三角形の五心
証明にあたって、
・二等辺三角形の等辺を挟む角の二等分線は、対辺の垂直二等分線である。およびその逆。
・ある線分の両端と、その線分の垂直二等分線上の任意の点で、三角形が出来るとき、
それは二等辺三角形である。
・中点連結定理
などは、既知のこととします。
重心 | 三角形の3本の中線は一点で交わる |
△AGBと△DEGにおいて、中線連結定理より、 AB//DE かつ AB:DE=2:1 よって、△AGBと△DEGは相似で、相似比は2:1。 よって、BEは、ADを2:1に内分する点Gで交わる。 同様に、CFも、ADを2:1に内分する点Gで交わる。 以上より、3直線AD,BE,CFは、一点Gで交わる。 |
外心 | 三角形の各辺の垂直二等分線は一点で交わる |
BCの垂直二等分線と、CAの垂直二等分線の交点Oを 考える。 △OBCにおいて、ODはBCの垂直二等分線なので、 OB=OC △OCAにおいても同様に、 OC=OA よって、△OABは、 OA=OB の二等辺三角形なので AB の垂直二等分線は点Oを通る。 以上より、3辺の垂直二等分線は、一点Oで交わる。 |
内心 | 三角形の3つの角の二等分線は一点で交わる。 |
∠Aの二等分線と∠Bの二等分線の交点 I を考える。 点I からBC,CA,AB におろした垂線の足をD,E,Fとする。 △AEIと△AFI において、 ∠AEI=∠AFI=90° 斜辺は共通 ∠IAE=∠IAF よって、△AEIと△AFI は合同となり、IE=IF。 同様に、IF=ID。 よって、IE=ID。 △ICDと△ICE において、 ∠IEC=∠IDC=90° 斜辺は共通 ID=IE よって、△ICDと△ICE は合同となり、∠ICD=∠ICE。 よって、CI は、∠ACBの二等分線となる。 以上より、3つの角の二等分線は、一点Iで交わる。 |
傍心 | △ABCの∠Aの角の二等分線と、∠B、∠Cの外角 (辺BCに対して、点Aと反対側に取る)の2等分線は一点で交わる。 |
∠Bの外角の二等分線と、∠Cの外角の二等分線の 交点Jを考える。 点Jから、BC,CA,ABにおろした垂線の足を、D,E,Fとする。 内心の時と同様に、JF=JD および、JD=JE より、 JF=JE となり、△JAFと△JAEにおいて、 ∠AFJ=∠AEJ=90° 斜辺は共通 JF=JE より、△JAFと△JAEは合同であり、AJは∠BACの 二等分線となる。 以上より、∠Aの二等分線と、∠B、∠Cの外角の二等分線は一点Jで交わる。 |
垂心 | 三角形の各頂点から対辺(またはその延長)におろした 垂線は一点で交わる。 |
図のように、各頂点を通り、対辺と平行な直線で作られる 三角形DEFを作ると、各垂線は、△DEFの各辺の垂直二等分線となる。 すなわち、△DEFの外心を考えることになり、これは1点に決まるので、△ABCの垂心も1点に決まる。 |