李海鋒
原題:如圖在銳角三角形ABC中,M是BC的中點,點P在△ABC中,使得AP平分∠BAC.直線MP與△ABP,△ACP的外接圓分別相交于不同于點P的兩點D、E.
證明:若DE=MP,則BC=2BP.
本題是不可多得的、優(yōu)秀的競賽試題,整體難度適中,選拔作用突出,不只是在考試中,在教學和學生后續(xù)的學習中,這道題的作用尤其突出。本文就充分挖掘條件的內(nèi)涵探索多種解法,綜合多個知識點,多方面激活學生腦細胞,啟發(fā)思維,提高學生的學習興趣。
一、倍長中線法
如果觀察M是BC的中點,容易想到延長中線,利用倍長關系解決問題,但是一定要選好做哪個的倍長。
法1:如圖延長PM到點F,使得MF=ME.連接BF、BD、CE.
由條件可知:∠BDP=∠BAP=∠CAP=∠CEP=∠CEM.
因為BM=CM且EM=FM,所以BF=CE且BF‖CE.
于是∠F=∠CEM=∠BDP,進而BD=BF.
又DE=MP,故DP=EM=FM.
于是在等腰△BDF中,由對稱性得BP=BM,從而BC=2BM=2BP.
二、全等法
觀察三角形△DBP和△ECM,∠BDP=∠BAP=∠CAP=∠PEC=∠MEC,由于DE=MP,可知DP=EM,下面圍繞證明DB=EC的不同方法,分析以下3種方法。
法2:如圖連接DB,EC,在△DBP和△ECM中,由于DE=MP,可知EP=EM,
∠BDP=∠BAP=∠CAP=∠PEC=∠MEC,
過B作BH垂直MD于H點,過C作CJ垂直MD于J點,
∵M是BC的中點,可知BH=CJ,又∵∠BDP=∠JEC,
∴△DBP≌△ECM,∴BP=CM,∵M是BC的中點,∴BC=2CM=2BP
法3:∵∠BDP=∠BAP=∠CAP=∠PEC=∠MEC,可知sin∠BDP=sin∠CEM,
在△BDM和△CEM中由正弦定理可得BD/BM=sin∠BMD/sin∠BDM,①
CE/CM=sin∠CME/sin∠CEM,②
由BM=CM,sin∠CEM=sin∠BDM,sin∠BMD=sin∠CME,
又由①、②可知BD=CE
由于DE=MP,可知EP=EM,
∴△DBP≌△ECM,∴BP=CM,∵M是BC的中點,∴BC=2CM=2BP
三、圓冪定理法
如果觀察BC為兩圓的割線,想到圓冪定理,結合平行線也可以有以下方法。
法4:如圖設直線BC與圓APB圓APC交于的另一點是N、O.
連接PN、PO、DN.過P作PH垂直于BC,垂足為H,分別過E和P做DN的平行線,交BC與G和Q點。因為MP=DE,可知MQ=GN.
由A、P、N、B共圓,及A、P、O、C共圓,可知∠PNO=∠BAP,∠PON=∠CAP,而由已知可得:∠BAP=∠CAP,∠PNO=∠PON,所以PN=PO,
由圓冪定理,MB·MN=MP·MD,MP·ME=MO·MC
因為MB=MC,兩式做商可得MD∶ME=MN∶MO
由DN平行EG,可得MD∶ME=MN∶MG
可見MO=MG,由MQ=GN,所以NQ=NG+GQ=MQ+GQ=MG=MO
結合PH垂直于BC,PN=PO,由對稱性可得PQ=PM,
∵圓APB中同弧BD對的圓周角∠BND=∠BPD,等角的補角相等∴∠OND=∠MPD,
又∵DN平行PQ,∴∠PQM=∠DNO,
可得三角形MPQ與三角形MBP相似,在三角形MPQ中PQ=PM,如此三角形MBP中,BP=BM,∵M是BC的中點,∴BC=2CM=2BP
以上方法,入手方向不同,所用定理不同,在分析過程中把各個定理都復習了一遍,學生思維也得到了提高??吹搅似矫鎺缀蔚淖C明也可以像其他數(shù)學分支的內(nèi)容一樣只要思路正確就可以達到“條條道路通羅馬”的效果,充分提高了學生學習平面幾何的積極性。