内容正文:
三 中垂线与角平分线的应用
类型1 中垂线的应用
【例1】 如图,在△ABC中,DE垂直平分边AC,分别交边AC,AB于点D,E,连结CE,且CE平分∠ACB。
(1)若AB=9,BC=5,求△BCE的周长。
(2)设∠A=α,∠B=β,试用含α的式子表示β,再求当α=28°时,β的值。
解:(1)因为DE垂直平分边AC,
所以EA=EC,所以△BCE的周长=BC+BE+EC=BC+BE+EA=BC+AB=14。
(2)因为EA=EC,所以∠ECA=∠A=α。
因为CE平分∠ACB,所以∠BCE=∠ECA=α,
所以β=180°-3α。
当α=28°时,β=180°-3×28°=96°。
【变式1】 如图,在△ABC中,AB的垂直平分线DE与边AB,AC分别交于点D,E。已知△ABC与△BCE的周长分别为22 cm和14 cm,则BD的长为 ( B )
A.3 cm B.4 cm C.5 cm D.6 cm
【变式2】 如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=9,BC=12,分别以A,B为圆心画弧,两弧分别交于E,F,直线EF交BC于点D,则△ACD的周长等于 ( A )
A.21 B.24 C.27 D.30
【解析】 由题意可知,EF是边AB的垂直平分线,所以AD=DB,
所以AD+CD=BD+CD=CB,
所以△ACD的周长=AC+AD+CD=AC+CB=21。
【变式3】 如图,△ABC的边AB,AC的垂直平分线DM,EN相交于点O,M,N在BC边上,若∠MAN=20°,则∠BAC的度数为 100° 。
【解析】 因为DM,EN分别垂直平分AB,AC,
所以AM=BM,AN=CN,
所以∠B=∠BAM,∠C=∠CAN。
因为∠B+∠BAM+∠C+∠CAN+∠MAN=180°,
所以2(∠B+∠C)+∠MAN=180°。
因为∠MAN=20°,
所以∠B+∠C=×(180°-20°)=80°,
所以∠BAC=180°-(∠B+∠C)=100°。
类型2 角平分线的应用
【例2】 在△ABC中,∠ABC=60°,∠ACB=40°,BD平分∠ABC,CD平分∠ACB。
(1)如图1,求∠BDC的度数。
(2)如图2,连结AD,作DE⊥AB于点E,DE=2,AC=4,求△ADC的面积。
解:(1)因为BD平分∠ABC,
所以∠DBC=∠ABC=×60°=30°。
因为CD平分∠ACB,
所以∠DCB=∠ACB=×40°=20°,
所以∠BDC=180°-∠DBC-∠DCB
=180°-30°-20°=130°。
(2)作DF⊥AC于点F,DH⊥BC于点H,如图。
因为BD平分∠ABC,DE⊥AB,
DH⊥BC,
所以DH=DE=2。
因为CD平分∠ACB,DF⊥AC,DH⊥BC,
所以DF=DH=2,
所以△ADC的面积=DF·AC=×2×4=4。
【变式1】 如图,在Rt△ABC中,∠A=90°,∠ABC的平分线BD交AC于点D。若AD=2,则点D到BC的距离为 ( D )
A.1 B. C. D.2
【变式2】 如图,△ABC的面积为10 cm2,BP平分∠ABC,过点A作AP⊥BP于点P。则△PBC的面积为 5 cm2。
【解析】 延长AP交BC于E,如图。
因为BP平分∠ABC,
所以∠ABP=∠EBP。
因为AP⊥BP,
所以∠APB=∠EPB=90°。
在△ABP和△EBP中,
所以△ABP≌△EBP(ASA),
所以AP=PE,
所以S△ABP=S△EBP,S△ACP=S△ECP,
所以S△PBC=S△ABC=×10=5(cm2)。
【变式3】 如图,DE⊥AB交AB的延长线于点E,DF⊥AC于点F,若BD=CD,BE=CF。求证:AD平分∠BAC。
证明:因为DE⊥AE,DF⊥AC,
所以∠E=∠DFC=90°。
在Rt△BDE和Rt△CDF中,
因为
所以Rt△BDE≌Rt△CDF(HL),
所以DE=DF,
所以AD平分∠BAC。
类型3 折叠问题
【例3】 如图,有一张三角形纸片ABC,∠C=90°,AC=8 cm,BC=6 cm,现将纸片折叠,使点A与点B重合,求折痕的长度。
解:如图,折痕为DE。
因为在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=8 cm,BC=6 cm,
所以根据勾股定理得,
AB==10 cm。
设CE=x cm,由折叠的性质得
BD=AD=5 cm,BE=AE=(8-x) cm。
在Rt△BCE中,根据勾股定理可知,BC2+CE2=BE2,
即62+x2=(8-x)2,解得x=,
故折痕长DE== cm。
【变式1】 如图,有一张直角三角形纸片,∠ACB=90°,AB=5 cm,AC=3 cm,现将△ABC折叠,使边AC与AB重合,点C的对应点为点D,折痕为AE,则CE的长为 ( C )
A.1 cm B.2 cm
C. cm D. cm
【变式2】 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,将边AC沿CE翻折,使点A落在AB上的点D处;再将边BC沿CF翻折,使点B落在CD的延长线上的点B'处,两条折痕与斜边AB分别交于点E,F,则线段CE的长等于 4.8 ,线段B'F的长等于 1.6 。
【变式3】 小明将三角形纸片ABC(AB>AC)沿过点A的直线折叠,使得AC落在AB边上,折痕为AD,展开纸片(如图1);再次折叠该三角形纸片,使点A和点D重合,折痕为EF,展平纸片后得到△AEF(如图2).小明认为△AEF是等腰三角形,你同意他的说法吗?请你说明理由。
解:同意。
理由:设AD与EF交于点G。
由第一次折叠知AD平分∠BAC,
所以∠BAD=∠CAD。
由第二次折叠知,∠AGE=∠DGE。
又因为∠AGE+∠DGE=180°,
所以∠AGE=∠DGE=90°,
所以∠AGE=∠AGF=90°,
所以∠AEF=∠AFE,
所以AE=AF,
即△AEF为等腰三角形。
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