题目内容
【题目】(1)问题背景:已知,如图1,等腰△ABC中,AB=AC,∠BAC=120°,AD⊥BC于点D,AB=a,△ABC的面积为S,则有BC=a,S=a2.
(2)迁移应用:如图2,△ABC和△ADE都是等腰三角形,∠BAC=∠DAE=120°,D,E,C三点在同一条直线上,连接BD.
①求证:△ADB≌△AEC;
②求∠ADB的度数.
③若AD=2,BD=4,求△ABC的面积.
(3)拓展延伸:如图3,在等腰△ABC中,∠BAC=120°,在∠BAC内作射线AM,点D与点B关于射线AM轴对称,连接CD并延长交AM于点E,AF⊥CD于F,连接AD,BE.
①求∠EAF的度数;
②若CD=5,BD=2,求BC的长.
【答案】(1)详见解析;(2)①详见解析;②∠ADB=150°;③5+6.;(3)①∠EAF=60°;②BC= .
【解析】
(1)先判断出∠B=30°,BD=BC,再利用三角函数得出BD=AB,即可得出结论;
(2)①先判断出∠DAB=∠EAC,即可得出结论;
②先判断出∠ADB=∠AEC,再求出∠AEC,即可得出结论;
③先利用勾股定理求出EH,AH,再利用勾股定理求出AC2,借助(1)的结论即可得出结论;
(3)①先判断出∠BAE=∠DAE=∠BAD,∠DAF=∠CAF=∠CAD,即可得出∠EAF=∠BAC=60°,
②先求出DF=CD=2.5,再判断出△BDE是等边三角形,在Rt△AEF中,求出AE=3,在Rt△DEG中,EF=,∴AG=AE﹣EG=2,在Rt△ABG中,AB=,即可得出结论.
解:(1)过点A作AD⊥BC于D,
∵AB=AC,∠BAC=120°,
∴BD=BC,∠BAD=60°,
∴∠B=30°,cosB=,
∴=,
∴BD=AB,
∴BC=AB=a.
∴S△ABC=BC×AD=a2;
(2)
①∵△ABC和△ADE都是等腰三角形,∠BAC=∠DAE=120°,
∴AD=AE,AB=AC,∠DAB=∠EAC,
在△ADB和△AEC中,,
∴△ADB≌△AEC(SAS),
②由①知,△ADB≌△AEC,
∴∠ADB=∠AEC,
在△ADE中,∠DAE=120°,
∴∠AED=30°,
∴∠AEC=150°,
∴∠ADB=150°,
③如图2,过点A作AH⊥CD于H,
∴DH=EH,
在Rt△ADH中,∠ADE=30°,AD=2,
∴AH=1,
∴DH=EH=,
由①知,△ADB≌△AEC,
∴CE=BD=4,
∴CH=CE+EH=4+,
在Rt△ACH中,AC2=AH2+CH2=20+8,
由(1)得,S△ABC=AC2=×(20+8)=5+6.
(3)①∵点B与点D关于AM对称,
∴∠BAE=∠DAE=∠BAD,AB=AD,
∵AB=AC,
∴AD=AC,
∵AF⊥CE,
∴∠DAF=∠CAF=∠CAD,
∴∠EAF=∠DAE+∠DAF=∠BAD+∠CAD=(∠BAD+∠CAD)=∠BAC=60°,
②∵CD=5,
∴DF=CD=2.5,
由①知,∠AEF=90°﹣∠EAF=30°,
由对称得,BG=DG=BD=1,∠BED=2∠AEF=60°,BE=DE,
∴△BDE是等边三角形,
∴DE=BD=2,
∴EF=4.5,
在Rt△AEF中,cos∠AEF=,
∴cos30°=,
∴AE=3,
在Rt△DEG中,EF=,
∴AG=AE﹣EG=2,
在Rt△ABG中,AB==,
由(1)知,BC=AB=.