题目内容

【题目】(1)问题发现:如图①,在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D是BC的中点,以点D为顶点作正方形DFGE,使点A、C分别在DE和DF上,连接BE、AF.则线段BE和AF数量关系_____.

(2)类比探究:如图②,保持△ABC固定不动,将正方形DFGE绕点D旋转α(0°<α≤360°),则(1)中的结论是否成立?如果成立,请证明;如果不成立,请说明理由.

(3)解决问题:若BC=DF=2,在(2)的旋转过程中,连接AE,请直接写出AE的最大值.

【答案】(1)BE=AF;(2)成立;(3)AE的最大值为3.

【解析】

(1)根据等腰直角三角形的性质和正方形的性质得出AD=BD,DE=DF,∠BDE=∠ADF,证明△BDE≌△ADF,即可得出结论;

(2)根据等腰直角三角形的性质和正方形的性质得出AD=BD,DE=DF,∠BDE=∠ADF,证明△BDE≌△ADF,即可得出结论;注意两种情况讨论;

(3)当点A、D、E共线时,AE取得最大值,最大值为AD+DE,求出DE的长,即可得出结果.

解:(1)∵△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D是BC的中点,

∴AD=BD=DC,∠BDA=90°,

∵四边形DFGE是正方形,

∴DE=DF,∠EDF=90°,

∴∠BDE=∠ADF=90°,

在△BDE和△ADF中, ,

∴△BDE≌△ADF(SAS),

∴BE=AF

故答案为:BE=AF;

(2)成立;理由如下:

当正方形DFGE在BC的上方时,如图②所示,连接AD,

∵在Rt△ABC中,AB=AC,D为斜边BC的中点,

∴AD=BD,AD⊥BC,

∴∠ADE+∠EDB=90°,

∵四边形DFGE为正方形,

∴DE=DF,且∠EDF=90°,

∴∠ADE+∠ADF=90°,

∴∠BDE=∠ADF,

在△BDE和△ADF中,,

∴△BDE≌△ADF(SAS),

∴BE=AF;

当正方形DFGE在BC的下方时,连接AD,如图③所示:

∵∠BDE=∠BDF+90°,∠ADF=∠BDF+90°,

∴∠BDE=∠ADF,

在△BDE和△ADF中,,

∴△BDE≌△ADF(SAS),

∴BE=AF;

综上所述,(1)中的结论BE=AF成立;

(3)在△ADE中,∵AE<AD+DE,

∴当点A、D、E共线时,AE取得最大值,最大值为AD+DE.如图④所示:

则AD=BC=1,DE=DF=2,

∴AE=AD+DE=3,

即AE的最大值为3.

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