题目内容

【题目】如图①,△ABC是等腰直角三角形,在两腰AB、AC外侧作两个等边三角形ABD和ACE,AM和AN分别是等边三角形ABD和ACE的角平分线,连接CM、BN,CM与AB交于点P.

(1)求证:CM=BN;

(2)如图②,点F为角平分线AN上一点,且∠CPF=30°,求证:△APF∽△AMC;

(3)在(2)的条件下,求的值.

【答案】(1)见解析(2)见解析(3)

【解析】

(1)根据△ABC是等腰直角三角形,AM和AN分别是等边三角形ABD和ACE的角平分线,即可得到AB=AC,∠BAC=90°,∠BAM=∠CAN=30°,AM=AN,进而得出△BAN≌△CAM,进而得到CM=BN;

(2)依据∠APF=∠AMC,∠MAC=∠PAF=120°,即可判定△APF∽△AMC;

(3)连接CF,依据A,F,C,P四点共圆,可得∠AFP+∠CFN=90°,根据∠CFN+∠FCN=90°,可得∠FCN=∠AFP=∠ACM.再根据∠FNC=∠PAC=90°,可得△PAC∽△FNC,进而得出=2①;根据△APF∽△AMC,可得②,联立①②可得,进而得到.

(1)∵△ABC是等腰直角三角形,AM和AN分别是等边三角形ABD和ACE的角平分线,

∴AB=AC,∠BAC=90°,∠BAM=∠CAN=30°,AM=AN,

∴∠BAN=∠CAM=120°,

∴△BAN≌△CAM,

∴CM=BN;

(2)∵∠APF=∠APC∠CPF=∠APC30°,∠AMC=∠APC∠MAB=∠APC30°,

∴∠APF=∠AMC,

又∵∠MAC=∠PAF=120°,

∴△APF∽△AMC;

(3)如图②,连接CF,

∵△APF∽△AMC,

∴∠AFP=∠ACM,

∴A,F,C,P四点共圆,

∴∠PFC=∠PAC=90°,

∴∠AFP+∠CFN=90°,

∵∠CFN+∠FCN=90°,

∴∠FCN=∠AFP=∠ACM.

又∵∠FNC=∠PAC=90°.

∴△PAC∽△FNC,

∴==2①;

∵△APF∽△AMC,

∴②,

由①可得,FN=AP;由②可得,AF=AP,

∴.

∵△APF∽△AMC,

∴,AM=AN,

∴.

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