题型三 三角形“四心”与向量结合 (一)平面向量与三角形内心1、O 是平面上的一定点，A,B,C 是平面上不共线的三个点，动点P 满足+=λ，[)+∞∈,0λ则P 点的轨迹一定通过ABC ∆的（ ）（A ）外心（B ）内心（C ）重心（D ）垂心2、已知△ABC ，P 为三角形所在平面上的一点，且点P 满足：0a PA b PB c PC ⋅+⋅+•=，则P 是三角形的（ ）Ａ 外心 Ｂ 内心 C 重心 D 垂心3、在三角形ABC 中，动点P 满足：CP AB CB CA •-=222，则P 点轨迹一定通过△ABC 的： （ ）Ａ 外心 Ｂ 内心 C 重心 D 垂心(二)平面向量与三角形垂心 “垂心定理”H 是△ABC 所在平面内任一点，HA HC HC HB HB HA ⋅=⋅=⋅⇔点H 是△ABC 的垂心.证明：由⊥⇔=⋅⇔=-⋅⇔⋅=⋅00)(, 同理AB HC ⊥，⊥.故H 是△ABC 的垂心. （反之亦然（证略））4、已知△ABC ，P 为三角形所在平面上的动点，且动点P 满足：0PA PC PA PB PB PC •+•+•=，则P 点为三角形的 （ ） Ａ 外心 Ｂ 内心 C 重心 D 垂心5、点O 是三角形ABC 所在平面内的一点，满足⋅=⋅=⋅，则点O 是ABC ∆的 （ ）（A ）三个内角的角平分线的交点 （B ）三条边的垂直平分线的交点（C ）三条中线的交点 （D ）三条高的交点6、在同一个平面上有ABC ∆及一点Ｏ满足关系式： 2O A ＋2BC ＝2OB ＋2CA ＝2OC ＋2AB ，则Ｏ为ABC ∆的 （ ） Ａ 外心 Ｂ 内心 C 重心 D 垂心(三)平面向量与三角形重心 “重心定理”G 是△ABC 所在平面内一点，++=0⇔点G 是△ABC 的重心.证明 图中GE GC GB =+连结BE 和CE ，则CE=GB ，BE=GC ⇔BGCE 为平行四边形⇒D 是BC 的中点，AD 为BC 边上的中线.将GEGC GB =+代入GC GB GA ++=0，得EG GA +=0⇒GD GE GA 2-=-=，故G 是△ABC 的重心.（反之亦然（证略）） P 是△ABC 所在平面内任一点.G 是△ABC的重心⇔)(31++=.证明CG PC BG PB AG PA PG +=+=+=⇒)()(3PC PB PA CG BG AG PG +++++=∵G 是△ABC 的重心 ∴++=0⇒++=0，即PC PB PA PG ++=3由此可得)(31++=.（反之亦然（证略））7、已知O 是平面上一 定点，A 、B 、C 是平面上不共线的三个点，动点P 满足：)(++=λ，则P 的轨迹一定通过△ABC 的 （ ）Ａ 外心 Ｂ 内心 C 重心 D 垂心8、已知A 、B 、C 是平面上不共线的三点，O 是三角形ABC 的重心，动点P 满足 =31 (21+21+2),则点P 一定为三角形ABC 的 （ ）边中线的中点 边中线的三等分点（非重心） C.重心 边的中点(四)平面向量与三角形外心9、若O 为ABC ∆内一点，OA OB OC==，则O 是ABC ∆ 的（ ） A ．内心 B ．外心 C ．垂心 D ．重心10、ABC ∆的外接圆的圆心为O ，两条边上的高的交点为H ，)(OC OB OA m OH ++=，则实数m =(五)平面向量与三角形四心11、已知向量1OP ，2OP ，3OP 满足条件1OP +2OP +3OP =0，|1OP |=|2OP |=|3OP |=1， 求证 △P 1P 2P 3是正三角形.（《数学》第一册（下），复习参考题五B 组第6题）12、在△ABC 中，已知Q 、G 、H 分别是三角形的外心、重心、垂心。
求证：Q 、G 、H 三点共线，且QG:GH=1:2。
13、若O 、H 分别是△ABC 的外心和垂心.求证 OC OB OA OH ++=.14、 设O 、G 、H 分别是锐角△ABC 的外心、重心、垂心. 求证 OHOG 31=15已知点O 、N 、P 在三角形ABC 所在平面内，且==,=++,则PB PA •=•=•则点O 、N 、P 依次是三角形ABC 的（A ）重心、外心、垂心 （B）重心、外心、内心 （C ）外心、重心、垂心 （D ）外心、重心、内心题型三 三角形“四心”与向量结合答案1、解析：因为是向量AB 的单位向量设AB 与AC 方向上的单位向量分别为21e e 和， 又=-，则原式可化为)(21e e +=λ，由菱形的基本性质知AP 平分BAC ∠，那么在ABC ∆中，AP 平分BAC ∠，则知选B. 4、解析:由=⋅-⋅⋅=⋅PC PB PB PA PC PB PB PA 得.即0,0)(=⋅=-⋅CA PB PC PA PB 即则AB PC BC PA CA PB ⊥⊥⊥,,同理 所以P 为ABC ∆的垂心. 故选D. 8、取AB 边的中点M ，则OM 2=+，由=31 (21+21+2)可得3OM 23+=，∴32=，即点P 为三角形中AB 边上的中线的一个三等分点，且点P 不过重心，故选B.9、解析：由向量模的定义知O 到ABC ∆的三顶点距离相等。
故O 是ABC ∆ 的外心 ，选B 。
10、111证明 由已知1OP +2OP =-3OP ，两边平方得1OP ·2OP =21-，同理 2OP ·3OP =3OP ·1OP =21-，∴|21P P |=|32P P |=|13P P |=3，从而△P 1P 2P 3是正三角形.反之，若点O 是正三角形△P 1P 2P 3的中心，则显然有1OP +2OP +3OP =0且|1OP |=|2OP |=|3OP |.即O 是△ABC 所在平面内一点，1OP +2OP +3OP =0且|1OP |=|2OP |=|3OP |⇔点O 是正△P 1P 2P 3的中心. 12【证明】：以A 为原点，AB 所在的直线为x 轴，建立如图所示的直角坐标系。
设A(0,0)、B （x 1,0）、C(x 2,y 2)，D 、E 、F 分别为AB 、BC 、AC 的中点，则有：112222,0)(,)(,22222x x x y x y E F +D （、、 由题设可设1324,)(,)2x Q y H x y （、122(,)33x x y G +212243(,)(,)222x x y AH x y QF y ∴==--，212(,)BC x x y =- 2212422142()0()AH BCAH BC x x x y y x x x y y ⊥∴•=-+=-∴=-212223221232()()0222()22QF ACx x yQF AC x y y x x x y y y ⊥∴•=-+-=-∴=+121221224323()(,),)22x x x x x x y QH x y y --∴=--=--2（22y 2112212221232122122122122()(,),)3233223()23()1 (,)(,)6321 =3x x x y x x y x x x y QG y x x x x x y x x x x x y QH+--∴=--=------=--=--222（62y 66y 22y 即=3QH QG ，故Q 、G 、H 三点共线，且QG ：GH =1：2 13证明 若△ABC 的垂心为H ，外心为O ，如图. 连BO 并延长交外接圆于D ，连结AD ，CD .∴AB AD ⊥，BC CD ⊥.又垂心为H ，BC AH ⊥，AB CH ⊥， ∴AH ∥CD ，CH ∥AD ，∴四边形AHCD 为平行四边形，∴OC DO DC AH +==，故OC OB OA AH OA OH ++=+=.著名的“欧拉定理”讲的是锐角三角形的“三心”——外心、重心、垂心的位置关系：（1）三角形的外心、重心、垂心三点共线——“欧拉线”；（2）三角形的重心在“欧拉线”上，且为外——垂连线的第一个三分点，即重心到垂心的距离是重心到外心距离的2倍。
“欧拉定理”的向量形式显得特别简单，可简化成如下的向量问题.14证明 按重心定理 G 是△ABC 的重心⇔)(31OC OB OA OG ++=按垂心定理 ++= 由此可得 OHOG 31=.三角形“四心”与向量结合总结1．O 是ABC ∆的重心⇔0OC OB OA =++; 若O 是ABC ∆的重心，则ABC AOB AOC BOC S 31S S S ∆∆∆∆===故=++;1()3PG PA PB PC =++⇔G 为ABC ∆的重心.2．O 是ABC ∆的垂心⇔⋅=⋅=⋅;若O 是ABC ∆(非直角三角形)的垂心，则C tan B tan A tan S S S AOB AOC BOC ：：：：=∆∆∆ 故C tan B tan A tan =++3．O 是ABC ∆的外心⇔|OC ||OB ||OA |==(或222==)若O 是ABC ∆的外心则C 2sin :B 2sin :A 2sin AOB sin AOC sin BOC sin S S S AOB AOC BOC =∠∠∠=∆∆∆：：：： 故0OC C 2sin OB B 2sin OA A 2sin =++4．O 是内心ABC ∆的充要条件是(((=⋅=⋅=⋅引进单位向量，使条件变得更简洁。
如果记CA ,BC ,AB 的单位向量为321e ,e ,e ，则刚才O是ABC∆内心的充要条件可以写成0)e e (OC )e e (OB )e e (OA 322131=+⋅=+⋅=+⋅ ，O 是ABC ∆内心的充要条件也可以是c b a =++ 。
若O 是ABC ∆的内心，则c b a S S S AOB AOC BOC ：：：：=∆∆∆故 C sin B sin A sin c b a =++=++或; ||||||0AB PC BC PA CA PB P ++=⇔是ABC ∆的内心;向量()(0)||||AC AB AB AC λλ+≠所在直线过ABC ∆的内心(是BAC ∠的角平分线所在直线)；。