题目内容

【题目】已知四边形ABCD是正方形,点P在直线BC上,点G在直线AD上(P,G不与正方形顶点重合,且在CD的同侧),PD=PG,DF⊥PG于点H,交直线AB于点F,将线段PG绕点P逆时针旋转90°得到线段PE,连结EF.

(1)如图1,当点P与点G分别在线段BC与线段AD上时.

①请直接写出线段DG与PC的数量关系(不要求证明);

②求证:四边形PEFD是菱形;

(2)如图2,当点P与点G分别在线段BC与线段AD的延长线上时,请猜想四边形PEFD是怎样的特殊四边形,并证明你的猜想.

【答案】(1)①DG=2PC,理由见解析;②见解析;(2)四边形PEFD是菱形,理由见解析.

【解析】

(1)①结论:DG=2PC,如图1中,作PM⊥AD于M.只要证明四边形PMDC是矩形,推出PC=DM,再证明MG=MD即可解决问题.

②由四边形PMDC是矩形得CD=PM,由△ADF≌△MPG,推出PG=PF,进而可得DP=PF,再证明DF∥PE,推出四边形PEFD是平行四边形,再结合PD=PE即可证明四边形PEFD是菱形;

(2)如图2中,作PM⊥AD于M.则四边形CDMP是矩形,CD=PM,由△ADF≌△MPG,推出DP=PG=PE=PF,再证明DF∥PE,推出四边形PEFD是平行四边形,由PD=PE,即可证明四边形PEFD是菱形.

解:(1)①结论:DG=2PC.

理由:如图1中,作PM⊥AD于M.

∵四边形ABCD是正方形,

∴∠C=∠CDM=∠DMP=90°,AD=CD,

∴四边形DCPM是矩形,

∴PC=DM,

∵PD=PG,PM⊥DG,

∴MG=MD,

∴DG=2PC.

线段DG与PC的数量关系为DG=2PC.

②∵四边形CDMP是矩形,

∴CD=PM,

∵AD=CD,

∴AD=PM,

∵DF⊥PG,

∴∠DAF=∠PMG=∠GHD=90°,

∴∠ADF+∠AFD=90°,∠ADF +∠PGM=90°,

∴∠AFD=∠PGM,

在△ADF和△MPG中,

,

∴△ADF≌△GMP,

∴DF=PG

∵PG=PE=PD,

∴DP=PG=PE=PD,

∵∠FHG=∠EPG=90°,

∴DF∥PE,

∴四边形PEFD是平行四边形,

∵PD=PE,

∴四边形PEFD是菱形.

(2)结论:四边形PEFD是菱形.

理由:如图2中,作PM⊥AD于M.则四边形CDMP是矩形,CD=PM,

∵∠DAF=∠PMG=∠DHG=90°,

∴∠ADF+∠AFD=90°,∠G+∠GDH=90°,

∵∠ADF=∠GDH,

∴∠AFD=∠G,

∵AD=CD,CD=PM,

∴AD=PM,

在△ADF和△MPG中,

,

∴△ADF≌△MPG,

∴DP=PG=PE=PD,

∵∠FHG=∠EPG=90°,

∴DF∥PE,

∴四边形PEFD是平行四边形,

∵PD=PE,

∴四边形PEFD是菱形.

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