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8. 如图1,在△ABC中,BO平分∠ABC,CO平分∠ACB,MN经过点O分别交AB、AC于点M、N,且MN//BC.
(1)求证:MN=BM+CN.
(2)若AB=12,AC=18,求△AMN的周长.
(3)如图2,若点E是∠ABC的平分线和△ABC的外角∠ACG的平分线的交点,其他条件不变,线段MN、BM、CN之间有何数量关系?请给予证明.


(1)求证:MN=BM+CN.
(2)若AB=12,AC=18,求△AMN的周长.
(3)如图2,若点E是∠ABC的平分线和△ABC的外角∠ACG的平分线的交点,其他条件不变,线段MN、BM、CN之间有何数量关系?请给予证明.
答案:
$(1)$ 证明$MN = BM + CN$
解(证明):
因为$BO$平分$\angle ABC$,所以$\angle MBO=\angle OBC$。
又因为$MN// BC$,根据两直线平行,内错角相等,可得$\angle MOB = \angle OBC$。
所以$\angle MBO=\angle MOB$,根据等角对等边,可得$MB = MO$。
同理,因为$CO$平分$\angle ACB$,$MN// BC$,可得$\angle NOC=\angle OCB$,$\angle NCO=\angle OCB$,所以$\angle NOC=\angle NCO$,则$NC = NO$。
因为$MN=MO + NO$,所以$MN = BM + CN$。
$(2)$ 求$\triangle AMN$的周长
解:
$\triangle AMN$的周长$=AM + AN + MN$。
由$(1)$知$MN = BM + CN$,所以$\triangle AMN$的周长$=AM + AN + BM + CN=(AM + BM)+(AN + CN)=AB + AC$。
已知$AB = 12$,$AC = 18$,所以$\triangle AMN$的周长为$12 + 18=30$。
$(3)$ 探究线段$MN$、$BM$、$CN$之间的数量关系并证明
解(证明):
数量关系为$MN=BM - CN$。
因为$BE$平分$\angle ABC$,所以$\angle MBE=\angle EBC$。
又因为$MN// BC$,所以$\angle MEB=\angle EBC$,则$\angle MBE=\angle MEB$,根据等角对等边,可得$MB = ME$。
因为$CE$平分$\angle ACG$,所以$\angle NCE=\angle ECG$。
又因为$MN// BC$,所以$\angle NEC=\angle ECG$,则$\angle NCE=\angle NEC$,所以$NC = NE$。
因为$MN=ME - NE$,所以$MN = BM - CN$。
综上,答案依次为:$(1)$ 证明过程如上述;$(2)$$\boldsymbol{30}$;$(3)$$\boldsymbol{MN = BM - CN}$,证明过程如上述。
解(证明):
因为$BO$平分$\angle ABC$,所以$\angle MBO=\angle OBC$。
又因为$MN// BC$,根据两直线平行,内错角相等,可得$\angle MOB = \angle OBC$。
所以$\angle MBO=\angle MOB$,根据等角对等边,可得$MB = MO$。
同理,因为$CO$平分$\angle ACB$,$MN// BC$,可得$\angle NOC=\angle OCB$,$\angle NCO=\angle OCB$,所以$\angle NOC=\angle NCO$,则$NC = NO$。
因为$MN=MO + NO$,所以$MN = BM + CN$。
$(2)$ 求$\triangle AMN$的周长
解:
$\triangle AMN$的周长$=AM + AN + MN$。
由$(1)$知$MN = BM + CN$,所以$\triangle AMN$的周长$=AM + AN + BM + CN=(AM + BM)+(AN + CN)=AB + AC$。
已知$AB = 12$,$AC = 18$,所以$\triangle AMN$的周长为$12 + 18=30$。
$(3)$ 探究线段$MN$、$BM$、$CN$之间的数量关系并证明
解(证明):
数量关系为$MN=BM - CN$。
因为$BE$平分$\angle ABC$,所以$\angle MBE=\angle EBC$。
又因为$MN// BC$,所以$\angle MEB=\angle EBC$,则$\angle MBE=\angle MEB$,根据等角对等边,可得$MB = ME$。
因为$CE$平分$\angle ACG$,所以$\angle NCE=\angle ECG$。
又因为$MN// BC$,所以$\angle NEC=\angle ECG$,则$\angle NCE=\angle NEC$,所以$NC = NE$。
因为$MN=ME - NE$,所以$MN = BM - CN$。
综上,答案依次为:$(1)$ 证明过程如上述;$(2)$$\boldsymbol{30}$;$(3)$$\boldsymbol{MN = BM - CN}$,证明过程如上述。
9. (推理能力)在等边三角形ABC中,点E是AB上的动点,点E与点A、B不重合,点D在CB的延长线上,且EC=ED.
(1)如图1,若E是AB的中点,求证:BD=AE.
(2)如图2,若点E不是AB的中点,(1)中的结论“BD=AE”是否仍成立?若不成立,请直接写出BD与AE之间的数量关系;若成立,请给予证明.

(1)如图1,若E是AB的中点,求证:BD=AE.
(2)如图2,若点E不是AB的中点,(1)中的结论“BD=AE”是否仍成立?若不成立,请直接写出BD与AE之间的数量关系;若成立,请给予证明.
答案:
1. (1)证明:
因为$\triangle ABC$是等边三角形,$E$是$AB$中点,所以$\angle ABC = 60^{\circ}$,$CE$平分$\angle ACB$(等边三角形三线合一),$\angle ECB=\frac{1}{2}\angle ACB = 30^{\circ}$,$AE = BE$。
又因为$EC = ED$,所以$\angle D=\angle ECB = 30^{\circ}$。
根据三角形外角性质,$\angle ABC=\angle D+\angle BED$,则$\angle BED=\angle ABC - \angle D$。
把$\angle ABC = 60^{\circ}$,$\angle D = 30^{\circ}$代入得$\angle BED=60^{\circ}-30^{\circ}=30^{\circ}$。
所以$\angle D=\angle BED$,根据等角对等边,$BD = BE$。
又因为$AE = BE$,所以$BD = AE$。
2. (2)结论$BD = AE$仍然成立。
证明:过$E$作$EF// BC$交$AC$于$F$。
因为$\triangle ABC$是等边三角形,所以$\angle A=\angle ABC=\angle ACB = 60^{\circ}$。
由于$EF// BC$,所以$\angle AEF=\angle ABC = 60^{\circ}$,$\angle AFE=\angle ACB = 60^{\circ}$,则$\triangle AEF$是等边三角形(三个角都是$60^{\circ}$的三角形是等边三角形),所以$AE = EF$,$\angle CFE = 180^{\circ}-\angle AFE=120^{\circ}$,$\angle EBD = 180^{\circ}-\angle ABC = 120^{\circ}$,所以$\angle CFE=\angle EBD$。
因为$EC = ED$,所以$\angle D=\angle ECB$。
又因为$\angle FEC+\angle ECB=\angle AFE = 60^{\circ}$,$\angle D+\angle BED=\angle ABC = 60^{\circ}$,所以$\angle FEC=\angle BED$。
在$\triangle EFC$和$\triangle EBD$中:
$\left\{\begin{array}{l}\angle CFE=\angle EBD\\ EF = AE\\ \angle FEC=\angle BED\end{array}\right.$(已证$AE = EF$)
根据$ASA$(两角及其夹边对应相等的两个三角形全等),$\triangle EFC\cong\triangle EBD$。
所以$BD = FC$,又因为$AE = EF$,$\triangle AEF$是等边三角形,$FC = AE$,所以$BD = AE$。
综上,(1)得证$BD = AE$;(2)$BD = AE$成立。
因为$\triangle ABC$是等边三角形,$E$是$AB$中点,所以$\angle ABC = 60^{\circ}$,$CE$平分$\angle ACB$(等边三角形三线合一),$\angle ECB=\frac{1}{2}\angle ACB = 30^{\circ}$,$AE = BE$。
又因为$EC = ED$,所以$\angle D=\angle ECB = 30^{\circ}$。
根据三角形外角性质,$\angle ABC=\angle D+\angle BED$,则$\angle BED=\angle ABC - \angle D$。
把$\angle ABC = 60^{\circ}$,$\angle D = 30^{\circ}$代入得$\angle BED=60^{\circ}-30^{\circ}=30^{\circ}$。
所以$\angle D=\angle BED$,根据等角对等边,$BD = BE$。
又因为$AE = BE$,所以$BD = AE$。
2. (2)结论$BD = AE$仍然成立。
证明:过$E$作$EF// BC$交$AC$于$F$。
因为$\triangle ABC$是等边三角形,所以$\angle A=\angle ABC=\angle ACB = 60^{\circ}$。
由于$EF// BC$,所以$\angle AEF=\angle ABC = 60^{\circ}$,$\angle AFE=\angle ACB = 60^{\circ}$,则$\triangle AEF$是等边三角形(三个角都是$60^{\circ}$的三角形是等边三角形),所以$AE = EF$,$\angle CFE = 180^{\circ}-\angle AFE=120^{\circ}$,$\angle EBD = 180^{\circ}-\angle ABC = 120^{\circ}$,所以$\angle CFE=\angle EBD$。
因为$EC = ED$,所以$\angle D=\angle ECB$。
又因为$\angle FEC+\angle ECB=\angle AFE = 60^{\circ}$,$\angle D+\angle BED=\angle ABC = 60^{\circ}$,所以$\angle FEC=\angle BED$。
在$\triangle EFC$和$\triangle EBD$中:
$\left\{\begin{array}{l}\angle CFE=\angle EBD\\ EF = AE\\ \angle FEC=\angle BED\end{array}\right.$(已证$AE = EF$)
根据$ASA$(两角及其夹边对应相等的两个三角形全等),$\triangle EFC\cong\triangle EBD$。
所以$BD = FC$,又因为$AE = EF$,$\triangle AEF$是等边三角形,$FC = AE$,所以$BD = AE$。
综上,(1)得证$BD = AE$;(2)$BD = AE$成立。
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