题目内容

【题目】如果一个四边形的对角线把四边形分成两个三角形,一个是等边三角形,另一个是该对角线所对的角为60°的三角形,我们把这条对角线叫做这个四边形的理想对角线,这个四边形称为理想四边形.

(1)如图①,在Rt△ABC中∠C=90°,∠B=30°,AC=4,D为AB上一点,AD=2,E为BC中点,连接DE.求证:四边形ADEC为理想四边形;

(2)如图②,△ABC是等边三角形,若BD为理想对角线,四边形ABCD为理想四边形.请画图找出符合条件的C点落在怎样的图形上;

(3)在(2)的条件下,

①若△BCD为直角三角形,BC=3,求AC的长度;

②如图③,若CD=x,BC=y,AC=z,请直接写出x,y,z之间的数量关系.

【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)①或;②x2+xy+y2=z2 ,理由见解析

【解析】

(1) 连接CD,证明△ACB∽△ADC,推出∠ADC=∠ACB=90°,再证明△CDE是等边三角形即可;

(2)如图②中,作等腰三角形ODB,使得OD=OB,∠DOB=120°,以O为圆心,OD为半径作⊙O,当点C在弧BCD上时,∠DCB=∠DOB=60°,满足条件;

(3)①分两种情形:如图③﹣1中,当∠CDB=90°时,如图③﹣2中,当∠CBD=90°时,分别利用勾股定理求解即可;

②以CD为边作等边△ECD,连接BE,作EF⊥BC交BC的延长线于F.利用全等三角形的性质以及勾股定理可得结论.

(1)证明:如图1中,连接CD,

∵∠ACB=90°,AC=4,∠B=30°,

∴AB=2AC=8,

∵,,

∴,

∵∠A=∠A,

∴△ACB∽△ADC,

∴∠ADC=∠ACB=90°,

∵EC=EB,

∴DE=EC=EB,

∵∠B=30°,

∴BC=2CD,

∴CD=DE=EC,

∴△CDE是等边三角形,

∵∠A=60°,

∴四边形ADEC为理想四边形;

(2)解:如图②中,作等腰三角形ODB,使得OD=OB,∠DOB=120°,以O为圆心,OD为半径作⊙O,当点C在弧BCD上时,∠DCB=∠DOB=60°,满足条件;

(3)解:①如图③﹣1中,当∠CDB=90°时,

∵∠CDB=90°,∠BCD=60°,BC=3,

∴BD=BCsin6°=,∠CBD=30°,

∵△ABD是等边三角形,

∴AB=BD=,∠ABD=60°,

∴∠ABC=90°,

∴,

③﹣2中,当∠CBD=90°时,同法可得AC=,

综上所述,AC的值为或;

②如图④中,结论:x2+xy+y2=z2,

理由:以CD为边作等边△ECD,连接BE,作EF⊥BC交BC的延长线于F,

∵∠EDC=∠ADB=60°,

∴∠EDB=∠CDA,

∵ED=CD,BD=AD,

∴△EDB≌△CDA(SAS),

∴AC=BE=z,

∵∠ECD=∠DCB=60°,CD=CE=x,

∴∠ECF=60°,∠CEF=30°,

∴CF=EC=x.EF=CF=x,

在Rt△EFB中,∵BE2=EF2+BF2,

∴z2=(x)2+(y+x)2,

整理得:x2+xy+y2=z2.

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