14.“8字”形的性质及应用:
(1)如图1,AD,BC相交于点O,得到一个“8字”形ABCD,求证∠A+∠B=∠C+∠D;
(2)如图2,∠ABC和∠ADC的平分线相交于点E,利用第(1)问中的结论证明∠E=$\frac{1}{2}$(∠A+∠C)。

(1)如图1,AD,BC相交于点O,得到一个“8字”形ABCD,求证∠A+∠B=∠C+∠D;
(2)如图2,∠ABC和∠ADC的平分线相交于点E,利用第(1)问中的结论证明∠E=$\frac{1}{2}$(∠A+∠C)。
答案
(1) 证明:
在$△ AOB$中,由三角形内角和定理得:
$∠ A + ∠ B + ∠ AOB = 180°$,
因此$∠ A + ∠ B = 180° - ∠ AOB$。
在$△ COD$中,由三角形内角和定理得:
$∠ C + ∠ D + ∠ COD = 180°$,
因此$∠ C + ∠ D = 180° - ∠ COD$。
$\because AD, BC$相交于点$O$,$∠ AOB$与$∠ COD$是对顶角,
$\therefore ∠ AOB = ∠ COD$,
$\therefore 180° - ∠ AOB = 180° - ∠ COD$,
即$∠ A + ∠ B = ∠ C + ∠ D$。
---
(2) 证明:
$\because BE$平分$∠ ABC$,$DE$平分$∠ ADC$,
$\therefore ∠ ABE = ∠ EBC = \frac{1}{2}∠ ABC$,$∠ ADE = ∠ EDC = \frac{1}{2}∠ ADC$。
由(1)的“8字”形结论可得:
$∠ A + ∠ ABE = ∠ E + ∠ ADE \quad ①$,
$∠ C + ∠ EDC = ∠ E + ∠ EBC \quad ②$。
将①+②得:
$∠ A + ∠ ABE + ∠ C + ∠ EDC = 2∠ E + ∠ ADE + ∠ EBC$,
$\because ∠ ABE = ∠ EBC$,$∠ ADE = ∠ EDC$,
等式两边消去相等项后得:
$∠ A + ∠ C = 2∠ E$,
$\therefore ∠ E = \frac{1}{2}(∠ A + ∠ C)$。
在$△ AOB$中,由三角形内角和定理得:
$∠ A + ∠ B + ∠ AOB = 180°$,
因此$∠ A + ∠ B = 180° - ∠ AOB$。
在$△ COD$中,由三角形内角和定理得:
$∠ C + ∠ D + ∠ COD = 180°$,
因此$∠ C + ∠ D = 180° - ∠ COD$。
$\because AD, BC$相交于点$O$,$∠ AOB$与$∠ COD$是对顶角,
$\therefore ∠ AOB = ∠ COD$,
$\therefore 180° - ∠ AOB = 180° - ∠ COD$,
即$∠ A + ∠ B = ∠ C + ∠ D$。
---
(2) 证明:
$\because BE$平分$∠ ABC$,$DE$平分$∠ ADC$,
$\therefore ∠ ABE = ∠ EBC = \frac{1}{2}∠ ABC$,$∠ ADE = ∠ EDC = \frac{1}{2}∠ ADC$。
由(1)的“8字”形结论可得:
$∠ A + ∠ ABE = ∠ E + ∠ ADE \quad ①$,
$∠ C + ∠ EDC = ∠ E + ∠ EBC \quad ②$。
将①+②得:
$∠ A + ∠ ABE + ∠ C + ∠ EDC = 2∠ E + ∠ ADE + ∠ EBC$,
$\because ∠ ABE = ∠ EBC$,$∠ ADE = ∠ EDC$,
等式两边消去相等项后得:
$∠ A + ∠ C = 2∠ E$,
$\therefore ∠ E = \frac{1}{2}(∠ A + ∠ C)$。
解析
【分析】
(1) 要证明∠A+∠B=∠C+∠D,可分别在△AOB和△COD中用三角形内角和定理表示出两组角的和,再结合对顶角相等的性质,即可推导出等量关系。
(2) 首先根据角平分线的定义得到两组相等的角,再观察图2中的两个“8字”形结构,分别套用第(1)问的结论列出两个等式,将两个等式相加后消去相等的角,整理即可得到要证明的结论。
【解析】
(1) 证明:
在$△ AOB$中,由三角形内角和定理得:
$∠ A + ∠ B + ∠ AOB = 180°$,
因此$∠ A + ∠ B = 180° - ∠ AOB$。
在$△ COD$中,由三角形内角和定理得:
$∠ C + ∠ D + ∠ COD = 180°$,
因此$∠ C + ∠ D = 180° - ∠ COD$。
$\because AD, BC$相交于点$O$,$∠ AOB$与$∠ COD$是对顶角,
$\therefore ∠ AOB = ∠ COD$,
$\therefore 180° - ∠ AOB = 180° - ∠ COD$,
即$∠ A + ∠ B = ∠ C + ∠ D$。
(2) 证明:
$\because BE$平分$∠ ABC$,$DE$平分$∠ ADC$,
$\therefore ∠ ABE = ∠ EBC = \frac{1}{2}∠ ABC$,$∠ ADE = ∠ EDC = \frac{1}{2}∠ ADC$。
由(1)的“8字”形结论可得:
$∠ A + ∠ ABE = ∠ E + ∠ ADE \quad ①$,
$∠ C + ∠ EDC = ∠ E + ∠ EBC \quad ②$。
将①+②得:
$∠ A + ∠ ABE + ∠ C + ∠ EDC = 2∠ E + ∠ ADE + ∠ EBC$,
$\because ∠ ABE = ∠ EBC$,$∠ ADE = ∠ EDC$,
等式两边消去相等项后得:
$∠ A + ∠ C = 2∠ E$,
$\therefore ∠ E = \frac{1}{2}(∠ A + ∠ C)$。
【答案】
(1) 见上述证明过程;
(2) 见上述证明过程。
【知识点】
三角形内角和定理,角平分线的定义,对顶角的性质
【点评】
本题是典型的几何模型推导应用题,第一问是“8字”模型的基础推导,第二问是模型的拓展应用,解题的关键是准确识别图形中的“8字”结构,结合已知的角平分线条件建立角度间的等量关系,熟练掌握这类基础几何模型能大幅提升角度类证明、计算题的解题效率。
【难度系数】
0.7
(1) 要证明∠A+∠B=∠C+∠D,可分别在△AOB和△COD中用三角形内角和定理表示出两组角的和,再结合对顶角相等的性质,即可推导出等量关系。
(2) 首先根据角平分线的定义得到两组相等的角,再观察图2中的两个“8字”形结构,分别套用第(1)问的结论列出两个等式,将两个等式相加后消去相等的角,整理即可得到要证明的结论。
【解析】
(1) 证明:
在$△ AOB$中,由三角形内角和定理得:
$∠ A + ∠ B + ∠ AOB = 180°$,
因此$∠ A + ∠ B = 180° - ∠ AOB$。
在$△ COD$中,由三角形内角和定理得:
$∠ C + ∠ D + ∠ COD = 180°$,
因此$∠ C + ∠ D = 180° - ∠ COD$。
$\because AD, BC$相交于点$O$,$∠ AOB$与$∠ COD$是对顶角,
$\therefore ∠ AOB = ∠ COD$,
$\therefore 180° - ∠ AOB = 180° - ∠ COD$,
即$∠ A + ∠ B = ∠ C + ∠ D$。
(2) 证明:
$\because BE$平分$∠ ABC$,$DE$平分$∠ ADC$,
$\therefore ∠ ABE = ∠ EBC = \frac{1}{2}∠ ABC$,$∠ ADE = ∠ EDC = \frac{1}{2}∠ ADC$。
由(1)的“8字”形结论可得:
$∠ A + ∠ ABE = ∠ E + ∠ ADE \quad ①$,
$∠ C + ∠ EDC = ∠ E + ∠ EBC \quad ②$。
将①+②得:
$∠ A + ∠ ABE + ∠ C + ∠ EDC = 2∠ E + ∠ ADE + ∠ EBC$,
$\because ∠ ABE = ∠ EBC$,$∠ ADE = ∠ EDC$,
等式两边消去相等项后得:
$∠ A + ∠ C = 2∠ E$,
$\therefore ∠ E = \frac{1}{2}(∠ A + ∠ C)$。
【答案】
(1) 见上述证明过程;
(2) 见上述证明过程。
【知识点】
三角形内角和定理,角平分线的定义,对顶角的性质
【点评】
本题是典型的几何模型推导应用题,第一问是“8字”模型的基础推导,第二问是模型的拓展应用,解题的关键是准确识别图形中的“8字”结构,结合已知的角平分线条件建立角度间的等量关系,熟练掌握这类基础几何模型能大幅提升角度类证明、计算题的解题效率。
【难度系数】
0.7
15.将三角尺(△MPN)放置在△ABC上,∠MPN=90°,且点P在△ABC内,如图1所示,三角尺的两边PM,PN恰好经过点B和点C.
(1)特例探究:若∠A=50°,则∠PBC+∠PCB=
(2)类比探究:写出∠ABP,∠ACP,∠A之间满足的数量关系,并说明理由;
(3)变式探索:如图2,改变三角尺的位置,使点P在△ABC外,三角尺的两边PM,PN仍恰好经过点B和点C,求∠ABP,∠ACP,∠A之间满足的数量关系,并说明理由.

(1)特例探究:若∠A=50°,则∠PBC+∠PCB=
90
°,∠ABP+∠ACP=40
°;(2)类比探究:写出∠ABP,∠ACP,∠A之间满足的数量关系,并说明理由;
(3)变式探索:如图2,改变三角尺的位置,使点P在△ABC外,三角尺的两边PM,PN仍恰好经过点B和点C,求∠ABP,∠ACP,∠A之间满足的数量关系,并说明理由.
答案
15.(1)90,40 (2)$∠ ABP+∠ ACP+∠ A=90°$ (3)$∠ ABP+90°=∠ ACP+∠ A$
解析
【分析】
(1) 先利用三角形内角和定理,在△PBC中已知∠P=90°,可直接求出∠PBC+∠PCB的度数;再在△ABC中求出∠ABC+∠ACB的度数,将∠ABC拆为∠ABP+∠PBC、∠ACB拆为∠ACP+∠PCB,作差即可得到∠ABP+∠ACP的度数。
(2) 把(1)的特殊角度∠A=50°换成一般的∠A,沿用(1)的推导思路,结合两个三角形的内角和关系,整理式子即可得到三个角的数量关系。
(3) 当点P在△ABC外时,先结合图形明确∠ABC、∠ACB与∠ABP、∠ACP、∠PBC、∠PCB的和差关系,再分别利用△ABC和△PBC的内角和定理,代入整理即可得到新的数量关系。
【解析】
(1) 在△PBC中,∠MPN=90°,根据三角形内角和为180°,得:
$∠ PBC+∠ PCB=180°-∠ MPN=180°-90°=90°$。
在△ABC中,∠A=50°,同理得:
$∠ ABC+∠ ACB=180°-∠ A=180°-50°=130°$。
又
∵$∠ ABC=∠ ABP+∠ PBC$,$∠ ACB=∠ ACP+∠ PCB$,
∴$∠ ABP+∠ ACP=(∠ ABC+∠ ACB)-(∠ PBC+∠ PCB)=130°-90°=40°$。
(2) 数量关系:$\boldsymbol{∠ABP+∠ACP+∠A=90°}$,理由如下:
在△ABC中,由三角形内角和定理得:$∠ ABC+∠ ACB=180°-∠ A$,
即$(∠ ABP+∠ PBC)+(∠ ACP+∠ PCB)=180°-∠ A$,
整理得$∠ ABP+∠ ACP + (∠ PBC+∠ PCB)=180°-∠ A$。
在△PBC中,∠P=90°,故$∠ PBC+∠ PCB=180°-90°=90°$,
将其代入上式得:$∠ ABP+∠ ACP +90°=180°-∠ A$,
移项化简得$∠ ABP+∠ ACP+∠ A=90°$。
(3) 数量关系:$\boldsymbol{∠ABP+90°=∠ACP+∠A}$,理由如下:
在△ABC中,由三角形内角和定理得:$∠ ABC+∠ ACB=180°-∠ A$,
结合图形可知:$∠ ABC=∠ PBC-∠ ABP$,$∠ ACB=∠ PCB+∠ ACP$,
代入得:$(∠ PBC-∠ ABP)+(∠ PCB+∠ ACP)=180°-∠ A$,
整理得$(∠ PBC+∠ PCB) + ∠ ACP - ∠ ABP=180°-∠ A$。
在△PBC中,∠P=90°,故$∠ PBC+∠ PCB=90°$,
代入上式得:$90° + ∠ ACP - ∠ ABP=180°-∠ A$,
移项化简得:$∠ ABP+90°=∠ ACP+∠ A$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{90}$,$\boldsymbol{40}$
(2) $\boldsymbol{∠ABP+∠ACP+∠A=90°}$
(3) $\boldsymbol{∠ABP+90°=∠ACP+∠A}$
【知识点】
1. 三角形内角和定理
2. 角的和差计算
3. 等量代换
【点评】
本题围绕三角形内角和定理展开,通过改变三角尺的位置探究角的数量关系,解题的核心是将所求角拆分为已知三角形的内角,结合内角和定理进行等量代换与化简,需要注意图形变化时角的和差关系也会对应改变,要结合图形准确分析角的构成。
【难度系数】
0.65
(1) 先利用三角形内角和定理,在△PBC中已知∠P=90°,可直接求出∠PBC+∠PCB的度数;再在△ABC中求出∠ABC+∠ACB的度数,将∠ABC拆为∠ABP+∠PBC、∠ACB拆为∠ACP+∠PCB,作差即可得到∠ABP+∠ACP的度数。
(2) 把(1)的特殊角度∠A=50°换成一般的∠A,沿用(1)的推导思路,结合两个三角形的内角和关系,整理式子即可得到三个角的数量关系。
(3) 当点P在△ABC外时,先结合图形明确∠ABC、∠ACB与∠ABP、∠ACP、∠PBC、∠PCB的和差关系,再分别利用△ABC和△PBC的内角和定理,代入整理即可得到新的数量关系。
【解析】
(1) 在△PBC中,∠MPN=90°,根据三角形内角和为180°,得:
$∠ PBC+∠ PCB=180°-∠ MPN=180°-90°=90°$。
在△ABC中,∠A=50°,同理得:
$∠ ABC+∠ ACB=180°-∠ A=180°-50°=130°$。
又
∵$∠ ABC=∠ ABP+∠ PBC$,$∠ ACB=∠ ACP+∠ PCB$,
∴$∠ ABP+∠ ACP=(∠ ABC+∠ ACB)-(∠ PBC+∠ PCB)=130°-90°=40°$。
(2) 数量关系:$\boldsymbol{∠ABP+∠ACP+∠A=90°}$,理由如下:
在△ABC中,由三角形内角和定理得:$∠ ABC+∠ ACB=180°-∠ A$,
即$(∠ ABP+∠ PBC)+(∠ ACP+∠ PCB)=180°-∠ A$,
整理得$∠ ABP+∠ ACP + (∠ PBC+∠ PCB)=180°-∠ A$。
在△PBC中,∠P=90°,故$∠ PBC+∠ PCB=180°-90°=90°$,
将其代入上式得:$∠ ABP+∠ ACP +90°=180°-∠ A$,
移项化简得$∠ ABP+∠ ACP+∠ A=90°$。
(3) 数量关系:$\boldsymbol{∠ABP+90°=∠ACP+∠A}$,理由如下:
在△ABC中,由三角形内角和定理得:$∠ ABC+∠ ACB=180°-∠ A$,
结合图形可知:$∠ ABC=∠ PBC-∠ ABP$,$∠ ACB=∠ PCB+∠ ACP$,
代入得:$(∠ PBC-∠ ABP)+(∠ PCB+∠ ACP)=180°-∠ A$,
整理得$(∠ PBC+∠ PCB) + ∠ ACP - ∠ ABP=180°-∠ A$。
在△PBC中,∠P=90°,故$∠ PBC+∠ PCB=90°$,
代入上式得:$90° + ∠ ACP - ∠ ABP=180°-∠ A$,
移项化简得:$∠ ABP+90°=∠ ACP+∠ A$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{90}$,$\boldsymbol{40}$
(2) $\boldsymbol{∠ABP+∠ACP+∠A=90°}$
(3) $\boldsymbol{∠ABP+90°=∠ACP+∠A}$
【知识点】
1. 三角形内角和定理
2. 角的和差计算
3. 等量代换
【点评】
本题围绕三角形内角和定理展开,通过改变三角尺的位置探究角的数量关系,解题的核心是将所求角拆分为已知三角形的内角,结合内角和定理进行等量代换与化简,需要注意图形变化时角的和差关系也会对应改变,要结合图形准确分析角的构成。
【难度系数】
0.65
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