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  • 1. (2020·北京模拟) 阅读以下材料,并按要求完成相应的任务:

    莱昂哈德·欧拉(LeonhardEuler)是瑞士数学家,在数学上经常见到以他的名字命名的重要常数、公式和定理,下面是欧拉发现的一个定理:在△ABC中,R和r分别为外接圆和内切圆的半径,O和I分别为其外心和内心,则OI =R -2Rr.

    下面是该定理的证明过程(借助了第(2)问的结论):

    延长AI交⊙O于点D,过点I作⊙O的直径MN,连接DM,AN.

    ∵∠D=∠N,∴∠DMI=∠NAI(同弧所对的圆周角相等),

    ∴△MDI∽△ANI.∴ ,∴IA×ID=IM×IN①

    如图②,在图1(隐去MD,AN)的基础上作⊙O的直径DE,连接BE,BD,BI,IF

    ∵DE是⊙O的直径,∴∠DBE=90°.

    ∵⊙I与AB相切于点F,∴∠AFI=90°,

    ∴∠DBE=∠IFA.

    ∵∠BAD=∠E(同弧所对圆周角相等),

    ∴△AIF∽△EDB.

    ,∴ ②,

    由(2)知:

    又∵

    ∴2Rr=(R+d)(R-d),

    ∴R -d =2Rr

    ∴d =R -2Rr

    任务:

    1. (1) 观察发现:IM=R+d,IN=(用含R,d的代数式表示);
    2. (2) 请判断BD和ID的数量关系,并说明理由.(请利用图1证明)
    3. (3) 应用:若△ABC的外接圆的半径为6cm,内切圆的半径为2cm,则△ABC的外心与内心之间的距离cm.

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