Trọng tâm là gì? Tính chất trọng tâm tam giác và cách xác định

0
(0)

Trong hình học, trọng tâm là một điểm đặc biệt trong một tam giác, đóng vai trò quan trọng trong nhiều vấn đề về hình học và ứng dụng thực tế. DINHNGHIA sẽ giúp bạn hiểu rõ trọng tâm là gì, tính chất của trọng tâm trong tam giác, cách xác định trọng tâm và một số bài tập vận dụng qua bài viết sau nhé.

Trọng tâm là gì?

Trọng tâm của một tam giác là điểm giao nhau của ba đường trung tuyến. Đường trung tuyến là đoạn thẳng nối một đỉnh của tam giác với trung điểm của cạnh đối diện. Trọng tâm thường được ký hiệu là điểm G.

Trọng tâm của một tam giác là điểm giao nhau của ba đường trung tuyến
Trọng tâm của một tam giác là điểm giao nhau của ba đường trung tuyến

Tính chất của trọng tâm trong tam giác

Trọng tâm của tam giác có tính chất quan trọng sau: Trọng tâm chia mỗi đường trung tuyến theo tỉ lệ 2:1, tức là đoạn thẳng từ đỉnh đến trọng tâm bằng 2/3 độ dài đường trung tuyến.

Trọng tâm tam giác vuông

Trọng tâm tam giác vuông nằm trên đường trung tuyến ứng với cạnh huyền, cách đỉnh góc vuông một đoạn bằng 1/3 đường trung tuyến đó.

Trọng tâm tam giác vuông nằm trên đường trung tuyến ứng với cạnh huyền
Trọng tâm tam giác vuông nằm trên đường trung tuyến ứng với cạnh huyền

Trọng tâm tam giác cân

Trọng tâm tam giác cân nằm trên đường trung tuyến ứng với cạnh đáy, đồng thời cũng là đường cao, đường phân giác của tam giác.

Trọng tâm tam giác cân nằm trên đường trung tuyến ứng với cạnh đáy
Trọng tâm tam giác cân nằm trên đường trung tuyến ứng với cạnh đáy

Trọng tâm của tam giác vuông cân

Trọng tâm tam giác vuông cân nằm trên đường trung tuyến ứng với cạnh huyền, cách đỉnh góc vuông một đoạn bằng 1/3 đường trung tuyến đó. Đồng thời, trọng tâm cũng là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác.

Trọng tâm tam giác vuông cân cũng là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác
Trọng tâm tam giác vuông cân cũng là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác

Trọng tâm tam giác đều

Trọng tâm tam giác đều nằm trên đường trung tuyến ứng với mỗi cạnh, đồng thời cũng là đường cao, đường phân giác của tam giác. Trọng tâm cũng là tâm đường tròn ngoại tiếp và tâm đường tròn nội tiếp tam giác.

Trọng tâm tam giác đều cũng là tâm đường tròn ngoại tiếp và tâm đường tròn nội tiếp tam giác
Trọng tâm tam giác đều cũng là tâm đường tròn ngoại tiếp và tâm đường tròn nội tiếp tam giác

Cách xác định trọng tâm tam giác

Có 3 cách để xác định trọng tâm của tam giác:

Cách 1: Xác định trọng tâm tam giác là giao điểm của 3 đường trung tuyến các cạnh.

  • Bước 1: Vẽ tam giác ABC, lần lượt xác định trung điểm của các cạnh AB, BC và CA.
  • Bước 2: Nối lần lượt các đỉnh đến trung điểm của cạnh đối diện. Nối A với G, B với F, C với E.
  • Bước 3: Giao điểm I của ba đường trung tuyến là AG, BF, CE là trọng tâm của tam giác ABC.

Cách 2: Xác định trọng tâm của tam giác dựa trên tỉ lệ đường trung tuyến như sau:

  • Bước 1: Vẽ tam giác ABC, xác định trung điểm M của cạnh BC.
  • Bước 2: Nối đỉnh A với trung điểm M, sau đó lấy điểm S sao cho AS = 2/3 AM. Theo tính chất trọng tâm tam giác thì điểm S chính là trọng tâm tam giác ABC.

Cách 3: Xác định trọng tâm của tam giác dựa vào tọa độ của trọng tâm tam giác trong mặt phẳng Oxy:

Trong mặt phẳng Oxy, nếu A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3) là các đỉnh của tam giác, thì tọa độ trọng tâm G được tính theo công thức:

Xác định trọng tâm của tam giác dựa vào tọa độ của trọng tâm tam giác

Bài tập về tính chất trọng tâm tam giác

Lý thuyết về trọng tâm tam giác

Trọng tâm tam giác là giao điểm của ba đường trung tuyến.

Áp dụng quy tắc trọng tâm tam giác:

Điểm G là trọng tâm tam giác ABC thì ta có:

Lý thuyết về trọng tâm tam giác - 1

Lý thuyết về trọng tâm tam giác - 2

với mọi điểm M bất kỳ.

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác

Ví dụ 1: Cho G và G’ lần lượt là trọng tâm của hai tam giác ABC và A’B’C’. Chứng minh rằng:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 1

Hướng dẫn giải:

Do G là trọng tâm của tam giác ABC nên ta có:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 2

Do G’ là trọng tâm tam giác A’B’C’ và có điểm G nên ta có:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 3

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 4

Ví dụ 2: Nếu G là trọng tâm tam giác ABC thì đẳng thức nào sau đây đúng?

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 5

Hướng dẫn giải:

Gọi M là trung điểm của BC nên ta có:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 6

Vì G là trọng tâm của tam giác ABC

Nên

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 7
(tính chất trọng tâm trong tam giác)

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 8

Suy ra B đúng, A, C, D sai.

Đáp án B

Ví dụ 3: Cho tam giác ABC có trọng tâm G. Gọi M, N, P lần lượt là trung điểm của BC, CA và AB. Chọn khẳng định sai?

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 9

Hướng dẫn giải:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 10

+ Vì G là trọng tâm tam giác ABC và P là trung điểm của AC nên ta có GC = 2 GP mà vecto

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 11

ngược hướng

Do đó:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 12

D sai.

Giải thích A, B, C đúng:

+ Do G là trọng tâm tam giác ABC

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 13

Suy ra B đúng.

+ Do M, N, P lần lượt là trung điểm của BC, CA, AB và G là trọng tâm của tam giác ABC

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 14

Thay vào (1) ta được:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 15

thay vào (2) ta được:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 16

Đáp án D

Ví dụ 4: Cho tam giác ABC có G là trọng tâm. Xác định điểm M sao cho:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 17

  • A. Điểm M là trung điểm cạnh AC
  • B. Điểm M là trung điểm cạnh GC
  • C. Điểm M chia đoạn AB theo tỉ số 4
  • D. Điểm M chia đoạn GC thỏa mãn

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 18

Hướng dẫn giải:

+ Do G là trọng tâm tam giác ABC và M là một điểm bất kỳ

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 19

Theo giả thiết ta lại có:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 20

Do đó ta được:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 21

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 22

Suy ra G, M, C thẳng hàng và M khác trung điểm của AB (2)

Vậy M chia đoạn GC thỏa mãn

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 23

D đúng.

+ Từ (1) suy ra M khác trung điểm của GC (vì nếu M là trung điểm của GC thì

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 24

mâu thuẫn (1)) Suy ra B sai.

+ Từ (2) suy ra A và C sai vì A, M, C không thẳng hàng, do đó M không thể là trung điểm AC và A, M , B không thẳng hàng nên M không thể chia AB theo tỷ số 4.

Đáp án D

Ví dụ 5: Điều kiện nào sau đây không phải là điều kiện cần và đủ để G là trọng tâm của tam giác ABC, với M là trung điểm của BC.

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 25

Hướng dẫn giải:

+ Ta có:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 26

Suy ra A, M, G thẳng hàng và vector AM ngược hướng với vector GM do đó G nằm giữa M và A.

Mặt khác M là trung điểm BC và MA = 3GM và

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 29

Vậy G là trọng tâm tam giác ABC
Suy ra A đúng.

+ Ta có:

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 30

G là trọng tâm của tam giác ABC (theo lý thuyết)

Suy ra D đúng.

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 31

+ C sai, do nếu G là trọng tâm tam giác ABC

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 32

Nên

Ví dụ minh họa về trọng tâm tam giác - 33

Không phải là điều kiện để G là trọng tâm tam giác ABC.

Đáp án C

Bài tập về tìm tọa độ của trọng tâm tam giác trong mặt phẳng Oxy

Lý thuyết tìm tọa độ của trọng tâm tam giác

Áp dụng công thức tọa độ trọng tâm tam giác:

Cho tam giác ABC có A(xA; yA), B(xB; yB), C(xC; yC). Nếu G là trọng tâm của tam giác ABC thì:

Xác định trọng tâm của tam giác dựa vào tọa độ của trọng tâm tam giác

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác

Ví dụ 1: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho các điểm A(2; 0), B(0; 4), C(1; 3).

a. Chứng minh rằng A, B, C là 3 đỉnh của một tam giác.

b. Tìm tọa độ trong tâm tam giác ABC.

Hướng dẫn giải:

a. Ta có: Vector AB =(-2; 4) và Vector AC =(-1; 3)

Do (-2/-1)≠(4/3) nên vectorAB, vector AC không cùng phương, suy ra A, B, C không thẳng hàng.

Vậy A, B, C là 3 đỉnh của một tam giác.

b. Gọi G là trọng tâm tam giác ABC. Suy ra tọa độ của G là:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 1

Vậy tọa độ trọng tâm tam giác ABC là G (1;7/3).

Ví dụ 2: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác DEF với tọa độ ba điểm D(-4;1), E(2; 4) và F(2; -2).

a. Tìm tọa độ trọng tâm H của tam giác DEF.

b. Tìm tọa độ điểm K sao cho F là trọng tâm tam giác DEK.

Hướng dẫn giải:

a. Tọa độ trọng tâm H của tam giác DEF là

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 2

Suy ra H (0; 1)

b. Gọi tọa độ K(xKyK)

Vì F là trọng tâm tam giác DEK nên ta có:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 3

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 4

Thay số ta được:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 5

K (8; -11)

Ví dụ 3: Tam giác ABC có C(-2; -4), trọng tâm G(0; 4), trung điểm BC là M(2; 0). Tọa độ của đỉnh A và đỉnh B là:

  • A. A(4; 12), B(4; 6)
  • B. A(-4; -12), B(6; 4)
  • C. A(-4; 12), B(6; 4)
  • D. A(4; -12), B(-6; 4)

Hướng dẫn giải:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 6

Vì M là trung điểm BC nên

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 7

Suy ra B (6; 4)

Vì G là trọng tâm tam giác ABC nên

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 8

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 9

A (-4; 12)

Đáp án C

Ví dụ 4: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có A(1; -1), B(5; -3) và C thuộc trục Oy, trọng tâm G của tam giác ABC nằm trên trục Ox. Tọa độ của điểm C là:

  • A. C(0; 4)
  • B. C(0; 2)
  • C. C(2; 0)
  • D. C(2; 4)

Hướng dẫn giải:

Ta có:

C ∈ Oy => C(0; c)

G ∈ Ox => G(g; 0)

G là trọng tâm của tam giác ABC nên ta có:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 10

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 11

Vậy C(0; 4).

Đáp án A

Ví dụ 5: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho các điểm M(2; 0) , N(2; 2), P(-1; 3) lần lượt là trung điểm của các cạnh BC, CA, AB của tam giác ABC. Tọa độ điểm B là:

  • A. B(1; 1)
  • B. B(1; -1)
  • C. B(-1;1)
  • D. B(-1; -1)

Hướng dẫn giải:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 12

Gọi tọa độ của A(xAyA), B(xByB), C(xCyC)

M là trung điểm của BC nên ta có:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 13

(1)

N là trung điểm của AC nên ta có:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 14

(2)

P là trung điểm của AB nên ta có:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 15

(3)

Từ (1), (2) và (3), cộng vế theo vế ta được:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 16

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 17

Gọi G là trọng tâm tam giác ABC

Suy ra tọa độ G:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 18

Ta có:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 19

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 20

(do G là trọng tâm của tam giác ABC, N là trung điểm của AC)

Suy ra:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 21

B(-1; 1)

Đáp án C

Bài tập tự luyện về tìm tọa độ của trọng tâm tam giác

Bài 1. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có A(2; 3), B(1; 4), C(5; 7). Tìm tọa độ trong tâm tam giác ABC.

Hướng dẫn giải

Gọi G là trọng tâm tam giác ABC. Suy ra tọa độ của G là:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 31

Vậy tọa độ trọng tâm tam giác ABC là G(8/3;14/3)

Bài 2. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có A(1; 5), B(–1; 3), C(2; 6). Tìm tọa độ trong tâm tam giác ABC.

Hướng dẫn giải

Gọi G là trọng tâm tam giác ABC.

Do đó, tọa độ của G là:

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 30

Vậy tọa độ trọng tâm tam giác ABC là G(2/3;14/3)

Bài 3. Tam giác ABC có C(2; 3), trọng tâm G(0; 2), trung điểm BC là M(–2; 1). Tìm tọa độ của đỉnh A và đỉnh B.

Hướng dẫn giải

Vì M là trung điểm của BC nên

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 29

Do đó

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 28

hay

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 27

Vậy tọa độ điểm B là (–6;–1).

Vì G là trọng tâm tam giác ABC nên

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 26

nên

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 25

Khi đó

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 24

hay

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 23

Vậy tọa độ điểm A là (4; 4).

Bài 4. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có A(2; –2), B(3; 5) và C thuộc trục Oy, trọng tâm G của tam giác ABC nằm trên trục Ox. Tìm tọa độ của điểm C.

Hướng dẫn giải

Vì C thuộc trục Oy nên tọa độ điểm C là (0; c).

G nằm trên trục Ox nên tọa độ điểm G là (g; 0).

Vì G là trọng tâm tam giác ABC nên ta có

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 35

nên

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 32

hay

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 23

Vậy tọa độ điểm C là (0; 1).

Bài 5. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có A(3; 1), B(2; 6) và C thuộc trục Ox, trọng tâm G của tam giác ABC nằm trên trục Oy. Tìm tọa độ của điểm C.

Hướng dẫn giải

Vì C thuộc trục Ox nên tọa độ điểm C là (c; 0).

G nằm trên trục Ox nên tọa độ điểm G là (0; g).

G là trọng tâm tam giác ABC nên ta có

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 26

nên

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 34

hay

Ví dụ minh họa tìm tọa độ của trọng tâm tam giác - 33

Vậy tọa độ điểm C là (–5; 0).

Bài 6. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có A(1; 6), B(3; 5), C(–1; 3). Tìm tọa độ trong tâm tam giác ABC.

Bài 7. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có A(–2; 5), B(2; 4), C(1; 3). Tìm tọa độ trong tâm tam giác ABC.

Bài 8. Tam giác ABC có C(1; 1), trọng tâm G(3; 2), trung điểm BC là M(0; 6). Tìm tọa độ của đỉnh A và đỉnh B.

Bài 9. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có A(1; 7), B(2; –3) và C thuộc trục Oy, trọng tâm G của tam giác ABC nằm trên trục Ox. Tìm tọa độ của điểm C.

Bài 10. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có A(5; 8), B(–2; 3) và C thuộc trục Ox, trọng tâm G của tam giác ABC nằm trên trục Oy. Tìm tọa độ của điểm C.

Xem thêm:

Bài viết đã giúp bạn hiểu rõ về trọng tâm tam giác là gì, tính chất, cách xác định và ứng dụng của nó trong các bài toán hình học. Hiểu rõ các tính chất và cách xác định trọng tâm sẽ giúp bạn giải quyết các bài toán về hình học một cách hiệu quả. Cảm ơn bạn đã xem qua bài viết, nếu thấy hay hãy chia sẻ cho mọi người cùng biết nhé.

Bạn thấy bài viết này hữu ích chứ?

Hãy chọn vào ngôi sao để đánh giá bài viết

Đánh giá trung bình 0 / 5. Lượt đánh giá 0

Hãy là người đầu tiên đánh giá bài viết

Hãy để lại bình luận

Xem nhiều

Bài tin liên quan

Mạng 5G là gì? Mạng 5G khi nào phủ sóng toàn quốc?

Mạng 5G là bước tiến vượt bậc trong công...

Mạng 4G là gì? Có nhanh không? 4G và LTE khác gì nhau?

Mạng 4G, ra đời vào năm 2010, là thế...

3G là gì? Tốc độ của mạng 3G là bao nhiêu? Khác gì với 2G và 4G

Mạng 3G, ra đời vào đầu những năm 2000,...

Mạng 2G là gì? Tại sao cắt mạng 2G? Khi nào cắt?

Mạng 2G, công nghệ di động phổ biến từ...