题目内容

【题目】【问题情境】

如图1,四边形ABCD是正方形,M是BC边上的一点,E是CD边的中点,AE平分∠DAM.

【探究展示】

(1)证明:AM=AD+MC;

(2)AM=DE+BM是否成立?若成立,请给出证明;若不成立,请说明理由.

【拓展延伸】

(3)若四边形ABCD是长与宽不相等的矩形,其他条件不变,如图2,探究展示(1)、(2)中的结论是否成立?请分别作出判断,不需要证明.

【答案】(1)证明见解析;

成立;证明见解析;

(3)①结论AM=AD+MC仍然成立.

②结论AM=DE+BM不成立.

【解析】分析:(1)从平行线和中点这两个条件出发,延长AE、BC交于点N,如图1(1),易证△ADE≌△NCE,从而有AD=CN,只需证明AM=NM即可.

(2)作FA⊥AE交CB的延长线于点F,易证AM=FM,只需证明FB=DE即可;要证FB=DE,只需证明它们所在的两个三角形全等即可.

(3)在图2(1)中,仿照(1)中的证明思路即可证到AM=AD+MC仍然成立;在图2(2)中,采用反证法,并仿照(2)中的证明思路即可证到AM=DE+BM不成立.

本题解析:(1)证明:延长AE、BC交于点N,如图1(1),

∵四边形ABCD是正方形,∴AD∥BC.∴∠DAE=∠ENC.∵AE平分∠DAM,∴∠DAE=∠MAE.

∴∠ENC=∠MAE.∴MA=MN.

∴△ADE≌△NCE(AAS)

∴AD=NC.∴MA=MN=NC+MC=AD+MC.

(2)AM=DE+BM成立.

证明:过点A作AF⊥AE,交CB的延长线于点F,如图1(2)所示.

∵四边形ABCD是正方形,∴∠BAD=∠D=∠ABC=90°,AB=AD,AB∥DC.

∵AF⊥AE,∴∠FAE=90°.∴∠FAB=90°﹣∠BAE=∠DAE.

∴△ABF≌△ADE(ASA).∴BF=DE,∠F=∠AED.∵AB∥DC,∴∠AED=∠BAE.

∵∠FAB=∠EAD=∠EAM,∴∠AED=∠BAE=∠BAM+∠EAM=∠BAM+∠FAB=∠FAM.

∴∠F=∠FAM.∴AM=FM.∴AM=FB+BM=DE+BM.

(3)①结论AM=AD+MC仍然成立.

证明:延长AE、BC交于点P,如图2(1),

∵四边形ABCD是矩形,∴AD∥BC.∴∠DAE=∠EPC.∵AE平分∠DAM,∴∠DAE=∠MAE.

∴∠EPC=∠MAE.∴MA=MP.

∴△ADE≌△PCE(AAS).∴AD=PC.∴MA=MP=PC+MC=AD+MC.

②结论AM=DE+BM不成立.

证明:假设AM=DE+BM成立.过点A作AQ⊥AE,交CB的延长线于点Q,如图2(2)所示.

∵四边形ABCD是矩形,∴∠BAD=∠D=∠ABC=90°,AB∥DC.∵AQ⊥AE,

∴∠QAE=90°.∴∠QAB=90°﹣∠BAE=∠DAE.∴∠Q=90°﹣∠QAB=90°﹣∠DAE=∠AED.

∵AB∥DC,∴∠AED=∠BAE.∵∠QAB=∠EAD=∠EAM,∴∠AED=∠BAE=∠BAM+∠EAM

=∠BAM+∠QAB ∴∠Q=∠QAM.∴AM=QM.∴AM=QB+BM.∵AM=DE+BM,∴QB=DE.

∴△ABQ≌△ADE(AAS)∴AB=AD.与条件“AB≠AD“矛盾,故假设不成立.

∴AM=DE+BM不成立.

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