题目内容

【题目】在正方形ABCD中,点E是射线AC上一点,点F是正方形ABCD外角平分线CM上一点,且CF=AE,连接BE,EF.

(1)如图1,当E是线段AC的中点时,直接写出BE与EF的数量关系;

(2)当点E不是线段AC的中点,其它条件不变时,请你在图2中补全图形,判断(1)中的结论是否成立,并证明你的结论;

(3)当点B,E,F在一条直线上时,求∠CBE的度数.(直接写出结果即可)

【答案】(1)EF=BE;(2)EF=BE,理由见解析;(3)当B,E,F在一条直线上时,∠CBE=22.5°

【解析】

(1)证明△ECF是等腰直角三角形即可;
(2)图形如图2所示:(1)中的结论仍然成立,即EF=BE.只要证明BE=DE,△DEF是等腰直角三角形即可;
(3)图形如图2所示:(1)中的结论仍然成立,即EF=BE.只要证明∠CBF=∠CFB即可.

解:(1)如图1中,结论:EF=BE.
理由:

∵四边形ABCD是正方形,
∴BA=BC,∠ABC=∠BCD=90°,∠ACD=∠ACB=45°,
∵AE=EC,
∴BE=AE=EC,
∵CM平分∠DCG,
∴∠DCF=45°,
∴∠ECF=90°,
∵CF=AE,
∴EC=CF,
∴EF=EC,
∴EF=BE.

(2)图形如图2所示:(1)中的结论仍然成立,即EF=BE.
理由:连接ED,DF.

由正方形的对称性可知,BE=DE,∠CBE=∠CDE
∵正方形ABCD,
∴AB=CD,∠BAC=45°,
∵点F是正方形ABCD外角平分线CM上一点,
∴∠DCF=45°,
∴∠BAC=∠DCF,
由∵CF=AE,
∴△ABE≌△CDF(SAS),
∴BE=DF,∠ABE=∠CDF,
∴DE=DF,
又∵∠ABE+∠CBE=90°,
∴∠CDF+∠CDE=90°,
即∠EDF=90°,
∴△EDF是等腰直角三角形
∴EF=DE,
∴EF=DE.

(3)如图3中,当点B,E,F在一条直线上时,∠图形如图2所示:(1)中的结论仍然成立,即EF=BE.CBE=22.5°.

理由:∵∠ECF=∠EDF=90°,
∴E,C,F,D四点共圆,
∴∠BFC=∠CDE,
∵∠ABE=∠ADE,∠ABC=∠ADC=90°,
∴∠CDE=∠CBE,
∴∠CBF=∠CFB,
∵∠FCG=∠CBF+∠CFB=45°,
∴∠CBE=22.5°.

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