专题

角平分线专题

从「角平分线上的点到两边距离相等」出发,掌握内角、外角、一内一外三种角平分线模型的交点角公式。

角平分线的两条主线

角平分线的题目基本围绕两件事:「角相等」和「到两边距离相等」。 把这两件事互相翻译的工具就是垂线——从角平分线上的点向两边作垂线, 得到两个直角三角形,用「一对锐角相等 + 公共斜边」证明全等,从而把角的条件换成边的条件。

拖动下面每个模型的图形,都能看到公式在实时数值上成立。

角平分线性质与逆定理

已知:OP 平分 ∠AOB,点 P 在 OP 上,PD ⟂ OA,PE ⟂ OB。求证:PD = PE。

角平分线性质与逆定理
  1. 拖动 O、A、B,改变角 ∠AOB 的位置和大小。
  2. 绿色射线 OP 是内角平分线,会随角的两边自动变化。
  3. 拖动 P,观察它到两边的垂直距离 PD、PE。
  4. 点 D、E 分别是 P 到 OA、OB 的垂足。
∠AOP = ∠POB
PD = PE
  1. 因为 OP 平分 ∠AOB,所以 ∠AOP = ∠POB。
  2. 因为 PD ⟂ OA,PE ⟂ OB,所以 ∠PDO = ∠PEO = 90°。
  3. 两个直角三角形 △PDO 与 △PEO 共有斜边 PO。
  4. 由一锐角相等和斜边公共,可得 △PDO ≌ △PEO。
  5. 所以对应边 PD = PE。

「OP 平分 ∠AOB」直接给出的是哪一组等量关系?

  • A∠AOP = ∠POB
  • B∠APO = ∠BPO
  • COP = OA
查看答案

角平分线的定义就是把角分成相等的两部分,即 ∠AOP = ∠POB。

两条内角平分线交点的角度

已知:三角形 ABC 中,BC 保持水平。BP 平分 ∠B,CP 平分 ∠C,两条角平分线交于 P。 结论:∠BPC = 90° + ½∠A。

两条内角平分线交点的角度
  1. 拖动 A、B、C,改变三角形形状。
  2. BC 会始终保持水平,方便观察底边构型。
  3. BP、CP 分别是 ∠B、∠C 的内角平分线,交于点 P。
  4. 比较 ∠BPC 与 90° + 1/2∠A 的实时数值。
∠BPC = 90° + ½∠A
  1. 因为 BP 平分 ∠B,所以 ∠PBC = ½∠B。
  2. 因为 CP 平分 ∠C,所以 ∠PCB = ½∠C。
  3. 在 △BPC 中,∠BPC = 180° − ½∠B − ½∠C。
  4. 又因为 △ABC 中 ∠A + ∠B + ∠C = 180°。
  5. 所以 ∠BPC = 180° − ½(∠B + ∠C) = 90° + ½∠A。

两条外角平分线交点的角度

已知:三角形 ABC 中,BC 保持水平且整体上移显示。延长 AB、AC,BP 平分 ∠B 的外角, CP 平分 ∠C 的外角,两条外角平分线交于 P。结论:∠BPC = 90° − ½∠A。

两条外角平分线交点的角度
  1. 拖动 A、B、C,改变三角形形状。
  2. BC 会始终保持水平,并放在画板上方,方便看到下方的交点 P。
  3. 灰色虚线表示 AB、AC 的延长线。
  4. BP、CP 分别是 ∠B、∠C 的外角平分线,交于点 P。
  5. 比较 ∠BPC 与 90° − 1/2∠A 的实时数值。
∠BPC = 90° − ½∠A
  1. 因为 BP 平分 ∠B 的外角,所以 ∠PBC = 90° − ½∠B。
  2. 因为 CP 平分 ∠C 的外角,所以 ∠PCB = 90° − ½∠C。
  3. 在 △BPC 中,∠BPC = 180° − ∠PBC − ∠PCB。
  4. 所以 ∠BPC = ½(∠B + ∠C)。
  5. 又因为 ∠B + ∠C = 180° − ∠A,所以 ∠BPC = 90° − ½∠A。

用 MN 标记两个外角

已知:三角形 ABC 中,BC 保持水平且整体上移。延长 AB、AC,BP 平分 ∠B 的外角, CP 平分 ∠C 的外角,交于 P。取 AB 上点 M、AC 上点 N,连接 MN,记 ∠BMN 为角 1、 ∠CNM 为角 2。结论:∠BPC = 180° − (∠BMN + ∠CNM) / 2。

用 MN 标记两个外角
  1. 拖动 A、B、C,改变三角形形状。
  2. BC 会始终保持水平,图形整体初始上移。
  3. 拖动 M、N,它们会分别保持在线段 AB、AC 上,连接得到辅助线 MN。
  4. 角 1 是 ∠BMN,角 2 是 ∠CNM。
  5. 比较 ∠BPC 与 180° − (角1 + 角2)/2 的实时数值。
∠BPC = 180° − (∠BMN + ∠CNM) / 2
  1. 角 1 是 ∠BMN,角 2 是 ∠CNM。
  2. 当 M、N 分别取在 AB、AC 的相同比例位置时,MN ∥ BC。
  3. 所以角 1、角 2 分别对应 B、C 两侧的外角。
  4. BP、CP 平分这两个外角,因此在 △BPC 中扣掉的是它们的一半。
  5. 得到 ∠BPC = 180° − (角1 + 角2) / 2。

M、N 按相同比例在 AB、AC 上取点时,辅助线 MN 有什么性质?

  • AMN ∥ BC
  • BMN ⊥ BC
  • CMN 平分 ∠A
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同一比例分割对应线段,由平行线分线段成比例定理的逆定理可知 MN ∥ BC。

一条内角平分线与一条外角平分线

已知:三角形 ABC 中,BC 保持水平。延长 BC 到 M,先取 BP₁ 平分 ∠ABC、CP₁ 平分 ∠ACM, 交于 P₁;再取 BP₂ 平分 ∠P₁BC、CP₂ 平分 ∠P₁CM,交于 P₂。依次作到 P₄。 结论:∠P₁ = ½∠A,且 ∠Pn = ½ⁿ∠A。

一条内角平分线与一条外角平分线
  1. 拖动 A、B、C,改变三角形形状。
  2. BC 会始终保持水平,M 是 BC 向 C 方向的延长点。
  3. BP₁ 是 ∠B 的内角平分线,CP₁ 是外角 ∠ACM 的角平分线。
  4. P₂、P₃、P₄ 依次由前一个点与 B、C、M 构成的新角平分线交出。
  5. 比较 ∠A、∠P₁、∠P₂、∠P₃、∠P₄ 的实时数值。
∠P₁ = ½∠A
∠Pn = ½ⁿ∠A
  1. 第一步中,BP₁ 平分 ∠B,CP₁ 平分外角 ∠ACM,得到 ∠P₁ = ½∠A。
  2. 第二步把 P₁ 看成新的「顶角点」:BP₂ 平分 ∠P₁BC,CP₂ 平分 ∠P₁CM。
  3. 同样的「一内一外」结构再次出现,所以 ∠P₂ = ½∠P₁。
  4. 依次类推:∠P₃ = ½∠P₂,∠P₄ = ½∠P₃。
  5. 因此 ∠P₁ = ½∠A,∠P₂ = ½²∠A,∠P₃ = ½³∠A,∠P₄ = ½⁴∠A。

按「一内一外」结构做到第 4 个交点时,∠P₄ 是 ∠A 的几分之几?

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每一步交点角都减半,所以 ∠P₄ = ½⁴∠A = 1/16∠A。

口诀小结

  1. 性质:角平分线上的点到两边距离相等;逆定理也成立(距离相等 ⇒ 在角平分线上)。
  2. 常用辅助线:从角平分线上的点向两边作垂线 → 两个全等直角三角形。
  3. 两内角平分线交点:夹角 = 90° + ½∠A(交点即内心)。
  4. 两外角平分线交点:夹角 = 90° − ½∠A(交点即旁心)。
  5. 一内一外:∠P₁ = ½∠A,继续做同样结构则依次减半(½ⁿ∠A)。

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