题目内容
【题目】已知,在等腰△ABC中,AB=AC,AD⊥BC于点D,以AC为边作等边△ACE,直线BE交直线AD于点F.如图,60°≤∠BAC≤120°,△ACF与△ABC在直线AC的同侧.
(1)①补全图形;
②∠EAF+∠CEF= ;
(2)猜想线段FA,FB,FE的数量关系,并证明你的结论;
(3)若BC=2,则AF的最大值为 .
【答案】(1)①图形如图 1 所示;②结论:∠EAF+∠CEF=60°,理由见解析;(2)结论:FA=FE+FB.理由见解析;(3)AF 的最大值为.
【解析】
(1)①根据要求画出图形,如图1所示;
②结论:∠EAF+∠CEF=60°如图1中,以A为圆心,AB为半径画圆.作AH⊥BE于H.首先证明∠EBC=∠FAH=30°,根据三角形的内角和定理和外角的性质即可解决问题;
(2)结论:FA=FE+FB.如图2中,在FA上取一点K,使得FK=FE,连接EK.只要证明△AEK≌△CEF(SAS),即可解决问题;
(3)因为60°≤∠BAC≤120°,所以观察图象可知,当∠BAC=60°时,AF的值最大,求出AD,DF即可解决问题;
(1)①图形如图 1 所示;
②结论:∠EAF+∠CEF=60°
理由:如图 1 中,以 A 为圆心,AB 为半径画圆.作 AH⊥BE 于 H.
∵AB=AC=AE,
∴B,E,C 在⊙A 上,
∵△AEC 是等边三角形,
∴∠EAC=60°,
∴∠EBC=EAC=30°,
∵AB=AE,AH⊥BE,
∴∠EAH= ∠BAE,
∵∠BCE= ∠BAE,
∴∠BCE=∠EAH,
∴AD⊥BC,
∴∠BDF=∠AHF=90°,∠BFD=60°,
∴∠HAF=30°,
∴∠EAF+∠CEF=∠EAF+∠EBC+∠BCE=∠EAF+∠EAH+∠EBC=30°+30°=60°.
(2)结论:FA=FE+FB.
理由:如图 2 中,在 FA 上取一点 K,使得 FK=FE,连接 EK.
∵FE=CK,∠EFK=60°,
∴△EFK 是等边三角形,
∴EK=EF,∠EKF=∠KEF=60°,
∵∠AEC=∠KEF=60°,
∴∠AEK=∠CEF,
∵AE=EC,EK=EF,
∴△AEK≌△CEF(SAS),
∴AK=FC,
∵AD 垂直平分线段 BC,
∴FB=CF,
∴FA=FK+AK=FE+FC=FE+FB.
如图 3 中.
∵60°≤∠BAC≤120°,
观察图象可知,当∠BAC=60°时,AF 的值最大, 此时∵AB=AC=BC=2,AF⊥BC,
∴AD=ABsin60°=,DF=BDtan30°= ,
∴AF=+= ,
∴AF 的最大值为.