"角平分线上的点到这个角两边距离相等"是角平分线一个简单而又重要的性质定理.运用用个性质定理可以解决许多具有一定难度的几何题.
例 如图1,已知△ABC中,AB>AC,∠BAC的外角平分线交外接圆于点D,过点D作DF⊥AB于F.
求证:AB-AC=2AF.
分析:此题曾经是全国初中数学联赛试题,初看似有一定的难度,但如果善于联想,问题解决并不难.
首先注意到D是角平分线上的点,DF⊥AB,联想到定理:角平分线上的点到这个角两边距离相等.为了利用这个定理,作DE⊥直线CA,交CA延长线于点E,则DE=DF(如图2).
再考虑到点A、B、C、D四点都在圆上,所以连接BD,可得圆内接四边形ACBD,从而可利用"圆内接四边形外角等于它的内对角",得∠DAE=∠DBC.
因为∠DAE=∠DAB,
所以∠DAB=∠DBC,所以弧BD=弧CD,因此,连接DC,可得BD=DC.
注意到△BDF与△CDE中,BD=CD,DF=DE,
根据"斜边直角边"定理,得△BDF≌△CDE,
所以BF=CE,
而BF=AB-AF,CE=AC AE,
所以AB-AF=AC AE,
所以AB-AC=AF AE.
显然,AE=AF,
所以AB-AC=2AF.
证明:连接DB、DC,作DE⊥直线CA,垂足为E.
因为∠DAE=∠DAF,DF⊥AB,
所以DE=DF,
因为AD=AD,
所以△ADE≌△ADF,
所以AE=AF.
因为四边形ACBD内接于圆,
所以∠DAE=∠DBC,
因为∠DAE=∠DAB,
所以∠DAB=∠DBC,
所以弧BD=弧CD,
所以BD=DC.
在Rt△BDF与Rt△CDE中,
BD=CD,DF=DE,
所以△BDF≌△CDE,
所以BF=CE,
因为BF=AB-AF,CE=AC AE,
所以AB-AF=AC AE,
所以AB-AC=AF AE=AF AF=2AF,
所以AB-AC=2AF.
从证明过程可以发现,本题获得解决的关键在于为了利用角平分线性质定理作出的辅助性DE,从而构造了全等三角形.这种思路方法在其他相关问题中都值得进行尝试.
练习:
1.如图3,△ABC中,AB>AC,∠ABC的外角平分线交外接圆于点D,DE⊥BC,交CB延长线于点E.BE=1,求AB-BC.
(提示:过点D作DF⊥AB于F)
2.如图4,圆内接△ABC中,AB=AC,D是弧BC上一点,DC>DB,AE⊥DC于E.
求证:DC-DB=2CE.
(提示:过点A作AF⊥BD交BD延长线于F)
3. 如图5,△ABC中,∠BAC=60°,∠B、∠C的平分线BD、CE相交于点I,求证:ID=IE.
(提示:连接IA,过点I分别作IP⊥AC于P,IQ⊥AB于Q)
,