如图,$\triangle ABC$ 内接于圆 $O$,$P$ 为 $\overparen{BC}$ 上一点,点 $K$ 在线段 $AP$ 上,使得 $BK$ 平分 $\angle ABC$.过 $K,P,C$ 三点的圆 $\Omega$ 与边 $AC$ 交于点 $D$,连接 $BD$ 交圆 $\Omega$ 于点 $E$,连接 $PE$ 并延长与边 $AB$ 交于点 $F$.证明:$\angle ABC=2\angle FCB$.
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
【解析】
解法1 如图1,设 $CF$ 与圆 $\Omega$ 交于点 $L$(异于 $C$),连接 $PB,PC,BL,KL$.注意此时 $C,D,L,K,E,P$ 六点均在圆 $\Omega$ 上,结合 $A,B,P,C$ 四点共圆,可知$$\angle FEB=\angle DEP=180^\circ-\angle DCP=\angle ABP=\angle FBP.$$因此 $\triangle FBE\backsim\triangle FPB$,故 $FB^2=FE\cdot FP$.结合圆幂定理知$$FE\cdot FP=Fl\cdot FC=FB^2,$$从而 $\triangle FBL\backsim \triangle FCB$.因此$$\angle FLB=\angle FBC=\angle APC=\angle KPC=\angle FLK,$$即 $B,K,L$ 三点共线.再根据 $\triangle FBL\backsim \triangle FCB$,得$$\angle FCB=\angle FBL=\angle FBE=\dfrac12\angle ABC,$$即 $\angle ABC=2\angle FCB$.
解法2 如图2,设 $CF$ 与圆 $\Omega$ 交于点 $L$(异于 $C$),连接 $PC,KL$.对圆内接广义六边形 $DCPEKL$ 应用帕斯卡定理可知,$DC$ 与 $KP$ 的交点 $A$,$CL$ 与 $PE$ 的交点 $F$,$LK$ 与 $ED$ 的交点 $B'$ 共线,因此 $B'=B$,所以 $B,K,L$ 共线.
根据 $A,B,P,C$ 四点共圆及 $L,K,P,C$ 四点共圆,得$$\angle ABC=\angle APC=\angle FLK=\angle FCB+\angle LBC,$$又由 $BK$ 平分 $\angle ABC$ 知,$\angle LBC=\dfrac12\angle ABC$,从而 $\angle ABC=2\angle FBC$.
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