角格点问题求角或验证的一般方法
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角格点问题 求角或验证 的一般方法
(四川省华蓥中学·叶超)
定理:如图,P 为△ABC 内一点,若∠PBC=α,∠PBA=β,∠PCB=γ,∠PCA=θ, 则:θθγβααγαβαθcos )
sin(sin )sin()sin(sin tan tan -+++++==∠x PAC 证明:过P 作PD ⊥AC 交AC 于D 。
设BC=a (亦可设BC=1),则: 由正弦定理得:)sin(sin PC γαα+=a )sin()sin(AC θγβαβα+++=+a ∴θθθθcos sin cos sin tan -=•-•==PC AC PC AC PC AD PD x θθγβααγαβαθθαγαθγβαβαθcos )
sin(sin )sin()sin(sin cos sin )sin()sin()sin(sin -+++++=-+•++++=a a 说明:可以证明,当PD 在△PAC 外时,定理仍成立。
例:如图,P 为△ABC 内一点,∠CAP=∠BAP=10º,
∠ABP=20º,∠CBP=30º。
求∠PCB 。
解1:370sin 10sin 10cos 10sin 212370sin 10sin 20sin 212130cos )30201010sin(10sin )2010sin()1010sin(30sin tan 00000
0000000000000-=-=-+++++=∠PCB 00070
sin 380sin 270sin -=(该步技巧性很强,但可先用计算机算出结果,再来凑) 0
00000000
000070tan 20sin 70sin 70sin 3)20sin 60cos 20cos 60(sin 270sin 70sin 3)2060sin(270sin ==-+=-+= 注:用电脑中的EXCLE 软件计算如下:(打开下面的文件,输入α、β、γ、θ即可)
已知所求
αβγθx
角度1010203070
弧度sin αsin(α+β)sin(α+γ)sin(α+β+γ+θ)sin θ
cos θ0.173650.342020.50.9396926210.50.866
(将本文件存在手机中,可随时对此类问题进行 求角或验证)
解2:(几何法)将△ABC 补成汤普森三角形△ABD ,∠CBD=30º。
连接PD ,由△ABD 的对称性知PD=PB ,故△PBD 是等边三角形, 且BC 是其对称轴,∠PCB=DCB=70º。
注:几何法较简洁,但思考的难度 比上面的方法大。
再如: “许兴华数学”的一篇文章“一道角格点倍角几何题解答”中的这道题: 如图,已知∠ACD=2∠DBC=4∠
ADB=4∠BDC=40º。
求证:AB=AD 。
析:原文章中的几何法很复杂,下面的
几何法较简单:
A P C
B α
β
γ θ x A
P C
B α β γ
θ x
D
A P C
B 10º 10º 20º 30º A P
C B 10º 10º 20º 30º
D 60º 30º 20º
角格点 题集 整理:四川省华蓥中学·叶超
先用同一法将问题转化为:
其它条件不变,已知∠ABD=10°,求证:∠ACD=40°。
证明:过A 作BD 的垂线交CD 于E ,连接BE 。
易知AE ⊥BD 。
以AE 为边作等边三角形可证:△BCE 是 汤普森三角形 挖掉 以底
边为边的等边三角形 的一半,于是CE=AE ,∠ACE=∠CAE 。
由AB //CD 知∠ACE=∠CAB 。
故∠CAB=∠CAE ,结合∠CAB+
∠CAE=80°得证。
本题若用上面的一般解法求解(使用时将A 看成在△BCD 内),将非常简单。
注:△BCD 也是汤普森三角形的一部分,且CE :ED 为 汤普森比(我取的名字)。
附注:
角格点问题(如果平面上4个点之间形成的所有角的度数都是有理数,就称这4个点为角格点)1922年起源于英国,人们于2009年将此类问题完全搞清楚了——一共只有70类(参见网友Missing 在知乎上的一篇文章“角格点”完全分类,其中第10类有误,应更正为:6°、18°、84°、12°、12°、48°),知道这一点,可以助你快速地命制此类题目。
A 10º D C
B 10º 10º 10º 10º E 20º。