题目内容

【题目】数学活动 实验、猜想与证明

问题情境

(1)数学活动课上,小颖向同学们提出了这样一个问题:如图(1),在矩形ABCD中,AB=2BC,M、N分别是AB,CD的中点,作射线MN,连接MD,MC,请直接写出线段MD与MC之间的数量关系.

解决问题

(2)小彬受此问题启发,将矩形ABCD变为平行四边形,其中∠A为锐角,如图(2),AB=2BC,M,N分别是AB,CD的中点,过点C作CE⊥AD交射线AD于点E,交射线MN于点F,连接ME,MC,则ME=MC,请你证明小彬的结论;

(3)小丽在小彬结论的基础上提出了一个新问题:∠BME与∠AEM有怎样的数量关系?请你回答小丽提出的这个问题,并证明你的结论.

【答案】(1)MD=MC;(2)证明见解析;(3)∠BME=3∠AEM,证明见解析

【解析】

(1)根据矩形的性质可得AD=BC,∠A=∠B=90°,然后利用SAS证出△AMD≌△BMC,即可得出结论;

(2)根据平行四边形的判定证出四边形AMND和四边形MBCN为平行四边形,利用平行线分线段成比例定理证出CF=EF,从而得出MN垂直平分CE,根据垂直平分线的性质即可证出结论;

(3)根据平行四边形的性质可得AD∥MN∥BC,CF∥BM,MN=BC,然后根据平行线的性质、三线合一和等边对等角证出∠AEM=∠EMF、∠BMC=∠NMC、∠EMF=∠NMC,从而证出结论.

解:(1)MD=MC

∵四边形ABCD为矩形

∴AD=BC,∠A=∠B=90°

∵点M为AB的中点

∴AM=BM

在△AMD和△BMC中

∴△AMD≌△BMC

∴MD=MC

(2)∵M,N分别是AB,CD的中点,

∴AM=BM,CN=DN

∵四边形ABCD为平行四边形

∴AB∥CD,AB=CD

∴AM=BM= CN=DN

∴四边形AMND和四边形MBCN为平行四边形

∴AD∥MN

∴

∴CF=EF

∵CE⊥AD

∴CE⊥MN

∴MN垂直平分CE

∴ME = MC

(3)∠BME=3∠AEM,证明如下:

∵四边形AMND和四边形MBCN为平行四边形

∴AD∥MN∥BC,CF∥BM,MN=BC

∴∠AEM=∠EMF,∠NCM=∠BMC

∵AB=2BC,AB=CD=2CF

∴CF=MN

∴∠NCM=∠NMC

∴∠BMC=∠NMC

∵ME = MC,MF⊥CE

∴∠EMF=∠NMC

∴∠BME=∠EMF+∠NMC+∠BMC=3∠EMF=3∠AEM

即∠BME=3∠AEM

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