2. (2024 · 沛县期末) 分析探究.

(1) 如图①,求证:$ ∠ A + ∠ B + ∠ C = 180° $;
(2) 如图②,$ AE // CD $,求证:$ ∠ A + ∠ C = ∠ B $;
(3) 如图③,$ AE // CD $,$ AF $ 平分 $ ∠ BAE $,$ CF $ 平分 $ ∠ BCD $,若 $ ∠ ABC = 100° $,求 $ ∠ AFC $ 的度数;
(4) 如图④,$ AE // CD $,$ AF_1 $ 平分 $ ∠ BAE $,$ CF_1 $ 平分 $ ∠ BCD $,$ AF_2 $ 平分 $ ∠ EAF_1 $,$ CF_2 $ 平分 $ ∠ DCF_1 $,$ AF_3 $ 平分 $ ∠ EAF_2 $,$ CF_3 $ 平分 $ ∠ DCF_2 $,…,若 $ ∠ ABC = x° $,求 $ ∠ F_n $ 的度数. (用含 $ x $ 的代数式表示)
答案:(1) 证明:如答图①,过点A作ED//BC,所以∠B = ∠EAB,∠C = ∠DAC.
又因为∠EAB + ∠BAC + ∠DAC = 180°,所以∠B + ∠BAC + ∠C = 180°.
(2) 证明:如答图②,过点B作BM//AE.
因为AE//CD,所以AE//BM//CD,所以∠ABM = ∠A,∠CBM = ∠C,
所以∠ABM + ∠CBM = ∠A + ∠C,即∠ABC = ∠A + ∠C.
(3) 解:因为AF平分∠BAE,CF平分∠BCD,所以∠EAF = ∠BAF,∠DCF = ∠BCF.
由(2)可知∠AFC = ∠EAF + ∠DCF,所以∠BAF + ∠BCF = ∠EAF + ∠DCF = ∠AFC.
由四边形的内角和等于360°,得∠ABC + ∠BAF + ∠BCF + ∠AFC = 360°,
即∠ABC + 2∠AFC = 360°,所以∠AFC = 1/2(360°−∠ABC).
因为∠ABC = 100°,所以∠AFC = 1/2×(360°−100°) = 130°.
(4) 解:
∵AF₂平分∠EAF₁,CF₂平分∠DCF₁,所以∠EAF₂ = 1/2∠EAF₁,∠DCF₂ = 1/2∠DCF₁,
所以∠EAF₂ + ∠DCF₂ = 1/2(∠EAF₁ + ∠DCF₁).
由(2)可知∠F₁ = ∠EAF₁ + ∠DCF₁,∠F₂ = ∠EAF₂ + ∠DCF₂,所以∠F₂ = 1/2∠F₁,
由(3)可知∠F₁ = 1/2(360°−∠ABC),又∠ABC = x°,所以∠F₁ = 1/2(360°−x°),
所以∠F₂ = 1/2∠F₁ = 1/2²(360°−x°),同理,∠F₃ = 1/2∠F₂ = 1/2³(360°−x°)……
以此类推,∠Fₙ = 1/2ⁿ(360°−x°).