数学活动课上.小颖同学用两块完全一样的透明等腰直角三角板ABC.DEF进行探究活动．操作:使点D落在线段AB的中点处并使DF过点C.然后将其绕点D顺时针旋转.直至点E落在AC的延长线上时结束操作.在此过程中.线段DE与AC或其延长线交于点K.线段BC与DF相交于点G．探究1:在图2中.求证:△ADK∽△BGD．探究2:在图2中.求证:KD平分∠AKG．探究3:①在� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

20．数学活动课上，小颖同学用两块完全一样的透明等腰直角三角板ABC、DEF进行探究活动．
操作：使点D落在线段AB的中点处并使DF过点C（如图1），然后将其绕点D顺时针旋转，直至点E落在AC的延长线上时结束操作，在此过程中，线段DE与AC或其延长线交于点K，线段BC与DF相交于点G（如图2，3）．
探究1：在图2中，求证：△ADK∽△BGD．
探究2：在图2中，求证：KD平分∠AKG．
探究3：①在图3中，KD仍平分∠AKG吗？若平分，请加以证明；若不平分，请说明理由．
②在以上操作过程中，若设AC=BC=8，KG=x，△DKG的面积为y，请求出y与x的函数关系式，并直接写出x的取值范围．

分析探究1，根据△ABC、△DEF是等腰直角三角形可知∠KAD=∠KDG=∠DBG=45°，由三角形内角和定理可知∠KDA+∠BDG=135°．∠BDG+∠BGD=135°，故可得出△ADK∽△BGD；
探究2，根据△ADK∽△BGD可知$\frac{AK}{BD}$=$\frac{KD}{DG}$，再由点D是线段AB的中点得出BD=AD，故可得出△ADK∽△DCK，∠AKD=∠DKC，由此可得出结论；
探究3，①同探究1可得△ADK∽△BGD，同探究2可得，△ADK∽△DGK，故可得出结论；
②过点D作DM⊥AC于点M，DN⊥KG于点N，由①知线段KD平分∠AKG，故DM=DN．再由AC=BC=8，点D是线段AB的中点，∠KAD=45°，可知DM=DN=4．根据三角形的面积公式即可得出结论．

解答解：探究1，
∵∠KAD=∠KDG=∠DBG=45°，
∴∠KDA+∠BDG=135°．
∵∠BDG+∠BGD=135°，
∴∠KDA=∠BGD，
∴△ADK∽△BGD；
探究2，∵△ADK∽△BGD，
∴$\frac{AK}{BD}$=$\frac{KD}{DG}$，
∵点D是线段AB的中点，
∴BD=AD，
∴$\frac{AK}{AD}$=$\frac{KD}{DG}$，
∴$\frac{AK}{KD}$=$\frac{AD}{DG}$，
∵∠KAD=∠KDG=45°，
∴△ADK∽△DCK，
∴∠AKD=∠DKC，
∴KD平分∠AKG．
探究3，①KD仍平分∠AKG．
理由如下：
∵同探究1可得△ADK∽△BGD，
同探究2可得，△ADK∽△DGK，
∴∠AKD=∠DKG，
∴KD仍平分∠AKG；
②如图，过点D作DM⊥AC于点M，DN⊥KG于点N，
由①知线段KD平分∠AKG，
∴DM=DN．
∵AC=BC=8，点D是线段AB的中点，∠KAD=45°，
∴DM=DN=4．
∵KG=x，
∴S_△DKG=y=$\frac{1}{2}$×4x=2x，
对于图3的情况同理可得y=2x，
当KD=DG时，△KDG是等腰三角形，则△ADK也是等腰三角形，AK=AD=4$\sqrt{2}$，
则CK=8-AK=8-4$\sqrt{2}$，
△CKG是等腰直角三角形，则KG=$\sqrt{2}$CK=8（$\sqrt{2}$-1）；
当E在AC的延长线上时，
作KH⊥AB于点H．
设KH=z，则DH=z-4$\sqrt{2}$，
则DH²+z2=64，
即（z-4$\sqrt{2}$）²+z²=64，
解得z=2$\sqrt{2}$+2$\sqrt{6}$或2$\sqrt{2}$-2$\sqrt{6}$（舍去），
则AK=$\sqrt{2}$z=4+4$\sqrt{3}$，
∵△ADK∽△DGK，
∴$\frac{KG}{DK}$=$\frac{DK}{AK}$，即$\frac{x}{8}$=$\frac{8}{4+4\sqrt{3}}$，
解得x=8（$\sqrt{3}$-1）．
综上所示，y=2x，其中8（$\sqrt{2}$-1）≤x≤8（$\sqrt{3}$-1）．