第5个回答 2010-05-29
AD,BE,CF是锐角△ABC的三条高,外心O到BC边的距离为d,已知BF+CE=BC,求证:1/AD+1/BE+1/CF=1/d
证明:
如图所示:
设三角形内切圆⊙I半径为r,外接圆⊙O半径为R,三角形垂心为H。以下S代表面积。
S△ABC=0.5a*AD=0.5b*BE=0.5c*CF
∴0.5a=S△ABC/AD,0.5b=S△ABC/BE,0.5c=S△ABC/CF
∴0.5(a+b+c)=S△ABC(1/AD+1/BE+1/CF)
又∵S△ABC=S△AIB+S△BIC+S△CIA=0.5a*IN+0.5b*IM+0.5c*IG=0.5(a+b+c)*r
∴S△ABC=S△ABC(1/AD+1/BE+1/CF)*r
∴1/AD+1/BE+1/CF=1/r
现在只需证明r=d即可。
先给一个几何证法,比较繁琐:
取AB和BH的中点分别是X,Y。
则XY是△ABH的中位线,YR是△HBC的中位线。
∴YR‖CH,XY‖AH,AH=2XY
∴YR⊥AB,XY⊥BC 又∵OX⊥AB,OR⊥BC ∴OX‖YR,OR‖XY
∴四边形XYRO是平行四边形
∴AH=2XY=2OR=2d......①
∵⊙I内切于△ABC
∴CM=CN,BG=BN ∴BG+CM=BN+CN=BC
又∵BF+CE=BC ∴BG+CM=BF+CE ∴CM-CE=BF-BG ∴GF=ME
过I分别作BE、CF的垂线交BE、CF于P、Q两点。
过H作IM的垂线交IM于点K。
显然四边形IQFG、IPEM、IPHK和HKME都是矩形。
∴IP=HK=ME=GF=IQ
∵IP=IQ ∴△IPH≌△IQH
∴IK=PH=QH
∴HF+HE=QH+QF+HE=IK+IG+KM=IG+IM=2r......②
又∵∠DAC=∠CBE,∠DAB=∠BCF
∴△AEH∽△BEC,HE/AH=CE/BC
△AFH∽△CFB,HF/AH=BF/BC
上两式相加得到:(HE+HF)/AH=(BF+CE)/BC=BC/BC=1
∴HE+HF=AH
联合②式得到AH=2r,再由①式得到d=r
故结论得证!