题目内容
【题目】如图①,的顶点
在正方形
两条对角线的交点处,
,将
绕点
旋转,旋转过程中
的两边分别与正方形
的边
和
交于点
和点
(点
与点
,
不重合).
(1)如图①,当时,求
,
,
之间满足的数量关系,并证明;
(2)如图②,将图①中的正方形改为
的菱形,其他条件不变,当
时,(1)中的结论变为
,请给出证明;
(3)在(2)的条件下,若旋转过程中的边
与射线
交于点
,其他条件不变,探究在整个运动变化过程中,
,
,
之间满足的数量关系,直接写出结论,不用加以证明.
【答案】(1);(2)见解析;(3)当点
落在
上时
,当点
落在
的延长线上时DF-DE=
AD,见解析.
【解析】
(1)利用正方形的性质得出角与线段的关系,易证得△APE≌△DPF,可得出AE=DF,即可得出结论DE+DF=AD,
(2)取AD的中点M,连接PM,利用菱形的性质,可得出△MDP是等边三角形,易证△MPE≌△FPD,得出ME=DF,由DE+ME=AD,即可得出DE+DF=
AD,
(3))①当点E落在AD上时,DE+DF=AD,②当点E落在AD的延长线上时,DF-DE=
AD.
解:(1)∵正方形的对角线
,
交于点
,
,
,
,
,
.
∴,
∵,∴
∴,
∵
∴,
∴,
在和
中,
∴,
∴,
∴,
(2)方法一:如图②,取的中点
,连接
,
∵四边形为菱形,
∴,
,
∴,
∵,
∴,
∵是
的中点,
∴,
又∵,
∴
又∵,
∴是等边三角形,
∴,
又∵,
∴,
∴,
在和
中,
∴,
∴,
∴,
∵是
的中点,
∴,
∴,
方法二:如图②,取的中点
,连接
,
∵四边形为菱形,
∴,
∴,
,
,
,
∴,
∴在中,
,
又∵是
的中点,∴
,
∴,
,
∴是等边三角形,
∴,
,
∴,
在和
中,
∴,
∴,
∴,
(3)
在整个运动变化过程中,
①当点落在
上时,方法同上可得:
,
②当点落在
的延长线上时,取AD中点M,连接PM,
如图③,
∵四边形ABCD为菱形,∠ADC=120°,
∴AD=CD,∠DAP=30°,AC⊥BD,
∴∠ADP=∠CDP=60°,
∵AM=MD,
∴PM=MD,
∴△MDP是等边三角形,
∴∠PME=∠MPD=60°,PM=PD,
∵∠QPN=60°,
∴∠MPE=∠FPD,
在△MPE和△DPF中,
∴△MPE≌△DPF(ASA).
∴ME=DF,
∴DF-DE=AD.
