基本图形分析法:弦切角问题怎样思考(九)

例46如图4-135,已知:△ABC中,D是BC的中点,E、F是AB、AC上的点,且满足DE=DF=DB,AG是过A、E、F三点所作的⊙O的直径。求证:DF、DE是⊙O的切线。

图4-135

分析:本题的条件中出现了AG是⊙O的直径,所以可应用半圆上的圆周角的基本图形的性质进行证明,由于现在图形中是有直径AG,有半圆上的点F(或E),而没有圆周角,所以应将圆周角添上,也就是联结GF(如图4-136),可得∠GFA=90°,而我们现在要证明的结论是DF与⊙O相切,由于DF与⊙O已经有一个公共点F,所以F点就是切点,而FG就是过切点的弦,从而就可以应用弦切角的基本图形的性质进行证明,也就是要证DF与⊙O相切,就可以转化为证∠DFG=∠FAG。

图4-136

由条件DF=DB=DC,出现了边BC上的中线DF等于这条边的一半,所以可应用直角三角形斜边上的中线的基本图形的性质进行证明。于是联结BF(如图4-137),由DF=DB,可得∠DFB=∠DBF,由DF=DC,可得∠DFC=∠DCF而这四个角的和为180°,所以就有∠BFC=∠DFB+∠DFC=90°,或者也可由DF=DB=DC,得到F必定在以BC为直径的圆上,从而也可得∠BFC=90°,BF⊥AC。从而就可得GF和BF重合,BF就是△ABC的一条高。根据同样的道理,联结EG、EC后(如图4-138),也可证明GE⊥AB,CE⊥AB,GE和CE重合,CE是△ABC的另一条高,那么BF和CE的交点G就是△ABC的垂心。

图4-137

由于我们要证的性质是∠DFG=∠FAG,而我们已经证得∠DFG=∠DBF,所以问题就成为要证∠DBF=∠FAG。但由BF⊥AC,可得∠DBF+∠ACB=90°,所以问题又进一步转化成要证∠FAG+∠ACB=90°,也就是要证AG⊥BC。由于我们已经证明G是△ABC的垂心,所以根据三角形垂心的定义,延长AG交BC于K后(如图4-138),可得AK也是△ABC的一条高,所以上述性质就可以证明。

图4-138

例47如图4-139,已知:⊙O、⊙O′相交于A、B,CD是两圆的外公切线,切点是C、D。求证:∠CAD+∠CBD=180°

图4-139

分析:本题条件中出现了CD是⊙O和⊙O′的外公切线,所以对每一个圆来讲,CD都是这个圆的切线,所以就可应用弦切角的基本图形的性质来进行证明。由CD与⊙O相切于C,CA是过切点的弦,但图形中尚未出现弦切角∠DCA所夹的弧,即弧AC所对的圆周角,所以联结AB(如图4-140),可得∠DCA=∠ABC。而由CD与⊙O′相切于D和DA是过切点的弦,又可得∠CDA=∠ABD。而在△ADC中,有∠CAD+∠ACD+∠ADC=180°,所以由∠CAD+∠CBD=∠CAD+∠ABC+∠ABD=∠CAD+∠ACD+∠ADC=180°就可以证明结论。

图4-140