题目内容
【题目】在△ABC中,∠ACB=45°.点D(与点B、C不重合)为射线BC上一动点,连接AD,以AD为一边且在AD的右侧作正方形ADEF.
(1)如果AB=AC.如图①,且点D在线段BC上运动.试判断线段CF与BD之间的位置关系,并证明你的结论.
(2)如果AB≠AC,如图②,且点D在线段BC上运动.(1)中结论是否成立,为什么?
(3)若正方形ADEF的边DE所在直线与线段CF所在直线相交于点P,设AC=4,BC=3,CD=x,求线段CP的长.(用含x的式子表示)
【答案】(1)CF与BD位置关系是垂直,理由见解析;(2)AB≠AC时,CF⊥BD的结论成立,理由见解析;(3)见解析
【解析】
(1)由∠ACB=45°,AB=AC,得∠ABD=∠ACB=45°;可得∠BAC=90°,由正方形ADEF,可得∠DAF=90°,AD=AF,∠DAF=∠DAC+∠CAF;∠BAC=∠BAD+∠DAC;得∠CAF=∠BAD.可证△DAB≌△FAC(SAS),得∠ACF=∠ABD=45°,得∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°.即CF⊥BD.
(2)过点A作AG⊥AC交BC于点G,可得出AC=AG,易证:△GAD≌△CAF,所以∠ACF=∠AGD=45°,∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°.即CF⊥BD.
(3)若正方形ADEF的边DE所在直线与线段CF所在直线相交于点P,设AC=4 ,BC=3,CD=x,求线段CP的长.考虑点D的位置,分两种情况去解答.①点D在线段BC上运动,已知∠BCA=45°,可求出AQ=CQ=4.即DQ=4-x,易证△AQD∽△DCP,再根据相似三角形的性质求解问题.②点D在线段BC延长线上运动时,由∠BCA=45°,可求出AQ=CQ=4,则DQ=4+x.过A作AQ⊥BC交CB延长线于点Q,则△AGD∽△ACF,得CF⊥BD,由△AQD∽△DCP,得再根据相似三角形的性质求解问题.
(1)CF与BD位置关系是垂直;
证明如下:
∵AB=AC,∠ACB=45°,
∴∠ABC=45°.
由正方形ADEF得AD=AF,
∵∠DAF=∠BAC=90°,
∴∠DAB=∠FAC,
∴△DAB≌△FAC(SAS),
∴∠ACF=∠ABD.
∴∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°.
即CF⊥BD.
(2)AB≠AC时,CF⊥BD的结论成立.
理由是:
过点A作GA⊥AC交BC于点G,
∵∠ACB=45°,
∴∠AGD=45°,
∴AC=AG,
同理可证:△GAD≌△CAF
∴∠ACF=∠AGD=45°,∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°,
即CF⊥BD.
(3)过点A作AQ⊥BC交CB的延长线于点Q,
①点D在线段BC上运动时,
∵∠BCA=45°,可求出AQ=CQ=4.
∴DQ=4﹣x,△AQD∽△DCP,
∴,
∴,
∴.
②点D在线段BC延长线上运动时,
∵∠BCA=45°,
∴AQ=CQ=4,
∴DQ=4+x.
过A作AQ⊥BC,
∴∠Q=∠FAD=90°,
∵∠C′AF=∠C′CD=90°,∠AC′F=∠CC′D,
∴∠ADQ=∠AFC′,
则△AQD∽△AC′F.
∴CF⊥BD,
∴△AQD∽△DCP,
∴,
∴,
∴.