题目内容

【题目】如图,已知分别是的外心、内心,不重合,的内部或边上,且或者的内部或者试求出使得等式成立的一个充要条件用关于的内角的条件表示)。

【答案】见解析

【解析】

所求的充要条件是

充分性。

如图,若,则

从而,

所以,四点共圆.

.

于是,.

,则的外部,如图,由题意知必有。由对称性可知三点共线,,且在线段上.显然

.

.

必要性。

的内部或边上。下面分两种情形讨论.

1.若,则由对称性得三点共线,。因为的内部或边上,所以,必在线段上(如图).

于是,

代入,解得.

2.若的内部,则为锐角三角形.下证:必有,从而,。为此分三种情形讨论.

ⅰ.若,则,这与为锐角三角形矛盾.

ⅱ.若,则

.

所以,.

从而,的外接圆的内部(如图),故。解得,这与矛盾.

ⅲ.若,类似ⅱ的推论过程得到矛盾.

.

综上所述,的一个充要条件是.

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