“一线三等角”与剑桥大学一道几何题
2月10日 火云谷投稿 题:如图1,平行四边形ABCD中,E,F分别在AD,DC上,且DEDF,AE2,CF3,AEBF60,求EF的长。
分析:根据已知条件,在等腰DEF中,D120,所以欲求EF的长,只需要先求DE的长即可。因此,设DEDFa,则平行四边形的边ABDCa3,ADBCa2。
由AEBF60,联想到“一线三等角”,故延长AB到G,使BGBC,连接GC并延长交BF延长线于H,交AD延长线于O(如图2)。则
BCG和OAG都是等边三角形,所以OCDCa3,CGBCa2。
设OHx,则HCxa3,
HGxa3a2x2a5。
在HBG与BEA中,
因为EBGAAEB,
即EBFHBGAAEB,
又因为EBFA60,
所以HBGAEB,
又GA60,
所以HBGBEA,
所以HGABBGEA,
所以(x2a5)(a3)(a2)2
在HFC与HBG中,
因为FCBG,
所以FCBGHCHG,
所以3(a2)(xa3)(x2a5),
所以
13(a2)1(xa3)(x2a5)1,
即(a1)(a2)(a2)(x2a5),
也即(a2)(x2a5)(a1)(a2)
,消去x,得:
(a2)(a3)(a1)2,
去分母,得2(a2)(a1)(a3),
化简、整理,得:a27,
所以a7,
所以EF3a21。
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