"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.

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DDFABF

求证:AB-AC=2AF

利用角平分线构造全等三角形(运用角平分线性质构造三角形全等)(1)

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,DFAB,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).

利用角平分线构造全等三角形(运用角平分线性质构造三角形全等)(2)

利用角平分线构造全等三角形(运用角平分线性质构造三角形全等)(3)

再考虑到点ABCD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=CDDF=DE

根据"斜边直角边"定理,得△BDF≌△CDE

所以BF=CE

BF=AB-AFCE=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DBDC,作DE⊥直线CA,垂足为E

因为∠DAE=∠DAFDFAB

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=CDDF=DE

所以△BDF≌△CDE

所以BF=CE

因为BF=AB-AFCE=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DDEBC,交CB延长线于点EBE=1,求AB-BC

利用角平分线构造全等三角形(运用角平分线性质构造三角形全等)(4)

(提示:过点DDFABF

2.如图4,圆内接△ABC中,AB=ACD是弧BC上一点,DC>DBAEDCE

求证:DC-DB=2CE

利用角平分线构造全等三角形(运用角平分线性质构造三角形全等)(5)

(提示:过点AAFBDBD延长线于F

3. 如图5,△ABC中,∠BAC=60°,∠B、∠C的平分线BDCE相交于点I,求证:IDIE

利用角平分线构造全等三角形(运用角平分线性质构造三角形全等)(6)

(提示:连接IA,过点I分别作IPACP,IQABQ

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