题目内容

20.【试题背景】
已知:直线l∥m∥n∥k,平行线l与m、m与n、n与k之间的距离分别为d1、d2、d3,且d1=d3=1,d2=2.我们把四个顶点分别在l、m、n、k这四条平行线上的四边形称为“格线四边形”.
【探究1】
(1)如图1,正方形ABCD为“格线四边形”,BE⊥l于点E,BE的反向延长线交直线于点F.求正方形ABCD的边长.
【探究2】
(2)如图2,菱形ABCD为“格线四边形”且∠ADC=60°,△AEF是等边三角形,AE⊥k于点E,∠AFD=90°,直线DF分别交直线l、k于点G、M.求证:EC=DF.
【拓展】
(3)如图3,l∥k,等边三角形ABC的顶点A、B分别落在直线l、k上,AB⊥k于点B,且AB=4,∠ACD=90°,直线CD分别交直线l、k于点G、M,点D、E分别是线段GM、BM上的动点,且始终保持AD=AE,DH⊥l于点H.猜想:DH在什么范围内,BC∥DE?并说明此时BC∥DE的理由.

分析 (1)利用AAS证明△ABE≌△BCF,即可求得AE和BE的长,然后利用勾股定理即可求解;
(2)连接AC,首先证明△ADC是等边三角形,再证明△AFD≌△AEC(HL),根据全等三角形的对应边相等即可证得;
(3)连接AM,首先证明△ABE≌△ACD,然后证明Rt△ABM≌Rt△ACM(HL),根据全等三角形的对应角相等,以及等腰直角三角形 的性质证明∠MBC=∠MED,则ED∥BC即可证得.

解答 解:(1)如图1,
∵BE⊥l,l∥k,
∴∠AEB=∠BFC=90°,
又四边形ABCD是正方形,
∴∠1+∠2=90°,AB=BC,∠2+∠3=90°,
∴∠1=∠3,
∴在△ABE和△BCF中,
$\left\{\begin{array}{l}{∠1=∠3}\\{∠AEB=∠BFC}\\{AB=BC}\end{array}\right.$,
∴△ABE≌△BCF(AAS),
∴AE=BF=1,
∵BE=d1+d2=3,
∴AB=$\sqrt{{3^2}+{1^2}}=\sqrt{10}$,
∴正方形的边长是$\sqrt{10}$;
(2)如图2,连接AC,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AD=DC,
又∠ADC=60°,
∴△ADC是等边三角形,
∴AD=AC,
∵AE⊥k,∠AFD=90°,∴∠AEC=∠AFD=90°,
∵△AEF是等边三角形,∴AF=AE,
∴△AFD≌△AEC(HL),∴EC=DF.
(3)如图3,
当2<DH<4时,BC∥DE.
理由如下:
连接AM,
∵AB⊥k,∠ACD=90°,
∴∠ABE=∠ACD=90°,
∵△ABC是等边三角形,
∴AB=AC,
∴在△ABE和△ACD中,
$\left\{\begin{array}{l}{AB=AC}\\{AE=AD}\end{array}\right.$,
∴△ABE≌△ACD(HL),
∴BE=CD;
∴在Rt△ABM和Rt△ACM中,$\left\{\begin{array}{l}AB=AC\\ AM=AM\end{array}\right.$,
∴Rt△ABM≌Rt△ACM(HL),
∴BM=CM;
∴∠MBC=∠MCB
∴MB=MC,
∴∠MED=∠MDE,
∵在等腰三角形MDE和等腰三角形MCB中,∠DME=∠CMB,
∴∠MBC=∠MED,
∴ED∥BC.

点评 本题考查了全等三角形的判定与性质以及勾股定理的应用,注意到每个小题之间的联系,正确作出辅助线,构造全等的三角形是本题的关键.

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