几何

用圆幂定理证明一道两圆相切问题

正文文字 234 字公式 59 处2 图

题目:

在△ABC中,BC中点为M,弧BAC的中点为N.L为CN上一点,△LMN的外心为O.求证:△LNO的外接圆与△ABC的A-鸡爪圆相切.

重绘插图

注:事实上,本题和点A无关.

一般而言,要证明两圆相切,主要分以下三步:

  1. 猜切点的性质,通常为某个特殊点,或在某条直线上
  2. 证明两圆都过这个切点,一般可设它在其中一个圆上,再去证明在另一个圆上
  3. 证明两圆在该点处相切,可以过该点作其中一个圆的切线,证明切线也和另一个圆相切(这一步可以简化,象征性地作出切线即可)

在本题中,通过观察容易猜到,切点在线段OC上,下面进行证明.

证明:

重绘插图

设OC和⊙(LNO)再次交于点P,记⊙O和⊙S的半径分别为R_(1),R_(2).由圆幂定理知:

OP⋅OC= CO^(2)−CP⋅CO;= CO^(2)−CL⋅CN;= R21;= SO^(2)−SM⋅SN;= SO^(2)−SC^(2);= OS^(2)−R22;

即点P在⊙S上.

类似的,

CP⋅CO=CN⋅CL=CO^(2)−R21

即ON^(2)=OP⋅OC,于是△ONP∼△OCN,∠PCN=∠ONP.从而

∠OPB= (1)/(2)∠BSC=∠BCN;= ∠BCP+∠PCN;= ∠BCP+∠ONP;

即⊙(LNO)和⊙S相切于点P,证毕.


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