几何中心

n 维空间中一个对象X的几何中心或形心是将X分成矩相等的两部分的所有超平面的交点。非正式地说，它是X中所有点的平均。如果一個物件質量分佈平均，形心便是重心。

如果一个对象具有一致的密度，或者其形状和密度具有某种对称性足以确定几何中心，那么它的几何中心和质量中心重合，该条件是充分但不是必要的。

有限个点总存在几何中心，可以通过计算这些点的每个坐标分量的算术平均值得到。这个中心是空间中一点到这有限个点距离的平方和的唯一最小值点。点集的几何中心在仿射变换下保持不变。

性質
一个凸对象的几何中心总在其内部。一个非凸对象的几何中心可能在外部，比如一个环或碗的几何中心不在内部。

 三角形的中心 

形心是三角形的幾何中心，是指三角形的三條中线（頂點和對邊的中點的連線）交點幾何原本ISBN 957-603-016-1。

三條中線共點證明

用塞瓦定理逆定理可以直接證出：

因此三線共點。幾何明珠ISBN 957-603-197-4

中心分每条中线比为2:1，这就是说距一边的距离是该边相对顶点距该边的1/3。如右图所示：

如果三角形是由均匀材料做成的薄片，那么几何中心也就是质量中心。它的笛卡尔坐标是三个顶点的坐标算术平均值。也就是说，如果三顶点位于，，和，那么几何中心位于：

 中心分中线为2:1的证明
设三角形ABC的中线AD，BE和CF交于三角形的中心G，延长AD至点O使得

那么三角形AGE和AOC 相似（公共角A，AO = 2 AG，AC = 2 AE），所以OC平行于GE。但是GE是BG的延长，所以OC平行于BG。同样的，OB平行于CG。

从而图形GBOC是一个平行四边形。因为平行四边形对角线互相平分，对角线GO和BC的交点使得GD = DO，这样 



所以，，或，这对任何中线都成立。

 性質 
 三角形的重心與三頂點連線，所形成的三個三角形面積相等。
 頂點到重心的距離是中線的。
 外心、重心、九點圓圓心、垂心四點依次序共線，其中，此線稱為歐拉線。
 內心、重心、斯俾克心、奈格爾點四點依次序共線，其中，此線稱為奈格爾線。
 三角形的重心同時也是中點三角形的重心。
在直角座標系中，若頂點的座標分別為、、，則重心的座標為：

三線坐標中、重心的座標為：

重心坐標中、重心的座標為：

三角形的重心的等截共轭点也是三角形重心自己。
三角形的重心的等角共轭点称为类似重心。

 四面体的中心
类似三角形的中心的结论对四面体也成立，四面体的几何中心是所有顶点和相对平面中心的连线的交点。这些线段被中心分成3:1。这个结论能自然推广到任何-维单形。如果单形的顶点集是，将这些顶点看成向量，几何中心位于：

 多边形的中心 
一个由  个顶点  确定的不自交闭多边形的中心能如下计算： 

记号  与顶点  相同。多边形的面积为：



多边形的中心由下式给出：





 有限点集的中心 
给定有限点集  属于，它们的中心定义为
。

 面积中心 
面积中心和质量中心非常类似，面积中心只取决于图形的几何形状。如果物体是均匀的，质量中心将位于面积中心。

对于两部分组成的图形，将有如下等式：


是特定部分的面积中心到所选参考系的距离。是特定部分的面积。

当一个复杂几何图形可以分成一些已知的简单几何图形时，先计算各部分的面积中心，然后通过下面一般的公式计算整个图形的面积中心：





这里从y-轴到中心的距离是，从x-轴到中心的距离是，中心的坐标是。

 积分公式 
一个平面图形的中心的横坐标（x轴）由积分

给出。

这里  是对象位于在横坐标x点y轴上的长度，是在x图形的测度。这个公式能由区域关于y-轴的第一矩得出。

这个过程等价于取加权平均。假设y-轴表示频率，x-轴表示欲求平均值的变量，那么沿着x-轴的中心即  。从而中心可以想象成表示特定形状的许多无限小元的加权平均。

对任意维数 ，由相同的公式得出中一个对象的中心第一个坐标，假设  是对象在坐标x的截面（也就是说，对象中第一个坐标为x的所有点的集合）的-维测度。

注意到分母恰是对象的n- 维测度。特别的，在  为正规时，即分母为1，中心也称为  的平均。

当对象的测度为0或者积分发散，这个公式无效。

圆锥和棱锥的中心
圆锥或棱锥的中心位于连接顶点和底的中心的线段上，分比为3:1。

对称中心
如果中心确定了，那么中心是所有它对称群的不动点。从而对称能全部或部分确定中心，取决于对称的种类。另外可以知道，如果一个对象具有传递对称性，那么它的中心是不确定的或不在内部，因为一个传递变换群没有不动点。

地理中心
地理学中，地球表面一个区域的几何中心也称为地理中心。

 参见 
 重心列表
 帕普斯中心定理
 K-平均算法
 中點
 外心
 內心
 垂心
 奈格爾點
 类似中线
 歐拉線
 西瓦定理

 参考文献 

 外部链接 
Encyclopedia of Triangle Centers by Clark Kimberling. The centroid is indexed as X (2).
 Triangle centers by Antonio Gutierrez from Geometry Step by Step from the Land of the Incas.
 Characteristic Property of Centroid at cut-the-knot
 Barycentric Coordinates at cut-the-knot
 Online Tool to Compute Center of Mass bounded by f (x) and g (x) 
 Interactive animations showing Centroid of a triangle and Centroid construction with compass and straightedge

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