题目内容
【题目】已知四边形ABCD为矩形,对角线AC、BD相交于点O,AD=AO.点E、F为矩形边上的两个动点,且∠EOF=60°.
(1)如图1,当点E、F分别位于AB、AD边上时,若∠OEB=75°,求证:DF=AE;
(2)如图2,当点E、F同时位于AB边上时,若∠OFB=75°,试说明AF与BE的数量关系;
(3)如图3,当点E、F同时在AB边上运动时,将△OEF沿OE所在直线翻折至△OEP,取线段CB的中点Q.连接PQ,若AD=2a(a>0),则当PQ最短时,求PF之长.
【答案】(1)见解析;(2)AF=2BE,见解析;(3)a
【解析】
(1)如图1中,在OD上取一点K,使得OK=OE,连接DK.想办法证明DK=AE,DF=DK即可解决问题.
(2)如图2中,将△OAF绕点O逆时针旋转120°得到△OBJ,连接JE.想办法证明∠JEB=90°,∠EJB=30°可得结论.
(3)如图3中,连接BP.证明△OAF≌△OBP(SAS),推出∠PBC=30°,如图3﹣1中,当QP⊥PB时,PQ的值最小,作FH⊥OA于H,OM⊥PF于M.解直角三角形求出FM即可解决问题.
(1)证明:如图1中,在OD上取一点K,使得OK=OE,连接DK.
∵四边形ABCD是矩形,
∴OD=OA,∠DAB=90°,
∵AD=AO,
∴AD=AO=OD,
∴△OAD是等边三角形,
∴∠DOA=∠EOF=∠DAO=∠ADO=60°,
∴∠DOK=∠AOE,∠OAE=90°﹣60°=30°,
∵OD=OA,OK=OE,
∴△DOK≌△AOE(SAS),
∴DK=AE,∠ODK=∠OAE=30°,
∵OA=OB,
∴∠OAB=∠OBA=30°,
∵∠OEB=75°,
∴∠OEB=∠BOE=75°,
∵∠EOF=60°,
∴∠DOK=180°﹣75°﹣60°=45°,
∴∠DFO=180°﹣60°﹣45°=75°,∠DKO=∠ODK+∠DOK=75°,
∴∠DFK=∠DKF=75°,
∴DF=DK,
∴DF=AE.
(2)解:结论:AF=2BE.
理由:如图2中,将△OAF绕点O逆时针旋转120°得到△OBJ,连接JE.
∵∠AOB=120°,∠EOF=60°,
∴∠BOJ+∠BOE=∠AOF+∠BOE=60°,
∴∠EOJ=∠EOF,
∵OF=OJ,OE=OE,
∴△EOF≌△EOJ(SAS),
∴∠OEF=∠OEJ,
∵∠OFB=75°,∠OBF=30°,
∴∠BOF=75°,
∴∠BOE=75°﹣60°=15°,
∴∠FEO=∠BOE+∠OBE=45°,
∴∠OEF=∠OEJ=45°,
∴∠JEB=∠JEF=90°,
∵∠OBJ=∠OAF=30°,∠OBE=30°,
∴∠EBJ=60°,
∴∠EJB=90°﹣60°=30°,
∴BJ=2BE,
∵AF=BJ,
∴AF=2BE.
(3)解:如图3中,连接BP.
由翻折可知:OE=OP,∠EOF=∠EOP=60°,
∴∠FOP=∠AOB=120°,
∴∠AOF=∠BOP,
∵OA=OB,
∴△OAF≌△OBP(SAS),
∴∠OBP=∠OAF=30°,AF=BP,
∵∠OBC=60°,
∴∠PBC=30°,
如图3﹣1中,当QP⊥PB时,PQ的值最小,作FH⊥OA于H,OM⊥PF于M.
在Rt△PQB中,∵∠QPB=90°,∠PBQ=30°,BQ=BC=AD=a,
∴PB=AF=BQcos30°=a,
在Rt△AFH中,则有AH=AFcos30°=a,FH=AF=,
∴OH=OA﹣AH=2a﹣a=,
∴OF=,
∵OF=OP,OM⊥PF,
∴FM=MP=OFcos30°=,
∴FP=2FM=a.