题目内容

【题目】问题:(1)如图①,在Rt△ABC中,AB=AC,D为BC边上一点(不与点B,C重合),将线段AD绕点A逆时针旋转90°得到AE,连接EC,则线段BC,DC,EC之间满足的等量关系式为   ;

探索:(2)如图②,在Rt△ABC与Rt△ADE中,AB=AC,AD=AE,将△ADE绕点A旋转,使点D落在BC边上,试探索线段AD,BD,CD之间满足的等量关系,并证明你的结论;

应用:(3)如图③,在四边形ABCD中,∠ABC=∠ACB=∠ADC=45°.若BD=9,CD=3,求AD的长.

【答案】(1)BC=DC+EC;(2)BD2+CD2=2AD2;(3)AD=6.

【解析】

(1)易证△BAD≌△CAE,即可得到BC=DC+EC

(2)连接CE,易证△BAD≌△CAE,再得到ED=AD,然后在Rt△ECD中利用勾股定理即可求得其关系;

(3)将线段AD绕点A顺时针旋转90°得到AE,连接CE,BE,先证△ABE≌△ACD,再利用在Rt△BED中,由勾股定理,得DE2=BD2-BE2,故2AD2=BD2-CD2,再解出AD的长即可.

解:(1)BC=DC+EC.

∵∠BAC=∠DAE=90°,

∴∠BAC-∠DAC=∠DAE-∠DAC,即∠BAD=∠CAE.

在△BAD和△CAE中,

∴△BAD≌△CAE(SAS),

∴BD=CE,

∴BC=BD+CD=EC+CD.

(2)BD2+CD2=2AD2.

证明如下:

连接CE,如解图1所示.

∵∠BAC=∠BAD+∠DAC=90°,AB=AC,

∴∠ABC=∠ACB=45°.

∵∠DAE=∠CAE+∠DAC=90°,

∴∠BAD=∠CAE.

在△BAD和△CAE中,

∴△BAD≌△CAE(SAS),

∴BD=CE,∠ACE=∠ABC=45°,

∴∠BCE=∠ACB+∠ACE=90°.

∵∠EAD=90°,AE=AD,

∴ED=AD.

在Rt△ECD中,由勾股定理,

得ED2=CE2+CD2,

∴BD2+CD2=2AD2.

(3)将线段AD绕点A顺时针旋转90°得到AE,连接CE,BE,

如解图2所示,则AE=AD,∠EAD=90°,

∴△EAD是等腰直角三角形,

∴DE=AD,∠AED=45°.

∵∠ABC=∠ACB=ADC=45°,

∴∠BAC=90°,AB=AC.

同(2)的方法,可证得△ABE≌△ACD,

∴BE=CD,∠AEB=∠ADC=45°,

∴∠BEC=∠AEB+∠AED=90°.

在Rt△BED中,由勾股定理,得DE2=BD2-BE2,

∴2AD2=BD2-CD2.

∵BD=9,CD=3,

∴2AD2=92-32=72,

∴AD=6(负值已舍去).

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