题目内容

【题目】探究:如图1和图2,四边形中,已知,,点、分别在、上,.

(1)①如图1,若、都是直角,把绕点逆时针旋转90°至,使与重合,直接写出线段、和之间的数量关系____________________;

②如图2,若、都不是直角,但满足,线段、和之间①中的结论是否仍然成立,若成立,请写出证明过程;若不成立,请说明理由.

(2)拓展:如图3,在中,,,点、均在边上,且,若,求的长.

【答案】(1)①EF=BE+DF;②成立,理由见解析;(2).

【解析】

(1)①根据旋转的性质得出AE=AG,∠BAE=∠DAG,BE=DG,求出∠EAF=∠GAF=45°,根据SAS推出△EAF≌△GAF,根据全等三角形的性质得出EF=GF,即可求出答案;
②根据旋转的性质把△ABE绕A点旋转到△ADG,使AB和AD重合,得出AE=AG,∠B=∠ADG,∠BAE=∠DAG,推出C、D、G在一条直线上,根据SAS推出△EAF≌△GAF,根据全等三角形的性质得出EF=GF,即可得出结果;
(2)把△AEC绕A点旋转到△AFB,使AB和AC重合,连接DF.根据等腰直角三角形性质和勾股定理求出∠ABC=∠C=45°,BC=4,根据旋转的性质得出AF=AE,∠FBA=∠C=45°,∠BAF=∠CAE,求出∠FAD=∠DAE=45°,证△FAD≌△EAD,根据全等得出DF=DE,设DE=x,则DF=x,BF=CE=3-x,根据勾股定理得出方程,求出x即可.

解:(1)①如图1中,

∵把△ABE绕点A逆时针旋转90°至△ADG,使AB与AD重合,
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,BE=DG,∠B=∠ADG=90°,
∵∠ADC=90°,∴∠ADC+∠ADG=90°∴F、D、G共线.
∵∠BAD=90°,∠EAF=45°,
∴∠BAE+∠DAF=45°,
∴∠DAG+∠DAF=45°,即∠EAF=∠GAF=45°,
在△EAF和△GAF中,

,

∴△EAF≌△GAF(SAS),
∴EF=GF,
∵BE=DG,
∴EF=GF=DF+DG=BE+DF,
故答案为:EF=BE+DF;

②成立,理由如下:

如图2,把△ABE绕A点旋转到△ADG,使AB和AD重合,

则AE=AG,∠B=∠ADG,∠BAE=∠DAG,

∵∠B+∠ADC=180°,∴∠ADC+∠ADG=180°,

∴C、D、G在一条直线上,

与①同理得,∠EAF=∠GAF=45°,

在△EAF和△GAF中,

,

∴△EAF≌△GAF(SAS),

∴EF=GF,

∵BE=DG,

∴EF=GF=BE+DF;

(2)∵△ABC中,,∠BAC=90°,

∴∠ABC=∠C=45°,.

如图3,把△AEC绕A点旋转到△AFB,使AB和AC重合,连接DF.

则AF=AE,∠FBA=∠C=45°,∠BAF=∠CAE,

∵∠DAE=45°,

∴∠FAD=∠FAB+∠BAD=∠CAE+∠BAD=∠BAC-∠DAE=90°-45°=45°,

∴∠FAD=∠DAE=45°,

在△FAD和△EAD中,

,

∴△FAD≌△EAD(SAS),

∴DF=DE,

设DE=x,则DF=x,

∵BC=4,

∴BF=CE=4-1-x=3-x,

∵∠FBA=45°,∠ABC=45°,

∴∠FBD=90°,

由勾股定理得:DF2=BF2+BD2,

x2=(3-x)2+12,解得:,

即DE=.

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