圓的中心就是到圓周上各個地方距離都相等的那個點——圓心,正方形的中心就是兩條對角線的交點,那么,三角形的中心是什么?
有人或許會說,三角形的中心。當然就是到三角形三個頂點距離都相等的點咯,可是,這樣的點是否存在呢?幸運的是,這樣的點是存在的,任意畫一個三角形,這個三角形所在平面上有且僅有一個點,它到三角形三個頂點的距離都相等,三角形各邊的垂直平分線,都會通過這個神奇的點。
當然,也有人會說,三角形的中心,當然是到三角形三邊距離都相等的點啊!有趣的是,給定一個三角形后,這樣的點也是能唯一確定出來的,它就是三角形內三條角平分線的公共交點。
令人吃驚的是,三角形的三條中線也是交于一點的,這個點有一個足以讓它成為“中心”的特征:如果在這個點的位置上用一個手指把三角形紙板頂起來,三角形紙板正好不會掉下來,更不可思議的是,三角形三邊上的高也交于一點,這個點在幾何上也有不少漂亮的性質,這樣一來,對于“三角形的中心是什么”這個問題,我們就有了四個候選答案,對于一個一般的三角形來說,這四個點通常都是四個位置不同的點,它們不重合。
這下似乎麻煩了——公說公有理,婆說婆有理,我們究竟應該把哪個點當作三角形的中心呢?數學家們的回答是,它們都是三角形的中心,只不過有著不同的名字,三角形各邊的垂直平分線恰好交于一點,我們把這個點叫做三角形的“外心”:三角形的三條內角平分線也恰好交于一點,我們把這個點叫做三角形的“內心”;三角形各邊上的中線也交于一點,這個點就是三角形的“重心”:而三角形三條高的交點。則被稱為三角形的“垂心”。
早在古希臘時代,人們就已經認識到,任意一個三角形的三邊的垂直平分線都交于一點,三條內角平分線、三條中線、三條高也是如此,這四個公共交點各有各的性質,排名不相上下,都可以稱得上是三角形的中心,不過,人類對三角形中心的探索并未就此止步。
1836年,德國數學家奈格爾發現。過三角形每個頂點作一條平分這個三角形周長的線,則這三條“周長平分線”共點,這個點就叫做奈格爾點。
1873年,法國數學家勒莫恩發現,把三角形每條中線都沿對應的角平分線翻折一下,所得到的三條“新線”競也交于一點,這個點便叫做勒莫恩點,
同一時期的法國數學家布羅卡還發現了一個更有趣的點:在任意給定的△ABC中,恰好存在一點P,使得∠PAB=∠PBC=∠PCA,這個點就叫做布羅卡點。
從某種意義上說,這些點也都可以稱得上是三角形的心,這不僅是因為它們有獨特的性質,還因為有一個重要的原因:給定一個三角形之后,這些點都是唯一確定的,不管三角形怎么移動,怎么旋轉,怎么翻轉,怎么縮放,只要三角形形狀保持不變,這些點的相對位置也都不會改變。
如果再把圓、相似、三角函數、圓錐曲線之類的概念也考慮進來,三角形中具有各種奇怪性質的“心”就更多了,那么,人們究竟已經發現了多少個三角形的心呢?
美國伊凡斯維爾大學的數學教授克拉克,金伯利對這個問題非常感興趣,1994年,他開始收集歷史上被數學家們研究過的三角形的心,并建立了“三角形中心百科全書”的網站,這個網站記錄了幾乎所有目前已知的三角形的心,并詳細介紹了每個心的幾何性質,以及各個心之間的關系,在這部“百科全書”里,每個三角形的心都有一個編號,編號為n的心就用符號X(n)來表示,其中,X(1)到X(8)分別為內心、重心、外心、垂心、九點圓圓心、勒莫恩點、葛爾剛點和奈格爾點,它們都是三角形中最最奇妙的中心,個個都身懷絕技,讓數學家們如癡如醉,
這個網站的地址是http://faculty.evansville.edu/ck6/encyclopedia/ETC.html,目前,這個網站已經收集到了3612個三角形的心,而且三角形的心的數目還在不斷增加。