三角形垂心計算機

歡迎使用三角形垂心計算機 —— 這是一個互動式工具，可以根據三角形的頂點坐標尋找垂心（三條高線的交點），並提供顯示高線、歐拉線、分步解答和完整三角形分析的實時圖表。無論您是幾何系學生、從事坐標幾何工作的工程師，還是數學愛好者，此計算機都能讓垂心計算變得即時且直觀。

什麼是三角形的垂心？

三角形的垂心是所有三條高線相交的點。高線是從頂點向對邊（或其延長線）引出的垂直線段。垂心是四個經典三角形中心之一，與重心、外心和內心並列。

垂心公式

對於頂點為 A(x₁, y₁)、B(x₂, y₂) 和 C(x₃, y₃) 的三角形，垂心 H(Hx, Hy) 可以通過求解垂直方程組得到：

這會產生一個包含兩個未知數（Hx 和 Hy）的線性方程組，可通過克萊姆法則或代入法求解。

垂心位於何處？

與重心（始終位於內部）不同，垂心的位置取決於三角形的類型：

• 銳角三角形：垂心位於三角形內部。
• 直角三角形：垂心與直角頂點重合。
• 鈍角三角形：垂心位於三角形外部，在鈍角對邊的另一側。

歐拉線

對於任何非等邊三角形，三個重要的中心在歐拉線上共線：

• 外心 (O) —— 外接圓的圓心
• 重心 (G) —— 質量中心（中線交點）
• 垂心 (H) —— 高線交點

重心將線段 OH 從 O 開始以 1:2 的比例分割，即 OG:GH = 1:2。這種強大的關係將三個看似不相關的三角形屬性聯繫在一起。

如何使用此計算機

1. 輸入坐標：輸入頂點 A、B 和 C 的 x 和 y 值。支持負數和小數。
2. 選擇精度：選擇您偏好的小數位數（2 到 10）。
3. 點擊計算：垂心 H = (Hx, Hy) 將隨完整的解析過程和互動圖表一起顯示。
4. 探索圖表：查看三角形及其三條帶有直角標記的顏色編碼高線、垂足、動態垂心以及連接 H、G 和 O 的歐拉線。

垂心與其他三角形中心的比較

垂心的屬性

• 高線共點性：任何三角形的三條高線總是相交於一點 —— 垂心。這是塞瓦定理的一個結果。
• 歐拉線：H、G 和 O 是共線的（等邊三角形除外，等邊三角形中它們重合）。
• 反射屬性：將垂心對任何一邊的中點進行對稱反射，該點將落在外接圓上。
• 垂心系統：如果 H 是三角形 ABC 的垂心，那麼每個頂點都是由另外兩個頂點和 H 組成的三角形的垂心。
• 距離關係：從垂心到頂點的距離之和等於從外心到頂點距離之和的兩倍。

常見問題解答

什麼是三角形的垂心？

垂心是三角形三條高線相交的點。高線是從頂點到對邊的垂直線段。它是四個經典三角形中心之一，並位於歐拉線上。

如何使用坐標計算三角形的垂心？

利用點積條件建立兩個垂直方程：AH·BC = 0 和 BH·AC = 0。這會得到一個 2×2 的線性系統，您可以使用克萊姆法則求解垂心坐標 (Hx, Hy)。此計算機自動執行所有這些步驟。

垂心總是在三角形內部嗎？

不。垂心僅在銳角三角形中位於內部。對於直角三角形，它位於直角頂點。對於鈍角三角形，它位於三角形外部。這使得垂心在三角形中心中顯得獨一無二。

什麼是歐拉線？

歐拉線是穿過三個三角形中心的直線：外心 (O)、重心 (G) 和垂心 (H)。重心將線段 OH 從 O 分成 1:2 的比例。對於等邊三角形，這三者重合，因此不存在唯一的直線。

垂心和重心有什麼區別？

垂心是三條高線（垂直於對邊）相交的地方，而重心是三條中線（連接到對邊中點）相交的地方。重心始終在三角形內部，是其質量中心。對於鈍角三角形，垂心可能在外部。

額外資源

• 高線 (三角形) - 維基百科
• 歐拉線 - 維基百科
• 三角形中心 - 維基百科