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今天我们要证明一个重要的几何定理:三角形的三条高线共点。在任意三角形中,从每个顶点向对边作垂线,这三条垂线必定相交于一点,这个点称为垂心。让我们先观察一个具体的三角形例子。
为了证明三条高线共点,我们采用一个巧妙的方法:构造辅助三角形。具体做法是,过三角形ABC的每个顶点,作平行于对边的直线。比如过点A作平行于BC的直线,过点B作平行于AC的直线,过点C作平行于AB的直线。这三条平行线将构成一个更大的三角形A'B'C'。
现在我们发现了一个关键性质:在构造的大三角形A'B'C'中,原三角形ABC的每条边都恰好是大三角形对应边的垂直平分线。例如,边BC是A'B'和A'C'的垂直平分线。这意味着原三角形ABC的高线,实际上就是大三角形A'B'C'各边的垂直平分线。
现在我们运用一个重要的几何定理:任意三角形的三条边的垂直平分线必定相交于一点,这个点称为外心。由于原三角形ABC的高线恰好是大三角形A'B'C'各边的垂直平分线,根据这个定理,这三条垂直平分线必定相交于一点。因此,原三角形ABC的三条高线也必定相交于一点,这个点就是垂心H。