一例关于线段中点的几何证明题-附面积法

360影视 2024-11-28 04:11 4

摘要:题目:如图1,圆O为△ABC的内切圆,AC、AB、BC边上的切点分别为M、N、D,MN与DO的延长线相交于点E,连接AE并延长交BC于点F。求证:BF=CF。

题目:如图1,圆O为△ABC的内切圆,AC、AB、BC边上的切点分别为M、N、D,MN与DO的延长线相交于点E,连接AE并延长交BC于点F。求证:BF=CF。

解题思路(1):欲证F为BC的中点,过点E作平行于BC的直线分别交AB、AC于G、H(图2),如果能证明E为线段GH的中点,则易证F为BC的中点。

连接OM、ON,则OM⊥AC、ON⊥AB、OD⊥BC,

OM=ON,∠OMN=∠ONM=α。

因GH∥BC,OD⊥BC,故DO⊥GH。

易证E、N、G、O和E、H、M、O四点共圆,OG=OH。

根据三线合一性质,点E为GH的中点,EG=EH。

根据相似三角形性质有:

GE/BF=AE/AF=EH/FC,即GE/BF=EH/FC,已证EG=EH,

故BF=FC成立。

解题思路(2):下面介绍的“用面积法证明线段相等”较为繁琐,但证明过程包含较多的知识点,具有一定的趣味性。

连接BO并延长交NM于H,连接CO并延长交NM于G(图3),再连接HC、GB、DG、DH则有如下结论:

1.BH⊥HC,BG⊥GC;

2.H、O、D、C、M和G、O、D、B、N五点共圆,详见前文“含三角形角平分线与内切圆两切点连线相交的基本图形的几何题”,根据割线定理,EG·EN=EO·ED=EH·EM,即EG·EN=EH·EM,EG/EH=EM/EN…………①。

3.DE平分∠GDH,详见前文“含三角形角平分线与内切圆切点连线相交的基本图形的结论的应用”,根据角平分线定理有DG/DH=GE/EH…………②。

4.△DGH∽△ABC:在圆内接四边形HDCM中,∠GHD=∠BCA;同理∠HGD=∠CBA,故△DGH∽△ABC成立,则AB/AC=DG/DH=GE/EH=EM/EN,

即AB/AC=EM/EN,(AB/AC)·(EN/EM)=1…………③。

有了上述结论基础后,下面介绍用面积法证明线段BF=FC。

在△ABF中,根据共角定理有(共角定理及应用举例):

S△ANE/S△ABF=(AN·AE)/(AB·AF)…………①;

同理,S△AME/S△ACF=(AM·AE)/(AC·AF)………②。

根据切线性质有AM=AN,用①÷②得:

S△ABF/S△ACF=(AB/AC)·(S△ANE/S△AME)。

因S△ANE/S△AME=NE/EM,故

S△ABF/S△ACF=(AB/AC)·(NE/EM)=1。

S△ABF/S△ACF=BF/FC=1。

BF=FC得证。

来源:重点敲黑板

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