等边三角形的性质
内容
识别
基本性质
因为等边三角形在某种意义上是最简单的多边形,许多典型的重要性质都很容易计算。例如,对于一个边长相等的三角形 ,我们有以下几点:
- 每条边的高度、中值、角等分线和垂直等分线都是同一条线。
- 这三条线(每边一条)也是行对称三角形的。
- 上面提到的这三条线的长度都是一样的 .
- 等边三角形的面积是 .
- 的垂心,外心,内心,重心和9分中心都是一样的。的欧拉线退化为一个点。
- 的外接圆半径等边三角形的 .注意这是 高度的长度,因为每个高度也是三角形的中值。
- 的内接圆半径等边三角形的 .注意内半径为 高度的长度,因为每个高度也是三角形的中值。内半径也是 圆周的长度。
同样值得注意的是,六个全等的等边三角形可以排列成正六边形,也使得正六边形的一些性质很容易被发现。例如,正六边形带边长的面积 仅仅是 .
高级属性
首先,值得注意的是,外径是内径的两倍,这是重要的 根据欧拉不等式。等边三角形提供了等号的情况,在更高级的情况下,如Erdos-Mordell不平等.
如果 等边三角形内的任意一点,其到三条边的距离之和等于三角形的高度长度:
等边三角形也是唯一一个边长和角都是合理的三角形(用度数来衡量)。
当内接在一个单位正方形内时,等边三角形的最大可能面积是 ,当三角形的方向为a时 角和有长度的边
同样值得注意的是,除了上图中的等边三角形,还有另外三个有面积的三角形 , 与 最大的 它们满足这个关系 .事实上, 是真实的任何由等边三角形外接的矩形,不论方向如何。
等边三角形在复杂平面中特别有用,因为它们的顶点 满足的关系 在哪里 是原始的第三种根的团结,这意味着 和 .特别地,这允许一个简单的方法来确定最后一个顶点的位置,给定其余两个顶点的位置。
等边三角形的另一个性质是范·休顿定理:
如果 是等边三角形和 弧线上有一个点吗 三角形的外圆 然后
使用托勒密定理在环四边形上 ,我们有
或
下面是一个与坐标平面有关的例子。
证明平面上没有顶点为整数坐标的等边三角形。
假设平面上有一个顶点为整数坐标的等边三角形。
面积的行列式是有理的,所以如果这三个点都是有理的,那么三角形的面积也是有理的。
另一方面,有边长的等边三角形的面积 是 ,这是不合理的,因为 为整数,且 是无理数。
这是一个矛盾。
涉及等边三角形的定理
莫理定理说明相邻角三等分线的三个交点构成一个等边三角形(右边图片中的粉色三角形)。
事实上,这个定理推广了:剩余的交点决定了另外四个等边三角形。另外,这个定理的推广结果是总共有18个等边三角形。然而,第一条(如图所示)是目前为止最重要的。
拿破仑定理指出,如果等边三角形竖立在任何三角形的边上,那三个三角形的中心本身就构成一个等边三角形。
如果三角形是向外竖立的,就像左边的图像一样,这个三角形被称为外拿破仑三角形。否则,如果三角形是向内竖立的,这个三角形就被称为内心的拿破仑三角形。这两个三角形的面积之差等于原三角形的面积。
内拿破仑三角形和外拿破仑三角形共享同一个中心,也就是重心原来的三角形。