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[几何] 来自人教群的三角形外作相似三角形连线交点垂直

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kuing Post time 2014-4-22 14:53 |Read mode
教师--尚(1727******)  14:19:18
QQ图片20140422144532.jpg

QQ截图20140422144727.gif
如图,作 $BC$ 边上的高 $AH$,设 $BF$ 与 $AH$ 交于 $Q$,再分别过 $E$, $F$ 向直线 $BC$ 作垂线,垂足分别为 $I$, $J$。

记 $\angle EAB=\angle CAF=\alpha$,则
\[\frac{BI}{AH}=\frac{BE}{AB}=\tan \alpha =\frac{CF}{AC}=\frac{CJ}{AH}\riff BI=CJ,\]

\[\frac{HB}{IE}=\frac{AB}{BE}=\cot \alpha =\frac{AC}{CF}=\frac{HC}{JF},\]

\[\frac{QH}{HC}=\frac{QH}{JF\cot \alpha }=\frac{BH}{BJ\cot \alpha }=\frac{IE\cot \alpha }{CI\cot \alpha }=\frac{IE}{CI},\]
可见 $C$, $Q$, $E$ 三点共线,亦即 $BF$, $CE$, $AH$ 共点于 $Q$,所以这里的 $Q$ 其实就是题目中的 $P$,所以 $AP\perp BC$。
$type 未命名4.gsp (5.58 KB, Downloads: 3886)

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其妙 Post time 2014-4-22 22:32
没仔细看,是不是赛瓦定理、美丽老师定理之类的?

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 Author| kuing Post time 2014-4-22 23:03
回复 2# 其妙

没有,只用了相似,普通初中生能接受的。

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isee Post time 2014-4-22 23:45
全等型中个向两边作正方形的题,见主楼有个GSP文件,哪随手仿构一下,果然。


snap.png


Key:作$BC$边上的高$A'H$.

1.先作阴影三角形同向相似(即$\frac {AA'}{BC}=\frac {AB}{BE}$)
2.证$CE \perp EB$——从相似旋转来看,是显然的;再证另外一组相似。
3.$\triangle A'BC$三高交于一点。

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isee Post time 2014-4-22 23:59
如果将这相似三角形直角顶点放外空(直角顶点不与原三角形顶点重合),则

$AO \perp EF$成立,不过,看起来似乎难证些了。
snap01.png

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 Author| kuing Post time 2014-4-23 00:01
回复 4# isee

我那 GSP 是为了方便以后画 tikz ……

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乌贼 Post time 2014-4-25 03:56

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isee Post time 2014-4-25 12:26
回复 7# 乌贼


    5楼变式?

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isee Post time 2014-4-25 12:32
kuing 在主楼的证法具有普适性,5楼变式也可用同一法。

作AH垂直EF交BF于P(交CE于P'),过B作$BG\perp EF$,类似主楼相似形方式,
可得C,P,E共线,(或者HP=HP'),即得命题成立。
snap02.png

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isee Post time 2014-5-3 22:43
找到哪个作正方形的了,by tzhp6666 不同证法

很漂亮
snap.jpeg

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 Author| kuing Post time 2014-11-3 21:32
kuing 在主楼的证法具有普适性,5楼变式也可用同一法。

作AH垂直EF交BF于P(交CE于P'),过B作$BG\perp EF$ ...
isee 发表于 2014-4-25 12:32

这道变式还是偶尔会被问到,我还是把详细过程写一写吧。

QQ截图20141103213111.gif
(上图忘了标 $\alpha$,这里 $\angle EAB=\angle FAC=\alpha$)

如图,过 $A$, $B$, $C$ 分别作 $EF$ 的垂线 $AH$, $BM$, $CN$,其中 $AH$ 的延长线交 $BF$ 于 $P$。

由 $\triangle BME\sim \triangle EHA$ 得
\[\frac{EM}{AH}=\frac{BM}{EH}=\frac{BE}{EA}=\tan\alpha,\]
同理有
\[\frac{FN}{AH}=\frac{CN}{FH}=\frac{CF}{FA}=\tan\alpha,\]
所以有
\[EM=FN,\frac{BM}{EH}=\frac{CN}{FH}=\tan\alpha,\]
于是
\[\frac{PH}{EH}
=\frac{PH\tan\alpha}{BM}
=\frac{FH\tan\alpha}{FM}
=\frac{CN}{EN},\]
这表明 $C$, $P$, $E$ 三点共线,故原题得证。

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isee Post time 2022-2-5 22:38
全等型中个向两边作正方形的题,见主楼有个GSP文件,哪随手仿构一下,果然。
Key:作$BC$边上的高$A'H ...
isee 发表于 2014-4-22 23:45



源自知乎提问


倒逼着我补过程,——似乎也说明了直接证难办。


题:已知在 $\mathrm {Rt}\triangle APB\sim \mathrm {Rt}\triangle DPC,$ $\angle BAP=\angle CDP=\mathrm {Rt}\angle,$ 如图 1,$AC$ 交 $BD$ 于点 $O.$ 求证: $OP\perp AD.$



trgnle20220205003.jpg

图 1


经@kuing 这么把图倒过来呀,哦,我曾经也有回过,今天也把这个经典的同一法介绍给知友们吧.

过点 $P$ 作 $\color{blue}{PM'\perp AD}$ 于 $M'.$ 如图 1,在直线 $M'P$ 上取点 $Q,$ (注意此时并不需要点 $O$ 是在直线 $M'P$ 上),使 $\frac {PQ}{DA}=\frac {DP}{CD}.$

又 $\angle DPQ=90^\circ+\angle M'DP=\angle CDA,$ 所以 $\triangle DPQ\sim\triangle CDA,$ 则有 $\angle QDP=\angle ACD,$ 而 $\angle CDP=90^\circ,$ 从而 $\color{blue}{AC\perp QD}.$ 同理证得 $\color{blue}{DB\perp AQ},$ 而点 $O$ 为 $AC,BD$ 的交点,这表明点 $O$ 是 $\triangle DAQ$ 的垂心.

即点 $O$ 在 $PQ$ 上,亦即点 $M'$ 与点 $M$ 是同一个点,于是 $OP\perp AD.$

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2025-3-6 02:15 GMT+8

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