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專題01 角平分線四大模型在三角形中的應(yīng)用(專項訓(xùn)練)
1.如圖,在△ABC中,∠C=90°,AD平分∠CAB,BD=4cm,CD=2cm,
(1)求D點到直線AB的距離.
(2)求AC.
【解答】解:(1)作DE⊥AB于E,
∵AD平分∠CAB,∠C=90°,DE⊥AB,
∴DE=CD=2cm;
(2)在Rt△ADC和Rt△ADE中,
,
∴Rt△ADC≌Rt△ADE,
∴AC=AE,
∵BD=4cm,CD=2cm,
∴BE=2cm,
則AC2+62=(AC+2)2,
解得,AC=2cm.
2.如圖,△ABC的外角∠ACD的平分線CP與內(nèi)角∠ABC的平分線BP交于點P,∠BPC=40°.
(1)求∠BAC;
(2)證明:點P到△ABC三邊所在直線的距離相等;
(3)求∠CAP.
【解答】解:(1)在△ABC中,∠ACD=∠BAC+∠ABC,
在△PBC中,∠PCD=∠BPC+∠PBC,
∵PB、PC分別是∠ABC和∠ACD的平分線,
∴∠PCD=∠ACD,∠PBC=∠ABC,
∴∠APC+∠PCB=(∠BAC+∠ABC)=∠BAC+∠ABC=∠BAC+∠PCB,
∴∠PCD=∠BAC,
∴∠BPC=40°,
∴∠BAC=2×40°=80°,
即∠BAC=80°;
(2)作PE⊥BA于E,PF⊥AC于F,PG⊥BC于G,
∵CP是∠ACD的平分線,PF⊥AC,PG⊥BC,
∴PF=PG,
同理,PE=PF,
∴PE=PF=PG,即點P到△ABC三邊所在直線的距離相等;
(3)∵PE⊥BA,PF⊥AC,PE=PF,
∴∠CAP=∠CAE=50°.
3.(1)如圖①在△ABC,∠C=90°,AD平分∠CAB,BC=6cm,BD=4cm,那么點D到AB的距離是 cm
(2)如圖②,已知∠1=∠2,∠3=∠4,求證:AP平分∠BAC.
【解答】解:(1)如圖①,作DE⊥AB于E,
∵BC=6cm,BD=4cm,
∴CD=2cm,
∵AD平分∠CAB,∠C=90°,DE⊥AB,
∴DE=CD=2cm,即點D到AB的距離是2cm,
故答案為:2;
(2)證明:如圖②,作PD⊥AB于D,PE⊥BC于E,PF⊥AC于F,
∵∠1=∠2,PD⊥AB,PE⊥BC,
∴PD=PE,
同理,PF=PE,
∴PD=PF,又PD⊥AB,PF⊥AC,
∴AP平分∠BAC.
4.四邊形ABCD中,DA=DC,連接BD,∠ABD=∠DBC.
(1)如圖1,求證:∠BAD+∠BCD=180°;
(2)如圖2,連接AC,當(dāng)∠DAC=45°時,BC=3AB,S△DBC=27,求AB的長;
(3)如圖3,在(2)的條件下,把△ADC沿AC翻折,點D的對應(yīng)點是點E,AE交BC于點K,F(xiàn)是線段BC上一點,連接EF,∠BFE=45°,求△EFC的面積.
【解答】(1)證明:如圖1,過點D作DM⊥BA交BA的延長線于M,DN⊥BC于N,
則∠DMA=∠DNC=90°,
∵∠ABD=∠DBC,DM⊥BA,DN⊥BC,
∴DM=DN,
在Rt△DMA和Rt△DNC中,
,
∴Rt△DMA≌Rt△DNC(HL),
∴∠DAM=∠BCD,
∵∠DAM+∠DAB=180°,
∴∠DAB+∠BCD=180°;
(2)如圖2,過點D作DM⊥BA交BA的延長線于M,DN⊥BC于N,
由(1)得,△DNC≌△DMA,CN=MA,
∵DA=DC,∠DAC=45°,
∴∠DAC=∠DCA=45°,即∠DAC+∠DCA=90°,
∴∠ADC=90°,
∴∠ABC=180°﹣∠ADC=90°,
∵BD平分∠ABC,
∴∠DBM=∠DBN=45°,
∵∠M=∠DNB=90°,
∴∠MDB=∠BDN=∠DBM=∠DBN=45°,
∴DN=BN,DM=BM,
∵DM=DN,
∴MB=BN=DN,
設(shè)AB=a,則BC=3AB=3a,設(shè)CN=b,則MA=CN=b,
∴MB=a+b,BN=3a﹣b,
∴a+b=3a﹣b,
∴b=a,
∴BN=DN=3a﹣b=2a,
∴S△BCD=BC?DN=?3a?2a=27,
解得,a=b=3,
∴AB=3;
(3)如圖3,過點E作EG⊥AB交AB的延長線于G,EH⊥BC于H,
由翻折可知,AE=AD=CD=CE,∠AEC=∠ADC=90°.
∵∠AKB=∠CKE,
∴∠BAE=∠BCE,
在△AGE和△CHE中,
,
∴△AGE≌△CHE(AAS),
∴AG=CH,EG=EH,
∴BE平分∠CBG,即∠GBE=∠CBE=45°=∠HEB=∠BEG,
∴BH=EH=BG=EG,
設(shè)BH=k,則AG=3+k,CH=9﹣k,
∵AG=CH,
∴3+k=9﹣k,
解得,k=3,
∴EH=BH=3,
∵∠BFE=45°,∠EHF=90°,
∴∠HEF=∠HFE=45°,
∴HE=FH=3,
∴CF=CB﹣BF=9﹣3﹣3=3,
∴△EFC的面積=×CF×EH=×3×3=.
5.如圖,在四邊形ABCD中,∠BAD=α,∠BCD=180°﹣α,BD平分∠ABC.
(1)如圖1,若α=90°,根據(jù)教材中一個重要性質(zhì)直接可得DA=CD,這個性質(zhì)
是
(2)問題解決:如圖2,求證AD=CD;
(3)問題拓展:如圖3,在等腰△ABC中,∠BAC=100°,BD平分∠ABC,求證:BD+AD=BC.
【解答】解:(1)∵BD平分∠ABC,∠BAD=90°,∠BCD=90°,
∴DA=DC(角平分線上的點到角的兩邊距離相等),
故答案為:角平分線上的點到角的兩邊距離相等;
(2)如圖2,作DE⊥BA交BA延長線于E,DF⊥BC于F,
∵BD平分∠EBF,DE⊥BE,DF⊥BF,
∴DE=DF,
∵∠BAD+∠C=180°,∠BAD+∠EAD=180°,
∴∠EAD=∠C,
在△DEA和△DFC中,
∴△DEA≌△DFC(AAS),
∴DA=DC;
(3)如圖,在BC時截取BK=BD,連接DK,
∵AB=AC,∠A=100°,
∴∠ABC=∠C=40°,
∵BD平分∠ABC,
∴∠DBK=∠ABC=20°,
∵BD=BK,
∴∠BKD=∠BDK=80°,即∠A+∠BKD=180°,
由(2)的結(jié)論得AD=DK,
∵∠BKD=∠C+∠KDC,
∴∠KDC=∠C=40°,
∴DK=CK,
∴AD=DK=CK,
∴BD+AD=BK+CK=BC.
6.如圖,△ABC中,∠B=2∠A,∠ACB的平分線CD交AB于點D,已知AC=16,BC=9,則BD的長為( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【解答】解:如圖,在AC上截取CE=CB,連接DE,
∵∠ACB的平分線CD交AB于點D,
∴∠BCD=∠ECD.
在△CBD與△CED中,
.
∴△CBD≌△CED(SAS),
∴BD=ED,∠B=∠CED,
∵∠B=2∠C,∠CED=∠A+∠ADE,
∴∠CED=2∠A,
∴∠A=∠EDA,
∴AE=ED,
∴AE=BD,
∴BD=AC﹣CE=AC﹣BC=16﹣9=7.
故選:B.
7.如圖,△ABC中,∠ABC=60°,AD、CE分別平分∠BAC、∠ACB,AD、CE相交于點P.
(1)求∠APC的度數(shù);
(2)若AE=3,CD=4,求線段AC的長.
【解答】解:(1)∵∠ABC=60°,
∴∠BAC+∠BCA=120°,
∵AD、CE分別平分∠BAC、∠ACB,
∴∠PAC+∠PCA=(∠BAC+∠BCA)=60°,
∴∠APC=120°.
(2)如圖,在AC上截取AF=AE,連接PF,
∵AD平分∠BAC,
∴∠BAD=∠CAD,
在△APE和△APF中,
,
∴△APE≌△APF(SAS),
∴∠APE=∠APF,
∵∠APC=120°,
∴∠APE=60°,
∴∠APF=∠CPD=60°=∠CPF,
∵CE平分∠ACB,
∴∠ACP=∠BCP,
在△CPF和△CPD中,
,
∴△CPF≌△CPD(ASA),
∴CF=CD,
∴AC=AF+CF=AE+CD=3+4=7.
8.閱讀下面材料:
小聰遇到這樣一個有關(guān)角平分線的問題:如圖1,在△ABC中,∠A=2∠B,CD平分∠ACB,AD=2,AC=3,求BC的長.
小聰思考:因為CD平分∠ACB,所以可在BC邊上取點E,使EC=AC,連接DE.這樣很容易得到△DEC≌△DAC,經(jīng)過推理能使問題得到解決(如圖2).
請完成:(1)求證:△BDE是等腰三角形;
(2)求BC的長為多少?
【解答】(1)證明:如圖2,在BC邊上取點E,使EC=AC,連接DE,
在△ACD與△ECD中,
∵,
∴△ACD≌△ECD,
∴AD=DE,∠A=∠DEC,
∵∠A=2∠B,
∴∠DEC=2∠B,
∵∠DEC=∠B+∠EDB
∴∠B=∠EDB,
∴△BDE是等腰三角形;
(2)解:∵AD=DE=BE=2,EC=AC=3,
∴BC=BE+CE=2+3=5.
9.閱讀材料:
小明遇到這樣一個問題:如圖1,在△AC中,∠A=2∠B,CD平分∠ACB,AD=2.2,AC=3.6,求BC的長.
小明的想法:因為CD平分∠ACB,所以可利用“翻折”來解決該問題.即在BC邊上取點E,使EC=AC,并連接DE(如圖2).
(1)如圖2,根據(jù)小明的想法,回答下面問題:
①△DEC和△DAC的關(guān)系是 ,判斷的依據(jù)是 ?。?br />
②△BDE是 三角形;
③BC的長為 ?。?br />
(2)參考小明的想法,解決下面問題:
已知:如圖3,在△ABC中,AB=AC,∠A=20°,BD平分∠ABC,BD=2.3,BC=2,求AD的長.
【解答】解:(1)如答圖1,
①在△ACD與△ECD中,
,
∴△ACD≌△ECD(SAS);
②由①知,△ACD≌△ECD,
∴AD=DE,∠A=∠DEC,
∵∠A=2∠B,
∴∠DEC=2∠B,
∴∠B=∠EDB,
∴BE=DE,
∴△BDE是等腰三角形;
③由①知,△ACD≌△ECD,則EC=AC=3.6,DE=AD=2.2.
又∵BE=DE,
∴BE=AD=2.2.
∴BC=BE+EC=2.2+3.6=5.8.
故答案是:①△ACD≌△ECD;SAS;
②等腰;
③5.8;
(2)∵△ABC中,AB=AC,∠A=20°,
∴∠ABC=∠C=80°,
∵BD平分∠B,
∴∠1=∠2=40°∠BDC=60°,
如答圖2,在BA邊上取點E,使BE=BC=2,連接DE,
則△DEB≌△DBC,∴∠BED=∠C=80°,
∴∠4=60°,
∴∠3=60°,
在DA邊上取點F,使DF=DB,連接FE,
則△BDE≌△FDE,
∴∠5=∠1=40°,BE=EF=2,
∵∠A=20°,
∴∠6=20°,
∴AF=EF=2,
∵BD=DF=2.3,
∴AD=BD+BC=4.3.
10.如圖1,在△ABC中,∠A的外角平分線交BC的延長線于點D.
(1)線段BC的垂直平分線交DA的延長線于點P,連接PB,PC.
①利用尺規(guī)作圖補(bǔ)全圖形1,不寫作法,保留痕跡;
②求證:∠BPC=∠BAC;
(2)如圖2,若Q是線段AD上異于A,D的任意一點,判斷QB+QC與AB+AC的大小,并予以證明.
【解答】(1)①解:如圖1所示,
②證明:在AE上截取AF=AC.設(shè)PC交AB于G.
∵AD平分∠CAF,
∴∠DAC=∠DAF,
∴∠CAP=∠FAP,
∵AP=AP,AC=AF,
∴△APC≌△APF,
∴∠PCA=∠PFA,PC=PF,
∵點P在線段BC的垂直平分線上,
∴PB=PC=PF,
∴∠PBF=∠PFA,
∴∠PBG=∠ACG,
∵∠PGB=∠AGC,
∴∠BPC=∠BAC;
(2)如圖2中,在AE上截取AF=AC.
同法可證△QAF≌△QAC,
∴QC=QF,
∵QB+QC=QB+QF>BF,BF=AB+AF=AB+AC,
∴QB+QC>AB+AC.
11.如圖,在△ABC中,∠ABC=3∠C,AD平分∠BAC,BE⊥AD于E,求證:BE=(AC﹣AB).(提示:延長BE交AC于點F).
【解答】證明:如圖:延長BE交AC于點F,
∵BF⊥AD,
∴∠AEB=∠AEF.
∵AD平分∠BAC,
∴∠BAE=∠FAE
在△ABE和△AFE中,
,
∴△ABE≌△AFE(ASA)
∴∠ABF=∠AFB,AB=AF,BE=EF.
∵∠C+∠CBF=∠AFB=∠ABF,
∠ABF+∠CBF=∠ABC=3∠C,
∴∠C+2∠CBF=3∠C,
∴∠CBF=∠C.
∴BF=CF,
∴BE=BF=CF.
∵CF=AC﹣AF=AC﹣AB,
∴BE=(AC﹣AB).
12.如圖,在△ABC中,AD為∠BAC的平分線,BP⊥AD,垂足為P.已知AB=5,BP=2,AC=9.試說明∠ABC=3∠ACB.
【解答】證明:延長BP,交AC于E,
∵AD平分∠BAC,BP⊥AD,
∴∠BAP=∠EAP,∠APB=∠APE,
又∵AP=AP,
∴△ABP≌△AEP,
∴BP=PE,AE=AB,∠AEB=∠ABE,
∴BE=BP+PE=4,AE=AB=5,
∴CE=AC﹣AE=9﹣5=4,
∴CE=BE,
∴△BCE是等腰三角形,
∴∠EBC=∠C,
又∵∠ABE=∠AEB=∠C+∠EBC,
∴∠ABE=2∠C,
∴∠ABC=∠ABE+∠EBC=3∠C.
13.如圖,△ABC中,AC=BC,∠ACB=90°,AD平分∠BAC交BC于點D,過點B作BE⊥AD,交AD延長線于點E,F(xiàn)為AB的中點,連接CF,交AD于點G,連接BG.
(1)線段BE與線段AD有何數(shù)量關(guān)系?并說明理由;
(2)判斷△BEG的形狀,并說明理由.
【解答】解:(1)如圖,BE=AD,
理由如下:延長BE、AC交于點H,
∵BE⊥AD,
∴∠AEB=∠AEH=90°,
∵AD平分∠BAC,
∴∠BAE=∠HAE,
在△BAE和△HAE中,
,
∴△BAE≌△HAE(ASA),
∴BE=HE=BH,
∵∠ACB=90°,
∴∠BCH=180°﹣∠ACB=90°=∠ACD,
∴∠CBH=90°﹣∠H=∠CAD,
在△BCH和△ACD中,
,
∴△BCH≌△ACD(ASA),
∴BH=AD,
∴BE=AD.
(2)△BEG是等腰直角三角形,
理由如下:∵AC=BC,AF=BF,
∴CF⊥AB,
∴AG=BG,
∴∠GAB=∠GBA,
∵AC=BC,∠ACB=90°,
∴∠CAB=∠CBA=45°,
∴∠GAB=∠CAB=22.5°,
∴∠GAB=∠GBA=22.5°,
∴∠EGB=∠GAB+∠GBA=45°,
∵∠BEG=90°,
∴∠EBG=∠EGB=45°,
∴EG=EB,
∴△BEG是等腰直角三角形.
14.如圖,△ABC中,AB=6,AC=8,∠ABC、∠ACB的平分線BD、CD交于點D.過點D作EF∥BC,分別交AB、AC于點E、F,則△AEF的周長為( ?。?br />
A.12 B.13 C.14 D.15
【解答】解:∵BD平分∠ABC,CD平分∠ACB,
∴∠ABD=∠DBC,∠ACD=∠DCB,
∵EF∥BC,
∴∠EDB=∠DBC,∠FDC=∠DCB,
∴∠ABD=∠EDB,∠ACD=∠FDC,
∴EB=ED,F(xiàn)D=FC,
∵AB=6,AC=8,
∴△AEF的周長=AE+EF+AF
=AE+ED+DF+AF
=AE+EB+AF+FC
=AB+AC
=14,
∴△AEF的周長為:14,
故選:C.
15.如圖,在△ABC中,∠ABC、∠ACB的平分線交于點E,過點E作EF∥BC,交AB于點M,交AC于點N.求證:MN=MB+NC.
【解答】證明:∵∠ABC、∠ACB的平分線相交于點E,
∴∠MBE=∠EBC,∠ECN=∠ECB,
∵M(jìn)N∥BC,
∴∠EBC=∠MEB,∠NEC=∠ECB,
∴∠MBE=∠MEB,∠NEC=∠ECN,
∴BM=ME,EN=CN,
∵M(jìn)N=ME+EN,
∴MN=BM+CN.
16.如圖,已知AC∥BD,EA、EB分別平分∠CAB和∠DBA,CD過點E,求證:AB=AC+BD.
【解答】證明:在AB上取一點F,使AF=AC,連接EF.
∵EA、EB分別平分∠CAB和∠DBA,
∴∠CAE=∠FAE,∠EBF=∠EBD.
∵AC∥BD,
∴∠C+∠D=180°.
在△ACE和△AFE中,
,
∴△ACE≌△AFE(SAS),
∴∠C=∠AFE.
∵∠AFE+∠EFB=180°,
∴∠EFB=∠D.
在△BEF和△BED中,
,
∴△BEF≌△BED(AAS),
∴BF=BD.
∵AB=AF+BF,
∴AB=AC+BD.
17.已知:如圖,在四邊形ABCD中,AD∥BC,點E是邊CD上一點,且AE平分∠BAD,BE平分∠ABC.
求證:
(1)AE⊥BE;
(2)E是線段CD的中點.
【解答】證明:(1)∵AD∥BC,
∴∠ABC+∠BAD=180°,
∵AE平分∠BAD,BE平分∠ABC,
∴∠ABE=∠ABC,∠BAE=∠BAD,
∵∠AEB=180°﹣(∠ABE+∠BAE)=180°﹣(∠ABC+∠BAD)=90°,
∴AE⊥BE;
(2)過點E作EF∥AD,如圖所示:
∴∠DAE=∠AEF,
∵AE平分∠BAD,
∴∠DAE=∠BAE,
∴∠BAE=∠AEF,
∴AF=EF,
∵AD∥BC,
∴EF∥BC,
同理可證得:BF=EF,
∴AF=BF,
∴點F是AB的中點,
∴點E是CD的中點.
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