题目内容

【题目】如图,在正方形ABCD中,P是边BC上的一动点(不与点B,C重合),点B关于直线AP的对称点为E,连接AE,连接DE并延长交射线AP于点F,连接BF

(1)若,直接写出的大小(用含的式子表示).

(2)求证:.

(3)连接CF,用等式表示线段AF,BF,CF之间的数量关系,并证明.

【答案】(1)45°+;(2)证明见解析;(3)AF=BF+CF.

【解析】

(1)过点A作AG⊥DF于G,由轴对称性质和正方形的性质可得AE=AD,∠BAP=∠EAF,根据等腰三角形“三线合一”的性质可得∠EAG=∠DAG,即可得∠FAG=∠BAD=45°,∠DAG+∠BAP=45°,根据直角三角形两锐角互余的性质即可得答案;

(2)由(1)可得∠FAG=∠BAD=45°,由AG⊥PD可得∠APG=45°,根据轴对称的性质可得∠BPA=∠APG=45°,可得∠BFD=90°,即可证明BF⊥DF;

(3)连接BD、BE,过点C作CH//FD,交BE延长线于H,由∠BFD=∠BCD=90°可得B、F、C、D四点共圆,根据圆周角定理可得∠FBC=∠FDC,∠DFC=∠DBC=45°,根据平行线的性质可得∠FDC=∠DCH,根据角的和差关系可得∠ABF=∠BCH,由轴对称性质可得BF=EF,可得△BEF是等腰直角三角形,即可得∠BEF=45°,BE=BF,即可证明∠BEF=∠DFC,可得BH//FC,即可证明四边形EFCH是平行四边形,可得EH=FC,EF=CH,利用等量代换可得CH=BF,利用SAS可证明△ABF≌△BCH,可得AF=BH,即可得AF、BF、CF的数量关系.

(1)过点A作AG⊥DF于G,

∵点B关于直线AF的对称点为E,四边形ABCD是正方形,

∴AE=AB,AB=AD=DC=BC,∠BAF=∠EAF,

∴AE=AD,

∵AG⊥FD,

∴∠EAG=∠DAG,

∴∠BAF+∠DAG=∠EAF+∠EAG,

∵∠BAF+∠DAG+∠EAF+∠EAG=∠BAD=90°,

∴∠BAF+∠DAG=∠GAF=45°,

∴∠DAG=45°-,

∴∠ADF=90°-∠DAG=45°+.

(2)由(1)得∠GAF=45°,

∵AG⊥FD,

∴∠AFG=45°,

∵点E、B关于直线AF对称,

∴∠AFB=∠AFE=45°,

∴∠BFG=90°,

∴BF⊥DF.

(3)连接BD、BE,过点C作CH//FD,交BE延长线于H,

∵∠BFD=∠BCD=90°,

∴B、F、C、D四点共圆,

∴∠FDC=∠FBC,∠DFC=∠DBC=45°,

∵CH//FD,

∴∠DCH=∠FDC,

∴∠FBC=∠DCH,

∵∠ABC=∠BCD=90°,

∴∠ABC+∠FBC=∠BCD+∠DCH,即∠ABF=∠BCH,

∵点E、B关于直线AF对称,

∴BF=EF,

∵∠BFE=90°,

∴△BEF是等腰直角三角形,

∴∠BEF=45°,BE=BF,

∴∠BEF=∠DFC,

∴FC//BH,

∴四边形EFCH是平行四边形,

∴EH=FC,CH=BF,

在△ABF和△BCH中,,

∴AF=BH=BE+EH=BF+CF.

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