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一题多变 锻炼思维

2014-10-29赵健

初中生世界·九年级 2014年10期
关键词:外角平分线交点

赵健

下面我们从苏科版《数学》九年级上册第70页练习第1题出发,通过一题多变来得到一类数学题,从中你可以体会到数学题是怎么编拟出来的,从而不断提高我们的应变能力和思维水平.

原题:如图1,点O是△ABC的内心,根据下列条件,求∠BOC的度数.

(1) ∠ABC=50°,∠ACB=60°;

(2) ∠A=50°.

对于本题的解答,同学们很容易得到(1)的答案为125°.而对于(2),由于∠ABC和∠ACB的度数是没有办法知道的,因此不能像(1)那样直接求解,但由于已知∠A的度数,因此∠ABC+∠ACB的度数是可求的,进而就可以通过整体处理来求出∠BOC的度数.

在△ABC中,∵∠A=50°,∴∠ABC+∠ACB=130°. ∵∠ABC和∠ACB的平分线相交于点O,∴∠OBC+∠OCB=65°,∠BOC=180°-(∠OBC+∠OCB)=180°-65°=115°.

由上可见, ∠A的度数与∠ABC+∠ACB的度数互为变式条件,因此这两个问题可以看成互为变式题.

应用上述方法,可以得到如下一般性的结论1:

如图1, 在△ABC中,∠ABC和∠ACB的平分线相交于点O,则∠BOC=90°+∠A.

如果继续对本题进行变换,又可得到许多的问题,通过这些问题的解答,就能更好地巩固更多的知识和方法,从而达到锻炼思维的目的.

变式1 上面是已知两条内角平分线,如果将其中的一条内角平分线改变为外角平分线,则有:

如图2,在△ABC中,∠ABC=50°,∠ACB

=60°,∠ABC的平分线和∠ACB的外角平分线相交于点O(我们把点O称之为△ABC的旁心),求∠BOC的度数.

【分析】由∠ABC=50°,∠ACB=60°,∠ABC的平分线和∠ACB的外角平分线交于点O,可求得∠OBC和∠BCO的度数,进而求出∠BOC的度数.

解:∵∠ABC=50°,BO平分∠ABC,∴∠OBC=25°;∵∠ACB=60°,∴∠ACD=120°. 又CO平分∠ACD,∴∠ACO=60°,∠OCB=120°,∴∠BOC=35°.

【小结】由于已知∠ABC和∠ACB的度数,就可以得到∠A的度数,因此如将已知条件“∠ABC=50°,∠ACB=60°”变换为已知“∠A=70°”也可求出∠BOC的度数.(请自己写出变式并求解)

由变式1,我们可以得到一个更一般的结论2:

如图2,在△ABC中,∠A=α,∠ABC的平分线和∠ACB的外角平分线相交于点O,则∠BOC=α.

变式2 若将两条内角平分线都变换为外角平分线,则有:

如图3,在△ABC中,∠ABC=50°,∠ACB=60°,∠ABC的外角平分线和∠ACB的外角平分线相交于点O,求∠BOC的度数.

【分析】由∠ABC=50°,∠ACB=60°,可以求出∠DBC和∠BCE的度数;由∠ABC的外角平分线和∠ACB的外角平分线相交于点O,可以求出∠OBC和∠BCO的度数,进而可以求出∠BOC的度数.

解:∵∠ABC=50°,∠ACB=60°,∴∠DBC=130°,∠BCE=120°;∵BO平分∠DBC,所以∠OBC=65°;同理,∠OCB=60°,∴∠BOC=180°-∠OBC-∠OCB=55°.

【小结】本题也可以作出∠ABC和∠ACB的平分线相交于点O′,利用课本习题的解法或直接应用结论1求出∠BO′C,再由邻补角的角平分线互相垂直即可得到答案.同样,将已知条件“∠ABC=50°,∠ACB=60°”变换为已知条件“∠A=70°”,也可以求出∠BOC的度数.(请同学们自己写出变式并求解)

由变式2,我们可以得到一个更一般的结论3:

如图3,在△ABC中,∠A=α,∠ABC的外角平分线和∠ACB的外角平分线相交于点O,则∠BOC=90°-α.

你还可以将角平分线变换为高和中线,进而又可以得到许多变式问题.

变式3 若过点O作一条直线与△ABC的两边(或其延长线)相交,则又可以得到难度较大的新问题.

如图4,点O是△ABC的内心,过点O作直线MN.

(1) 当直线MN与AB、AC的交点仍分别在线段AB和AC上时,如图①,试探索∠MOB、∠NOC、∠A三者之间的数量关系,并说明你的理由;

(2) 将直线MN绕点O旋转,当直线MN与AB的交点仍在线段AB上,而与AC的交点在AC的延长线上时,如图②,试问(1)中∠MOB、∠NOC、∠A三者之间的数量关系是否仍然成立?若成立,请说明理由;若不成立,请给出∠MOB、∠NOC、∠A三者之间的数量关系,并说明理由.

【解析】(1) 探索可知,∠MOB+∠NOC=90°-∠A. 理由是:由结论1可知,∠BOC=90°+∠A,则∠MOB+∠NOC=180°-∠BOC=180°-

90°+∠A=90°-∠A;(2) 探索可知不成立,∠MOB-∠NOC=90°-∠A. 理由是:由图可知∠MOB+∠BOC-∠NOC=180°,由结论1可知:∠BOC=90°+∠A,∴∠MOB-∠NOC=180°-∠BOC=180°-

90°+∠A= 90°-∠A.

由上面的探索可见,许多数学问题都是通过研究问题的变式得到的.希望你也要学会变换题目,进而提升自己的应变能力.

小试身手

1. 如图5,在△ABC中,∠A=α. ∠ABC与∠ACD的平分线交于点A1,得∠A1;∠A1BC与∠A1CD的平分线相交于点A2,得∠A2;……;∠A2008BC与∠A2008CD的平分线相交于点A2009,得∠A2009. 则∠A2009=______.

2. 如图6,在变式3的条件下,继续将直线MN绕点O旋转,当直线MN与AB的交点在AB的延长线上,而与BC的交点为N时,如图6,试探索∠MOB、∠NOC、∠A三者之间的数量关系,并说明理由.

(作者单位:江苏省兴化市昭阳湖初级中学)

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