引理1:如图1,S为南极点,SD⊥BC于D,AI中垂线MK交AI,BC于M,K,H为△BIC的垂心,则角HSD=角MKI
作IF,IE⊥BC,AB于F,E,所以IMKF共圆,所以只需证MI/IS=FI/IH,又IH=2SD,所以即证AI/IE=BS/SD,显然成立
引理2:如图2,字母同原题,有BCFI共圆
设CI,BI交DE于P,Q,易证APBCQ共圆,且P,E和D,F分别关于AI对称,则△IPF≌△IEQ,延长EI至T使IT=IC,所以T,C为全等对应点,又因为IB·IQ=IP·IC=IE·IT,所以角EBQ=角ETQ=角DCP,所以FICB共圆
同图2,设PQ交IF,BC于M,N,对IFBC及直线PQ,由笛萨格对合定理得(PE)(QD)(MN)为同一对合,显然这是关于AI对称的对合,所以M,N关于AI对称
下面对题目进行转化,如图3,S为南极点,M为AI中点,AI中垂线交BC于N,NI交鸡爪圆S于W,F为W关于AI的对称点,J为I关于BC中垂线的对称点,H为BIC的垂心,证明:HS⊥FJ
因为AN=NI,SI=SW,所以角FSI=角ISW=角ANI=2角ANM,又显然角ISJ=2角MNB,所以角FSJ=2角ANB,设SX⊥BC于X,由由引理1得角HSX=角ANM,角XSJ=角MNB,所以角HSJ=角ANB=1/2角FSJ,所以SH⊥FJ



作IF,IE⊥BC,AB于F,E,所以IMKF共圆,所以只需证MI/IS=FI/IH,又IH=2SD,所以即证AI/IE=BS/SD,显然成立
引理2:如图2,字母同原题,有BCFI共圆
设CI,BI交DE于P,Q,易证APBCQ共圆,且P,E和D,F分别关于AI对称,则△IPF≌△IEQ,延长EI至T使IT=IC,所以T,C为全等对应点,又因为IB·IQ=IP·IC=IE·IT,所以角EBQ=角ETQ=角DCP,所以FICB共圆
同图2,设PQ交IF,BC于M,N,对IFBC及直线PQ,由笛萨格对合定理得(PE)(QD)(MN)为同一对合,显然这是关于AI对称的对合,所以M,N关于AI对称
下面对题目进行转化,如图3,S为南极点,M为AI中点,AI中垂线交BC于N,NI交鸡爪圆S于W,F为W关于AI的对称点,J为I关于BC中垂线的对称点,H为BIC的垂心,证明:HS⊥FJ
因为AN=NI,SI=SW,所以角FSI=角ISW=角ANI=2角ANM,又显然角ISJ=2角MNB,所以角FSJ=2角ANB,设SX⊥BC于X,由由引理1得角HSX=角ANM,角XSJ=角MNB,所以角HSJ=角ANB=1/2角FSJ,所以SH⊥FJ




