题目内容

【题目】如图,正方形ABCD的边长为1,点E为边AB上一动点,连结CE并将其绕点C顺时针旋转90°得到CF,连结DF,以CE、CF为邻边作矩形CFGE,GE与AD、AC分别交于点H、M,GF交CD延长线于点N.

(1)证明:点A、D、F在同一条直线上;

(2)随着点E的移动,线段DH是否有最小值?若有,求出最小值;若没有,请说明理由;

(3)连结EF、MN,当MN∥EF时,求AE的长.

【答案】(1)见解析;(2)有最小值,DH的最小值为;(3)AE= 2.

【解析】

(1)要证明点A、D、F在同一条直线上,只需证明∠CDF+∠CDA=180°即可.根据题中的已知条件很容易证明△DCF≌△BCE,则∠CDF=∠B=90°,结论可证.

(2)设AE=x,DH=y,通过已知条件证明△ECB∽△HEA,利用相似三角形的性质可知,即可得到一个y与x的二次函数,根据二次函数的最值可求出线段DH的最小值.

(3)利用矩形的性质及平行线的性质可证明△CFN≌△CEM,进而推出∠FCN=∠ECM=∠BCE=22.5°. 在BC上取一点K,使得KC=KE,则△BKE是等腰直角三角形,设BE=BK=a,则KC=KE=a,利用求出a的值,从而利用即可求AE的长.

(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,

∴CD=CB,∠BCD=∠B=∠ADC=90°,

∵CE=CF,∠ECF=90°,

∴∠ECF=∠DCB,

∴∠DCF=∠BCE,

∴△DCF≌△BCE,

∴∠CDF=∠B=90°,

∴∠CDF+∠CDA=180°,

∴点A、D、F在同一条直线上.

(2)解:有最小值.

理由:设AE=x,DH=y,则AH=1-y,BE=1-x,

∵四边形CFGE是矩形,

∴∠CEG=90°,

∴∠CEB+∠AEH=90°

CEB+∠ECB=90°,

∴∠ECB=∠AEH,

∵∠B=∠EAH=90°,

∴△ECB∽△HEA,

即

∵a=1>0,

∴当时,y有最小值,最小值为,

∴DH的最小值为.

(3)解:∵四边形CFGE是矩形,CF=CE,

∴四边形CFGE是正方形,

∴GF=GE,∠GFE=∠GEF=45°,

∵NM∥EF,

∴∠GNM=∠GFE,∠GMN=∠GEF,

∴∠GMN=∠GNM,

∴GN=GM,

∴FN=EM,

∵CF=CE,∠CFN=∠CEM,

∴△CFN≌△CEM,

∴∠FCN=∠ECM,

∵∠MCN=45°,

∴∠FCN=∠ECM=∠BCE=22.5°,

在BC上取一点K,使得KC=KE

∴△BKE是等腰直角三角形

设BE=BK=a,则KC=KE=a,

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