本题导读
本题考查圆周角定理。
📌【题干】
Question
(1977年北京卷(理)) 一个圆内接三角形 , 的平分线交 于 ,交外接圆于 ,求证: .
🔍【思路分析】
破题导航
- 比例式等价转化:将目标乘积式 改写为标准的相似比例形式: 。
- 锁定目标三角形:观察涉及这四个线段的三角形:包含 的三角形为 ,包含 的三角形为 。因此核心突破口是证明 (也可以证明 )。
- 寻找相等角证明相似:
根据角平分线定义,可直接获得一组对应角相等: 。
根据圆周角定理,在同一个圆中,同弧所对的圆周角相等。观察发现 (即 )与 共同对着外接圆的同一个弧 ,所以 。
具备两组对应角相等,即可判定两三角形相似,进而输出比例式完成证明。
✅【答案】
Success
✍【详细解析】
Abstract
连结 。
因为 是 的平分线, 所以 根据角平分线的定义,有:
在该圆中,因为 圆周角 (即 )与 均是弧 所对的圆周角, 根据圆周角定理(同弧或等弧所对的圆周角相等),有:
在 与 中,由等式①与等式②可知,这两个三角形有两组内角对应相等。 根据相似三角形的判定定理(两角对应相等,两三角形相似),可得:
根据相似三角形对应边成比例的几何性质,满足下列比例关系:
利用内项乘外项的交叉相乘法则去分母,即可证得:
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:圆周角定理在图象角度平移中的基础应用、基于“角角(AA)”判别式构造相似三角形。
- 核心方法:数形结合法、辅助线构造法(连结 或 )。
- 避坑指南:
最易错点(找错同弧角):容易在寻找相等圆周角时分心,把不对齐的弧所对的角强行看作相等。看准 和 共同框住的底弧是 即可立判。
证明三角形相似时,注意顶点的对应顺序(如写成 ),这能保证下一步写比例方程时字母错位对齐,不容易出错。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 本题源于欧几里得《几何原本》中关于圆与相似多边形性质的经典传统几何定理,是初中平面几何解三角形与圆圆相交部分的标准主干母题。
- 结论推广: 本题模型属于标准的托勒密定理(Ptolemy’s Theorem)变体及角平分线割边守恒模型。 若对其进行代数形变:因为 ,代入原证式可得 。 根据圆的相交弦定理(相交于 ),有 。 代入上式,可获得关于三角形内角平分线长度极为核心的几何学通用守恒定理: 这一推广公式完全摆脱了外接圆多余交点 的束缚,可以直接通过已知三角形的三边长直接一步出内角平分线 的精确长度,在当今高考解三角形压轴小题中具有降维打击式的实用价值。
🔗【关联脉络】
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