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삼각형의 내각의 이등분선 정리

△ABC△ABC에서 ∠A∠A의 이등분선과 변 BCBC 와의 교점을 DD이라 할 때
¯AB:¯AC=¯BD:¯CD¯¯¯¯¯¯¯¯AB:¯¯¯¯¯¯¯¯AC=¯¯¯¯¯¯¯¯BD:¯¯¯¯¯¯¯¯CD
를 만족한다.
또한 위 정리의 역도 성립한다.
즉, △ABC△ABC에서 변 BCBC위의 한 점 DD에 대하여
¯AB:¯AC=¯BC:¯CD¯¯¯¯¯¯¯¯AB:¯¯¯¯¯¯¯¯AC=¯¯¯¯¯¯¯¯BC:¯¯¯¯¯¯¯¯CD가 성립하면, 선분 ADAD는 ∠BAC∠BAC의 이등분선이다.
증명하기

(⇒⇒) 선분 ABAB의 연장선과, 점 CC 를 지나고 선분 ADAD와 평행한 직선의 교점을 EE라 하자.
선분 ADAD와 선분 CECE가 평행하므로 ∠BAD=∠AEC∠BAD=∠AEC이다. (∵ 동위각)
따라서 △BAD∼△BEC 이다.
삼각형의 닮음비가 같으므로 ¯AB:¯AE=¯BD:¯CD 이다.
또한 엇각에 의해 ∠BAC=∠ACE 가 성립하므로 ¯AC=¯AE 이다.
따라서 ¯AB:¯AC=¯BD:¯CD 이다.

(⇐) 선분 AB의 연장선과, 점 C 를 지나고 선분 AD와 평행한 직선의 교점을 E라 하자.
¯AB:¯AC=¯BD:¯CD 이고,
삼각형의 닮음비가 같으므로 ¯AB:¯AE=¯BD:¯CD이다.
따라서 △ACE는 이등변삼각형이므로 ∠ACE=∠AEC 이다.
또한 ¯AD//¯CE이므로 엇각에 의해 ∠ACE=∠CAD 이다.
따라서 ¯AD는 ∠BAC의 이등분선이다.
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