题目内容

【题目】已知在△ABC中,AB=AC,∠BAC=α,直线l经过点A(不经过点B或点C),点C关于直线l的对称点为点D,连接BD,CD.

(1)如图1,

①求证:点B,C,D在以点A为圆心,AB为半径的圆上;

②直接写出∠BDC的度数(用含α的式子表示)为 ;

(2)如图2,当α=60°时,过点D作BD的垂线与直线l交于点E,求证:AE=BD;

(3)如图3,当α=90°时,记直线l与CD的交点为F,连接BF.将直线l绕点A旋转的过程中,在什么情况下线段BF的长取得最大值?若AC=2a,试写出此时BF的值.

【答案】(1)①详见解析;②α;(2)详见解析;(3)当B、O、F三点共线时BF最长,(+)a

【解析】

(1)①由线段垂直平分线的性质可得AD=AC=AB,即可证点B,C,D在以点A为圆心,AB为半径的圆上;

②由等腰三角形的性质可得∠BAC=2∠BDC,可求∠BDC的度数;

(2)连接CE,由题意可证△ABC,△DCE是等边三角形,可得AC=BC,∠DCE=60°=∠ACB,CD=CE,根据“SAS”可证△BCD≌△ACE,可得AE=BD;

(3)取AC的中点O,连接OB,OF,BF,由三角形的三边关系可得,当点O,点B,点F三点共线时,BF最长,根据等腰直角三角形的性质和勾股定理可求,,即可求得BF

(1)①连接AD,如图1.

∵点C与点D关于直线l对称,

∴AC = AD.

∵AB= AC,

∴AB= AC = AD.

∴点B,C,D在以A为圆心,AB为半径的圆上.

②∵AD=AB=AC,

∴∠ADB=∠ABD,∠ADC=∠ACD,

∵∠BAM=∠ADB+∠ABD,∠MAC=∠ADC+∠ACD,

∴∠BAM=2∠ADB,∠MAC=2∠ADC,

∴∠BAC=∠BAM+∠MAC=2∠ADB+2∠ADC=2∠BDC=α

∴∠BDC=α

故答案为:α.

(2连接CE,如图2.

∵∠BAC=60°,AB=AC,

∴△ABC是等边三角形,

∴BC=AC,∠ACB=60°,

∵∠BDC=α,

∴∠BDC=30°,

∵BD⊥DE,

∴∠CDE=60°,

∵点C关于直线l的对称点为点D,

∴DE=CE,且∠CDE=60°

∴△CDE是等边三角形,

∴CD=CE=DE,∠DCE=60°=∠ACB,

∴∠BCD=∠ACE,且AC=BC,CD=CE,

∴△BCD≌△ACE(SAS)

∴BD=AE,

(3)如图3,取AC的中点O,连接OB,OF,BF,

,

F是以AC为直径的圆上一点,设AC中点为O,

∵在△BOF中,BO+OF≥BF,

当B、O、F三点共线时BF最长;

如图,过点O作OH⊥BC,

∵∠BAC=90°,AB=AC=2a,

∴,∠ACB=45°,且OH⊥BC,

∴∠COH=∠HCO=45°,

∴OH=HC,

∴,

∵点O是AC中点,AC=2a,

∴,

∴,

∴BH=3a,

∴,

∵点C关于直线l的对称点为点D,

∴∠AFC=90°,

∵点O是AC中点,

∴,

∴,

∴当B、O、F三点共线时BF最长;最大值为(+)a.

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