給定銳角三角形PBC,PB≠PC.設(shè)A,D分別是邊PB,PC上的點,連接AC,BD,相交于點O.過點O分別作OE⊥AB,OF⊥CD,垂足分別為E,F(xiàn),線段BC,AD的中點分別為M,N.
(1)若A,B,C,D四點共圓,求證:EM•FN=EN•FM;
(2)若EM•FN=EN•FM,是否一定有A,B,C,D四點共圓?證明你的結(jié)論.
分析:(1)設(shè)Q,R分別是OB,OC的中點,連接EQ,MQ,F(xiàn)R,MR,如圖,則
EQ=OB=RM,MQ=OC=RF,四邊形OQMR是平行四邊形,得到∠OQM=∠ORM,而A,B,C,D四點共圓,有∠ABD=∠ACD,得到∠EQM=∠EQO+∠OQM=∠FRO+∠ORM=∠FRM,得到
△EQM≌△MRF,則EM=FM,同理可得EN=FN,即可得到結(jié)論.
(2)若EM•FN=EN•FM,不一定有A,B,C,D四點共圓.當(dāng)AD∥BC時,由于∠B≠∠C,所以A,B,C,D四點不共圓,但此時仍然有EM•FN=EN•FM.設(shè)S,Q分別是OA,OB的中點,連接ES,EQ,MQ,NS,則
NS=OD,EQ=OB,得到
=.①
同理得
=.②而AD∥BC,所以
=③,易證∠NSE=∠EQM,則△NSE∽△EQM,得到
==(由②).同理可得,
=,所以
=,從而EM•FN=EN•FM.
解答:(1)證明:設(shè)Q,R分別是OB,OC的中點,連接EQ,MQ,F(xiàn)R,MR,如圖,
∴
EQ=OB=RM,MQ=OC=RF,四邊形OQMR是平行四邊形,
∴∠OQM=∠ORM,
而A,B,C,D四點共圓,
∴∠ABD=∠ACD,
∴∠EQO=2∠ABD=2∠ACD=∠FRO,
所以∠EQM=∠EQO+∠OQM=∠FRO+∠ORM=∠FRM,
∴△EQM≌△MRF,
∴EM=FM,
同理可得EN=FN,
所以EM•FN=EN•FM.
(2)若EM•FN=EN•FM,不一定有A,B,C,D四點共圓.理由如下:
當(dāng)AD∥BC時,由于∠B≠∠C,所以A,B,C,D四點不共圓,但此時仍然有EM•FN=EN•FM,證明如下:
如圖2所示,
設(shè)S,Q分別是OA,OB的中點,連接ES,EQ,MQ,NS,則
NS=OD,EQ=OB,
∴
=.①
又∵
ES=OA,MQ=OC,
∴
=.②
而AD∥BC,所以
=,③
由①,②,③得
=.
∵∠NSE=∠NSA+∠ASE=∠AOD+2∠AOE,∠EQM=∠MQO+∠OQE=(∠AOE+∠EOB)+(180°-2∠EOB)=∠AOE+(180°-∠EOB)=∠AOD+2∠AOE,
即∠NSE=∠EQM,
∴△NSE∽△EQM,
故
==(由②).
同理可得,
=,
所以
=,
從而EM•FN=EN•FM.
點評:本題考查了四點共圓的判定與性質(zhì);也考查了三角形中位線的性質(zhì)和斜邊上的中線性質(zhì)以及三角形全等和相似的判定與性質(zhì).