在《三角形重心原理和杠杆原理》一文,说了点数学结论里面的物理原理,数理本就一家,今天我们再来一次这样的探讨。我们用杠杆原理证明三角形里著名的三线共点。不过并不打算一个一个证明,因为所有的三线共点都可以归结为著名的塞瓦定理,只要我们能证明塞瓦定理,所有的三线共点都只是其中的一种特殊情况而已,这一点我在《三角形的那些三线共点的证明》一文里已经很详细阐述。 先看今天的主角——杠杆原理: 质点组的重心在两质点的连线上,且到两质点的距离与这两点的质量成反比。用图形话的语言来说就是: 如果 O 点是 G 和 M 的平衡点,G 点和 H 点的质量为 G 何 H,他们到平衡点的距离为 m 和 n,则一定有 Gm=Hn。反之,若 O 点的位置满足 Gm=Hn。则 O 点一定是 G 和 H 的平衡点。 今天就是要用杠杆原理来证明塞瓦定理,当然首先要知道什么是塞瓦定理。 塞瓦定理: 在△ABC 中,过三顶点向对边做线段,AX、BY、CZ,则这三条线段交于一点的充要条件是: 看这结论多漂亮!我们如今用杠杆原理来证明 证明:设 BX=a,XC=b,CY=c,YA=d,AZ=e,ZB=f。在 B 点放置质量为 a 的质点,C 点放置质量为 b 的质点,A 点放置质量为 bd/c 的质点,至于为什么要这样放,看下图就知道: 之所以这样放,就是因为这时候 B 点和 C 点的重心就在 X 点(因为满足杠杆原理),A 点和 C 点的重心就是 Y 点。因此,质点组(A,B,C)的重心一定在直线 AX 上,又在 BY 上,也就必然是 AX 和 BY 的交点了,如果我们能证明该质点组的重心还在 CZ 上的话,那就说明 CZ 过 AX 和BY 的交点了,因为一个质点组的重心只有一个,从而证明了 AX,BY 和 CZ 共点。而依据条件: 这样就证明了塞瓦定理。我们可以依照类似的方法证明必要性,在这里我就忽略了。有了塞瓦定理,那么三角形的那些三线共点就都可以得到证明。