角平分線定理 - 數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)
角平分線定理1是描述角平分線上的點(diǎn)到角兩邊距離定量關(guān)系的定理,也可看作是角平分線的性質(zhì)。
角平分線定理2是將角平分線放到三角形中研究得出的線段等比例關(guān)系的定理,由它以及相關(guān)公式還可以推導(dǎo)出三角形內(nèi)角平分線長(zhǎng)與各線段間的定量關(guān)系。

定理定義
從一個(gè)角的頂點(diǎn)引出的把這個(gè)角分成兩個(gè)相等的角的射線,叫做這個(gè)角的角平分線。
三角形的一個(gè)角(內(nèi)角)的角平分線交其對(duì)邊的點(diǎn)所連成的線段,叫做這個(gè)三角形的一條角平分線。
定理1
角平分線上的點(diǎn)到這個(gè)角兩邊的距離相等。
證明:如圖1,AD平分∠BAC,DB⊥AB,DC⊥AC
∵AD是∠BAC的平分線
∴∠BAD=∠CAD
∵DB⊥AB,DC⊥AC,垂足分別為B、C
∴∠ABD=∠ACD=90°
又?AD=AD
∴△ABD≌△ACD
∴CD=BD
故原命題得證。
該命題有逆定理:
逆定理:在角的內(nèi)部到一個(gè)角的兩邊距離相等的點(diǎn)在這個(gè)角的角平分線上。
證明:如圖,DB⊥AB,DC⊥AC,且DB=DC
∵DB⊥AB,
∴∠DBA=90
同理∴∠DCA=90
在RT△DBA和RT△DCA中,
{DB=DC - 已知)
AD=AD(公共邊)
∴RT△DBA≌RT△DCA(HL)
∴∠BAD=∠CAD(全等三角形對(duì)應(yīng)角相等)
定理2
三角形一個(gè)角的平分線與其對(duì)邊所成的兩條線段與這個(gè)角的兩邊對(duì)應(yīng)成比例。
證明:如圖2,在△ABC中,AD是∠BAC的平分線
過(guò)點(diǎn)D作DE⊥AB,DF⊥AC
∵AD是∠BAC的平分線,DE⊥AB,DF⊥AC
∴DE=DF - 定理1
∵2S△ABD=AB×DE,2S△ACD=AC×DF
∴S△ABD:S△ACD=AB:AC
過(guò)點(diǎn)A作AG⊥BC,垂足為G
∵2S△ABD=BD×AG,2S△ACD=CD×AG
∴S△ABD:S△ACD=BD:CD
∴AB:AC=BD:CD
故原命題得證。
該命題有逆定理:
如果三角形一邊上的某個(gè)點(diǎn)與這條邊所成的兩條線段與這條邊的對(duì)角的兩邊對(duì)應(yīng)成比例,那么該點(diǎn)與對(duì)角頂點(diǎn)的連線是三角形的一條角平分線。
證明略。
角平分線長(zhǎng)
由定理2和斯特瓦爾特定理可以推導(dǎo)出三角形內(nèi)的角平分線長(zhǎng)公式。
如右圖3,在△ABC中,AD平分∠BAC
可設(shè)AB=x,AC=y,BD=u,CD=v,則BC=u+v
由定理2我們知道?AB:AC=BD:CD,所以xv=uy
由斯臺(tái)沃特定理,有w2= - x2v+y2u/ - u+v-uv
用u=xv/y,v=uy/x替換原式中的u和v
即得AD2=xy-uv=AB×AC-BD×DC?
驗(yàn)證推導(dǎo)
已知,如圖4,AM為△ABC的角平分線,求證:
面積法
由三角形面積公式,得
S△ABM= - 1/2·AB·AM·sin∠BAM
S△ACM= - 1/2·AC·AM·sin∠CAM
∵AM是∠BAC的角平分線
∴∠BAM=∠CAM
∴sin∠BAM=sin∠CAM
∴S△ABM:S△ACM=AB:AC
根據(jù):等高底共線,面積比=底長(zhǎng)比
可得:S△ABM:S△ACM=MB:MC,則AB:AC=MB:MC
相似法
過(guò)C作CN∥AB,交AM的延長(zhǎng)線于N
∵CN∥AB
∴∠ABC=∠BCN
又?∠AMB=∠CMN
∴△ABM∽△NCM
∴AB:NC=BM:CM
∵AM是∠BAC的角平分線
∴∠BAN=∠CAN
又?∠BAN=∠ANC
∴∠CAN=∠ANC
∴AC=CN
∴AB:AC=MB:MC
(過(guò)M作MN∥AB交AC于N也可證明)
正弦定理法
作△ABC的外接圓,AM交圓于D
由正弦定理,得
AB:sin∠AMB=MB:sin∠BAM,
AC:sin∠AMC=MC:sin∠CAM
∵AM是∠BAC的角平分線
∴∠BAM=∠CAM
又∠AMB+∠AMC=180°
∴sin∠BAM=sin∠CAM
sin∠AMB=sin∠AMC
∴AB:AC=MB:MC
應(yīng)用例子
三角形內(nèi)外角平分線性質(zhì)定理:三角形的內(nèi)外角平分線內(nèi)、外分對(duì)邊與其延長(zhǎng)線所得的兩條線段與夾這個(gè)角的兩邊對(duì)應(yīng)成比例。
