一道关于垂心的数学竞赛题

垂心定义:三角形的三条高线的交点叫做三角形的垂心。

外心定义:三角形的三边的垂直平分线交于一点,改点叫做三角形的外心。

性质(1):设O,H分别为△ABC的外心、垂心,则∠BAO=∠HAC

证明性质1:∠AOB=2∠C,∠ABO=∠BAO=(180°-∠BOA)/2=90°-∠C=∠HAC

一道关于垂心的数学竞赛题

(2):OE⊥BC于E,AH=2EO(借助相似三角形,中位线证明)

讲解链接:https://www.toutiao.com/video/7112080348774662691/

一道关于垂心的数学竞赛题

【例题】设O,H分别为△ABC的外心和垂心,∠BAC的平分线与△ABC的外接圆⊙的另一交点为M,过点O且平行于AM的直线与BC交于D,直线MH与⊙的另一交点为E。求证:O,D,M,E四点共圆。

一道关于垂心的数学竞赛题

四点共圆常用判定:

定义:到圆心的距离等于半径

角度关系:(1)同弦所对圆周角相等;(2)对角互补(外角等于内对角)

线段关系:(3)相交弦定理之逆;(4)割线定理之逆

思考:此题涉及到角平分线,应该考虑用角度关系,特别是对角互补

目标是证明:∠ODM+∠OEM=180°

解题过程:

一道关于垂心的数学竞赛题

证明:如图连线,根据上述外心和垂心性质∠BAO=∠HAC,又有AM是∠BAC角平分线,

则∠BAM=∠CAM,可得∠OAM=∠HAM,

又OA=OM,可得∠OMA=∠OAM=∠HAM,所以直线OM//直线AH(内错角相等)

∴ OM⊥BC交于G,此时发现证明∠OMD=∠AME是难点

一道关于垂心的数学竞赛题

考虑证明△ODM相似于△AMH,借助前述性质(2)可得,AH=2OG。

△ODG相似于△OGM, OD/OG=OM/GM ,OD/AH=OM/AM

∠DOM=∠MAH,由此可以推出 △DOM相似于△AMH,所以∠DMO=∠HMA,

∠ODM+∠DOM+∠DMO=180°,∠DOM=∠OMA,∠DMO=∠HMA

∠OME=∠OEM,∠ODM+∠OME=∠ODM+∠OEM=180°

所以,O,D,M,E四点共圆。