题目内容

【题目】如图,△ABC中,∠A=90°,AB=AC=4,D是BC边上一点,将点D绕点A逆时针旋转60°得到点E,连接CE.

(1)当点E在BC边上时,画出图形并求出∠BAD的度数;

(2)当△CDE为等腰三角形时,求∠BAD的度数;

(3)在点D的运动过程中,求CE的最小值.

(参考数值:sin75°=, cos75°=,tan75°=)

【答案】(1)∠BAD=15°;(2)∠BAC=45°或∠BAD =60°;(3)CE=.

【解析】

(1)如图1中,当点E在BC上时.只要证明△BAD≌△CAE,即可推出∠BAD=∠CAE=(90°-60°)=15°;

(2)分两种情形求解①如图2中,当BD=DC时,易知AD=CD=DE,此时△DEC是等腰三角形.②如图3中,当CD=CE时,△DEC是等腰三角形;

(3)如图4中,当E在BC上时,E记为E′,D记为D′,连接EE′.作CM⊥EE′于M,E′N⊥AC于N,DE交AE′于O.首先确定点E的运动轨迹是直线EE′(过点E与BC成60°角的直线上),可得EC的最小值即为线段CM的长(垂线段最短).

解:(1)如图1中,当点E在BC上时.

∵AD=AE,∠DAE=60°,

∴△ADE是等边三角形,

∴∠ADE=∠AED=60°,

∴∠ADB=∠AEC=120°,

∵AB=AC,∠BAC=90°,

∴∠B=∠C=45°,

在△ABD和△ACE中,

∠B=∠C,∠ADB=∠AEC,AB=AC,

∴△BAD≌△CAE,

∴∠BAD=∠CAE=(90°-60°)=15°.

(2)①如图2中,当BD=DC时,易知AD=CD=DE,此时△DEC是等腰三角形,∠BAD=∠BAC=45°.


②如图3中,当CD=CE时,△DEC是等腰三角形.

∵AD=AE,

∴AC垂直平分线段DE,

∴∠ACD=∠ACE=45°,

∴∠DCE=90°,

∴∠EDC=∠CED=45°,

∵∠B=45°,

∴∠EDC=∠B,

∴DE∥AB,

∴∠BAD=∠ADE=60°.


(3)如图4中,当E在BC上时,E记为E′,D记为D′,连接EE′.作CM⊥EE′于M,E′N⊥AC于N,DE交AE′于O.


∵∠AOE=∠DOE′,∠AE′D=∠AEO,

∴△AOE∽△DOE′,

∴AO:OD=EO:OE',

∴AO:EO=OD:OE',

∵∠AOD=∠EOE′,

∴△AOD∽△EOE′,

∴∠EE′O=∠ADO=60°,

∴点E的运动轨迹是直线EE′(过点E与BC成60°角的直线上),

∴EC的最小值即为线段CM的长(垂线段最短),

设E′N=CN=a,则AN=4-a,

在Rt△ANE′中,tan75°=AN:NE',

∴2+=,

∴a=2-,

∴CE′=CN=2-.

在Rt△CE′M中,CM=CE′cos30°=,

∴CE的最小值为.

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