(12分)如图,在正 $\triangle ABC$ 中,点 $D$、$E$ 分别在边 $AC$、$AB$ 上,且 $AD=\dfrac{1}{3}AC$,$AE=\dfrac{2}{3}AB$,$BD$、$CE$ 相交于点 $F$.
【难度】
【出处】
2013年全国高中数学联赛黑龙江省预赛
【标注】
  • 知识点
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    解析几何
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    圆的几何量
  • 知识点
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    解析几何
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    圆的几何量
  1. 求证:$A$、$E$、$F$、$D$ 四点共圆;
    标注
    • 知识点
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      解析几何
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      圆的几何量
    答案
    解析
    因为 $AE=\dfrac{2}{3}AB$,所以 $BE=\dfrac{1}{3}AB$.因为在正 $\triangle ABC$ 中,$AD=\dfrac{1}{3}AC$,所以 $AD=BE$.又因为 $AB=BC$,$\angle BAD=\angle CBE$,所以 $\triangle BAD\cong\triangle CBE$,所以 $\angle ADB=\angle BEC$,即 $\angle ADF+\angle AEF=\pi$,所以 $A,E,F,D$ 四点共圆.
  2. 若正 $\triangle ABC$ 的边长为 $2$,求 $A,E,F,D$ 所在的圆的半径.
    标注
    • 知识点
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      解析几何
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      圆的几何量
    答案
    $\dfrac{2}{3}$
    解析
    如图,取 $AE$ 的中点 $G$,连接 $GD$,则 $AG=GE=\dfrac{1}{2}AE$.因为 $AE=\dfrac{2}{3}AB$,所以\[AG=GE=\dfrac{1}{3}AB=\dfrac{2}{3},\]因为 $AD=\dfrac{1}{3}AC=\dfrac{2}{3}$,$\angle DAE=60^{\circ}$,所以 $\triangle AGD$ 为正三角形,所以 $GD=AG=AD=\dfrac{2}{3}$,即 $GA=GE=GD=\dfrac{2}{3}$,所以点 $G$ 是 $\triangle AED$ 外接圆的圆心,且圆 $G$ 的半径为 $\dfrac{2}{3}$.
    由于 $A,E,F,D$ 四点共圆,即 $A,E,F,D$ 四点共圆 $G$,其半径为 $\dfrac{2}{3}$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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