定理

拿破仑定理:向外作等边三角形的中心构成等边三角形

以三角形每条边为边向外作等边三角形,这三个等边三角形的中心一定构成一个等边三角形——无论原来的三角形是什么形状。

问题引入

取一个随便画的三角形,在每条边上向外"贴"一个等边三角形,再取这三个等边三角形的中心(重心)。

连起来你会发现:这三个中心构成一个等边三角形——不管原来的三角形多么歪斜。这就是拿破仑定理。

动态观察

拖动原三角形的顶点 A、B、C,观察三个中心连成的三角形。

拿破仑定理
  1. 拖动 A、B、C,把原三角形拉成各种形状(锐角、钝角、很扁都试试)。
  2. 盯住侧栏的三条边长读数,看它们是否始终相等。
  3. 注意三个等边三角形都在原三角形的外侧。

规律发现

设以 △ABC 的三边分别向外作等边三角形,它们的中心为 P、Q、R,则:

△PQR 是等边三角形(PQ = QR = RP)

以任意三角形各边向外作等边三角形,三个中心连成的三角形是什么形状?

  • A一定是等边三角形
  • B一定是直角三角形
  • C形状随原三角形变化
查看答案

一定是等边三角形,这正是拿破仑定理的内容——它与原三角形的形状无关。

原理解释

证明的关键是旋转 60° 与手拉手模型:

  • 等边三角形的中心到三个顶点的距离相等、张角都是 120°,所以它同时也是外心与重心;
  • 连接两个中心(比如 P 与 Q)时,可以把其中一个等边三角形绕公共顶点旋转 60°,制造出一对共顶点旋转的全等三角形(正是「手拉手模型」);
  • 由旋转全等得到两条线段相等与夹角为 60°,从而证明 △PQR 的三条边相等。

拿破仑定理是"手拉手模型"最经典的应用之一:先旋转、再配对全等,这类思路在竞赛题中反复出现。

拿破仑定理中,三个中心构成的三角形是什么三角形?(填两个字)

查看答案

等边三角形。无论原三角形如何变化,三个中心之间的距离始终相等。

例题应用

拿破仑定理在竞赛中主要作为证明题出现,也常被用来构造 60° 角。

  1. 见到"以各边向外作等边三角形"或"作正三角形",优先想到拿破仑定理与手拉手模型。
  2. 需要证明线段相等时,找公共顶点与旋转中心,构造旋转全等。
  3. 需要 60° 角时,等边三角形的中心与顶点连线自带 30°、120° 等特殊角。
  4. 若原三角形退化(三点共线),结论仍然成立,可作为边界情形检验。

在本单元的画板上,把原三角形拖成很扁的形状(接近三点共线),观察三个中心是否仍然构成等边三角形。再试试把它拖成直角三角形。

查看答案

参考结论:仍然构成等边三角形。拿破仑定理对任意非退化三角形都成立,包括退化的极限情形;直角三角形同样成立。这说明结论的"强制性"很强——它只依赖"向外作等边三角形"这一构造,与原三角形的角与边无关。

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