题目内容

【题目】操作与证明:

如图1,把一个含45°角的直角三角板ECF和一个正方形ABCD摆放在一起,使三角板的直角顶点和正方形的顶点C重合,点E、F分别在正方形的边CB、CD上,连接AF.取AF中点M,EF的中点N,连接MD、MN.

(1)连接AE,求证:△AEF是等腰三角形;

猜想与发现:

(2)在(1)的条件下,请判断线段MD与MN的关系,得出结论;

结论:DM、MN的关系是:   ;

拓展与探究:

(3)如图2,将图1中的直角三角板ECF绕点C旋转180°,其他条件不变,则(2)中的结论还成立吗?若成立,请加以证明;若不成立,请说明理由.

【答案】(1)证明见解析;(2)DM=MN,DM⊥MN;(3)成立,理由见解析.

【解析】

(1)先证明△ABE≌△ADF,再利用全等三角形的性质即可证明△AEF是等腰三角形;

(2)利用三角形中位线定理,直角三角形斜边中线定理可证明DM=MN,再证明∠DMN=∠DAB=90°,即可解决问题;

(3)连接AE,交DM于O,交CD于G,同(2)证明方法类似,可证明DM=MN,再证明∠DOG=∠ECG=90°,即可得出结论.

(1)证明:如图,

∵四边形ABCD是正方形,

∴AB=BC=CD=AD,∠B=∠ADF=90°,

∵△EFC是等腰直角三角形,

∴CE=CF,

∴BE=DF,

∴△ABE≌△ADF,

∴AE=AF,

∴△AEF是等腰三角形;

(2)解:结论:DM=MN,DM⊥MN,

证明:∵在Rt△ADF中, M是AF的中点,

∴DM=AF,

∵M是AF的中点,N是EF的中点,

∴MN=AE,MN∥AE,

∵AE=AF,

∴MN=DM,

∵∠ADF=90°,AM=MF,

∴MD=MA=MF,

∴∠MAD=∠ADM,

∴∠DMF=∠MAD+∠ADM=2∠DAM,

∵△ABE≌△ADF,

∴∠BAE=∠DAF,

∴∠DAB=∠EAF+2∠DAM=90°,

∵MN∥AE,

∴∠NMF=∠EAF,

∴∠DMN=∠NMF+∠DMF=∠EAF+2∠DAM=∠DAB=90°,

∴DM⊥MN,

∴MN=DM,MN⊥DM,

故答案为MN=DM,MN⊥DM;

(3)解:结论仍然成立.

理由:如图,连接AE,设AE交DM于O,交CD于G,

∵四边形ABCD是正方形,

∴AB=BC=CD=AD,∠B=∠ADF=90°,

又∵BC+CE=CD+CF,即BE=DF,

∴△ABE≌△ADF,

∴AF=AE,∠AFD=∠AEB,

∵在Rt△ADF中,M是AF的中点,

∴DM=AF,

∵M是AF的中点,N是EF的中点,

∴MN=AE,MN∥AE,

∴MN=DM,

∵∠ADF=90°,AM=MF,

∴MD=MA=MF,

∴∠MDF=∠MFD=∠AEB,

∵∠DGO=∠CGE,∠ODG=∠CEG,

∴∠DOG=∠ECG=90°,

∵NM∥AE,

∴∠DOG=∠DMN=90°,

∴MN⊥DM,MN=DM.

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