题目内容

8.如图(1),在正方形ABCD中,E是AB上一点,F是AD延长线上一点,且DF=BE.容易证得:CE=CF;
(1)在图1中,若G在AD上,且∠GCE=45°.试猜想GE、BE、GD三线段之间的数量关系,并证明你的结论.
(2)运用(1)中解答所积累的经验和知识,完成下面两题:
①如图(2),在四边形ABCD中∠B=∠D=90°,BC=CD,点E,点G分别是AB边,AD边上的动点.若∠BCD=α°,∠ECG=β°,试探索当α和β满足什么关系时,图(1)中GE、BE、GD三线段之间的关系仍然成立,并说明理由.
②在平面直角坐标中,边长为1的正方形OABC的两顶点A、C分别在y轴、x轴的正半轴上,点O在原点.现将正方形OABC绕O点顺时针旋转,当A点第一次落在直线y=x上时停止旋转,旋转过程中,AB边交直线y=x于点M,BC边交x轴于点N(如图(3)).设△MBN的周长为p,在旋转正方形OABC的过程中,p值是否有变化?若不变,请直接写出结论.

分析 (1)利用正方形的性质和∠GCE=45°,求出∠GCD+∠BCE=45°,得出∠ECG=∠FCG,再根据△EBC≌△FDC,然后证出△ECG≌△FCG,即可得出结论;
(2)①当α=2β时,(1)中的三角形的全等关系即可证明是成立的;
②根据(1)的证明.可以得到:AM+CN=MN,据此即可证明△MNP的周长等于正方形边长的2倍,据此即可求解.

解答 解:(1)∵在△EBC和△FDC中,
$\left\{\begin{array}{l}{DF=BE}\\{∠FDC=∠EBC}\\{BC=DC}\end{array}\right.$
∴△EBC≌△FDC,
∴∠DCF=∠BCE,
∵∠GCE=45°,
∴∠BCE+∠DCG=90°-45°=45°,
即∠DCG+∠DCF=45°,
∴GC=GC,ECG=∠FCG,
在△ECG和△FCG中,
$\left\{\begin{array}{l}{GC=GC}\\{∠ECG=∠FCG}\\{CF=CE}\end{array}\right.$,
∴△ECG≌△FCG,
∴EG=GF,即GE=BE+GD.

(2)①α=2β.
如图,

延长AD到F点,使DF=BE,连接CF,可证△EBC≌△FDC,
则∠BCE+∠DCG=∠GCF,由α=2β可知∠ECG=∠GCF,
可证△ECG≌△FCG,
故EG=GF,即GE=BE+GD.

②在旋转正方形OABC的过程中,P值无变化.
证明:如图,

延长BA交y轴于E点,
则∠AOE=45°-∠AOM,∠CON=90°-45°-∠AOM=45°-∠AOM,
∴∠AOE=∠CON.
又∵OA=OC,∠OAE=180°-90°=90°=∠OCN.
在△OAE和△OCN中,
$\left\{\begin{array}{l}{∠AOE=∠CON}\\{OA=OC}\\{∠EAO=∠NCO=90°}\end{array}\right.$.
∴△OAE≌△OCN(ASA).
∴OE=ON,AE=CN.
在△OME和△OMN中
$\left\{\begin{array}{l}{OE=ON}\\{∠EOM=∠NOM=45°}\\{OM=OM}\end{array}\right.$.
∴△OME≌△OMN(SAS).
∴MN=ME=AM+AE.
∴MN=AM+CN,
∴P=MN+BN+BM=AM+CN+BN+BM=AB+BC=2.
∴在旋转正方形OABC的过程中,P值无变化.

点评 此题考查四边形综合题,利用图形的旋转,正方形的性质,三角形全等的判定与性质解决问题,正确理解(1)中的证明以及结论是解题的关键.

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