题目内容

10.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,$\frac{BC}{AC}$=$\frac{m}{n}$,CD⊥AB于点D,点E是直线AC上一动点,连接DE,过点D作FD⊥ED,交直线BC于点F.
(1)探究发现:
如图1,若m=n,点E在线段AC上,则$\frac{DE}{DF}$=1;
(2)数学思考:
①如图2,若点E在线段AC上,则$\frac{DE}{DF}$=$\frac{n}{m}$(用含m,n的代数式表示);
②当点E在直线AC上运动时,①中的结论是否任然成立?请仅就图3的情形给出证明;
(3)拓展应用:若AC=$\sqrt{5}$,BC=2$\sqrt{5}$,DF=4$\sqrt{2}$,请直接写出CE的长.

分析 (1)先用等量代换判断出∠ADE=∠CDF,∠A=∠DCB,得到△ADE∽△CDF,再判断出△ADC∽△CDB即可;
(2)方法和(1)一样,先用等量代换判断出∠ADE=∠CDF,∠A=∠DCB,得到△ADE∽△CDF,再判断出△ADC∽△CDB即可;
(3)由(2)的结论得出△ADE∽△CDF,判断出CF=2AE,求出DE,再利用勾股定理,计算出即可.

解答 解:(1)当m=n时,即:BC=AC,
∵∠ACB=90°,
∴∠A+∠ABC=90°,
∵CD⊥AB,
∴∠DCB+∠ABC=90°,
∴∠A=∠DCB,
∵∠FDE=∠ADC=90°,
∴∠FDE-∠CDE=∠ADC-∠CDE,
即∠ADE=∠CDF,
∴△ADE∽△CDF,
∴$\frac{DE}{DF}=\frac{AD}{DC}$,
∵∠A=∠DCB,∠ADC=∠BDC=90°,
∴△ADC∽△CDB,
∴$\frac{AD}{DC}=\frac{AC}{BC}$=1,
∴$\frac{DE}{DF}$=1
(2)①∵∠ACB=90°,
∴∠A+∠ABC=90°,
∵CD⊥AB,
∴∠DCB+∠ABC=90°,
∴∠A=∠DCB,
∵∠FDE=∠ADC=90°,
∴∠FDE-∠CDE=∠ADC-∠CDE,
即∠ADE=∠CDF,
∴△ADE∽△CDF,
∴$\frac{DE}{DF}=\frac{AD}{DC}$,
∵∠A=∠DCB,∠ADC=∠BDC=90°,
∴△ADC∽△CDB,
∴$\frac{AD}{DC}=\frac{AC}{BC}=\frac{n}{m}$,
∴$\frac{DE}{DF}=\frac{n}{m}$
②成立.如图,

∵∠ACB=90°,
∴∠A+∠ABC=90°,
又∵CD⊥AB,
∴∠DCB+∠ABC=90°,
∴∠A=∠DCB,
∵∠FDE=∠ADC=90°,
∴∠FDE+∠CDE=∠ADC+∠CDE,
即∠ADE=∠CDF,
∴△ADE∽△CDF,
∴$\frac{DE}{DF}=\frac{AD}{DC}$,
∵∠A=∠DCB,∠ADC=∠BDC=90°,
∴△ADC∽△CDB,
∴$\frac{AD}{DC}=\frac{AC}{BC}=\frac{n}{m}$,
∴$\frac{DE}{DF}=\frac{n}{m}$.
(3)由(2)有,△ADE∽△CDF,
∵$\frac{DE}{DF}=\frac{BC}{AC}$=$\frac{1}{2}$,
∴$\frac{AD}{CD}=\frac{AE}{CF}=\frac{DE}{DF}$=$\frac{1}{2}$,
∴CF=2AE,
在RtDEF中,DE=2$\sqrt{2}$,DF=4$\sqrt{2}$,
∴EF=2$\sqrt{10}$,
①在Rt△CEF中,CF=2AE=2(AC-CE)=2($\sqrt{5}$-CE),EF=2$\sqrt{10}$,
根据勾股定理得,CE2+CF2=EF2,
∴CE2+[2($\sqrt{5}$-CE)]2=40
∴CE=2$\sqrt{5}$,或CE=-$\frac{2\sqrt{5}}{5}$(舍)
②在Rt△CEF中,CF=2AE=2(AC+CE)=2($\sqrt{5}$+CE),EF=2$\sqrt{10}$,
根据勾股定理得,CE2+CF2=EF2,
∴CE2+[2($\sqrt{5}$+CE)]2=40,
∴CE=$\frac{2\sqrt{5}}{5}$,或CE=-2$\sqrt{5}$(舍),
即:CE=2$\sqrt{5}$或CE=$\frac{2\sqrt{5}}{5}$.

点评 此题是三角形综合题,主要考查了三角形相似的性质和判定,勾股定理,判断相似是解本题的关键,求CE是本题的难点.

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