Question

在△ABC中，AB=AC=5，∠A是銳角，sinA=，
（1）如圖1，作BD⊥AC垂足為D，求BD、BC的長：
（2）如圖2，小明同學(xué)過點(diǎn)A作AE⊥BC垂足為E，他發(fā)現(xiàn)直線AE平分△ABC的周長和面積，他想是否還存在其它平分△ABC的周長和面積的直線？請(qǐng)你參與小明的探究，如果存在，請(qǐng)說明理由，同時(shí)指出有幾條直線．（注：備用圖不夠用可以重新畫圖）

Answer 1

【答案】分析：（1）由BD垂直于AC，得到三角形ABD為直角三角形，根據(jù)AB及sinA的值，利用銳角三角函數(shù)定義求出BD及AD的長，再由AC-AD求出DC的長，在直角三角形BDC中，利用勾股定理即可求出BC的長；
（2）還存在2條其它平分△ABC的周長和面積的直線，理由為：若直線經(jīng)過B（或C）點(diǎn)，由直線平分△ABC的面積，則直線必經(jīng)過AC（或AB）的中點(diǎn)，而此時(shí)直線必不平分△ABC的周長，故直線不經(jīng)過△ABC的頂點(diǎn)，分兩種情況考慮：（i）直線與AB（或AC）、BC相交，設(shè)直線與AB、BC相交于點(diǎn)D、E，過A、D分別作BC的垂線，垂足為F、H點(diǎn)，如備用圖1所示，假設(shè)DE平分三角形的周長，設(shè)BD=5k，則DF=4k，BE=8-5k，利用三角形的面積公式表示出BDF的面積，根據(jù)此三角形面積為三角形ABC面積的一半列出關(guān)于k的方程，求出方程的解得到k的值，可得出在BC上取BE=5，在BA上取BD=3，過D、E的直線就是所求的，同理AC，BC相交的直線也存在一條；（ii）直線與AB，AC相交，設(shè)直線與AB，AC分別交于D，E，過D作DF⊥AC，垂足為F點(diǎn)，如備用圖2所示，設(shè)AE=x，則AD=8-x，根據(jù)三角形ADE的面積為三角形ABC面積的一半列出關(guān)于x的方程，求出方程的解得到x的值，經(jīng)判斷不合題意，舍去，綜上，得到滿足題意的直線有2條．
解答：解：（1）∵BD⊥AC，
∴∠ADB=90°，
∵在Rt△ABD中，AB=AC=5，sinA=，
∴BD=ABsinA=5×=，
∴根據(jù)勾股定理得：AD==，
∴DC=AC-AD=5-=，
在Rt△BCD中，根據(jù)勾股定理得：BC==6；
（2）還存在2條其它平分△ABC的周長和面積的直線，理由為：
若直線經(jīng)過B（或C）點(diǎn)，由直線平分△ABC的面積，則直線必經(jīng)過AC（或AB）的中點(diǎn)，
而此時(shí)直線必不平分△ABC的周長，故直線不經(jīng)過△ABC的頂點(diǎn)，
分兩種情況考慮：
（i）直線與AB（或AC）、BC相交，設(shè)直線與AB、BC相交于點(diǎn)D、E，過A、D分別作BC的垂線，垂足為F、H點(diǎn)，
如備用圖1所示：
∵AB=AC=5，AH⊥BC，
∴BH=CH=BC=3，
在Rt△ABH中，根據(jù)勾股定理得：AH==4，
∴∠DFB=∠AHB=90°，又∠B=∠B，
∴△BDF∽△BAH，
∴BF：FD：BD=BH：AH：AB=3：4：5，
又∵三角形ABC的周長為5+5+6=16，
∴BD+BE=8，
設(shè)BD=5k，則DF=4k，BE=8-5k，
∴S_△BDE=S_△ABC=BC•AH=6，即BE•DF==6，
整理得：5k²-8k+3=0，
解得：k=或k=1（舍去），
這時(shí)在BC上取BE=5，在BA上取BD=3，過D、E的直線就是所求的，
同理AC，BC相交的直線也存在一條；
（ii）直線與AB，AC相交，設(shè)直線與AB，AC分別交于D，E，過D作DF⊥AC，垂足為F點(diǎn)，
如備用圖2所示：
設(shè)AE=x，則AD=8-x，
∵在Rt△ADF中，sinA=，
∴DF=ADsinA=（8-x），
當(dāng)S_△AED=AE•DF=•x•（8-x）=6，
整理得：2x²-16x+25=0，
解得：x₁=4+＞5（舍去），x₂=4-，
則AD=8-x=4+＞5（不合題意，舍去），
綜上，還存在2條其它平分△ABC的周長和面積的直線．
點(diǎn)評(píng)：此題考查了相似性綜合題，涉及的知識(shí)有：勾股定理，銳角三角函數(shù)定義，一元二次方程的應(yīng)用，以及解直角三角形，利用了數(shù)形結(jié)合及分類討論的思想，是一道多知識(shí)的探究題．