几个互逆命题的证明

一、原命题

如图,△ABC中,AB=AC,∠A=100°,BD为角平分线,求证:BC=BD+AD.

nmt-1

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

[(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。

nmt-2

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°。

nmt-3

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°.

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