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如图所示,在△ABC中,AB=AC,有一个圆内切于△ABC的外接圆,且与AB、AC分别相切于P、Q,求证:线段PQ的中点O是△ABC的内心.
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答案和解析
证明:设小圆圆心为O1,⊙O1与△ABC的外接圆切于D,连AO1,
则AO1⊥PQ,△ABC为等腰三角形,
∴AO1过△ABC的外接圆,D在AO1的延长线上,
∴O为△ABC的顶角∠BAC的平分线的点,
连接OB、PD、QD,
由对称性可知,OD平分∠PDQ,
∵∠APQ=∠PDQ,PQ∥BC,
∴∠APQ=∠ABC,∠PDQ=∠ABC,
∵P、B、D、O四点共圆,
∴∠PBO=∠PDO=
∠PDQ,
∴∠PBO=
∠ABC.
∴O为△ABC的内心.

则AO1⊥PQ,△ABC为等腰三角形,
∴AO1过△ABC的外接圆,D在AO1的延长线上,
∴O为△ABC的顶角∠BAC的平分线的点,
连接OB、PD、QD,
由对称性可知,OD平分∠PDQ,
∵∠APQ=∠PDQ,PQ∥BC,
∴∠APQ=∠ABC,∠PDQ=∠ABC,
∵P、B、D、O四点共圆,
∴∠PBO=∠PDO=
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∴∠PBO=
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∴O为△ABC的内心.
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