题目内容

【题目】小明学习了特殊的四边形---平行四边形后,对特殊四边形的探究产生了兴趣,发现另外一类特殊四边形,如图1,我们把两条对角线互相垂直的四边形叫做垂美四边形.

(1)概念理在平行四边形、矩形、菱形、正方形中,一定是垂美四边形的是 .

(2)性质探究:如图1,四边形ABCD是垂美四边形,试探究两组对边AB、CD与BC、AD之间的数量关系.

(3)问题解决:如图2,分别以Rt△ACB的直角边AC和斜边AB为边向外作正方形ACFG和正方形ABDE,连接CE,BG,GE,已知AC=4,AB=5.

①求证:四边形BCGE为垂美四边形;

②直接写出四边形BCGE的面积.

【答案】(1)菱形、正方形;(2);(3)①见详解;②.

【解析】

(1)由平行四边形、矩形、菱形、正方形的性质即可得出结论;

(2)利用勾股定理,分别求出,,,,然后即可得到结论;

(3)①连接CG、BE,证出∠GAB=∠CAE,由SAS证明△GAB≌△CAE,得出BG=CE,∠ABG=∠AEC,再由角的互余关系和三角形内角和定理求出∠BNM=90°,得出BG⊥CE即可;

②根据垂美四边形的性质、勾股定理、结合面积公式计算即可.

解:(1)∵在平行四边形、矩形、菱形、正方形中,两条对角线互相垂直的四边形是菱形、正方形,

∴菱形和正方形一定是垂美四边形;

故答案为:菱形、正方形;

(2)设AC与BD相交于点O,

由勾股定理,得:

,;

,;

∴,

;

∴;

(3)①证明:连接CG、BE,如图2所示:


∵四边形ACFG和四边形ABDE是正方形,

∴∠F=∠CAG=∠BAE=90°,FG=AG=AC=CF,AB=AE,

∴∠CAG+∠BAC=∠BAE+∠BAC,

即∠GAB=∠CAE,

在△GAB和△CAE中,

,

∴△GAB≌△CAE(SAS),

∴BG=CE,∠ABG=∠AEC,

又∵∠AEC+∠AME=90°,∠AME=∠BMN,

∴∠ABG+∠BMN=90°,

∴∠BNM=90°,

∴BG⊥CE,

∴四边形BCGE为垂美四边形;

②解:∵FG=CF=AC=4,∠ACB=90°,AB=5,

∴BC=,

∴BF=BC+CF=7,

在Rt△BFG中,BG=,

∴CE=BG=,

∵四边形BCGE为垂美四边形,

∴四边形BCGE的面积=△BCE的面积+△GCE的面积

=

=

=

=;

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