题目内容

【题目】小明研究了这样一道几何题:如图1,在中,把绕点顺时针旋转得到,把绕点逆时针旋转得到,连接.当时,请问边上的中线与的数量关系是什么?以下是他的研究过程:

特例验证:(1)①如图2,当为等边三角形时,猜想与的数量关系为_______;②如图3,当,时,则长为________.

猜想论证:(2)在图1中,当为任意三角形时,猜想与的数量关系,并给予证明.

拓展应用:(3)如图4,在四边形,,,,,,在四边形内部是否存在点,使与之间满足小明探究的问题中的边角关系?若存在,请画出点的位置(保留作图痕迹,不需要说明)并直接写出的边上的中线的长度;若不存在,说明理由.

【答案】(1)①;②4,(2);理由见解析,(3)存在;

【解析】

(1)①首先证明是含有的直角三角形,可得,即可解决问题;②首先证明,根据直角三角形斜边中线定理即可解决问题.

(2)与的数量关系为,如图5,延长到,使,连接、,先证四边形是平行四边形,再证明,即可解决问题.

(3)存在,如图6,延长交的延长线于,作于,做直线的垂直平分线交于,交于,连接、、,作的中线,连接交于,先证明,,再证明,即可得出结论,再在中,根据勾股定理,即可求出的长.

(1)①如图2,∵是等边三角形,把绕点顺时针旋转得到,把绕点逆时针旋转得到,

∴,

又∵是边上的中线,∴,

∴,即,

∵,,

∴,

∴,

∴在中,,,

∴.

故答案为:.

②如图3,∵,,

∴,即和为直角三角形,

∵把绕点顺时针旋转得到,把绕点逆时针旋转得到,

∴,,

∴在和中,

∴,

∴,

∵是边上的中线,为直角三角形,

∴,

又∵,

∴.

故答案为:.

(2),

如图5,延长到,使,连接、,

图5

∵,,

∴四边形是平行四边形,

∴,

∵,,

∴,

∵,

∴在和中,

∴,

∴,

∴.

(3)存在,

如图6,延长交的延长线于,作于,作直线的垂直平分线交于,交于,连接、、,作的中线,连接交于,

图6

∵,

∴,

∵,

∴,

在中,

∵,,,

∴,,,

在中,

∵,,,

∴,

∴,

∵,∴,

∵,∴,,

在中,

∵,,

∴,

∴,

∴,

∴,

∵,

∴四边形是矩形,

∴,

∴,

∴是等边三角形,

∴,

∵,

∴,

∴,

∴与之间满足小明探究的问题中的边角关系,

在中,∵,,,

∴.

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