题目内容

【题目】数学活动课上,某学习小组对有一内角为120°的平行四边形ABCD(∠BAD=120°)进行探究:将一块含60°的直角三角板如图放置在平行四边形ABCD所在平面内旋转,且60°角的顶点始终与点C重合,较短的直角边和斜边所在的两直线分别交线段AB,AD于点E,F(不包括线段的端点).

(1)初步尝试

如图1,若AD=AB,求证:①△BCE≌△ACF,②AE+AF=AC;

(2)类比发现

如图2,若AD=2AB,过点C作CH⊥AD于点H,求证:AE=2FH;

(3)深入探究

如图3,若AD=3AB,探究得:的值为常数t,则t=____.

【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3).

【解析】

(1)①先证明△ABC,△ACD都是等边三角形,再证明∠BCE=∠ACF即可解决问题.②根据①的结论得到BE=AF,由此即可证明.(2)设DH=x,由由题意,CD=2x,CH=x,由△ACE∽△HCF,得

由此即可证明;(3)如图3中,作CN⊥AD于N,CM⊥BA于M,CM与AD交于点H.先证明△CFN∽△CEM,得,由ABCM=ADCN,AD=3AB,推出CM=3CN,所以,设CN=a,FN=b,则CM=3a,EM=3b,想办法求出AC,AE+3AF即可解决问题.

解:(1)①∵四边形ABCD是平行四边形,∠BAD=120°,

∴∠D=∠B=60°, ∵AD=AB,

∴△ABC,△ACD都是等边三角形,

∴∠B=∠CAD=60°,∠ACB=60°,BC=AC,

∵∠ECF=60°,

∴∠BCE+∠ACE=∠ACF+∠ACE=60°, ∴∠BCE=∠ACF,

在△BCE和△ACF中,

∴△BCE≌△ACF.

②∵△BCE≌△ACF,

∴BE=AF,

∴AE+AF=AE+BE=AB=AC.

(2)设DH=x,由由题意,CD=2x,CH=x,

∴AD=2AB=4x, ∴AH=AD﹣DH=3x,

∵CH⊥AD,

∴AC==2x,

∴AC2+CD2=AD2, ∴∠ACD=90°, ∴∠BAC=∠ACD=90°, ∴∠CAD=30°,

∴∠ACH=60°,

∵∠ECF=60°,

∴∠HCF=∠ACE, ∴△ACE∽△HCF, ∴=2,

∴AE=2FH.

(3)如图3中,作CN⊥AD于N,CM⊥BA于M,CM与AD交于点H.

∵∠ECF+∠EAF=180°,

∴∠AEC+∠AFC=180°,

∵∠AFC+∠CFN=180°,

∴∠CFN=∠AEC,

∵∠M=∠CNF=90°, ∴△CFN∽△CEM,

∴, ∵ABCM=ADCN,AD=3AB, ∴CM=3CN,

∴,设CN=a,FN=b,则CM=3a,EM=3b,

∵∠MAH=60°,∠M=90°, ∴∠AHM=∠CHN=30°, ∴HC=2a,HM=a,HN=a,

∴AM=a,AH=a, ∴AC=a,

AE+3AF=(EM﹣AM)+3(AH+HN﹣FN)=EM﹣AM+3AH+3HN﹣3FN=3AH+3HN﹣AM=a,

∴=

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