题目内容

【题目】如图(1),已知点G在正方形ABCD的对角线AC上,GE⊥BC,GF⊥CD.

(1)①求证:四边形CEGF是正方形;②推断:的值为  :

(2)将正方形CEGF绕点C顺时针方向旋转α角(0°<α<45°),如图(2)所示,试探究线段AG与BE之间的数量关系;

(3)正方形CEGF在旋转过程中,当B,E,F三点在一条直线上时,如图(3)所示,延长CG交AD于点H.若AG=6,GH=2,求正方形CEGF和正方形ABCD的边长.

【答案】(1);(2)AG=BE;(3)正方形CEGF的边长为3,正方形ABCD的边长为3.

【解析】

(1)①由GE⊥BC、GF⊥CD结合得∠BCD=90°,可得四边形CEGF是矩形,再由∠ECG=45°即可得证;

②由正方形性质知∠CEG=∠B=90°、∠ECG=45°,据此可得=、GE∥AB,利用平行线分线段成比例定理可得;

(2)连接CG,只需证△ACG∽△BCE即可得;

(3)证△AHG∽△CHA得=,设BC=CD=AD=a,知AC=a,则由,得,计算AH=,代入可得:a=3,可得结论.

解:(1)①如图(1),∵四边形ABCD是正方形,

∴∠BCD=90°,∠BCA=45°,

∵GE⊥BC、GF⊥CD,

∴∠CEG=∠CFG=∠ECF=90°,

∴四边形CEGF是矩形,∠CGE=∠ECG=45°,

∴EG=EC,

∴四边形CEGF是正方形;

②由①知四边形CEGF是正方形,

∴∠CEG=∠B=90°,∠ECG=45°,

∴=,GE∥AB,

∴=,

故答案为:;

(2)连接CG,

由旋转性质知∠BCE=∠ACG=α,

在Rt△CEG和Rt△CBA中,=cos45°=,=cos45°=,

∴=,

∴△ACG∽△BCE,

∴=,

∴线段AG与BE之间的数量关系为AG=BE;

(3)∵∠CEF=45°,点B、E、F三点共线,

∴∠BEC=135°,

∵△ACG∽△BCE,

∴∠AGC=∠BEC=135°,

∴∠AGH=∠CAH=45°,

∵∠CHA=∠AHG,

∴△AHG∽△CHA,

∴=,

设BC=CD=AD=a,则AC=a,

则由,得

∴AH=,

则DH=AD﹣AH=a,CH===,

∴得=,

解得:a=3,即BC=3,CH=×=5,

∴CG=CH﹣GH=5﹣2=3,

∵四边形CEGF是正方形,

∴CF=3,

综上,正方形CEGF的边长为3,正方形ABCD的边长为3.

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