已知:等边△ABC的边长为a.
探究(1):如图1,过等边△ABC的顶点A、B、C依次作AB、BC、CA的垂线围成△MNG,求证:△MNG是等边三角形且MN=a;
探究(2):在等边△ABC内取一点O,过点O分别作OD⊥AB、OE⊥BC、OF⊥CA,垂足分别为点D、E、F.
①如图2,若点O是△ABC的重心,我们可利用三角形面积公式及等边三角形性质得到两个正确结论(不必证明):结论1. OD+OE+OF=a;结论2. AD+BE+CF=a;
②如图3,若点O是等边△ABC内任意一点,则上述结论1,2是否仍然成立?如果成立,请给予证明;如果不成立,请说明理由.
网友回答
(1)证明:如图1,∵△ABC为等边三角形,
∴∠ABC=60°.
∵BC⊥MN,BA⊥MG,
∴∠CBM=∠BAM=90°.
∴∠ABM=90°-∠ABC=30°.
∴∠M=90°-∠ABM=60°.
同理:∠N=∠G=60°.
∴△MNG为等边三角形.
在Rt△ABM中,BM=a,
在Rt△BCN中,BN=a,
∴MN=BM+BN=a.
(2)②:结论1成立.
证明:如图3,过点O作GH∥BC,分别交AB、AC于点G、H,过点H作HM⊥BC于点M,
∴∠DGO=∠B=60°,∠OHF=∠C=60°,
∴△AGH是等边三角形,
∴GH=AH.
∵OE⊥BC,
∴OE∥HM,
∴四边形OEMH是矩形,
∴HM=OE.
在Rt△ODG中,OD=OG?sin∠DGO=OG?sin60°=OG,
在Rt△OFH中,OF=OH?sin∠OHF=OH?sin60°=OH,
在Rt△HMC中,HM=HC?sinC=HC?sin60°=HC,
∴OD+OE+OF=OD+HM+OF=OG+HC+OH
=(GH+HC)=AC=a.
(2)②:结论2成立.
证明:如图4,连接OA、OB、OC,根据勾股定理得:
BE2+OE2=OB2=BD2+OD2①,
CF2+OF2=OC2=CE2+OE2②,
AD2+OD2=AO2=AF2+OF2③,
①+②+③得:BE2+CF2+AD2=BD2+CE2+AF2,
∴BE2+CF2+AD2=(a-AD)2+(a-BE)2+(a-CF)2=a2-2AD?a+AD2+a2-2BE?a+BE2+a2-2CF?a+CF2
整理得:2a(AD+BE+CF)=3a2
∴AD+BE+CF=a.
解析分析:(1)本题中△ABC为等边三角形,AB=BC=a,∠ABC=60°,求出∠N,∠G的值,在直角△AMB、△CNB中,可以先用a表示出MB,NB然后再表示出MN,这样就能证得MN=a;
(2)判定①是否成立可通过构建直角三角形,把所求的线段都转化到直角三角形中进行求解;
判断②是否成立,也要通过构建直角三角形,可根据勾股定理,把所求的线段都表示出来,然后经过化简得出结论②是否正确.
点评:本题中综合考查了等边三角形的判定和性质,解直角三角形等知识点,由于知识点比较多,本题的难度比较大.