题目据以下素材,探索解决问题.
| 如何作出"倍角三角形" |
| 素材 | 如果一个三角形的一个内角等于另一个内角的两倍,则称这样的三角形为"倍角三角形" |
| 问题解决 |
| 项目操作 | 如图1,△ABC中,AB=AC,∠A=36∘,请将△ABC分成两个小三角形,使得其中一个小三角形是"倍角三角形",并标注该"倍角三角形"三个内角的度数.
 |
| 项目探索 | 若△ABC是倍角三角形,∠A>∠B>∠C,∠B=30∘,AC= 42,求△ABC面积. |
| 项目拓展 | 如图二,△ABC的外角平分线AD与CB的延长线相交于点D,点E在CA延长线上,若AE=AB,AB+AC=BD,请你找出图中的倍角三角形,并进行证明.
 |
知识点:三角形章节:第13章 三角形 / 13.1 三角形的概念
答案与解析
答案
项目操作:作
∠ABC的平分线交
AC于点
D,则
△BCD是“倍角三角形”,如图
1所示:

理由如下:
在
△ABC中,
AB=AC,
∠A=36∘,
∴∠ABC=∠C=21(180∘−∠A)=72∘,
∵BD平分
∠ABC,
∴∠CBD=21∠ABC=36∘,
在
△BCD中,
∠CBD=36∘,
∠C=72∘,
∴∠C=2∠CBD,
∴△BCD是“倍角三角形”;
项目探索:
∵△ABC是倍角三角形,
∠A>∠B>∠C,
∠B=30∘,
∴有以下三种情况:
①当
∠A=2∠B时,则
∠A=60∘,
∴∠C=180∘−(∠A+∠B)=90∘,
不符合条件
∠A>∠B>∠C,
∴不存在
∠A=2∠B的情况;
②当
∠A=2∠C时,
∵∠A+∠B+∠C=180∘,
∴2∠C+30∘+∠C=180∘,
解得:
∠C=50∘,
不符合条件
∠A>∠B>∠C,
∴不存在
∠A=2∠C的情况;
③当
∠B=2∠C时,则
∠C=15∘,
∴∠A=180∘−(∠B+∠C)=180∘−(30∘+15∘)=135∘,
符合条件
∠A>∠B>∠C,
∴存在
∠B=2∠C的情况,
过点
C作
CH⊥AB交
BA的延长线于
H,如图
2所示:
∵∠BAC=135∘,
∴∠CAH=180∘−∠BAC=45∘,
∴△AHC是等腰直角三角形,
∴AH=CH,
由勾股定理得:
AC=AH2+CH2=2AC,
∴AH=CH=22AC=22×42=4,
在
Rt△BCH中,
∠B=30∘,
∴BC=2CH=8,
由勾股定理得:
BH=BC2−CH2=82−42=43,
∴AB=BH−AH=43−4,
∴S△ABC=21AB⋅CH=21×(43−4)×4=83−8;
项目拓展:图中
△ADC和
△ABC都是“倍角三角形”,证明如下:
∵AE=AB,
AB+AC=BD,
∴EC=AE+AC=AB+AC=BD,
∵AD平分
∠BAE,
∴∠EAD=∠BAD,
在
△EAD和
△BAD中,
⎩⎨⎧AE=AB∠EAD=∠BADAD=AD,
∴△EAD≌△BAD(SAS),
∴ED=BD,
∠ADE=∠ADC,
∠E=∠ABD,
∴ED=EC,
∴∠C=∠EDB,
∵∠ADE=∠ADC,
∵∠EDB=2∠ADC,
∴∠C=2∠ADC,
∴△ADC是“倍角三角形”,
在
△CDE中,
∠C=∠EDB,
∴∠E+2∠C=180∘,
∵∠ADB+∠ABC=180∘,
∠E=∠ABD,
∴∠ABC=2∠C,
∴△ABC是“倍角三角形”.
解析
项目操作:作
∠ABC的平分线交
AC于点
D,则
△BCD是“倍角三角形”,如图
1所示:

理由如下:
在
△ABC中,
AB=AC,
∠A=36∘,
∴∠ABC=∠C=21(180∘−∠A)=72∘,
∵BD平分
∠ABC,
∴∠CBD=21∠ABC=36∘,
在
△BCD中,
∠CBD=36∘,
∠C=72∘,
∴∠C=2∠CBD,
∴△BCD是“倍角三角形”;
项目探索:
∵△ABC是倍角三角形,
∠A>∠B>∠C,
∠B=30∘,
∴有以下三种情况:
①当
∠A=2∠B时,则
∠A=60∘,
∴∠C=180∘−(∠A+∠B)=90∘,
不符合条件
∠A>∠B>∠C,
∴不存在
∠A=2∠B的情况;
②当
∠A=2∠C时,
∵∠A+∠B+∠C=180∘,
∴2∠C+30∘+∠C=180∘,
解得:
∠C=50∘,
不符合条件
∠A>∠B>∠C,
∴不存在
∠A=2∠C的情况;
③当
∠B=2∠C时,则
∠C=15∘,
∴∠A=180∘−(∠B+∠C)=180∘−(30∘+15∘)=135∘,
符合条件
∠A>∠B>∠C,
∴存在
∠B=2∠C的情况,
过点
C作
CH⊥AB交
BA的延长线于
H,如图
2所示:
∵∠BAC=135∘,
∴∠CAH=180∘−∠BAC=45∘,
∴△AHC是等腰直角三角形,
∴AH=CH,
由勾股定理得:
AC=AH2+CH2=2AC,
∴AH=CH=22AC=22×42=4,
在
Rt△BCH中,
∠B=30∘,
∴BC=2CH=8,
由勾股定理得:
BH=BC2−CH2=82−42=43,
∴AB=BH−AH=43−4,
∴S△ABC=21AB⋅CH=21×(43−4)×4=83−8;
项目拓展:图中
△ADC和
△ABC都是“倍角三角形”,证明如下:
∵AE=AB,
AB+AC=BD,
∴EC=AE+AC=AB+AC=BD,
∵AD平分
∠BAE,
∴∠EAD=∠BAD,
在
△EAD和
△BAD中,
⎩⎨⎧AE=AB∠EAD=∠BADAD=AD,
∴△EAD≌△BAD(SAS),
∴ED=BD,
∠ADE=∠ADC,
∠E=∠ABD,
∴ED=EC,
∴∠C=∠EDB,
∵∠ADE=∠ADC,
∵∠EDB=2∠ADC,
∴∠C=2∠ADC,
∴△ADC是“倍角三角形”,
在
△CDE中,
∠C=∠EDB,
∴∠E+2∠C=180∘,
∵∠ADB+∠ABC=180∘,
∠E=∠ABD,
∴∠ABC=2∠C,
∴△ABC是“倍角三角形”.