【分析方法导引】

当几何问题中,出现了角平分线和向角平分线所作的垂线的时候,就要想到可应用等腰三角形中重要线段的基本图形进行证明。

若角平分线的垂线没有过角的顶点时,可直接将角平分线的垂线延长到与角的两边相交,构成等腰三角形中重要线段的基本图形,然后再应用一次轴对称型全等三角形来完成分析。

若角平分线的垂线经过角的顶点时,则应将角平分线的垂线平行移动,使它离开角的顶点,然后再与角的两边相交构成等腰三角形中的重要线段的基本图形。

例11 如图3-150,已知:△ABC中,AD是高,AE是角平分线,F是BC的中点,CG⊥AE,BH⊥AE,垂足分别为G、H。求证:D、G、F、H四点共圆。

五种角平分线的画法(基本图形分析法)(1)

图3-150

分析:由条件AE是角平分线和CG⊥AE,就构成角平分线和向角平分线所作的垂线的组合关系,从而就必定得到一个等腰三角形的基本图形。由于这个等腰三角形是由角平分线AE的垂线CG和角的两边AB、AC相交得到的,而现在CG与AB尚未相交,所以应将它们延长到相交,也就是延长CG交AB于M(如图3-151),即可得△AMG≌△ACG,AM=AC和GM=GC。

五种角平分线的画法(基本图形分析法)(2)

图3-151

在得到G是CM的中点后,由于条件中该给出F是BC的中点,这样就出现了两个中点,是多个中点问题,所以可应用三角形的中位线的基本图形的性质进行证明(如图3-152),于是可得GF∥MB,GF=1/2MB。

五种角平分线的画法(基本图形分析法)(3)

图3-152

由于本题要证明的结论是D、G、F、H四点共圆,是一个圆内接四边形也就是圆周角的基本图形的应用问题。由于这个圆周角的基本图形中,已经有一条边FG,所以应将相应的一条对边添上,于是联结HD(如图3-153),问题也就转化成要证∠GFD=∠GHD。而由GF∥MB。可得∠GFD=∠MBC,这样问题就又成为要证∠ABD=∠AHD,A、B、H、D四点共圆,而条件中已经给出AD⊥BD,AH⊥BH,所以分析可以完成。

五种角平分线的画法(基本图形分析法)(4)

图3-153

如果我们的分析是从AE是角平分线和BH是角平分线AE的垂线开始,那也可以用类似的方法完成分析。也就是由AE是角平分线,BH⊥AE,可得延长BH交AC的延长线于M后,有AB=AM,BH=MH。而由F、H分别是BC、BM的中点,可得联结FH后(如图3-154),有FH∥CM,∠HFD=∠ACB。而由∠ADC=∠AGC=90°,又可得A、G、D、C四点共圆,所以联结GD后有∠HGD=∠ACB,从而就可推得∠HFD=∠HGD,D、G、F、H四点共圆。

五种角平分线的画法(基本图形分析法)(5)

图3-154

例12 如图3-155,已知:△ABC中,MN是∠A的外角平分线,BD⊥MN,CE⊥MN,垂足分别是D、E,F是BC的中点。求证:FD=FE=1/2(AB AC)

五种角平分线的画法(基本图形分析法)(6)

图3-155

分析:本题条件中出现了AN是∠A的外角。也就是∠CAK的角平分线,且CE⊥AN是角平分线AN的垂线,所以可构成一个等腰三角形的基本图形。由于这个等腰三角形是由角平分线的垂线和角的两边相交得到的,而现在这条CE尚未与角的一边AK相交,所以延长CE交BA的延长线于G(如图3-156),即可得△ACE≌△AGE,AC=AG,CE=GE。

五种角平分线的画法(基本图形分析法)(7)

图3-156

在得到了E是CG的中点后,由于条件中还给出F是BC的中点,就出现了两个中点,是多个中点问题,就可以应用三角形中位线的基本图形的性质进行证明。由于E、F所在的线段GC、BC有公共端点C,可以组成△CBG,所以FE就是△CBG的一条中位线,从而也就可得FE=1/2BG=1/2(AB AG)=1/2(AB AC)。

对于条件中给出的AM是∠A的外角平分线和BD⊥AM,我们也可以用同样的方法进行分析,所以延长BD交CA的延长线于H(如图3-157)。得AB=AH,BD=HD,同样地再由BF=CF,就可证明FD=1/2(AB AC),分析就可以完成。

五种角平分线的画法(基本图形分析法)(8)

图3-157

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