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在直角三角形 ABC 中, AC=2,BC=1, D 为斜边 AB 上一点, 若 ΔACDΔBCD 的内切圆面积相等, 则 BD= _____.

几何解法

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ΔABC 的内心为 I, 内切圆切 ABE, 内切圆半径为 r. 再设 ΔACD,ΔBCD 的内心为 I1,I2, 两个内切圆分别切 ABE1, E2, 内切圆半径均为 r. 设 k=rr.
首先容易求出[1], AE=5+12, BE=512, r=352.

下面我们正式开始计算. 根据上面的引理, DE2=EE1=AEAE1=(1k)AE,同理DE1=(1k)BE. 又因为 I1DI2=ADC+BDC2=90, 所以 ΔI1E1D, ΔDE2I2 相似. 这样 (r)2=DE1DE2=(1k)2AEBE=(1k)2, 也即 kr=1k, 推出 k=1r+1=5+510. 从而 BD=BE2+E2D=kBE+(1k)AE=5+510512+55105+12=255.

代数解法 (安庆 方晖)

设两个内切圆半径为 r. 则因为 SΔACD=12(AC+CD+AD)r,SΔBCD=12(BC+CD+BD)r, 所以 SΔACDSΔBCD=ADBD=AC+CD+ADBC+CD+BD=AC+CDBC+CD, (最后一步用了合分比定律), 于是 CD=2BDADADBD. 设 BD=λBA, 则 BD=5λ, AD=5(1λ), 于是 (1)CD=3λ112λ.. 又由 CD=λCA+(1λ)CB, 于是 (2)CD2=4λ2+(1λ)2. 联立 (1), (2), 得(3λ112λ)2=4λ2+(1λ)220λ428λ3+8λ2=4λ2(λ1)(5λ2)=0.解得 λ=25 (舍去 01), 于是 BD=255.


  1. 不妨设 AE=x, BE=y, 则 2=x+r, 1=y+r, x+y=5, 由此求解. ↩︎ ↩︎