题目内容

【题目】数学课上,李老师出示了如下框中的题目.

小明与同桌小聪讨论后,进行了如下解答:

(1)特殊情况,探索结论

当点E为AB的中点时,如图1,确定线段AE与DB的大小关系,请你直接写出结论:AE______DB(填“>”,“<”或“=”).

(2)一般情况,证明结论:

如图2,过点E作EF∥BC,交AC于点F.(请你继续完成对以上问题(1)中所填写结论的证明)

(3)拓展结论,设计新题:

在等边三角形ABC中,点E在直线AB上,点D在直线BC上,且ED=EC. 若△ABC的边长为1,AE=2,则CD的长为_______(请直接写出结果).

【答案】(1)=;(2)=;(3)1或3.

【解析】

(1)当E为中点时,过E作EF∥BC交AC于点F,则可证明△BDE≌△FEC,可得到AE=DB;

(2)类似(1)过E作EF∥BC交AC于点F,可利用AAS证明△BDE≌△FEC,可得BD=EF,再证明△AEF是等边三角形,可得到AE=EF,可得AE=DB;

(3)分为四种情况:画出图形,根据等边三角形性质求出符合条件的CD即可.

解:(1)如图1,过点E作EF∥BC,交AC于点F,

∵△ABC为等边三角形,

∴∠AFE=∠ACB=∠ABC=60°,△AEF为等边三角形,

∴∠EFC=∠EBD=120°,EF=AE,

∵ED=EC,

∴∠EDB=∠ECB,∠ECB=∠FEC,

∴∠EDB=∠FEC,

在△BDE和△FEC中,

∴△BDE≌△FEC(AAS),

∴BD=EF,

∴AE=BD,

故答案为:=;

(2)如图2,过点E作EF∥BC,交AC于点F,

∵△ABC为等边三角形,

∴∠AFE=∠ACB=∠ABC=60°,△AEF为等边三角形,

∴∠EFC=∠EBD=120°,EF=AE,

∵ED=EC,

∴∠EDB=∠ECB,∠ECB=∠FEC,

∴∠EDB=∠FEC,

在△BDE和△FEC中

∴△BDE≌△FEC(AAS),

∴BD=EF,

∴AE=BD.

(3)解:分为四种情况:

如图3,

∵AB=AC=1,AE=2,

∴B是AE的中点,

∵△ABC是等边三角形,

∴AB=AC=BC=1,△ACE是直角三角形(根据直角三角形斜边的中线等于斜边的一半),

∴∠ACE=90°,∠AEC=30°,

∴∠D=∠ECB=∠BEC=30°,∠DBE=∠ABC=60°,

∴∠DEB=180°﹣30°﹣60°=90°,

即△DEB是直角三角形.

∴BD=2BE=2(30°所对的直角边等于斜边的一半),

即CD=1+2=3.

如图4,

过A作AN⊥BC于N,过E作EM⊥CD于M,

∵等边三角形ABC,EC=ED,

∴BN=CN=BC=,CM=MD=CD,AN∥EM,

∴△BAN∽△BEM,

∴,

∵△ABC边长是1,AE=2,

∴,

∴MN=1,

∴CM=MN﹣CN=1﹣=,

∴CD=2CM=1;

如图5,

∵∠ECD>∠EBC(∠EBC=120°),而∠ECD不能大于120°,否则△EDC不符合三角形内角和定理,

∴此时不存在EC=ED;

如图6,

∵∠EDC<∠ABC,∠ECB>∠ACB,

又∵∠ABC=∠ACB=60°,

∴∠ECD>∠EDC,

即此时ED≠EC,

∴此时情况不存在,

答:CD的长是3或1.

故答案为:1或3.

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