观察、猜想、探究：在△ABC中，∠ACB=2∠B．（1）如图①，当∠C=90°，AD为∠BAC的角平分线时，求证：AB=AC+CD；（2）如图②，当∠C≠90°，AD为∠BAC的角平分线时，线段AB、AC、CD又有怎样的数量

Question

观察、猜想、探究：
在△ABC中，∠ACB=2∠B．
（1）如图①，当∠C=90°，AD为∠BAC的角平分线时，求证：AB=AC+CD；
（2）如图②，当∠C≠90°，AD为∠BAC的角平分线时，线段AB、AC、CD又有怎样的数量关系？不需要证明，请直接写出你的猜想；
（3）如图③，当AD为△ABC的外角平分线时，线段AB、AC、CD又有怎样的数量关系？请写出你的猜想，并对你的猜想给予证明．

Answer 1

（1）过D作DE⊥AB，交AB于点E，如图1所示，
∵AD为∠BAC的平分线，DC⊥AC，DE⊥AB，
∴DE=DC，
在Rt△ACD和Rt△AED中，
AD=AD，DE=DC，
∴Rt△ACD≌Rt△AED（HL），
∴AC=AE，∠ACB=∠AED，
∵∠ACB=2∠B，
∴∠AED=2∠B，
又∵∠AED=∠B+∠EDB，
∴∠B=∠EDB，
∴BE=DE=DC，
则AB=BE+AE=CD+AC；

（2）AB=CD+AC，理由为：
在AB上截取AG=AC，如图2所示，
∵AD为∠BAC的平分线，
∴∠GAD=∠CAD，
∵在△ADG和△ADC中，

AG＝AC

∠GAD＝∠CAD

AD＝AD

，
∴△ADG≌△ADC（SAS），
∴CD=DG，∠AGD=∠ACB，
∵∠ACB=2∠B，
∴∠AGD=2∠B，
又∵∠AGD=∠B+∠GDB，
∴∠B=∠GDB，
∴BE=DG=DC，
则AB=BG+AG=CD+AC；

（3）AB=CD-AC，理由为：
在AF上截取AG=AC，如图3所示，
∵AD为∠FAC的平分线，
∴∠GAD=∠CAD，
∵在△ADG和△ACD中，

AG＝AC

∠GAD＝∠CAD

AD＝AD

，
∴△ADG≌△ACD（SAS），
∴CD=GD，∠AGD=∠ACD，即∠ACB=∠FGD，
∵∠ACB=2∠B，
∴∠FGD=2∠B，
又∵∠FGD=∠B+∠GDB，
∴∠B=∠GDB，
∴BG=DG=DC，
则AB=BG-AG=CD-AC．