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几何难题求解答过程(辅助线忽略)!

乐乐1年前 (2023-12-21)阅读数 4#综合百科
文章标签垂线内切圆

几何难题求解答过程(辅助线忽略)!

想了一个月,仅想出如下一种解法,没找到别的更好的方法。

直接证明DP的连线垂直AP实在难,试了N多方法均无功而返,最后不得已绕了个“曲线”:过P作AP的垂线,设这个垂线交BE于Z。由于过P与AP垂直的直线只有一条,则PZ即PD,同一条直线与CF的交点只有一个,则Z即D,也是BE、CF的交点。题设等价于——PZ、BE、CF三线共点。即求证Z也在CF上,转化为求证F、Z、C三点共线,也就是最终以梅涅劳斯定理作结。

将此题“退化”后得到最简形式,如图一,即Rt△ABC的边BC中点为O,AC、AB上分别取点E、F,连接BE与CF交于D。连接EF,取EF中点G,过A作OG的垂线交OG于H,在AH的延长线上截得P点,使HP=AH。连接PD,求证AP⊥PD。转化后的等价形式如图二:过P作AP的垂线,交BE于Z。

注意到:连接PB、PC后得到Rt△PBC,连接PF、PE后得到Rt△PFE,△PFE∽△PBC。任何以P为直角顶点、另两个顶点分别落在AB、AC上的直角三角形都与△PBC相似。如图三(易证,因为这些直角都有公共顶点P且∠ABP=∠ACP)

进入主题,如右图:过P作AP的垂线,交BE于Z。欲证F、Z、C三点共线,由梅涅劳斯逆定理,只需证明AF/BF*BZ/ZE*EC/CA=1 ①

连接PF、PE,ZP与CA的延长线交于M

易得△PAF∽△PME,得AF/ME=PF/PE

易得△PBF∽△PCE,得BF/CE=PB/PC

由于PF/PE=PB/PC,所以AF/ME=BF/CE,即AF/BF=ME/CE代入①得

BZ/ZE=CA/ME ? ② ?

欲证此式,只需转化BZ/ZE,过B作HO的平行线交CA的延长线于N,得BZ/ZE=NM/ME代入②得NM=CA

此时延长OH交AM于K,由PZ//HG,AH=HP,得AK=KM。又因为BN//HO,BO=OC,得NK=KC。所以NM=CA,得证。

把所有步骤反过来写,即为题解。

解:设Z、N为△ABC的内切圆⊙I与AB、AC边的切点,连接MN、ZN、ID、DM、DN

因为AB=AC所以∠B=∠ACB, 因为⊙I是△ABC的内切圆所以∠NMC=∠MNC MD//AC所以∠MNC=∠DMN,PC垂直于MN。又∠DMB=∠DNM=∠ACB所以∠DMN=∠MDN=(180°-∠ACB)/2=90°-∠ACB/2,∠ZNM=180°-(180°-∠A)/2-(180°-∠ACB)/2=∠A/2+∠ACB/2=90°-∠B/2所以∠DMN=∠ZNM所以弧DZ=弧ZM ,弧ZN=弧DM。又PC垂直平分于MN,所以PC垂直平分弧MDN ,PC垂直平分弧DZ,所以PD=PZ,△IDP≌△IZP所以∠PDI=∠PZI=90°,故PD是⊙I的切线。 参考: http://zhidao.baidu.com/question/386053022.html

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