△ A B C \triangle ABC △ABC 的內切圓 ⊙ I \odot I ⊙I 分別與邊 B C BC BC, C A CA CA, A B AB AB 相切于點 D D D, E E E, F F F, D D ′ DD' DD′ 為 ⊙ I \odot I ⊙I 的直徑, 過圓心 I I I 作直線 A D ′ AD' AD′ 的垂線 l l l, 直線 l l l 分別與 D E DE DE, D F DF DF 相交于點 M M M, N N N. 求證: I M = I N IM=IN IM=IN . (《高中數學聯賽模擬試題精選》“學數學”系列第3套幾何題)
證明: 先證明: △ I M E ~ △ A D ′ E \triangle IME \sim \triangle AD'E △IME~△AD′E:
∠ A E D ′ = ∠ I D E = ∠ I E M \angle AED'=\angle IDE=\angle IEM ∠AED′=∠IDE=∠IEM.
A D ′ ⊥ I M AD' \bot IM AD′⊥IM, I E ⊥ A E IE \bot AE IE⊥AE, 所以 ∠ D ′ A E = ∠ M I E \angle D'AE=\angle MIE ∠D′AE=∠MIE.
所以 △ I M E ~ △ A D ′ E \triangle IME \sim \triangle AD'E △IME~△AD′E.
同理, △ I N F ~ △ A D ′ F \triangle INF \sim \triangle AD'F △INF~△AD′F.
I M / I E = A ′ D / A E = A ′ D / A F = I N / I F IM/IE=A'D/AE=A'D/AF=IN/IF IM/IE=A′D/AE=A′D/AF=IN/IF.
所以 I M = I F IM=IF IM=IF.
證畢.