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多边形结构(多边形重心)

多边形结构(多边形重心)那么,如何求任意一个多边形的重心呢?这些我都懂。很显然,如果在物体的重心上顶一个针尖,物体能平衡稳定地放在针尖上。我以前的物理老师告诉我,我们可以用悬挂法求重心。就是将物体挂起来,从悬挂点作竖直线,再换个悬挂点将物体挂起来,从悬挂点再作竖直线,两条竖直线的交点就是重心。数学老师告诉我,三角形的重心就是三条中线的交点。

所谓重心,是一个物理学概念,指的是一个物体,它所受的所有重力会合成一个合力,这个合力的方向当然是竖直向下的,于是合力必经过一个定点,这个定点就是重心。

说得好高端,好没有烟火气。

换个说法,重心,就是整个物体的质量都理想化地集中到一个点上,这个点就是重心

很显然,如果将物体悬挂起来,悬挂点和重心的连线必垂直于地面。

很显然,如果在物体的重心上顶一个针尖,物体能平衡稳定地放在针尖上。

我以前的物理老师告诉我,我们可以用悬挂法求重心。就是将物体挂起来,从悬挂点作竖直线,再换个悬挂点将物体挂起来,从悬挂点再作竖直线,两条竖直线的交点就是重心。

数学老师告诉我,三角形的重心就是三条中线的交点。

这些我都懂。

那么,如何求任意一个多边形的重心呢?

我们从简单的性质入手。

一个点的重心就是点本身

两个点的重心在连接两点的线段上

多边形结构(多边形重心)(1)

如图,设点A B的质量分别为m n,AB的重心为C

则在点C放一个针尖,将能够使得线段平衡

即m⋅AC=n⋅BC

所以,

多边形结构(多边形重心)(2)

也就是说说,重心与质点的距离,与质点的质量成反比

有了这个性质,我们就可以用数学手段求任意多边形的重心了。

对于一个三角形ABC

多边形结构(多边形重心)(3)

我们可以先求出线段AB的重心,也就是AB的中点D,点D的质量为2

于是,点C D的重心G在线段CD上

多边形结构(多边形重心)(4)

多边形结构(多边形重心)(5)

即点G为CD靠近D的三等分点。

我们也可以用另一个方法求。

显然,AB的中点为D,BC中点为E

则重心在中线CD,AE上,

即CD与AE交点为重心G

多边形结构(多边形重心)(6)

然后,我们继续研究更多边的多边形。

一个四边形ABCD,我们可以用上面两个办法分别求重心

方法一,

先看三角形ABC,我们可以求出其重心E,重心E的质量为3

则两点DE的重心G在线段DE上

多边形结构(多边形重心)(7)

即重心G在线段DE的靠近E的四等分点上。

方法二,

将四边形ABCD分成两个部分AB和CD,

分别求出重心E F,连接可得直线EF

再将四边形ABCD分成两个部分AD和BC,

分别求出重心E' F',连接可得直线E'F'

那么重心G为直线EF和E'F'的交点

多边形结构(多边形重心)(8)

解决完三角形、四边形,我们可以总结出求任意n边形重心的两个基本套路

套路一、求出n−1边形重心G,再增加一个点的重心,为靠近G的n等分点

套路二、用两种划分方法将多边形分成两部分,分别求重心,连线,则重心是两条连线的交点

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