题目内容

【题目】如图,在△ABC中,∠BAC=90°,∠B=60°,AB=2.AD⊥BC于D.E为边BC上的一个(不与B、C重合)点,且AE⊥EF于E,∠EAF=∠B,AF相交于点F.

(1)填空:AC=_____;∠F=______.

(2)当BD=DE时,证明:△ABC≌△EAF.

(3)△EAF面积的最小值是____.

(4)当△EAF的内心在△ABC的外部时,直接写出AE的范围_____.

【答案】(1)2,30°;(2)见解析;(3);(4).

【解析】

(1)利用∠B的正切值可求出AC的长;根据直角三角形两锐角互余的关系即可求出∠F的度数;

(2)根据垂直平分线的性质可得AB=AE,利用ASA即可证明△ABC≌△EAF;

(3)由∠EAF=60°,∠AEF=90°可得EF=AE,进而可得AE⊥BC时△EAF面积最小,利用∠B的正弦可求出AE的值,进而可求出△EAF的面积;

(4)如图,当△EAF的内心在AC边上时,设内心为N,根据内心的定义可知∠EAC=30°,可求出∠BAE=60°,可证明△BAE是等边三角形,可求出AE=AB=2,由(1)可知AC=2,即可得出AE的取值范围.

(1)∵∠BAC=90°,∠B=60°,AB=2,tanB=,

∴AC=ABtanB=2tan60°=2;

∵AE⊥EF,

∴∠AEF=90°,

∵∠EAF=∠B=60°,

∴∠F=90°﹣∠EAF=90°﹣60°=30°.

故答案为:2,30°;

(2)当BD=DE时,

∵AD⊥BC于D,

∴AB=AE,

∵∠AEF=90°,∠BAC=90°,

∴∠AEF=∠BAC,

在△ABC和△EAF中,,

∴△ABC≌△EAF(ASA);

(3)∵∠AEF=90°,∠EAF=60°,tan∠EAF=,

∴EF=AEtan∠EAF=AEtan60°=AE,

∴S△EAF=AEEF=AE×AE=AE2,

当AE⊥BC时,AE最短,S△EAF最小,此时∠AEB=90°,sinB=,

∴AE=ABsinB=2sin60°=2×=,

S△EAF=AE2=×3=,

∴△EAF面积的最小值是,

故答案为:;

(4)设△EAF的内心为N,

∵∠AEF=45°,∠B=30°,E为BC上的一点,不与B、C重合,

∴EN与AC一定有交点,

如图:当△EAF内心恰好落在AC上时,连接EN,

∵N是△EAF的内心,

∴AN平分∠EAF,EN平分∠AEF,

∴∠EAC=∠AEF=×60°=30°,

∵∠BAC=90°,

∴∠BAE=∠BAC﹣∠EAC=90°﹣30°=60°,

∵∠B=60°,

∴△ABE是等边三角形,

∴AE=AB=2,

∵E为BC上的一点,不与B、C重合,由(1)可知AC=2,

∴当△EAF的内心在△ABC的外部时,.

故答案为:.

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