중점 삼각형
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1. 개요
중점 삼각형은 삼각형의 세 변의 중점을 연결하여 만들어지는 삼각형이다. 중점 삼각형은 원래 삼각형의 무게중심을 중심으로 -1/2 비율로 축소된 도형이며, 세 변은 원래 삼각형의 변에 평행하고 길이는 1/2이다. 중점 삼각형의 수심은 원래 삼각형의 외심과 일치하며, 9점원은 중점 삼각형의 외접원이다. 중점 삼각형의 나겔 점은 원래 삼각형의 내심과 일치한다. 반대로, 원래 삼각형은 중점 삼각형의 반보충 삼각형 또는 역보 삼각형이라고 불린다.
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중점 삼각형 | |
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개요 | |
정의 | 어떤 삼각형 각 변의 중점을 이어서 만든 삼각형 |
다른 이름 | 중점삼각형, 페르미델 삼각형 |
성질 | |
닮음 | 원래 삼각형과 닮음 (닮음비 1:2) |
넓이 | 원래 삼각형 넓이의 1/4 |
둘레 | 원래 삼각형 둘레의 1/2 |
수심 | 원래 삼각형의 외심과 일치 |
무게 중심 | 원래 삼각형과 무게 중심 공유 |
변 | 원래 삼각형 각 변의 절반 길이 |
위치 관계 | 원래 삼각형 내부 중앙에 위치 |
합동 | 4개의 합동인 중점 삼각형으로 분할 가능 |
중선 | 원래 삼각형 중선의 절반 길이 |
평행 | 중점 삼각형 각 변은 원래 삼각형 해당 변과 평행 |
2. 정의
삼각형 ABC의 세 변 BC, CA, AB의 중점을 각각 D, E, F라고 할 때, 삼각형 DEF를 삼각형 ABC의 '''중점 삼각형'''이라고 한다.
중점 삼각형은 원래 삼각형과 여러 흥미로운 기하학적 관계를 맺고 있다. 중점 삼각형은 무게 중심을 중심으로 하고 -1/2을 비로 하는 중심 닮음 변환에 대한 원래 삼각형의 상이다.[14][15]
3. 성질
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또한, 중점 삼각형은 닮음 변환에 의해 변환된 의 이미지로 볼 수 있으며, 이때 변환의 중심은 무게중심이고 비율은 -1/2이다.
참조 삼각형의 중점 삼각형은 참조 삼각형의 수심과 꼭짓점 사이의 중점을 꼭짓점으로 하는 삼각형과 합동이다.[2]
3. 1. 기본 성질
삼각형 ABC의 세 변 BC, AC, AB의 중점을 각각 D, E, F라고 할 때, 삼각형 DEF를 삼각형 ABC의 '''중점 삼각형'''이라고 한다.
중점 삼각형의 세 변은 각각 원래 삼각형의 세 변에 평행하며, 길이는 각각 원래 삼각형 세 변의 길이의 1/2이다.[14][15] 이는 중점 연결 정리로부터 쉽게 유도된다. 중점 삼각형과 원래 삼각형은 닮음이며, 닮음비는 1:2이다. 또한, 닮음의 중심은 무게중심 (두 삼각형의 무게중심은 일치한다)이다.[1]
중점 삼각형의 둘레는 삼각형 ABC의 반둘레와 같고, 넓이는 삼각형 ABC 넓이의 1/4이다. 원래 삼각형이 중점 삼각형에 의해 나뉘어진 네 개의 작은 삼각형들은 모두 합동이다.[1]
원래 삼각형에 대한 중점 삼각형처럼, 무게중심을 중심으로 -1/2 배 확대한 도형을 원래 도형의 "Complement"라고 한다. 도형이 점이라면, 그 Complement를 보점이라고 한다.[8]
3. 2. 삼각형의 중심
중점 삼각형의 무게 중심은 원래 삼각형의 무게 중심과 일치한다.[14][15][1] 중점 삼각형의 수심은 원래 삼각형의 외심과 일치하며, 이 사실은 외심, 무게중심, 수심의 공선을 증명하는 도구를 제공한다.[1] 중점 삼각형의 외접원은 원래 삼각형의 구점원과 일치하며, 따라서 구점원의 중심은 중점 삼각형의 외심이다. 중점 삼각형의 나겔 점은 원래 삼각형의 내심과 일치한다.[2]
원래 삼각형에 대한 중점 삼각형처럼, 무게중심을 중심으로 -1/2 배 확대한 도형을, 원래 도형의 "Complement"라고 하며, 도형이 점이라면, 그 Complement를 보점이라고 한다.[8]
다음은 Complement의 예시이다.
중점 삼각형 | 원래 삼각형 |
---|---|
꼭짓점 | 변의 중점 |
무게중심 | 무게중심 |
내심 | 슈피커 점 |
외심 | 9점 원의 중심 |
수심 | 외심 |
제르곤 점 | 미텐푸크트 |
나겔 점 | 내심 |
드 롱샹 점 | 수심 |
제3 브로카르 점 | 브로카르 중점 |
오일러 선 | 오일러 선 |
외접원 | 9점 원 |
내접원 | 슈피커 원 |
슈타이너 외접 타원 | 슈타이너 내접 타원 |
3. 3. 기타 성질
중점 삼각형은 원래 삼각형의 외심의 족삼각형이다.[1] 원래 삼각형과 그 중점 삼각형은 직교 삼각형이다. 삼각형의 내심은 항상 중점 삼각형 안에 존재한다.[3] 어떤 점이 삼각형 내부의 내접 타원의 중심이 될 필요충분조건은 그 점이 중점 삼각형 내부에 있는 것이다.[4] 중점 삼각형은 다른 세 개의 내부 삼각형 중 어떤 것도 더 작은 넓이를 갖지 않는 유일한 내접 삼각형이다.[5]중점 삼각형의 수심은 원래 삼각형의 외심과 일치하고, 중점 삼각형의 나겔 점은 원래 삼각형의 내심이다.[2]
4. 좌표
삼각형 의 변의 길이를 라고 할 때, 중점 삼각형 의 꼭짓점에 대한 삼선좌표는 다음과 같다.
점 | 삼선좌표 |
---|---|
E | |
F | |
D |
5. 반보충 삼각형 (역보 삼각형)
삼각형 EFD가 삼각형 ABC의 중점 삼각형이라면, 삼각형 ABC는 삼각형 EFD의 '''반보충 삼각형''' 또는 '''역보 삼각형'''이다. 반보충 삼각형은 원래 삼각형의 각 꼭짓점을 지나면서 대변에 평행한 세 직선으로 이루어진다. 즉, C를 지나면서 AB에 평행한 직선, B를 지나면서 AC에 평행한 직선, A를 지나면서 BC에 평행한 직선으로 구성된다.
반보충 삼각형의 꼭짓점은 원래 삼각형의 반보충점(무게중심에 대해 -2배 닮음 변환된 점)이다. 이는 중점 삼각형의 꼭짓점이 A, B, C의 보충점인 것과 대응된다.
삼각형 ABC에 대한 반보충 삼각형 E'F'D'의 꼭짓점에 대한 삼선좌표는 다음과 같다.
E' | F' | D' |
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참조
[1]
서적
The Secrets of Triangles
Prometheus Books
2012
[2]
서적
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Dover Publications
2007
[3]
논문
The distance from the incenter to the Euler line
http://forumgeom.fau[...]
2011
[4]
서적
A Distorted View of Geometry
Mathematical Association of America
1979
[5]
논문
On an Erdos inscribed triangle inequality
http://forumgeom.fau[...]
2005
[6]
서적
初等幾何学 第1巻 平面之部
山海堂書店
[7]
서적
英和数学新字典
開新堂
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웹사이트
Complement
https://mathworld.wo[...]
2024-03-30
[9]
웹사이트
Medial Triangle
https://mathworld.wo[...]
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[10]
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Anticomplementary Triangle
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[11]
웹사이트
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[12]
서적
重心座標による幾何学
現代数学社
2014
[13]
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Anticomplement
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2024-03-30
[14]
서적
Advanced Euclidean Geometry
Dover Publications
1960
[15]
서적
Geometry for College Students
Brooks/Cole
2001
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