题目内容

【题目】问题背景

已知在△ABC中,AB边上的动点D由A向B运动(与A、B不重合),点E与点D同时出发,由点C沿BC的延长线方向运动(E不与C重合),连接DE交AC于点F,点H是线段AF上一点.

(1)初步尝试

如图1,若△ABC是等边三角形,DH⊥AC,且点D,E的运动速度相等.求证:HF=AH+CF.

小王同学发现可以由以下两种思路解决问题:

思路一:过点D作DG∥BC,交AC于点G,先证GH=AH,再证GF=CF,从而证得结论成立;

思路二:过点E作EM⊥AC,交AC的延长线于点M,先证CM=AH,再证HF=MF,从而证得结论成立.

请你任选一种思路,完整地书写本小题的证明过程(如用两种方法作答,则以第一种方法评分);

(2)类比探究

如图2,若在△ABC中,∠ABC=90°,∠ADH=∠BAC=30°,且点D,E的运动速度之比是:1,求的值;

(3)延伸拓展

如图3,若在△ABC中,AB=AC,∠ADH=∠BAC=36°,记=m,且点D,E的运动速度相等,试用含m的代数式表示(直接写出结果,不必写解答过程).

【答案】(1)见解析;(2)=2;(3).

【解析】

试题分析:(1)过点D作DG∥BC,交AC于点G,先证明△ADG是等边三角形,得出GD=AD=CE,再证明GH=AH,由ASA证明△GDF≌△CEF,得出GF=CF,即可得出结论;

(2)过点D作DG∥BC,交AC于点G,先证出AH=GH=GD,AD=GD,由题意AD=CE,得出GD=CE,再证明△GDF≌△CEF,得出GF=CF,即可得出结论;

(3)过点D作DG∥BC,交AC于点G,先证出 DG=DH=AH,再证明△ADG∽△ABC,△ADG∽△DGH,△DGH∽△ABC,得出==m,===m,△DGH∽△ABC,得出==m,=m,证明△DFG∽△EFC,得出==m,=m,=,即可得出结果.

(1)证明(选择思路一):过点D作DG∥BC,交AC于点G,如图1所示:

则∠ADG=∠B,∠AGD=∠ACB,

∵△ABC是等边三角形,

∴∠A=∠B=∠ACB=60°,

∴∠ADG=∠AGD=∠A,

∴△ADG是等边三角形,

∴GD=AD=CE,

∵DH⊥AC,

∴GH=AH,

∵DG∥BC,

∴∠GDF=∠CEF,∠DGF=∠ECF,

在△GDF和△CEF中,

,

∴△GDF≌△CEF(ASA),

∴GF=CF,

∴GH+GF=AH+CF,

即HF=AH+CF;

(2)解:过点D作DG∥BC,交AC于点G,如图2所示:

则∠ADG=∠B=90°,

∵∠BAC=∠ADH=30°,

∴∠HGD=∠HDG=60°,

∴AH=GH=GD,AD=GD,

根据题意得:AD=CE,

∴GD=CE,

∵DG∥BC,

∴∠GDF=∠CEF,∠DGF=∠ECF,

在△GDF和△CEF中,

,

∴△GDF≌△CEF(ASA),

∴GF=CF,

∴GH+GF=AH+CF,

即HF=AH+CF,

∴=2;

(3)解:=,理由如下:

过点D作DG∥BC,交AC于点G,如图3所示:

则∠ADG=∠B,∠AGD=∠ACB,AD=EC,

∵AB=AC,∠BAC=36°,

∴∠ACB=∠B=∠ADG=∠AGD=72°,

∵∠ADH=∠BAC=36°,

∴AH=GH,∠DHG=72°=∠AGD,

∴DG=DH=AH,△ADG∽△ABC,△ADG∽△DGH,

∴==m,===m,

∴△DGH∽△ABC,

∴==m,

∴=m,

∵DG∥BC,

∴△DFG∽△EFC,

∴==m,

∴=m,

即=m,

∴=,

∴==+1=.

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