一、原命题
如图,△ABC中,AB=AC,∠A=100°,BD为角平分线,求证:BC=BD+AD.
解:将点A 沿BD反射至BC上的E点,在BC作BF=BD,那么易证DE=DF=CF,
所以BC=BD+AD.
二、逆命题1
如上图,∠A=100°,BD为角平分线,BC=BD+AD.求证:AB=AC.
解:将点A 沿BD反射至BC上的E点,在BC作BF=BD,
由∠A=100°,知BD>AB,所以BF>BE,即F在EC之间,∴CF=DE,∠DEF=80°.
设∠DBC=∠ABD=α,则\angle{DFE}=90-\frac{1}{2}\alpha,\angle{C}=80-2\alpha,\angle{FDC}=10+\frac{3}{2}\alpha,
∵(CF-DF)^2\ge0,∴(CF-DF)(DE-DF)\ge0,
由大边对大角得,(\angle{FDC}-\angle{C})(\angle{DFE}-\angle{D}{EF})\ge0,
即[(10+\frac{3}{2}\alpha)-(80-2\alpha)][(90-\frac{1}{2}\alpha)-80]\ge0,解得\alpha=20^\circ,
∴∠ABC=∠C=40°,∴AB=AC.
三、逆命题2
如图,△ABC中∠A=100°,AB=AC,D在AC上,BD+AD=BC,求证:BD是角平分线。
证明:作等腰梯形ABEC和正三角形AEF,易证D,C,F共线,所以四边形ABEF是筝形,
因为AE=BC=BD+AD=AF=DF+AD,所以DB=DF,所以∠DBF=∠DFB=30°,
因为∠ABF=50°,所以∠ABD=20°,所以BD是角平分线。
四、逆命题3
如图,△ABC中,AB=AC,BD是角平分线,BD+AD=BC,求证:∠A=100°。
解:在BC上取BE=BD,所以CE=AD,
∵BD是角平分线,∴\dfrac{CD}{AD}=\dfrac{BC}{AB}
等量代换得\dfrac{CD}{CE}=\dfrac{BC}{AC},∴△CDE∽△CBA,
∴DE=CE,设∠C=2x°,那么∠DBE=x,∠BDE=∠BED=4x,
从而9x=180,x=20,∴∠A=100°.