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不失一般性,令BF=1,並假設 AF/BF=AF=k
因為 I 是等腰△ABC的內心,可知 I 一定在頂角ㄥA的角平分線上,根據角平分線性質知,
I 到 AB 的距離 = IF = I 到 AC 的距離 = IE
那麼,△AFI 與 △AEI 為全等三角形,推得 AF=AE。
又 AB = AC,得知 AF/AB = AE/AC
⇒ EF // BC(平行線截比例線段)

接下來,利用面積和的條件,用符號[△]表示三角形面積:
[△AFE] = [△FBD]+[△EDC]
相當容易證明△FBD與△ECD全等(用SAS全等性質)
[△AFE] = 2[△FBD]
(1/2)×AF×FE×sinㄥAFE = 2×(1/2)×BF×BD×sinㄥB
因為 EF//BC,所以 ㄥAFE=ㄥB,可約分得
AF×FE=2×BF×BD,再代入最一開始的假設,
k × FE = 2×1×BD

因為 ID⊥BC,且 I 不僅在頂角ㄥA的角平分線上,同時也會在 BC 上的高上,所以 ID 會垂直平分BC,因此:
k × FE = 2×(1/2)×BC=BC
k = BC/FE = AB/AF = (k+1)/k

解k的方程式:
k²–k–1=0
k = (1±√5)/2。

因為 k=AF>0,故取正。
因此,所求的 AF/BF= k = (1+√5)/2。

可知

補充說明:
△AFI 與 △AEI 為全等三角形。
證明:
因為題目說 IF⊥AB,以及 IE⊥AC
⇒ㄥAFI = ㄥAEI = 90°,
又 AI 是兩直角三角形的共用邊,
以及 IF = IE (AI是角平分線,故有此性質。)
根據RHS全等性質,就證得△AFI 與 △AEI 全等 ⇒ 故推得 AF=AE。
……
另外一點是:
BC/FE = AB/AF
這是因為證出了 FE // BC,於是有平行線截比例線段性質可用。

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