四点共圆的几何题,有难度,详细过程写出来,不要刷积分

htphtp001
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解1(如图)

 

设直线BI交△ABC的外接圆于点P,得P是AC的中点

记AC的中点为M,则PM⊥AC

设点P在直线DI上的射影为N

由于a+c=3b,则半周长p=(a+b+c)/2=2b

则BD=BE=p-b=b=AC=2CM

又∠ABP=∠ACP,∠BDI=∠CMP=90

所以△DBI∽△MCP,且相似比为2

得PI=PC=PA

△DBI∽△NPI

则DI=2NI,即N是IK中点

PK=PI,同理PL=PI

所以A,K,C,L都在以P为圆心的同一圆上 

 

解2

 

三角形ABC中,AB=c,BC=a.AC=b,a+c=3b,内切圆切边AB于D,BC于E,I为内心,K为D关于I的对称点,L为E关于I的对称点,求证:AKLC四点共圆。 

 

证明: 

如图,作A,C关于I的对称点A1,C1,把证明AKLC四点共圆转为证明A1C1DE四点共圆. 


连接C1A1,它和AB,CB交点为C2,A2,作IF垂直于AC, 

由对称的关系可知C1A1平行于AC,和△ABC的内切圆相切点为F1, 

设△ABC内切圆半径为R, 

FF1为AC和C1A1的距离,FF1=2R, 

设△ABC的边AC上的高为h,则△ABC的面积S=bh/2 

由内切圆半径公式,R=2S/C,其中C为周长,由题知,C=a+b+c=4b, 

所以R=bh/C=bh/4b=h/4 

FF1=2R=h/2, 

由此可知,C1A1截得的△C2BA2中,边C2A2的高为△ABC对应高的一半, 

C2,A2分别为AB,BC的中点,△C2BA2各边为△ABC的一半. 

△C2BA2的内切圆圆心在BI上,并且它到B点的距离等于BI的一半。 


因为ID垂直于AB,IE垂直于BC,所以DIEB四点共圆,取BI中点为O, 

因为BI是DE的垂直平分线,所以O为圆BDIE的圆心。 

因为BO=BI/2,所以O也是三角形C2BA2的内切圆圆心。 


下面证明C1,A1也在圆BDIE上。 

过点O作C1A1的垂直线OH,作AB的垂直线OM, 

接下来证明C1H=BM。 


由题设可知 

AF=AD,CF=CE, 

b=AC=AF+CF=AD+CE 

BD=BE 

a+c=BC+BA=(BE+CE)+(BD+AD)=BE+BD+(AD+CE)=2BE+b 

由a+c=3b,代入得2BE+b=3b,所以 

BE=BD=b,AF=AD=c-b,CF=CE=a-b, 

同时有C1F1=CE=a-b 


由于C2是AB的中点,所以C2A=c/2 

因为小△C2BA2各边为△ABC的一半, 

O是△C2BA2的内切圆圆心,OH垂直于C2A2, 

所以C2H=AF/2=(c-b)/2 

C1C2=C1F1-C2F=C1F1-C2D=C1F1-(C2A-AD)=(a-b)-[c/2-(c-b)]=a+c/2-2b 

C1H=C1C2+C2H=(c-b)/2+a+c/2-2b=(a+c)-5b/2=3b-5b/2=b/2 

即C1H=b/2, 

又O是△C2BA2内心,知OH=OM,因为O是BI的中点,所以M是BD的中点 

BM=BD/2=b/2, 

所以C1H=BM, 

RT△OHC1和RT△OMB全等,所以OC1=OB,同理OA1=OB,C1,A1在圆BDIE上. 


从而证得A1,D,E,C1四点共圆,由它们的对称性可知AKLC四点共圆。

 


 

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