题目内容

【题目】如图,已知正方形ABCD中,以BF为底向正方形外侧作等腰直角三角形BEF,连接DF,取DF的中点G,连接EG,CG.

(1)如图1,当点A与点F重合时,猜想EG与CG的数量关系为   ,EG与CG的位置关系为   ,请证明你的结论.

(2)如图2,当点F在AB上(不与点A重合)时,(1)中结论是否仍然成立?请说明理由;如图3,点F在AB的左侧时,(1)中的结论是否仍然成立?直接做出判断,不必说明理由.

(3)在图2中,若BC=4,BF=3,连接EC,求的面积.

【答案】(1)EG=CG,EG⊥CG;(2)当点F在AB上(不与点A重合)时,(1)中结论仍然成立,理由见解析,点F在AB的左侧时,(1)中的结论仍然成立;(3)S△CEG=.

【解析】

(1)过E作EM⊥AD交AD的延长线于M,证明△AME是等腰直角三角形,得出AM=EM=AE=AB,证出DG=AG=AD=AM=EM,得出GM=CD,证明△GEM≌△CGD(SAS),得出EG=CG,∠EGM=∠GCD,证出∠CGE=180°-90°=90°,即可得出EG⊥CG;

(2)延长EG至H,使HG=EG,连接DH、CH、CE,证明△EFG≌△HDG(SAS),得出EF=HD,∠EFG=∠HDG,证明△CBE≌△CDH(SAS),得出CE=CH,∠BCE=∠DCH,得出∠ECH=∠BCD=90°,证明△ECH是等腰直角三角形,得出CG=EH=EG,EG⊥CG;延长EG至H,使HG=EG,连接DH、CH、CE,同理可证CG=EH=EG,EG⊥CG;

(3)作EM垂直于CB的延长线与M,先求出BM,EM的值,即可根据勾股定理求出CE的长度,从而求出CG的长,即可求出面积.

解:(1)EG=CG,EG⊥CG;理由如下:

过E作EM⊥AD交AD的延长线于M,如图1所示:

则∠M=90°,

∵四边形ABCD是正方形,

∴AB=AD=CD,∠BAD=∠D=90°,

∴∠BAM=90°,

∵△BEF是等腰直角三角形,

∴∠BAE=45°,AE=AB,

∴∠MAE=45°,

∴△AME是等腰直角三角形,

∴AM=EM=AE=AB,

∵G是DF的中点,

∴DG=AG=AD=AM=EM,

∴GM=CD,

在△GEM和△CGD中,

,

∴△GEM≌△CGD(SAS),

∴EG=CG,∠EGM=∠GCD,

∵∠GCD+∠DGC=90°,

∴∠EGM+∠DGC=90°,

∴∠CGE=180°-90°=90°,

∴EG⊥CG;

(2)当点F在AB上(不与点A重合)时,(1)中的结论仍然成立,理由如下:

延长EG至H,使HG=EG,连接DH、CH、CE,如图2所示:

∵G是DF的中点,

∴FG=DG,

在△EFG和△HDG中,,

∴△EFG≌△HDG(SAS),

∴EF=HD,∠EFG=∠HDG,

∵△BEF是等腰直角三角形,

∴EF=BE,∠BFE=∠FBE=45°,

∴BE=DH,

∵四边形ABCD是正方形,

∴AB∥CD,∠ABC=∠BCD=90°,BC=CD,

∴∠AFD=∠CDG,

∴∠AFE=∠CDH=135°,

∵∠CBE=90°+45°=135°,

∴∠CBE=∠CDH,

在△CBE和△CDH中,

,

∴△CBE≌△CDH(SAS),

∴CE=CH,∠BCE=∠DCH,

∴∠ECH=∠BCD=90°,

∴△ECH是等腰直角三角形,

∵EG=HG,

∴CG=EH=EG,EG⊥CG;

点F在AB的左侧时,(1)中的结论仍然成立,理由如下:

延长EG至H,使HG=EG,连接DH、CH、CE,如图3所示:

∵G是DF的中点,

∴FG=DG,

在△EFG和△HDG中,

,

∴△EFG≌△HDG(SAS),

∴EF=HD,∠EFG=∠HDG,

∵△BEF是等腰直角三角形,

∴EF=BE,∠BEF=90°,

∴BE=DH,

∵四边形ABCD是正方形,

∴AB∥CD,∠ABC=∠BCD=90°,BC=CD,

∴∠BNF=∠CDG,

∵∠EFG+∠BNF+∠BEF+∠ABE=∠HDG+∠CDG+∠CDH=360°,

∴∠BEF+∠ABE=∠CDH,

∴∠ABC+∠ABE=∠CDH,即∠CBE=∠CDH,

在△CBE和△CDH中,

,

∴△CBE≌△CDH(SAS),

∴CE=CH,∠BCE=∠DCH,

∴∠ECH=∠BCD=90°,

∴△ECH是等腰直角三角形,

∵EG=HG,

∴CG=EH=EG,EG⊥CG;

(3)如下图所示:作EM垂直于CB的延长线与M,

∵△BEF为等腰直角三角形,BF=3,

∴BE=,∠ABE=45°,

∵EM⊥BM,AB⊥CM,

∴∠EBM=45°,

∴△EMB为等腰直角三角形,

∴EM=BM=,

∵BC=4,

∴CM=,

∴CE=,

由(2)知,△GEC为等腰直角三角形,

∴CG=EG=,

∴S△CEG=.

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