范珏打开一看,是一道很经典的几何题:如图,三角形abc中,ab=ac,e在ab上,d在ac上,∠bac=20°,∠dbc=60°,∠ecb=50°,求∠edb。贴吧经常有人拿这道题来钓鱼,为了装b,他链接上了一个手写板,开始做题。
“给你提供8种方法啊,这道题曾经被大师彭翕成专门写文章分析过,很有意思的一道题。我抽的这本书里好像有,但是我忘掉在那一页了,凭借记忆我来复述一下啊。”
范珏首先画上了一个三角形,把点标明白,把条件标在图上。边说边写,“解法1,直接利用正弦定理,我们得先找到一些关系,角bac是20度,那么角abc就是80度,角ecb和角bce都是50度,也就是说bc=be。”
范珏用红线描出bc和be。
“然后我们就利用正弦定理,设角edb=x啊,sin(160-x)/sin(x)=bd/be=bd/bd=sin80/sin40,式子列出来了,一个等式一个未知数,解得x=30,旁边写个草稿给你们看看30是怎么解出来的。”
在第一种解法旁边,范珏划拉出一个小地方,写上过程,sin(20+x)=2cos40sinx,然后往下推导,sin20cosx+cos20sinx=2(cos60cos20+sin60sin20)sinx,cos20sinx项抵消,剩下sin20cosx=2sin20sin60sinx,约掉sin20,剩下tanx=3^(-1/2),x=30。
“第二个方法是沿d做一条bc的平行线,交ab于f,连接fc,交bd于g,再连接ge。构造出三个等边三角形。”
范珏描出第一个等边三角形。
“非常显然,三角形bcg是一个等腰三角形,然后角dbc是60度,所以三角形bcg是一个等边三角形,就有be=bc=eg。”
范珏描出第二个等边三角形。
“三角形bfg是个等腰三角形,可以得知角efg是150度。”
“同时,三角形bce是个等腰三角形,我们可以得出角cfe是15度,也就是说三角形efg等腰,ef=eg。”
“三角形bcg等边,三角形dfg和他相似”
第三个等边三角形。
“所以有df=dg,四边形dfeg是筝形,de平分角fdg,得出角edb=1/2角fdb=30度。”
“第三个方法是沿d做一条bc的平行线,交ab于f,连接fc,交bd于g,再过b做ac的平行线交df于h,连接eh。构造平行四边形”
范珏把辅助线用虚线连上,再用蓝色笔勾勒出了大平行四边形。再用红笔点出了e点,分别把它和三个角的连线用绿色笔强调。
“里面的构造和第二问是差不多的,我们可以直接用第二问的结论,be=bc=bg,bh=cd,角ebd=80-60=20度,角ebh=角bdc-角ebd=20度,be平分角hbd,由角边角,三角形heb全等于三角形dgc。”
“角bhe=角gdc=40度,角bhd=角dbc=80度,he平分角bhd,所以得出e点是三角形bdh的内心,也就是三条角平分线的交点,ed平分角fdg,角edb=30度。”
“第四个方法是在ac上取点k使得角kbc=20度。连接bk,ek。构建出一堆等腰,这个方法可以说是神来之笔,既简洁又简单。”
“三角形abc相似于三角形bck,两个都是等腰三角形,bc=bk=be,角ebk=角ebc-角kbc=60度,三角形bek为等边三角形。”
“这时候边的关系我们差不多已经梳理完了,把角标上就可以做出来了。”
“那么角ekd=40度,角bdc=180-60-80=40度,角dbk=80-20-20=40度,bk=dk,三角形dke是等腰三角形,角edk=(180-40)/2=70度,角edb=角edk-角bdk=70-40=30度。”
“下面的东西就难一点了,要用到数学竞赛的想法,我高中时候是搞计算机竞赛的,数竞的东西了解得不多。”
“第五个方法是做e关于cd的对称点h,连接dh,bh,ch。”
“角dce=80-50=30度,对称过去之后,ec=ch,角ecd=角dch=30度,角ech=60度,也就是说三角形ech为等边三角形。”
“eh=ch,又有be=bc,四边形bdhe是筝形,bh平分角ehc,则有角dbh=角ebh-角ebd=80/2-20=20度,角dbe=角dbh,b,e,d,h四点共圆。”
范珏描摹出一个圆弧。
“所以角edb=角ehb=60/2=30度。”
“第六个方法是做角ebc的角平分线交ac于t,连接et。”
“这个方法比刚才的方法还要抽象一点,主要想法是构造旁心。”
“角ebt=80/2=40度,角ebd=20度,那么有bd平分角ebt,由于be=bc,边角边,三角形ebt全等于三角形cbt,角etb=角btc=180-40-80=60度,角etd=80度,那么延长一下就可以知道dt是角etb的外角平分线,所以说d是三角形bet的旁心。”
范珏描出外角平分线的小圆。
“ed平分角aet,角aed=1/2*(180-80)=50度,角edb=50-20=30度。”
“旁心用了之后,我们自然可以想到用外心,但是这个方法比较极限比较勉强。”
“第七个方法是找出三角形cde的外心o,连接oe,od,ob。”
“由外心的性质有oe=od,由于角ecd=30度,角eod=60度,三角形oed是等边三角形,oe=od=ed。”
“下面一步比较玄乎,懂得自然懂,不懂的自己刷6。”
“d在oe中垂线上,bd平分角eob,如果b不在eo中垂线上,那么eobd四点共圆,但是角ebo+角edo=40+60!=180,也就是说这4点不共圆,也就是说b在oe的中垂线上,所以bd就是oe的中垂线,bd平分角ode,角edb=1/2角ode=30度。”
“最后一个方法想的是往外扩展,辅助线比较大气,也比较漂亮,看得也舒服。”
“第八个方法是作c关于ab的对称点f,b关于ac的对称点g,连接三角形afg,连接ef,dg。构造一个大等边三角形。”
“由于对称的性质,ab=ac=af=ag,然后角fag=3*角bac=60度,三角形afg是等边三角形。”
“然后我们来想办法证明def三点共线。首先,角bfg=角afb-角afg=80-60=20度,角efg=角efb-角bfg=50-20=30度,即ef平分角afg。然后再由对称的性质,dg=db=da,由等边三角形的性质可知d也在角afg的中垂线上,那么我们就得到了fed三点共线,角edb=角feb-角ebd=角fae+角afd-角ebd=20+30-20=30度。”
“完了兄弟们,讲了道题贵宾跑了一半,一看时间一个小时已经过去了,下次不讲了兄弟们。”范珏停笔,拿起水杯。
“别”“就讲这个大家爱看”“再来一节课的”“666666”弹幕都表现出了极高的学习热情。
中奖的兄弟刷了一个告白灯牌上面写着“nb”。
“谢谢兄弟的告白灯牌……这样吧,这本书还是寄给你,这道题算我数学solo赢你怎么说,之前定的是solo赢我得500,现在只剩一个小时了。这样吧,想打solo的加我游戏好友,我拿元歌你随便,地图你挑,你赢了我给你1000,我赢了你给我送个6块钱的血瓶怎么说,我按照段位高低选,优先选厉害的。”