高中几何蝴蝶定理专项练习

考试过程中经常会遇到这种情况：就是远看是一道普通的数学几何题，细看之下才发现是蝴蝶定理。今天小编就给大家汇总了一类自己构造出蝴蝶定理的题型。
例一

/uploadfiles/pictures/news/20190521112001_0353.jpg

说明:31

1、已知：如图，O为平行四边形ABCD中心，DF⊥AC于F,CE⊥BD于E,EF交AB于G。

求证：GO⊥AD

（高中联赛难度几何100题之74，田开斌题）

思路分析：显然CDEF共圆，圆心J为CD中点，从而需证GO⊥JO，这显然是蝴蝶定理之逆，延长GO交DC于K，则OG=OK,从而得证

/uploadfiles/pictures/news/20190521112018_6073.jpg

说明:32

证明：设GO交CD于K，由对称性知OG=OK；

设J为CD中点，由垂直得CDFE共圆，且圆心J为BC中点，

由蝴蝶定理逆定理即知JO⊥OG，

又由中位线定理得OJ//AD,

故GO⊥AD。

注：本题证明方法比较多。除了上述蝴蝶定理方法以外，还可以用根轴（田开斌老师的解答就是利用根轴解决的）。当然还可以使用其他计算方法等。不过如果能想到蝴蝶定理，本题能迅速得到解决。

例二

已知：如图，ABC中，D为BC中点，以AD为直径的圆交AB、AC于E、F。

此圆在E、F处切线交于G。

求证：GD⊥BC

思路分析1：类似蝴蝶定理证法2，过G作两边垂线，由垂直得共圆倒角得相似，为了利用垂直，采用同一法。

/uploadfiles/pictures/news/20190521112127_0692.png

说明:33说明:34

证明1：根据图形的唯一性，我们证明其逆命题，即由GD⊥BC证明BD=CD,

设GH⊥AB于H,GI⊥AC于I,

由切线知∠HEG=∠EDA,∠IFG=∠FDA,

又GE=GF,故HF:ED=GE:AD=GF:AD=IF:DF,

故∠EDH=∠FDI。

由垂直得BHDG,GICD共圆，又GH//DE,GI//DF,

则∠DBG=∠GHD=∠HDE=∠FDI=∠DIG=∠DCG,

故GB=GC,DB=DC，证毕。

思路分析2：看到平分和垂直想到蝴蝶定理。

E、F在以G为圆心的圆上，由切线倒角得到IGJ共线，

由垂直得直径与共圆，

利用蝴蝶定理逆定理即得。

/uploadfiles/pictures/news/20190521112435_1170.jpg

说明:35

证明2：如图，显然GE=GF，

设以G为圆心GE为半径的圆交射线AB、AC于I、J，

由GE为圆的切线得∠EIG=∠IEG=∠AFE=∠EIJ,

故IGJ共线。

又∠AED=90°,则E,D,J共线，

同理F,D,I共线。

又DB=DC,

由蝴蝶定理逆定理知GD⊥BC。

注：1）证法1相当于证明了本题的逆命题，本题的证明严格上可以这样叙述：

设过E的圆的切线交过D的BC的垂线于G',G'F'为圆的另一个切线，

AF'交BD于C',由证法1知DB=DC',从而C,C'重合，即原结论成立。

2）证法2将其巧妙转化为蝴蝶定理，不过还要由切线证明三点共线，才能完成证明。本证法最终图形与《蝴蝶定理之八》的第1题殊途同归。将其对照会有更多收获。这也算是本题的一种本质。

3）本题有很多解法，叶中豪老师得到不少解法，也对其做过很多推广。不过一言以蔽之：蝴蝶定理算是本题的一种本质认识。

例三

/uploadfiles/pictures/news/20190521112456_2512.png

说明:11111、如图，已知ABC旁切圆I切三边于D,E,F,EF交ID于H，AH交BC于M。

求证：MB=MC,

（1991年四川省竞赛题）

思路分析1：

/uploadfiles/pictures/news/20190521112713_4640.png

类似于切割线蝴蝶定理证法1，过H作BC平行线，得到共圆倒角即可。

说明:222证明1：设过H的BC平行线交AB,AC于J,K，

由垂直得IJFH,IHKE共圆，

故∠IJH=∠IFH=∠IEH=∠IKH,

故IJ=IK,HJ=HK,

由JK//BC,从而MB=MC。

说明:1231313213思路2：利用正弦定理或分角定理以FH:HE为媒介进行计算即可。

证明2：设ABC三个角为A,B,C,

由垂直得BFID,DIEC共圆，

/uploadfiles/pictures/news/20190521112751_6782.png

故∠FID=∠B,∠DIE=∠C,

IFE中，由正弦定理得：

FH:HE=sin∠FID:sin∠DIE=sinB:sinC,

AFE中，由正弦定理得：

sinB:sinC=FH:HE=sin∠FAH:sin∠HAE,

ABC中，由正弦定理得：

BM:CM=ABsin∠FAH:(ACsin∠HAE)

=(sinC:sinB)*(sin∠FAH:sin∠HAE)=1,

即MB=MC。

注：1）解法1通过精妙的平移转化，轻松倒角得证。其思路和《蝴蝶定理之四》第1题的最经典的证法1异曲同工。也与上题的思路1如出一辙。

2）证法2没有添加辅助线，只是通过简单三角计算即得，也不失为一种合理的证法，值得体会学习。

3）本题很经典，解法也很巧妙简洁，人见人爱，花见花开。我们在鸡爪定理里面反复强调，每一个内心具有的性质旁心都有。不难想象，本结论对内切圆也是成立的，这正是2010年北方竞赛的第6题，如下图所示。证明当然也是如出一辙。

例4、已知：如图，ABC中，D、K分别为BC、AD中点，E、F为D　　例4、已知：如图，ABC中，D、K分别为BC、AD中点，E、F为D

/uploadfiles/pictures/news/20190521113143_8355.png

AB、AC上垂足，

KE,KF交BC于M,N。O、O'为EMD、FND外心。

求证：OO'//BC

（2017年东南数学奥林匹克竞赛第2题）

思路分析：设圆O、O'交于D、G。若OO'//BC则GD⊥BC,GE⊥ME,GF⊥FN,则本题

化为第2题，下面只需考虑如何转化即可。想到第2题证法2，利用其辅助线及蝴蝶定理即可证明。

/uploadfiles/pictures/news/20190521113206_5248.jpg

证明：如图，设DE交AF于L，DF交AE于J，LJ中点为G，

由垂直得JEFL、AEDF共圆，

则∠GEJ=∠GJE=∠AFE=∠ADE=∠KED

则GE⊥KE,同理GF⊥KF。

由DB=DC,根据蝴蝶定理逆定理知GD⊥BC。

故MEDG,NFDG共圆，

故O、O'为MG、NG中点，

则OO'//BC

注：本题证法比较多，上述证法是本人联系到第2题得到的。这也说明本题的本质是蝴蝶定理，算是第2题的进一步加深。

燕园思达教育创建于2008年,公司是集研究和培训为一体的综合型教育机构，总部位于北京海淀区。 燕园思达教育主要业务涵盖小学兴趣班、中小学一对一辅导、传媒艺考培训。