內切圓半徑萬能公式「三角形內切圓半徑公式推導過程」

64..如圖1,△PMN中,PM=PN,⊙O是△PMN的外接圓,Q為⊙O上一點,QM交PN於R,MN^2=PN×NR,S為△MNR的內心,若∠Q=30°,⊙O的半徑為3+√3,求OS的長.【每日一題64】求三角形內外心之間的距離?至少涉及7個三角形!

圖1

分析 主要思路分三步

(1)由MN^2=PN×NR證明∠QMN=∠P=∠Q得底角為30°的等腰△NMQ;

(2)連ON,證S必在ON上;

(3)作ST⊥MN,在等邊△OMN和含30°銳角Rt△SNT中,利用邊角關係求出內切圓⊙S的半徑,進而求出OS.

實際操作(如圖2)

【每日一題64】求三角形內外心之間的距離?至少涉及7個三角形!

圖2

第一步 MN^2=PN×NR

=>MN:PN=NR:MN

且∠MNR=∠PNM=>△MNR∽△PNM

=>∠NMR=∠NPM=∠Q= 30°

=>NQ=NM且N為弧QNM的中點;

第二步 連ON,N為弧QNM的中點

=>ON⊥QM,垂足為U,又NQ=NM

=>ON平分∠MNQ=>S在ON上;

第三步 連OM,作ST⊥MN,T為垂足,∠P= 30°

=>∠MON=60°且OM=ON

=>等邊△MON=>OM=ON=MN=3+√3

=>Rt△MNU中,∠NMU=30°

=>NU=1/2MN=(3+√3)/2;

在Rt△NST中,∠NST=30°=>設ST=r,

則SU=r,NT=r/√3,NS=2NT= 2r/√3

NU=NS+SU=>(3+√3)/2=r+2r/√3

解得r=3(√3-1)/2=>NS=3-√3

OS=ON-NS=(3+√3)-(3-√3)=2√3.

反思

1.幾何計算題都有夾敘夾議風格,兼具證明與計算,解答過程顯得瑣碎,因而書寫過程要詳略得當,突出關鍵細節。本題中解答中S為什麼在ON上是得分點之一,必須詳細寫出,但實際中學生很容易忽視而失分。

2. 本題構圖十分複雜,計算中要涉及7個三角形,分別是相似△MNR和△PNM,頂角為30°的等腰△PMN,底角為30°的等腰△NMQ,等邊△MON,含30°的直角三角形NST和NMU需要較強的觀察能力和綜合能力。

3. 建立方程求內切圓半徑r,方程等量關係NU=NS+SU三條線段統一用r表示,在複雜的構圖中發現線段間的數量關係並不容易,也需要較強的觀察能力和綜合能力。

4. 建立方程求內切圓半徑r,也可利用△NQM面積=內心分△NQM所得三個三角形面積之和建立方程來求r(過程略).

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