25. (12 分)如图,△ABC 内接于⊙O,AD 平分∠BAC 交 BC 边于点 E,交⊙O 于点 D,过点 A 作 AF⊥BC 于点 F,设⊙O 的半径为 R,AF = h.
(1)过点 D 作直线 MN//BC,求证:MN 是⊙O 的切线.
(2)求证:AB·AC = 2R·h.
(3)设∠BAC = 2α,求$\frac{AB + AC}{AD}$的值(用含 α 的代数式表示).

(1)过点 D 作直线 MN//BC,求证:MN 是⊙O 的切线.
(2)求证:AB·AC = 2R·h.
(3)设∠BAC = 2α,求$\frac{AB + AC}{AD}$的值(用含 α 的代数式表示).
答案
(1)见解析;(2)见解析;(3)2cosα。
解析
(1)连接OD,
∵AD平分∠BAC,∴∠BAD=∠CAD,
∴弧BD=弧CD,∴OD⊥BC(垂径定理),
∵MN//BC,∴OD⊥MN,
∵OD为半径,∴MN是⊙O的切线。
(2)连接AO并延长交⊙O于G,连接CG,
则AG=2R,∠ACG=90°,
∵∠ABF=∠AGC(同弧AC所对圆周角),∠AFB=∠ACG=90°,
∴△AFB∽△ACG,
∴AF/AC=AB/AG,即AB·AC=AG·AF,
∵AG=2R,AF=h,∴AB·AC=2R·h。
(3)∵AD平分∠BAC,∴弧BD=弧CD,∴BD=CD,
在⊙O内接四边形ABDC中,由托勒密定理得:AB·CD+AC·BD=AD·BC,
∵BD=CD,设BD=CD=m,∴m(AB+AC)=AD·BC,
在△BDC中,∠BDC=180°-∠BAC=180°-2α,BD=CD=m,
由余弦定理:BC²=2m²-2m²cos(180°-2α)=2m²(1+cos2α)=4m²cos²α,
∴BC=2mcosα,∴(AB+AC)/AD=BC/m=2cosα。
∵AD平分∠BAC,∴∠BAD=∠CAD,
∴弧BD=弧CD,∴OD⊥BC(垂径定理),
∵MN//BC,∴OD⊥MN,
∵OD为半径,∴MN是⊙O的切线。
(2)连接AO并延长交⊙O于G,连接CG,
则AG=2R,∠ACG=90°,
∵∠ABF=∠AGC(同弧AC所对圆周角),∠AFB=∠ACG=90°,
∴△AFB∽△ACG,
∴AF/AC=AB/AG,即AB·AC=AG·AF,
∵AG=2R,AF=h,∴AB·AC=2R·h。
(3)∵AD平分∠BAC,∴弧BD=弧CD,∴BD=CD,
在⊙O内接四边形ABDC中,由托勒密定理得:AB·CD+AC·BD=AD·BC,
∵BD=CD,设BD=CD=m,∴m(AB+AC)=AD·BC,
在△BDC中,∠BDC=180°-∠BAC=180°-2α,BD=CD=m,
由余弦定理:BC²=2m²-2m²cos(180°-2α)=2m²(1+cos2α)=4m²cos²α,
∴BC=2mcosα,∴(AB+AC)/AD=BC/m=2cosα。
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