Liniile importante în triunghi: bisectoare, mediatoare, înălțimi, mediane

În orice triunghi există patru tipuri de linii importante, fiecare cu un punct de concurență propriu.

Bisectoarele. Bisectoarea unui unghi al triunghiului este semidreapta care împarte unghiul în două unghiuri congruente. Cele trei bisectoare interioare sunt concurente în punctul $I$, numit centrul cercului înscris (incentrul). Acesta este egal depărtat de cele trei laturi, iar distanța comună este raza $r$ a cercului înscris (cercul tangent celor trei laturi în interior).

Mediatoarele. Mediatoarea unei laturi este perpendiculara pe latură în mijlocul ei. Cele trei mediatoare sunt concurente în punctul $O$, numit centrul cercului circumscris (circumcentrul). $O$ este egal depărtat de cele trei vârfuri, iar distanța comună este raza $R$ a cercului circumscris (cercul care trece prin cele trei vârfuri): $OA = OB = OC = R$.

Înălțimile. Înălțimea dintr-un vârf este perpendiculara din acel vârf pe latura opusă (sau pe prelungirea ei). Cele trei înălțimi sunt concurente în punctul $H$, numit ortocentru.

Medianele. Mediana dintr-un vârf este segmentul care unește vârful cu mijlocul laturii opuse. Cele trei mediane sunt concurente în punctul $G$, numit centrul de greutate (baricentru). $G$ împarte fiecare mediană în raportul $2:1$ de la vârf, adică $AG = \frac{2}{3}\,AM, \qquad GM = \frac{1}{3}\,AM,$ unde este mijlocul laturii opuse lui . Deci .

Cazuri particulare importante.

• În triunghiul isoscel, linia importantă din vârful unghiului dintre laturile egale (bisectoare, mediatoarea bazei, mediană, înălțime) coincid — este axa de simetrie.
• În triunghiul echilateral, toate cele patru linii coincid pentru fiecare vârf, iar $I$, $O$, $H$, $G$ sunt același punct (centrul triunghiului).
• În triunghiul dreptunghic, ortocentrul este în vârful unghiului drept, iar circumcentrul este mijlocul ipotenuzei (deci $R = \dfrac{\text{ipotenuza}}{2}$).

Aceste puncte și proprietăți apar frecvent: raportul $2:1$ al centrului de greutate este un clasic al Subiectului III, iar cercul înscris/circumscris leagă triunghiul de capitolul despre cerc.