角平分線以其獨特的性質(zhì)在三角形中占有重要的地位.圍繞三角形的內(nèi)角和外角的角平分線建構(gòu)的幾何模型對解答相關(guān)的幾何問題有著重要的意義.本文對三角形的雙角平分線的經(jīng)典模型的構(gòu)造、論證進行了歸納與總結(jié),并探討了它們在解幾何題中的一些應用.
一、雙內(nèi)角平分線模型
從這一結(jié)論可以看出,三角形中兩內(nèi)角平分線所成的角的大小僅與第三個內(nèi)角的大小有關(guān),與兩內(nèi)角無關(guān).因此,只要第三個內(nèi)角恒定不變,無論這兩個內(nèi)角如何變化,它們的角平分線所成的角的大小不變.抓住這一不變量往往能為我們順利找到解答問題的突破口.
例1在平面直角坐標系中,△AOB的頂點A、B分別為x軸,y軸上的動點,點E是△ABO的兩條角平分線的交點,如圖2,在點A、B的運動過程中,∠BEC的大小是否發(fā)生變化?請給予判斷,并說明理由.
解:∠BEC的大小不會發(fā)生變化,理由如下:
在∠AOB中,因為BE,AE分別為∠ABO和∠OAB平分線,
所以∠BEC=180°-∠AEB=45°,
即∠BEC的大小不會發(fā)生變化,恒為45°.
評注:隨著點A,B的運動變化,兩個內(nèi)角∠ABO,∠BAO的度數(shù)也會發(fā)生改變,但是∠AOB=904701c1f14da6c6d9e9b319991cae6461cde43cd3cfe71b31224b6504e5bc3248°始終不變,而∠AEB的大小僅與∠AOB相關(guān),所以∠AEB不會變化,從而判斷∠BEC不變.解答這類動點問題時,以靜制動,借助模型尋求圖形運動變化中的變量與不變量的關(guān)系,才能找準切入點,明確解題思路.
二、內(nèi)外角平分線模型
從這一結(jié)論可以看出,一個內(nèi)角和一個外角平分線所形成的夾角的大小僅由第三個內(nèi)角的大小決定,且僅為該角的一半.在解題中,我們要分清哪個角是由內(nèi)外角平分線所構(gòu)成的角,并與第三個內(nèi)角建立對應關(guān)系是解題的關(guān)鍵.當題目所給條件不足時,需要添加輔助線讓這一模型顯性化.
例2如圖4,△ABC的外角∠ACD的平分線CP與內(nèi)角∠ABC的平分線BP交于點P,若∠BPC=40°,則∠CAP=( ).
解:本題中的內(nèi)角∠ABC的平分線與外角∠ACD的平分線交于點P,且∠BPC=40°,
由內(nèi)外角平分線模型可知,∠BAC=80°,
所以∠BAC的外角為180°-80°=100°.
如圖4,延長BA,過點P分別作PE⊥BD于點E,作PF⊥AC于點F,作PG⊥BA于點G,
因為BP平分∠ABC,所以PE=PG,
同理PF=PE,PG=PF,
所以AP為∠CAH的角平分線,
評注:本題中的內(nèi)外角平分線模型是顯而易見的.但是要求∠CAP,需要進一步證明AP是外角平分線,所以通過作垂線,利用角平分線的判定定理予以證明.由本題可以得到的結(jié)論是三角形的一條內(nèi)角平分線與其他兩個角的外角平分線交于一點.
三、雙外角平分線模型
由這一結(jié)論可知,兩外角平分線所構(gòu)成的角僅與第三個內(nèi)角的大小有關(guān).當題中出現(xiàn)這一模型時充分利用這一結(jié)論,可以省去利用內(nèi)外角定理進行推導的過程,起到事半功倍的效果.
例3如圖6,在△ABC中,∠A=84°,BD、CD分別平分∠ABC、∠ACB,M,N,Q分別在DB、DC、BC的延長線上,BE、CE分別平分∠MBC、∠BCN,BF、CF 分別平分∠EBC,∠ECQ,則∠F=________.
解析:在△ABC中,BD、CD為∠ABC、∠ACB的平分線,
由雙內(nèi)角平分線模型可知,
在△BCD中,BE、CE分別平分∠MBC、∠BCN,
由雙外角平分線模型可知,
在△BCE中,BF、CF分別平分∠EBC,∠ECQ,
評注:本題構(gòu)圖復雜,多次出現(xiàn)角平分線,需要明確這些角平分線與哪個三角形有關(guān),且是雙內(nèi)角平分線還是雙外角平分線,或是一內(nèi)一外角平分線.如果直接利用三角形內(nèi)角和定理和外角性質(zhì)推導計算較為繁瑣,那么,通過三次運用角平分線模型則能輕松求解.
總之,圍繞三角形的內(nèi)外角平分線所建構(gòu)的幾何模型,是對雙角平分線所構(gòu)成的角與三角形的另一個內(nèi)角之間關(guān)系的探索.無論三角形的形狀如何變化,它們之間的關(guān)系始終確定不變.因此,同學們只要把握模型的實質(zhì),抓住基本特征,就能在解題中運用自如.