如图,在 $\triangle ABC$ 中,把 $AB$ 绕点 $A$ 顺时针旋转 $\alpha$ 得到 $AB'$,把 $AC$ 绕点 $A$ 逆时针旋转 $\beta$ 得到 $AC'$,连接 $B'C'$,$AD$ 是 $\triangle AB'C'$ 边 $B'C'$ 上的中线.当 $\alpha+\beta=180^\circ$ 时,猜想 $AD$ 与 $BC$ 的数量关系,并给予证明.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    几何模型
    >
    中点模型
【答案】
猜想 $BC=2AD$
【解析】
证法一延长 $AD$ 至点 $E$,使得 $DE=AD$,连接 $CE$.易证 $\triangle ADB'\cong \triangle EDC'$,
所以 $\angle E=\angle B'AE$,$C'E=AB'=AB$.
由 $\alpha+\beta=180^\circ$,可得 $\angle B'AC'+\angle BAC=180^\circ$.
又 $\angle E+\angle EAC'+\angle EC'A=180^\circ$,所以 $\angle EC'A=\angle BAC$.
而 $AC'=AC$,所以 $\triangle EC'A\cong \triangle BAC$,
从而 $BC=EA=2AD$.
证法二延长 $C'A$ 至点 $F$,使得 $AF=AC'$,连接 $B'F$.显然 $\angle B'AF=\angle BAC$.
而 $AB'=AB$,$AF=AC'=AC$,
所以 $\triangle ABC\cong \triangle AB'F$,
所以 $BC=B'F$.
因为 $DB'=DC'$,所以 $BC=B'F=2AD$.
证法三延长 $BA$ 至点 $G$,使得 $AG=AB$,连接 $GC$.显然 $\angle GAC=\angle B'AC'$.
而 $AG=AB=AB'$,$AC=AC'$,
所以 $\triangle GAC\cong \triangle B'AC'$.
取 $CG$ 的中点,连接 $AH$,则 $AH=AD$.
所以 $BC=2AH=2AD$.
答案 解析 备注
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