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(1)
第一问还是比较简单的,所以简写一下。
∵ ∠ E D G = 6 0 ∘ ∴ ∠ E D B + ∠ B E D = ∠ E D B + ∠ C D G = 12 0 ∘ ∴ ∠ B E D = ∠ C D G ∴ △ B E D ∼ △ C D G \because \angle EDG=60^\circ
\\
\therefore \angle EDB+\angle BED= \angle EDB+\angle CDG=120 ^\circ
\\
\therefore \angle BED=\angle CDG
\\
\therefore \bigtriangleup BED \sim \bigtriangleup CDG
\\ ∵ ∠ E D G = 6 0 ∘ ∴ ∠ E D B + ∠ BE D = ∠ E D B + ∠ C D G = 12 0 ∘ ∴ ∠ BE D = ∠ C D G ∴ △ BE D ∼ △ C D G
(2)
过程有点多,写个大纲差不多了。
这题让我们判断 C △ A E G C_{\bigtriangleup AEG} C △ A EG 是否为定值,我们可以先盲猜它是定值(毕竟一般这种题都是定值)。然后观察 △ A E G \bigtriangleup AEG △ A EG 所在的位置,发现其中 E G EG EG 和 A G AG A G 的位置比较刁钻,不好求,于是我们可以想到过点 E E E 作 A C AC A C 的垂线,如图所示:
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这样是不是就把 E G EG EG 和 A G AG A G 跟 E H EH E H 联系起来了(A G = A H − G H AG=AH-GH A G = A H − G H ),同时,A E AE A E 和 A H AH A H 、E H EH E H 也联系起来了。但是,我们是不知道它们的具体数值的,于是我们直接设元:设 B E = a , A E = 6 − a BE=a,AE=6-a BE = a , A E = 6 − a 。这里我们需要注意到,为了求 A G AG A G 关于 a a a 的表达式,我们需要 C G CG CG ,而 C G CG CG 需要用第一问的相似得到,所以我们设 B E BE BE 为基本单位。
有了上面的准备之后,剩下的直接爆算。
∵ △ B E D ∼ △ C D G ∴ B D C G = B E C D ⇒ 3 C G = a 3 ⇒ C G = 9 a ∴ A G = A C − C G = 6 − 9 a \because \bigtriangleup BED \sim \bigtriangleup CDG
\\
\therefore \frac{BD}{CG}=\frac{BE}{CD} \Rightarrow \frac{3}{CG}=\frac{a}{3} \Rightarrow CG=\frac{9}{a}
\\
\therefore AG=AC-CG=6-\frac{9}{a} ∵ △ BE D ∼ △ C D G ∴ CG B D = C D BE ⇒ CG 3 = 3 a ⇒ CG = a 9 ∴ A G = A C − CG = 6 − a 9
至此,△ A E G \bigtriangleup AEG △ A EG 中的 A E AE A E 和 A G AG A G 都用 a a a 表达出来了,只剩下 E G EG EG 了。那么如何求 E G EG EG 呢?这是很好办的,∠ A H E = 9 0 ∘ , A E = a \angle AHE=90^\circ,AE=a ∠ A H E = 9 0 ∘ , A E = a ,因此可以用三角函数求出 A H AH A H 和 E H EH E H 关于 a a a 的表达式。
E H = A E × sin A = 3 3 − 3 2 a A H = A E × cos A = 1 2 × ( 6 − a ) = 3 − a 2 G H = G C − C H = ( A C − A G ) − ( A C − A H ) = A C − A G − A C + A H = A H − A G = 3 − a 2 − 6 − 9 a = 9 a − 3 − a 2 EH=AE \times \sin A=3 \sqrt{3} - \frac{\sqrt{3}}{2}a
\\
AH=AE \times \cos A=\frac{1}{2} \times (6-a)=3-\frac{a}{2}
\\
GH=GC-CH=(AC-AG)-(AC-AH)=AC-AG-AC+AH=AH-AG=3-\frac{a}{2} - 6-\frac{9}{a}=\frac{9}{a}-3-\frac{a}{2} E H = A E × sin A = 3 3 − 2 3 a A H = A E × cos A = 2 1 × ( 6 − a ) = 3 − 2 a G H = GC − C H = ( A C − A G ) − ( A C − A H ) = A C − A G − A C + A H = A H − A G = 3 − 2 a − 6 − a 9 = a 9 − 3 − 2 a
然后在 △ E G H \bigtriangleup EGH △ EG H 中使用勾股定理:
E G = G H 2 + E H 2 = a − 3 + 9 a EG=\sqrt{GH^2+EH^2}=a-3+\frac{9}{a} EG = G H 2 + E H 2 = a − 3 + a 9
至此,△ A E G \bigtriangleup AEG △ A EG 的三边都用 a a a 表示出来了,所以直接求周长就好啦。
∴ C △ A E G = 9 \therefore C_{\bigtriangleup AEG}=9 ∴ C △ A EG = 9
(3)
有了前面两问,第三问不是易如反掌?
首先,三角形的内切圆圆心是它的三个角平分线的交点,它到三边的距离相等。其实不知道也可以
所以我们直接拿内切圆半径公式求就行了,r = 2 × S C r=\frac{2\times S}{C} r = C 2 × S 。这个柿子很好推我就不推了。
第二问中,我们求出了 C △ E G H C_{\bigtriangleup EGH} C △ EG H ,差个面积。而要求面积,就要 A G AG A G 和 E H EH E H ,这两个玩意我们都已经用 a a a 表示出来了,所以求 a a a 就行了。那么怎么求 a a a 呢?可以发现第三中它给了一个 S 1 = 3 S 2 S_{1}=3 S_{2} S 1 = 3 S 2 ,因为这两个三角形高是相等的,所以它们的面积之比就等于底边之比,即 D F G F = 3 1 \frac{DF}{GF}=\frac{3}{1} GF D F = 1 3 ,故有 D F = 3 4 D G DF=\frac{3}{4}DG D F = 4 3 D G ,易证 △ D E F \bigtriangleup DEF △ D EF 是等边三角形,故 D F = D E DF=DE D F = D E ,即 D F = 3 4 D G DF=\frac{3}{4}DG D F = 4 3 D G ,然后用第一问的相似和第二问中设的元列出一个关于 a a a 的方程,解出 a a a ,代入计算即可。
最后答案为 5 3 12 \frac{5\sqrt{3}}{12} 12 5 3