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可能是最简单的求梯形质心的方法,求此法最简单的证明(一共有4楼

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提到求梯形质心的方法。一般大家能想到的方法是这样的:
如图,设有梯形ABCD,下底边AB长为a, 上底边CD长为b。可将此梯形用对角线BD分为三角形ABD和BCD。分别找出这两个三角形的质心E和F(不难,即使是用尺规作图)。只要有一定的物理基础(或知道质心位置的微积分定义式),可知梯形的质心G必在线段EF上,且EG:GF=(三角形BCD的面积):(三角形ABD的面积)=CD:AB=b:a

但这样做太麻烦了。



1楼2007-06-28 08:55回复
    再传一下,可恶的百


    2楼2007-06-28 09:15
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      2025-08-28 20:44:50
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      这样就有5楼了。

      在《十万个为什么》中提到一种简单的方法:
      如图(注意图中的黑虚线为作图线,红虚线为证明所需的辅助线),做梯形的中位线HI,将BA延长至J,使JA=CD=b, 将DC延长至K,使CK=AB=a(注意两底边延长方向相反)。 连接JK,则JK与HI的交点G即为梯形的质心。

      证明的方法:首先必须证明梯形的质心在其中位线上。方法是延长两斜边AD和BC交于点L,大三角形ABL的质心可由小三形CDL的质心和梯形ABCD的质心合成找出。用同一法可证出三角形ABL和CDL的其中一条中线都在梯形中位线HI所在直线上,所以这两个三角形的质心都在HI直线上。然后用反证法可证出梯形的质心也必在HI上。
      然后再证出三角形ABD和BCD的质心E,F的连线EF和HI相交时(交点为G),HG:GI=(b+2a):(a+2b)=HK:JI,具体过程需要一定的几何计算,我就不详述了。根据同一法,就大功告成了。

      我的证明比较麻烦,可能大家会有简单的方法。但是…


      3楼2007-06-28 09:17
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        限定用尺规作图时,这个方法还是有一点点烦。特别是做中位线时。

        结果今天灵机一动,其实只要把AB延长至M,使BM=CD= b,CD延长至N,使DN=AB=a(这回两底边分别延长的方向跟上次的相反), 连接MN,则MN与JK的交点G即为梯形质心。这样就太容易了,连中位线都不用作,可能比找任意圆的圆心都简单。证明方法只要按上面的步骤就行了。但又有问题…


        4楼2007-06-28 09:19
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          这个方法很简单,但我的证明却很复杂,逻辑上似乎说不过去(有点费马大定理的味道:))。所以想请教大家,有没有简单的证明方法。要说明的是,JK和EF并不是相同的直线(可以算出JK的斜率小于EF的斜率),所以这个方向行不通。

          先行谢过


          5楼2007-06-28 09:22
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            • 128.200.167.*
            不好意思,在下犯了个术语上的错误。HI不是中位线(中位线是两斜边中点的连线),应该叫“两底边中点的连线”


            6楼2007-06-28 10:15
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              • 128.195.82.*
              顶,别沉,希望有高手能指教


              7楼2007-07-09 10:32
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                • 128.195.82.*


                8楼2007-07-19 12:59
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                  2025-08-28 20:38:50
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                  • 128.200.167.*
                  再顶


                  9楼2007-08-03 06:10
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                    我认真的看了楼主画的图。 
                    1楼的是标准方法: 
                    多边形质心坐标=各三角形质心心坐标与面积乘积/总面积 
                    3楼的图,看上去复杂,其实很简单啊。 
                    4楼的图,看上去少了HI,很简洁,不过规模大了。 

                    结论是,这个方法确实很好。
                    --------------------------------------------------------

                    下面给出复数形式的证明


                    ={E*S[ADB]+F*S[BCD]}/{S[ADB]+S[BCD]} 
                    =[Ea+Fb]/[a+b]````````````````````````````````[1] 

                    E=1/3[A+D+B],F=1/3[B+D+C]````````````````````[2] 

                    [C-D]/[B-A]=b/a```````````````````````````````[3] 

                    H=1/2[C+D],I=1/2[A+B]````````````````````````[4] 

                    G’={[2b+a]H+[2a+b]I}/[3a+3b]`````````````````[5] 

                    由[3]得出D=[bA-bB+aC]/a```````````````````````[6]


                    13楼2007-08-07 09:34
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                      由[1],[2],[6]得出

                      G={A[a + b + b^2/a]+B[a - b^2/a]+C[a + 2b]}/[3a+3b]

                      由[4],[5],[6]得出

                      G’={A[a + b + b^2/a]+B[a - b^2/a]+C[a + 2b]}/[3a+3b]

                      看见G,G’同一,得证


                      14楼2007-08-07 09:39
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                        打字不太方便哈,我仔细检查了一下,应该没有问题了


                        15楼2007-08-07 09:41
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                          你的方法确实简单!


                          16楼2007-08-07 09:43
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                            • 128.195.82.*
                            感谢吧主鼓励,原来一个复数就可以代表一个平面直角坐标系的点的坐标(不过也很容易明白),见教了。

                            在下现在正在做您那个球面三角形中位线长的问题(三内角之和为360度的那个球面三角的问题),本来想用余弦,正弦定律直接证的,但三角运算非常麻烦,看来还得好好思考一下。


                            17楼2007-08-07 13:57
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