Question

如圖，△ABC的內(nèi)切圓I分別切BC、AC于點(diǎn)M、N，點(diǎn)E、F分別為邊AB、AC的中點(diǎn)，D是直線EF與BI的交點(diǎn)．證明：M、N、D三點(diǎn)共線．

Answer 1

證明：連接AD，IA，IC，IM，IN，連結(jié)MD交AC于G，連結(jié)IG，如圖，
∵點(diǎn)E、F分別為邊AB、AC的中點(diǎn)，
∴EF∥BC，
∴∠2=∠3，
∵⊙I為△ABC的內(nèi)切圓，
∴∠1=∠2，
∴∠1=∠3，
∴EB=ED，
∴AE=BE=ED，
∴△ABD為直角三角形，
∴∠ADB=90°，
∵IM⊥BC，
而∠1=∠2，
∴Rt△BAD∽R(shí)t△BIM，
∴=，
∴，
∴△BAI∽△BDM，
∴∠AIB=∠DMB，
∵點(diǎn)I為△ABC的內(nèi)心，
∴∠AIB=90°+∠ACB，
∴∠DMB=90°+∠ACB，
∵∠DMB=∠BMI+∠4=90°+∠4，
∴∠4=∠ACB，
∵⊙I為△ABC的內(nèi)切圓，
∴∠5=∠ICM=∠ACB，
∴∠4=∠5，
∴I、M、C、G四點(diǎn)共圓，
∵∠IMC=90°，
∴∠IGC=90°，
∴IG⊥AC，
∴N點(diǎn)與G點(diǎn)重合，
∴M、N、D三點(diǎn)共線．
分析：連接AD，IA，IC，IM，IN，連結(jié)MD交AC于G，連結(jié)IG，利用三角形中線性質(zhì)得到EF∥BC，則∠2=∠3，由⊙I為△ABC的內(nèi)切圓，根據(jù)切線長(zhǎng)定理得∠1=∠2，代換得到∠1=∠3，則EB=ED，即AE=BE=ED，根據(jù)直角三角形的判定方法得到△ABD為直角三角形，易證得Rt△BAD∽R(shí)t△BIM，得到=，變形得，根據(jù)三角形相似的判定方法可得到△BAI∽△BDM，則∠AIB=DMB，又由于點(diǎn)I為△ABC的內(nèi)心，根據(jù)內(nèi)心的性質(zhì)得∠AIB=90°+∠ACB，所以∠DMB=90°+∠ACB，而∠DMB=∠BMI+∠4=90°+∠4，所以∠4=∠ACB，易得∠4=∠5，根據(jù)四點(diǎn)共圓的判定方法得到I、M、C、G四點(diǎn)共圓，而∠IMC=90°，根據(jù)圓內(nèi)接四邊形的性質(zhì)得∠IGC=90°，則IG⊥AC，而N為切點(diǎn)，所以N點(diǎn)與G點(diǎn)重合，于是得到M、N、D三點(diǎn)共線．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了四點(diǎn)共圓：如果線段同側(cè)二點(diǎn)到線段兩端點(diǎn)連線的夾角相等，那么這二點(diǎn)和線段二端點(diǎn)四點(diǎn)共圓；圓的內(nèi)接四邊形的內(nèi)角互補(bǔ)．也考查了切線長(zhǎng)定理、三角形內(nèi)心的性質(zhì)以及三角形相似的判定與性質(zhì)．