PB2+PC)=AC2+GB2+2ME2+6PG2
= 2GB2+6PG2+AC2+ 4GE2
=2GB2+6PG2+2GA2+2GC2.
∴ PA2+PB2+PC2=GA2+GB2+GC2+3PG2.
于是PA2+PB2+PC2≥GA2+GB2+GC2.等号当且仅当P与G重合时成立.
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