定理

斜边中线定理:斜边上的中线等于斜边的一半

直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,斜边中点到三个顶点距离相等。拖动直角顶点 C,观察 CM 与 AM、BM 始终相等。

问题引入

直角三角形里有一条关于「一半」的结论:斜边上的中线,长度恰好是斜边的一半。

更妙的是,斜边中点 M 到三个顶点的距离全都相等——它其实是这个三角形的外心,以 M 为圆心、MA 为半径画圆,三个顶点都落在圆上。

动态观察

直角顶点 C 沿圆滑动(这个圆正是以 AB 为直径的圆,所以 ∠ACB 永远是 90°),斜边 AB 固定不动。

斜边中线定理
  1. 拖动 C 沿圆移动,观察 ∠ACB 是否始终保持 90°。
  2. 盯住侧栏的 CM、AM、BM 三行读数,看它们是否始终相等。
  3. 勾选侧栏的「显示外接圆」,看清楚 M 到三个顶点的距离为什么一样。

规律发现

设 M 是斜边 AB 的中点,则:

CM = ½ AB = AM = BM

直角三角形 ABC 中,∠C = 90°,AB = 10,M 是 AB 的中点,则 CM 等于多少?

  • A4
  • B5
  • C10
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由斜边中线定理,CM = ½ AB = ½ × 10 = 5。

原理解释

把中线 CM 倍长到 D,使 CM = MD,连接 AD、BD:

  • 四边形 ACBD 的对角线互相平分(M 同时是 AB 与 CD 的中点),所以它是平行四边形;
  • 又因为 ∠ACB = 90°,这个平行四边形有一个直角,所以它是矩形;
  • 矩形的对角线相等,得 AB = CD;而 CD = 2CM。

于是 2CM = AB,即 CM = ½ AB。同时 M 到 A、B、C 的距离都是 ½ AB,所以 M 是 △ABC 的外心。

直角三角形 ABC 中,∠C = 90°,斜边 AB 上的中线 CM = 4,则 AB 等于多少?(只填数字)

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由 CM = ½ AB 得 AB = 2CM = 2 × 4 = 8。

例题应用

这条定理最常用的地方是把「斜边的一半」换成「中线」(或反过来),从而把分散的条件集中到一个三角形里。

  1. 确认三角形是直角三角形,并找准斜边。
  2. 取斜边中点 M,连出中线 CM。
  3. 需要「斜边一半」时直接写成 CM;需要 CM 时写成 ½ AB。
  4. 若题目说"某边上的中线等于该边的一半",则反过来判定它是直角三角形。

在 △ABC 中,CM 是 AB 边上的中线,且 CM = ½ AB。可以推出什么结论?

  • A∠C = 90°
  • B∠A = 90°
  • CAB = 2BC
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这是斜边中线定理的逆用:一边上的中线等于该边的一半,则该边所对的角是直角。此处 AB 所对的角是 ∠C,所以 ∠C = 90°,即 AB 是斜边。注意不是 ∠A 或 ∠B,也不要与 30° 角的结论混淆。

互动练习

直角三角形斜边的中点有什么特点?

  • A它到三个顶点的距离相等
  • B它到三条边的距离相等
  • C它到三个顶点的距离互不相等
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由斜边中线定理,M 到 A、B、C 的距离都是 ½ AB,所以它到三个顶点距离相等,正是三角形的外心(外接圆圆心)。到三条边距离相等的是内心,两者不要混。

在本单元的画板上,把 C 拖到使三角形「很扁」和「接近等腰直角」两种情形,观察 CM 与 AM、BM 的比值如何变化。你能说明为什么这个比值不会变吗?

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参考结论:CM : AM : BM 始终是 1 : 1 : 1。因为 M 是斜边中点、AB 长度不变,所以三个距离都恒等于 ½ AB;拖动 C 只改变三角形的形状(∠A、∠B 的大小),不改变斜边长度,也不改变中点位置,因此比值恒定。

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