文档文本内容
答 案
见解析
解析
解:证法1:在
、
中应用正弦定理得
.①
同理,
,②
③
、
是互为反射的两条线的夹角,这表明其相等或互补.
故
.
同理,
,
.
因此,将式①②③相乘得
.
由梅涅劳斯定理的逆定理得
、
、
三点共线.
证法2:将所有的点放入复平面内,且用相应的小写字母表示复数的点.设
为原点,且为实轴,
使得关于的反射是复共轭的.
因为点
在
上,所以,
.
事实上,点
为在
的反射线上,则
与成比例,即
.
代入前面的方程得
.
因为点
在
上,所以,
.
同理,得
和
的表达式.
将三式相乘得
.
由梅涅劳斯定理的逆定理得
、
、
三点共线.
模块1:
1
例题1
△A PB
1
△A
CP
1
BP ⋅
=
BA
1
sin∠A
PB
1
sin∠BA
P =
1
sin∠PA
C =
1
CP ⋅
CA
1
sin∠CPA
1
⇒
=
A
C
1
BA
1
CP sin∠CPA
1
BP sin∠A
PB
1
=
B
A
1
CB
1
AP sin∠APB
1
CP sin∠B
PC
1
=
C
B
1
AC
1
BP sin∠BPC
1
AP sin∠C
PA
1
∠CPA
1
∠C
PA
1
sin∠C
PA =
1
sin∠CPA
1
sin∠A
PB =
1
sin∠APB
1
sin∠B
PC =
1
sin∠BPC
1
⋅
A
C
1
BA
1
⋅
B
A
1
CB
1
=
C
B
1
AC
1
1
A1
B
1
C
1
P
l
l
A1
BC
=
b −c
a
−b
1
−
b
c
−
a
1
b
A1
AP
a
1
a
=
a
a
1
a
a
1
a
=
1
a
−
−a b −c
a (b
c)
(
)
c −b
b
c
A1
BC
=
A
C
1
BA
1
=
a
−c
1
b −a
1
=
c −b −c
−
+ ac b −c
a (b
c )
a (b
c)
(
)
b(
−
−ab b −c −
c −b
a
(b
c)
(
)
a (b
c )
−ac
ac
−ab
(ab
)
B
A
1
CB
1
C
B
1
AC
1
⋅
A
C
1
BA
1
⋅
B
A
1
CB
1
=
C
B
1
AC
1
−1
A1
B
1
C
1
例题2
答 案
见解析
解析
证明:设
,
,
,
( 为自然数),三个角分别为、
、
.
则
.
由正弦定理,有
.
当
,
时,
.解得
.因此,
,
,
.不能组成三角形.
当
,
时,
.此方程无整数解.
当
,
时,
.解得
.
因此,
,
,
.下面证明
.
由余弦定理得
,
.
而
,故
.
答 案
见解析
解析
解:如图,设为直线
,
为
的外接圆,过
作的垂线
.
设
、
、
关于
的对称点
、
、
.只需证
、
、
三线共点.
又由角元塞瓦定理知只需证
.
注意到,
,
,
.
则
1
1
△ABC
a = n −1
b = n
c = n + 1 n
α
2α
π −3α
=
sinα
sin π −3α
(
)
=
sinα
sin3α
sinα
3 sinα −4 sinα α
3
= 3 −4sin α =
2
4cos α −
2
1
=
−
( sinα
sin2α)
2
1
a : b : c = sinA : sinB : sinC
1
( )
∠A = α
∠B = 2α
=
n −1
n + 1
−
( n −1
n
)
2
1
n = 2
a = 1
b = 2
c = 3
2
( )
∠B = α
∠C = 2α
=
n
n −1
−
(
n
n + 1 )
2
1
3
( )
∠A = α
∠C = 2α
=
n −1
n
−
( n −1
n + 1 )
2
1
n = 5
a = 4
b = 5
c = 6
∠C = 2∠A
cos A =
4
3
cos C =
8
1
cos 2A = 2cos A −
2
1 =
=
8
1
cos C
∠C = 2∠A
例题3
l
DFE
⊙O
△ABC
O
l
l
1
D
E
F
l
1
D′
E′
F ′
AE′
BF ′
CD′
⋅
sin∠E AC
′
sin∠E AB
′
⋅
sin∠F BA
′
sin∠F BC
′
=
sin∠D CB
′
sin∠D CA
′
1
=
⋅
sin∠E AC
′
sin∠E AB
′
AD
AF
E F
′
E D
′
=
sin∠F BA
′
sin∠F BC
′
⋅
BE
BD
F D
′
F E
′
=
sin∠D CB
′
sin∠D CA
′
⋅
CF
CE
D E
′
D F
′
⋅
sin∠E AC
′
sin∠E AB
′
⋅
sin∠F BA
′
sin∠F BC
′
=
sin∠D CB
′
sin∠D CA
′
⋅
AD
AF
⋅
BE
BD
⋅
CF
CE
⋅
D E
′
E D
′
⋅
F D
′
D F
′
E F
′
F E
′
A
(由梅涅劳斯定理).
因此
、
、
三线共点.
答 案
见解析
解析
解:如图,设
与
的外接圆交于点
,作
,
,
.
由
、
、
、
,
、
、
、
分别四点共圆得
.
因此,
、
、
、
四点共圆.
记
.则
同理,
.
则
.
故
.
故
及
,知
.
可得
.
同理,
,
.
于是,
.
故
,其相似比为
.
若
,则
是比
还小正三角形.因此,
.
故
,
,
.
设过点
、
、
所作的垂线分别为
、
、
,点
、
、
分别在
、
、
上,
则
.
同理,
.
三式相乘,得
由角元塞瓦定理的逆定理,知
、
、
三线共点.
1
=
⋅
FC
AF
⋅
EB
CE
=
DA
BD
1
A1E
B
1F
C
1D
例题4
△ARQ
△BRP
M
MP
⊥BC
1
MQ
⊥AC
1
MR
⊥AB
1
A
R
M
Q
B
R
M
P
∠ARM = ∠MPB = ∠MQC
C
Q
M
P
∠R
MR =
1
θ
∠P
MP =
1
−
2
π
∠MPP
=
1
−
2
π
∠MRR
=
1
∠R
MR
1
∠Q
MQ =
1
θ
Rt△MRR
∽△Rt△MPP
∽Rt△MQQ
1
1
1
=
MR
1
MR
=
MP
1
MP
=
MQ
1
MQ
cos θ
1
=
MR
1
MR
MP
1
MP
∠R
MP
=
1
1
∠RMP
△R
MP
∽△RMP
1
1
=
PR
P
R
1
1
=
MR
MR
1
cos θ
=
PQ
P
Q
1
1
cos θ
=
QR
Q
R
1
1
cos θ
=
=
PR
P
R
1
1
PQ
P
Q
1
1
= cos θ
QR
Q
R
1
1
△PQR∽△P
Q
R
1
1
1
cos θ
θ=
0
/
△P
Q
R
1
1
1
△PQR
θ=0
MP⊥AB
MQ⊥BC
MR⊥CA
A
B
C
AD
BE
CF
D
E
F
RQ
RP
PQ
=
sin∠RAD
sin∠QAD
=
sin∠MRQ
sin∠MQR
MQ
MR
=
sin∠PBE
sin∠RBE
⋅
MR
MP
=
sin∠QCF
sin∠PCF
MP
MQ
⋅
sin∠RAD
sin∠QAD
⋅
sin∠PBE
sin∠RBE
=1
sin∠QCF
sin∠PCF
AD
BE
CF
答 案
见解析
解析
解:如图,设
、
、
分别交于点
、
、
,则
、
、
分别过点
、
、
.
不妨设
,
,
,
,
,
,
,
,
.
故点
到
、
的距离相等,记为
.
同理,点
到
、
的距离也相等,记为
;点
到
、
的距离也相等,记为
.
由角元塞瓦定理的逆定理,只需证
.①
因为
,
及
,
,
所以,式①左边为
.
.②
又
,故式②化简得
,
及
,
.
由此式①左边为
.
故式①成立,即
、
、
交于一点.
1
例题5
g
B
g
D
g
F
X
Y
Z
l
A
l
C
l
E
X
Y
Z
∠Y BC = ∠ABX = α
∠CDY = ∠EDZ = β
∠AFX = ∠EFZ = γ
∠XBF = α
1
∠DBY = α
2
∠BDY = β
1
∠FDZ = β
2
∠DFZ = γ
1
∠BFX = γ
2
X
AF
AB
d
X
Y
BC
CD
d
Y
Z
DE
EF
d
Z
⋅
sin∠DBE
sin∠FBE
⋅
sin∠FDA
sin∠BDA
=
sin∠BFC
sin∠DFC
1
=
=
sin∠DBE
sin∠FBE
sin∠BDE
BE
DE
sin∠BFE
BE
F E
sin γ
−γ ⋅sin β
+ β
(
1
)
(
1
)
sin β
−β ⋅sin γ
+ γ
(
2
)
(
2
)
=
sin∠FDA
sin∠BDA
sin α
−α ⋅sin γ
+ γ
(
1
)
(
1
)
sin γ
−γ sin α
+ α
(
2
)
(
2
)
=
sin∠BFC
sin∠DFC
sin β
−β ⋅sin α
+ α
(
1
)
(
1
)
sin α
−α sin β
+ β
(
2
)
(
2
)
⋅
sin γ
−γ ⋅sin(γ
+ γ)
(
1
)
1
sin β
−β sin(β
+ β)
(
2
)
2
⋅
sin α
−α ⋅sin α
+ α
(
1
)
(
1
)
sin γ
−γ sin γ
+ γ
(
2
)
(
2
)
sin β
−β ⋅sin β
+ β
(
1
)
(
1
)
sin α
−α sin α
+ α
(
2
)
(
2
)
=
sin γ
−γ ⋅sin γ
+ γ
(
1
)
(
1
)
sin β
−β sin β
+ β
(
2
)
(
2
)
sin γ
⋅cos γ −cos γ
⋅sin γ
2
1
2
2
1
2
sin β
⋅cos β −cos β
⋅sin β
2
2
2
2
2
2
=
=
sin γ
⋅cos γ −1 −sin γ
sin γ
2
1
2
(
2
1)
2
sin β
⋅cos β −1 −sin β
sin β
2
2
2
(
2
2)
2
=
sin γ
−sin γ
2
1
2
sin β
−sin β
2
2
2
sin γ
−
2
1
( F Z
dz )
2
sin β
−
2
2
( DZ
dz )
2
FZ sinγ
=
1
DZ sinβ
2
=
( DZ
FZ )
2
=
(
sin β
d
Z
sin γ
d
Z
)
( sinγ
sinβ )
2
=
sin α
−α ⋅sin α
+ α
(
1
)
(
1
)
sin γ
−γ sin γ
+ γ
(
2
)
(
2
)
=
( FX
BX )
2
=
(
sin γ
d
X
sin α
d
X
)
2
( sinα
sinγ )
2
=
sin β
−β ⋅sin β
+ β
(
1
)
(
1
)
sin α
−α sin α
+ α
(
2
)
(
2
)
=
( Y B
Y D )
2
=
(
sin α
d
Y
sin β
d
Y
)
2
( sinβ
sinα)
2
=1
( sinγ
sinβ )
2
( sinα
sinγ )
2
( sinβ
sinα)
2
AD
BE
CF
答 案
见解析
解析
证明:不妨设
为
上一点,正边形的边长为,面积为.
,
.
.
由余弦定理,得
,①
,②
……
.
,得
.
.
故
.
,
(定值).
当
与某顶点重合时,结论同样成立.当为偶数时,可用勾股定理解之.
1
例题6
P
A
A
1
n
⌢
n
a
S
∵∠A
OA
=
1
2
( n
360 ) ∘
∴S
=
△A
OA
1
2
R sin
2
1
2
( n
360 ) ∘
∴S = nS
△A
OA
1
2
= nR sin
cos
2
( n
180 ) ∘
( n
180 ) ∘
a =
2
PA
+
1
2
PA
−
2
2
2PA
⋅
1
PA
cos
2
( n
180 ) ∘
a =
2
PA
+
2
2
PA
−
3
2
2PA
⋅
2
PA
cos
3
( n
180 ) ∘
a =
2
PA
+
n
2
PA
+
1
2
2PA
⋅
n PA
cos
1
( n
180 ) ∘
①+ ②+ ⋯+
na =
2
2 PA
+ PA
+ ⋯+ PA
(
1
2
2
2
n
2)
−2 cos
⋅
( n
180 ) ∘
PA
⋅PA
+ ⋯+ PA
⋅PA
−PA
⋅PA
(
1
2
n−1
n
n
1)
∴PA
+
1
2
PA
+
2
2
⋯+ PA
n
2
=
na +
2
1
2
PA
⋅PA
+ ⋯+ PA
⋅PA
−PA
⋅PA
cos
(
1
2
n−1
n
n
1)
( n
180 ) ∘
∵S
+
△P A
A
1
2
S
+
△P A
A
2
3
⋯+ S
=
△P A
A
n−1
n
S + S
△P A
A
n
1
∴S =
PA
⋅PA
+ ⋯+ PA
⋅PA
−PA
⋅PA
sin
2
1 (
1
2
n−1
n
n
1)
( n
180 ) ∘
PA
⋅
1
PA
+
2
⋯+ PA
⋅
n−1
PA
−
n
PA
⋅
n PA
=
1
sin
( n
180) ∘
2S
∵a = 2R sin
( n
180 ) ∘
∴PA
+
1
2
PA
+
2
2
⋯+ PA
n
2
= 2Sctg
+
( n
180 ) ∘
na
2
1
2
2nR cos
+
2
2 ( n
180 ) ∘
2nR sin
=
2
2 ( n
180 ) ∘
2nR2
P
n
答 案
见解析
解析
解:如图,设
的延长线与边
交于点
.
由题意知
(设为),
(设为),
在
中由张角定理得
.
同理,在
中,有
.
从而,
.
在
中,由塞瓦定理得
.
而在
、
中,有
.
在
、
中,有
.
所以,
.
答 案
见解析
解析
1
1
例题7
IK
C
A
2
2
N
∠C
AB =
2
∠C
CB =
2
∠C
CA =
2
∠C
A
A
2
2
γ
∠A
CB =
2
∠A
AB =
2
∠A
AC =
2
∠A
C
C
2
2
α
△C
AI
2
=
⋅
C
I
1
C
C
2
1
sinα
sinγ
=
sin∠AC
I
2
sin∠C
IA
2
⋅
sinα
sinγ
sin2β
sin α + β
(
)
△IA
C
2
=
A
A
1
2
IA
1
⋅
sinα
sinγ
=
sin∠A
IC
2
sin∠IA
C
2
⋅
sinα
sinγ
sin α + β
(
)
sin2β
⋅
C
I
1
C
C
2
1
=
A
A
1
2
IA
1
( sinα
sinγ )
2
△C
A
I
2
2
=
NA2
C
N
2
⋅
C
I
1
C
C
2
1
=
A
A
1
2
IA
1
( sinα
sinγ )
2
△C
IN
2
△A
IN
2
=
sin∠NIA
2
sin∠C
IN
2
=
NA
sinγ
2
C
N sinα
2
=
( sinα
sinγ )
2
sinγ
sinα
sinα
sinγ
△AIM
△CIM
=
MI
AM
=
sinα
sin∠AIM
=
sinα
sin∠NIA
2
=
sinγ
sin∠C
IN
2
=
sinγ
sin∠MIC
MI
CM
AM = CM
例题8
解:如图,设
,
,
.
因为四边形
与四边形
为圆内接四边形,所以,
,
.
从而,
,
.
令
,
.则
,
.
对
和
应用正弦定理,得
,
.
因为
,
,所以,两式相除得
.
对
和
应用正弦定理得
,
.
即
,
.
因此,
.
考虑
和
,得
,
.
所以,
.
故
.
由此知
,从而,
、
、
三点共线.
答 案
见解析
解析
解:如图.
设
,
,
.
1
∠BAC = α
∠ABC = β
∠BCA = γ
BFSD
CDSE
∠FSD = 180 −
∘
β
∠ESD = 180 −
∘
γ
∠FSP = β
∠ESP = γ
∠FAP=x
∠BAM = y
∠EAP = α −x
∠CAM = α −y
△EAP
△FAP
=
sin α −x
(
)
EP
sin∠APE
AE
=
sinx
FP
sin∠APF
AF
AE = AF
∠APE + ∠APF = 180∘
=
sin α −x
(
)
sinx
EP
FP
△EPS
△FPS
=
sin∠PSE
EP
sin∠PES
SP
=
sin∠PSF
FP
sin∠PFS
SP
=
sinγ
EP
sin
2
α
SP
=
sinβ
FP
sin
2
α
SP
=
FP
EP
sinβ
sinγ
△ABM
△ACM
=
siny
BM
sinβ
AM
=
sin α −y
(
)
CM
sinγ
AM
=
sin α −y
(
)
siny
sinγ
sinβ
=
sin α −x
(
)
sinx
sin α −y
(
)
siny
x = y
A
P
M
例题9
∠BAC = α
∠ABC = β
∠BCA = γ
1
易知,
,
,
.
因此,
、
、
、
四点共圆.
由
,知
.
同理,
.
故
为
的垂心.
则
.
同理,
.
故
.
则
.
由角元塞瓦定理的逆定理得
、
、
三线共点.
答 案
见解析
解析
解:如图,不妨设
.记
内切圆为
,半径为,内切圆与边
、
、
切于点
、
、
,
与
交于点
,记
.
则
,
,
,
,
.
.
因为
、
、
三点共线,所以,由张角定理知
1
∠PBI
=
a
∠CBI
=
a
90 −
∘
β
2
1
∠BCI
=
a
∠QCI
=
a
90 −
∘
γ
2
1
∠BI
C =
a
180 −
∘
∠I
BC −
a
∠I
CB =
a
β + γ
2
1 (
)
=90 −
∘
α=∠BPD
2
1
B
P
I
a
E
BP⊥PI
a
BE⊥EC
BD⊥DC
A1
△BI
C
a
sin∠BAA
=
1
sin∠ABA
=
AA
1
BA
1
1
sin β + 90 −
90 −
γ
AA
1
BA
1
[
∘
(
∘
2
1 )]
=
sin
β +
γ
AA
1
BA
1
(
2
1 )
sin∠CAA
=
1
sin
γ +
β
AA
1
CA
1
(
2
1 )
=
sin∠CAA
1
sin∠BAA
1
⋅
sin γ +
β
(
2
1 )
sin β +
γ
(
2
1 )
=
CA
1
BA
1
⋅
sin γ +
β
(
2
1 )
sin β +
γ
(
2
1 )
sin∠CBE
sin∠BCD
=
⋅
sin γ +
β
(
2
1 )
sin β +
γ
(
2
1 )
sin
γ
2
1
sin
β
2
1
⋅
sin∠CAA
1
sin∠BAA
1
⋅
sin∠BCC
1
sin∠ACC
1
sin∠ABB
1
sin∠CBB
1
=
⋅
sin α +
γ
(
2
1 )
sin β +
γ
(
2
1 )
⋅
sin β +
α
(
2
1 )
sin γ +
α
(
2
1 )
⋅
sin γ +
β
(
2
1 )
sin α +
β
(
2
1 )
⋅
sin
γ
2
1
sin
β
2
1
⋅
sin
α
2
1
sin
γ
2
1
=1
sin
β
2
1
sin
α
2
1
AA1
BB
1
CC
1
例题10
BC > CA > AB
△ABC
⊙I
r
BC
CA
AB
D
1
E
1
F
1
A
K
1
a
⊙I
P
∠PID
=
1
θ
D
A
=
1
1
−
2
a
=
2
a + c −b
2
b −c
D
K
=
1
a
2r sin
90 −C −
=
(
∘
2
A)
2r sin
2
B −C
PD
=
1
2r sin
2
θ
∠K
D
A
=
a
1
1
=
2
180 −2∠C + ∠A
∘
(
)
2
∠B −∠C
∠PD
K
=
1
a
90 −
∘
+
2
θ
∠C +
=
2
∠A
180 −
∘
2
∠B + θ −∠C
∠PD
A
=
1
1
180 −
∘
2
θ
P
K
a
A
1
A
A
,
,
.
通分得
,
,
,
,
,
,
.
又
,则
,故
,
.①
设
.
同理,
、
、
三点共线
.②
由于
,则
式②
,
即为式①.
因为式①成立,所以,式②也成立,故
、
、
三点共线.
同理,
、
、
三点共线.
因此,
、
、
三线共点于
,且
在内切圆
上.
答 案
见解析
1
=
D
K
1
a
sin∠PD
A
1
1
+
A
D
1
1
sin∠PD
K
1
a
PD
1
sin∠K
D
A
a
1
1
=
2r sin
2
B−C
sin
2
θ
+
2
b−c
sin
2
θ+B−C
2r sin
2
θ
sin
2
B−C
8R sin
⋅sin
⋅sin
⋅sin
2
A
2
B
2
C
2
B−C
sin
2
θ
=
+
2R sin
⋅sin
2
B−C
2
A
sin
2
θ+B−C
8R sin
⋅sin
⋅sin
⋅sin
2
A
2
B
2
C
2
θ
sin
2
B−C
sin
=
2
2
θ
4 sin
⋅
2
B
sin
⋅
2
C
sin
⋅
2
θ
sin
+
2
θ + B −C
sin
2
2
B −C
1 −cos θ = 8 sin
⋅
2
B
sin
⋅
2
C
sin
⋅
2
θ
sin
+
2
θ + B −C
1 −cos(B −C)
cos(B −C) = 4 sin
⋅
2
B
sin
cos
−cos
θ +
+
2
C [
2
B −C
(
2
B −C )]
cos θ
cos(B −C) = 2 sin
sin
+ sin
C −
−sin
θ +
−sin
C −θ −
2
B [
2
B
(
2
B )
(
2
B )
(
2
B )]
cos(B −C)=1 −cos B + cos B −C −
(
)
cos C + cos B + θ −
(
)
cos θ+
cos C −θ −
(
)
cos B + θ −C +
(
)
cos θ
1 −cos B + θ −C =
(
)
cos B −cos C −θ +
(
)
cos C −cos B + θ
(
)
2sin
=
2
2
B + θ −C
−2 sin
⋅
2
B + C −θ
sin
+
2
B + θ −C
2 sin
⋅
2
B + C + θ
sin
2
B + θ
∠B > ∠C
sin
=
0
2
B + θ −C /
sin
=
2
B + θ −C
sin
−
2
B + C + θ
sin
2
B + C −θ
sin
=
2
B + θ −C
2 sin
⋅
2
A
sin
2
θ
∠PIF
=
1
θ
1
P
K
c
C
1
⇔2 sin
⋅
2
C
sin
=
2
θ
1
sin
2
B + θ
−A
1
θ
=∠A +
1
∠C −θ
⇔2 sin
⋅
2
C
sin
=
2
A + C −θ
sin
2
B + C −θ
⇔cos
−
2
A −θ
cos
=
2
A + 2C −θ
sin
90 −
(
∘
2
A + θ )
⇔cos
−
2
A −θ
cos
=
2
A + θ
cos
−
(
2
A + B + C
2
B + θ −C )
⇔2 sin
⋅
2
A
sin
=
2
θ
sin
2
B + θ −C
P
K
c
C
1
P
K
b
B
1
A K
1
a
B
K
1
b
C
K
1
c
P
P
⊙I
例题11
解析
解:如图,设
中点为
.
延长
,与以
为直径的圆交于点
,延长
,与以
为直径的圆交于点
,连接
与
交于点
,与
交于点
.
因为
,且
为直径,所以,点与
关于
对
称.
设
.则
.
同理,
.
故
.
同理,
.
故
.
由
为
的中点
、
、
三点共线
过定点
.
SR
K
MA
NP
X
MB
NQ
Y
XY
NP
E
NQ
F
∠SNP = ∠SMP = ∠AMP = ∠XNP
NP
S
X
NP
∠AMP = α = ∠BMQ
=
AM
AX
=
S
△M NP
S
△XNP
=
NM ⋅MP
XN ⋅XP
⋅
sin∠MXN
sin∠NMX
=
sin∠MNP
sin∠XNP
sin∠MNP ⋅sin∠M
sinα ⋅sin 90 −α
(
∘
=
BM
BY
sin∠MNQ ⋅sin∠MQN
sinα ⋅sin 90 −α
(
∘
)
=
AM
AX
⇒
BM
BY
XY //AB ⇒∠SEA = ∠XEA = ∠NAB = ∠ANO
⇒SE//NO ⇒∠ONS = ∠NSE = ∠NXY
∠ONR = ∠NY X
=
sin∠ONR
sin∠ONS
=
sin∠NY X
sin∠NXY
=
NX
NY
NS
NR
K
RS
⇒
=
sin∠RNK
sin∠SNK
⇒
NS
NR
=
sin∠ONR
sin∠ONS
sin∠RNK
sin∠SNK
⇒N
O
K
⇒NK
O