题目内容
20．已知：正方形ABCD中，∠MAN=45°，∠MAN绕点A顺时针旋转，它的两边分别交CB，DC（或它们的延长线）于点M，N．（1）当∠MAN绕点A旋转到BM=DN时（如图1），易证MN=BM+DN．
（2）当∠MAN绕点A旋转到BM≠DN时（如图2），线段BM，DN和MN之间有怎样的数量关系？写出猜想，并加以证明．
（3）当∠MAN绕点A旋转到如图3的位置时，线段BM，DN和MN之间又有怎样的数量关系？写出猜想，并加以证明．
分析 （1）连接AC，交MN于点G，则可知AC垂直平分MN，结合∠MAN=45°，可证明△ABM≌△AGM，可得到BM=MG，同理可得到NG=DN，可得出结论；
（2）在MB的延长线上，截取BE=DN，连接AE，则可证明△ABE≌△ADN，可得到AE=AN，进一步可证明△AEM≌△ANM，可得结论BM+DN=MN；
（3）在DC上截取DF=BM，连接AF，可先证明△ABM≌△ADF，进一步可证明△MAN≌△FAN，可得到MN=NF，从而可得到DN-BM=MN
解答 解：（1）如图1，连接AC，交MN于点G，
∵四边形ABCD为正方形，
∴BC=CD，且BM=DN，
∴CM=CN，且AC平分∠BCD，
∴AC⊥MN，且MG=GN，
∴∠MAG=∠NAG，
∵∠BAC=∠MAN=45°，即∠BAM+∠GAM=∠GAM+∠GAN，
∴∠BAM=∠GAN=∠GAM，
在△ABM和△AGM中，$\left\{\begin{array}{l}{∠B=∠AGM=90°}\\{∠BAM=∠GAM}\\{AM=AM}\end{array}\right.$
∴△ABM≌△AGM（AAS），
∴BM=MG，同理可得GN=DN，
∴BM+DN=MG+GN=MN，
∴BM+DN=MN；
（2）猜想：BM+DN=MN，
证明如下：
如图2，在MB的延长线上，截取BE=DN，连接AE，
在△ABE和△ADN中，$\left\{\begin{array}{l}{AB=AD}\\{∠ABE=∠D}\\{BE=DN}\end{array}\right.$
∴△ABE≌△ADN（SAS），
∴AE=AN，∠EAB=∠NAD，
∵∠BAD=90°，∠MAN=45°，
∴∠BAM+∠DAN=45°，
∴∠EAB+∠BAM=45°，
∴∠EAM=∠NAM，
在△AEM和△ANM中$\left\{\begin{array}{l}{AE=AN}\\{∠EAM=∠NAM}\\{AM=AM}\end{array}\right.$
∴△AEM≌△ANM（SAS），
∴ME=MN，
又ME=BE+BM=BM+DN，
∴BM+DN=MN；
（3）DN-BM=MN．
证明如下：
如图3，在DC上截取DF=BM，连接AF，
△ABM和△ADF中，$\left\{\begin{array}{l}{AB=AD}\\{∠ABM=∠D}\\{BM=DF}\end{array}\right.$，
∴△ABM≌△ADF（SAS），
∴AM=AF，∠BAM=∠DAF，
∴∠BAM+∠BAF=∠BAF+∠DAF=90°，即MAF=∠BAD=90°，
∵∠MAN=45°，
∴∠MAN=∠FAN=45°，
在△MAN和△FAN中，$\left\{\begin{array}{l}{AM=AF}\\{∠MAN=∠FAN}\\{AN=AN}\end{array}\right.$
∴△MAN≌△FAN（SAS），
∴MN=NF，
∴MN=DN-DF=DN-BM，
∴DN-BM=MN．
点评 此题为四边形的综合题，涉及知识点有正方形的性质、全等三角形的判定和性质、垂直平分线的判定和性质等．在（1）中证得AM=AN是解题的关键，在（2）、（3）中构造三角形全等是解题的关键．本题考查知识点不多，但三角形全等的构造难度较大．
通过学习三角函数，我们知道在直角三角形中，一个锐角的大小与两条边长的比值相互唯一确定，因此边长与角的大小之间可以相互转化．类似的，可以在等腰三角形中建立边角之间的联系．我们定义：等腰三角形中底边与腰的比叫做顶角的正对（sad）．如图①在△ABC中，AB=AC，顶角A的正对记作sadA，这时sadA=$\frac{底边}{腰}=\frac{BC}{AB}$．容易知道一个角的大小与这个角的正对值也是相互唯一确定的．根据上述角的正对定义，解下列问题：
如图，直角坐标系中，O为原点，A（6，0），在等腰三角形ABO中，OB=BA=5，点B在第一象限，C（0，k）为y轴正半轴上一动点，作以∠CBD为顶角的等腰三角形CBD，且∠CBD=∠OBA，连结AD．
一次函数y=-$\frac{{\sqrt{3}}}{3}$x+1的图象与x轴、y轴分别交于点A、B，以AB为边在第一象限内做等边△ABC
在平面直角坐标系中，A（a，0），B（0，b），且a、b是二元一次方程组$\left\{\begin{array}{l}{a+b-4=0}\\{\frac{1}{2}a-2b+13=0}\end{array}\right.$的解．