题目内容

【题目】在△ABC中,∠ACB=45°,点D为射线BC上一动点(与点B、C不重合),连接AD,以AD为一边在AD一侧作正方形ADEF(如图1).

(1)如果AB=AC,且点D在线段BC上运动,证明:CF⊥BD;

(2)如果AB≠AC,且点D在线段BC的延长线上运动,请在图2中画出相应的示意图,此时(1)中的结论是否成立?请说明理由;

(3)设正方形ADEF的边DE所在直线与直线CF相交于点P,若AC=4,CD=2,求线段CP的长.

【答案】(1)见解析;(2)AB≠AC时,CF⊥BD的结论成立.理由见解析;(3)线段CP的长为2﹣或2+.

【解析】

(1)证出∠BAC=∠DAF=90°,得出∠BAD=∠CAF;可证△DAB≌△FAC(SAS),得∠ACF=∠ABD=45°,得出∠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(SAS),得出∠ACF=∠AGD=45°,∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°.即CF⊥BD.

(3)分两种情况去解答.①点D在线段BC上运动,求出AQ=CQ=4.即DQ=4﹣2=2,易证△AQD∽△DCP,得出对应边成比例,即可得出CP=;②点D在线段BC延长线上运动时,同理得出CP=.

(1)证明:∵四边形ADEF是正方形,

∴∠DAF=90°,AD=AF,

∵AB=AC,∠BAC=90°,

∴∠BAD+∠DAC=∠CAF+∠DAC=90°,

∴∠BAD=∠CAF,

在△BAD和△CAF中,,

∴△BAD≌△CAF(SAS),

∴∠ACF=∠ABD=45°

∵AB=AC,∠BAC=90°,

∴∠ACB=∠ABD=45°

∴∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°,

∴CF⊥BD;

(2)解:如图2所示:AB≠AC时,CF⊥BD的结论成立.理由如下:

过点A作GA⊥AC交BC于点G,

则∠GAD=∠CAF=90°+∠CAD,

∵∠ACB=45°,

∴∠AGD=45°,

∴AC=AG,

在△GAD和△CAF中, ,

∴△GAD≌△CAF(SAS),

∴∠ACF=∠AGD=45°,

∴∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°,

∴CF⊥BD;

(3)解: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,如图3所示:

∵∠BCA=45°,

∴△ACQ是等腰直角三角形,

∵AC=4

∴AQ=CQ=AC=.

∴DQ=CQ﹣CD=﹣2,

∵AQ⊥BC,∠ADE=90°,

∴∠DAQ+∠ADQ=∠ADQ+∠PDC=90°,

∴∠DAQ=∠PDC,

∵∠AQD=∠DCP=90°,

∴△DCP∽△AQD,

∴,即,

解得:CP=2﹣;

②点D在线段BC延长线上运动时,如图4所示:

∵∠BCA=45°,

∴AQ=CQ=,

∴DQ=AQ+CD=+2.

∵AQ⊥BC于Q,

∴∠Q=∠FAD=90°,

∵∠C′AF=∠C′CD=90°,∠AC′F=∠CC′D,

∴∠ADQ=∠AFC′,

则△AQD∽△AC′F.

∴CF⊥BD,

∴△AQD∽△DCP,

∴,即,

解得:CP=,

综上所述,线段CP的长为或.

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