题目内容

14.已知△ABC中,分别以AB、AC同时向外作等腰三角形,其中AB=AE,AC=AD,M为BC的中点.

(1)如图1,若∠BAC=∠BAE=∠CAD=90°,探索AM与DE的位置及数量关系并说明理由;
(2)如图2,若∠BAC≠90°,∠BAE=∠CAD=90°,探索(1)中的结论是否成立并说明理由;
(3)若∠BAC≠90°,∠BAE+∠CAD=180°,探索(1)中的结论是否成立并说明理由.

分析 (1)由直角三角形斜边上中线的性质可知AM=$\frac{1}{2}$CB,然后再证明△ABC≌△AED,从而可证明BC=DE,可证得:AM=$\frac{1}{2}$DE,由△BAC≌△DAE,然后在证明∠AEN+∠EAN=90°,可知AM⊥DE.
(2)延长AM到K,使MK=AM,连接BK、CK.可证得四边形ABKC是平行四边形,然后再证明△ABK≌△EAD(SAS),从而可证得:DE=2AM.再根据∠AED+∠EAN=∠BAK+∠EAN=180°-90°=90°,可证明AM⊥DE.
(3)延长AM到P,使MP=MA,连接BP.由BM=CM,∠BMP=∠CMA可证得△BMP≌△CMA(SAS),从而得到:BP=AC=AD,∠BPM=∠CAM,然后由∠BAE+∠CAD=α+(180°-α)=180°,可知∠ABP=∠EAD,可证得△ABP≌△EAD(SAS)从而可证明DE=2AM,由∠AND=∠CAD,即可判断AM与DE不一定垂直.

解答 解:(1)结论:DE=2AM,AM⊥DE.
理由:如图1中,延长MA交DE于N,
∵M是BC的中点,∠BAC=90°,
∴AM=$\frac{1}{2}$BC,AM=MC,
在△BAC和△DAE中,
$\left\{\begin{array}{l}{AB=AE}\\{∠BAC=∠EAD}\\{AC=AD}\end{array}\right.$,
∴△BAC≌△DAE,
∴BC=DE,
∴AM=$\frac{1}{2}$DE,
∵AM=MC,
∴∠MCA=∠MAC,
∵∠CBA+BCA=90°,
∴∠CBA+∠MAC=90°,
∵△BAC≌△DAE,
∴∠CBA=∠AED,
又∵∠MAC=∠NAE,
∴∠AEN+∠EAN=90°,
∴AM⊥DE.
(2)(1)中结论成立.
理由:如图2,延长AM到K,使MK=AM,连接BK、CK.
∵M为BC边的中点,
∴BM=CM,
∴四边形ABKC是平行四边形,
∴AC=BK=AD,∠ABK+∠BAC=180°,
∵∠DAC=∠EAB=90°,
∴∠DAE+∠BAC=180°,
∴∠ABK=∠DAE,
在△ABK和△EAD中,
$\left\{\begin{array}{l}{BK=AD}\\{∠ABK=∠DAE}\\{AB=AE}\end{array}\right.$,
∴△ABK≌△EAD(SAS),
∴AK=DE,∠BAK=∠AED,
∴DE=2AM,
∵∠AED+∠EAN=∠BAK+∠EAN=180°-90°=90°,
∴AM⊥DE,
即DE=2AM且AM⊥DE.
(3)数量关系成立:DE=2AM,位置关系不成立.
理由:如图3,延长AM到P,使MP=MA,连接BP.
在△BMP和△CMA中,
$\left\{\begin{array}{l}{BM=CM}\\{∠BMP=∠CMA}\\{MP=MA}\end{array}\right.$,
∴△BMP≌△CMA(SAS),
∴BP=AC=AD,∠BPM=∠CAM,
又∵∠PBM=∠ACM,
∴BP∥AC,∠ABP+∠ABP+∠BAC=180°,
又∵∠BAE+∠CAD=180°,
∴∠DAE+∠BAC=180°,
∴∠ABP=∠EAD,
在△ABP和△EAD中,
$\left\{\begin{array}{l}{BP=AD}\\{∠ABP=∠EAD}\\{BA=AE}\end{array}\right.$,
∴△ABP≌△EAD(SAS),
∴PA=DE,∠BPA=∠EDA=∠PAC,
∵PA=2AM,
∴DE=2AM,
∵∠PAD=∠CAD+∠PAC=∠AND+∠EDA,
∴∠AND=∠DAC,
∴∠AND不一定为90°,
∴AM与DE不一定垂直.

点评 本题主要考查的是全等三角形的性质和判定,同时本题还涉及了平行四边形、直角三角形斜边上的中线的性质,掌握此类问题的辅助线的做法是解题的关键

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