题目内容
【题目】(1)如图(1),已知:在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,直线l经过点A,BD⊥直线l,CE⊥直线l,垂足分别为点D、E.证明:DE=BD+CE.
(2)如图(2),将(1)中的条件改为:在△ABC中,AB=AC,D、A、E三点都在直线l上,且∠BDA=∠AEC=∠BAC=α,其中α为任意锐角或钝角.请问结论DE=BD+CE是否成立?如成立;请你给出证明;若不成立,请说明理由.
(3)拓展与应用:如图(3),D、E是直线l上的两动点(D、A、E三点互不重合),点F为∠BAC平分线上的一点,且△ABF和△ACF均为等边三角形,连接BD、CE,若∠BDA=∠AEC=∠BAC,求证:DF=EF.
【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)见解析.
【解析】
(1)由条件可证明△ABD≌△CAE,可得DA=CE,AE=BD,可得DE=BD+CE;
(2)由条件可知∠BAD+∠CAE=180°﹣α,且∠DBA+∠BAD=180°﹣α,可得∠DBA=∠CAE,结合条件可证明△ABD≌△CAE,同(1)可得出结论.
(3)由(2)知,△ADB≌△CAE,得到BD=EA,∠DBA=∠CAE,再△DBF≌△EAF(SAS),得到DF=EF,∠BFD=∠AFE,求出∠DFE=∠DFA+∠AFE=∠DFA+∠BFD=60°,所以△DEF为等边三角形.即可得到DF=EF.
解:(1)∵BD⊥l,CE⊥l,
∴∠BDA=∠AEC=90°
又∵∠BAC=90°,
∴∠BAD+∠CAE=90°,∠BAD+∠ABD=90°,
∴∠CAE=∠ABD
在△ABD和△CAE中,
,
∴△ABD≌△CAE(AAS)
∴BD=AE,AD=CE,
∵DE=AD+AE,
∴DE=CE+BD;
(2)成立
∵∠BDA=∠AEC=∠BAC=α,
∴∠DBA+∠BAD=∠BAD+∠CAE=180°﹣α,
∴∠CAE=∠ABD,
在△ADB和△CEA中,
,
∴△ADB≌△CEA(AAS),
∴AE=BD,AD=CE,
∴BD+CE=AE+AD=DE;
(3)由(2)知,△ADB≌△CAE,
∴BD=EA,∠DBA=∠CAE,
∵△ABF和△ACF均为等边三角形,
∴∠ABF=∠CAF=60°,
∴∠DBA+∠ABF=∠CAE+∠CAF,
∴∠DBF=∠FAE,
∵BF=AF
在△DBF和△EAF中,
,
∴△DBF≌△EAF(SAS),
∴DF=EF,∠BFD=∠AFE,
∴∠DFE=∠DFA+∠AFE=∠DFA+∠BFD=60°,
∴△DEF为等边三角形.
∴DF=EF.