题目内容

【题目】如图,已知正方形ABCD的顶点D关于射线CP的对称点G落在正方形内,连接BG并延长交边AD于点E,交射线CP于点F.连接DF,AF,CG.

(1)试判断DF与BF的位置关系,并说明理由;

(2)若CF=4,DF=2,求AE的长;

(3)若∠ADF=2∠FAD,求tan∠FAD的值.

【答案】(1)DF⊥BF,见解析;(2);(3)2﹣

【解析】

(1)由轴对称的性质可得CD=CG,DF=FG,由“SSS”可证△CDF≌△CGF,可得∠CDF=∠CGF,由等腰三角形的性质和四边形内角和定理可求∠DFB=90°,可得结论;

(2)过点C作CH⊥BF于H,由等腰直角三角形的性质可求CH=FH=4,由勾股定理可求CG=BC=CD=2,通过证明△AEB∽△HBC,可得,即可求解;

(3)连接BD,过点F作FM⊥AD于M,作∠AFN=∠FAD,交AD于N,由题意可证点D、F、A、B四点共圆,可得∠DBF=∠DAF,∠FDA=∠FBA,可求∠FDA=30°,∠FAD=15°,利用锐角三角函数即可求解.

解:(1)DF⊥BF,

理由如下:

∵点D关于射线CP的对称点G,

∴CD=CG,DF=FG,

又∵CF=CF,

∴△CDF≌△CGF(SSS),

∴∠CDF=∠CGF,

∵CD=CB=CG,

∴∠CGB=∠CBG,

∵∠CGB+∠CGF=180°,

∴∠CBG+∠CDF=180°,

∵∠CDF+∠DFB+∠CBF+∠DCB=360°,

∴180°+90°+∠DFB=360°,

∴∠DFB=90°,

∴DF⊥BF;

(2)如图,过点C作CH⊥BF于H,

∵△CDF≌△CGF,∠DFB=90°,

∴∠CFD=∠CFG=45°,DF=FG=2,

∵CH⊥BF,

∴∠CFH=∠FCH=45°,

∴CH=FH,

∴CF=CH=4,

∴CH=FH=4,

∴GH=FH﹣FG=2,

∴CG,

∴CD=CG=BC=AB=,

∵CB=CG,CH⊥BG,

∴BH=GH=2,

∵AD∥BC,

∴∠AEB=∠CBH,

又∵∠DAB=∠CHB=90°,

∴△AEB∽△HBC,

∴,

∴,

∴AE=;

(3)连接BD,过点F作FM⊥AD于M,作∠AFN=∠FAD,交AD于N,

∵四边形ABCD是正方形,

∴∠ABD=∠ADB=45°,

∵∠DFB=∠DAB=90°,

∴点D、F、A、B四点共圆,

∴∠DBF=∠DAF,∠FDA=∠FBA,

∵∠ABD=∠FBD+∠FBA=∠FDA+∠DAF=45°,∠ADF=2∠FAD,

∴∠FDA=30°,∠FAD=15°,

∵∠AFN=∠FAD=15°,

∴∠FNM=30°,

又∵FM⊥AD,

∴NM=FM,FN=2MF=AN,

∴AM=AN+MN=(2+)FM,

∴tan∠FAD=.

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