题目内容

【题目】爱好思考的小茜在探究两条直线的位置关系查阅资料时,发现了“中垂三角形”,即两条中线互相垂直的三角形称为“中垂三角形”.如图(1)、图(2)、图(3)中,AF、BE是ABC的中线,AFBE于点P,像ABC这样的三角形称为“中垂三角形”.设BC=a,AC=b,AB=c.

(特例探究)

(1)如图1,当tan∠PAB=1,c=2时,a=   ,b=   

如图2,当PAB=30°,c=4时,a=   ,b=   

(归纳证明)

(2)请你观察(1)中的计算结果,猜想a2、b2、c2三者之间的关系,用等式表示出来,并利用图3证明你的结论.

(拓展证明)

(3)如图4,ABCD中,E、F分别是AD、BC的三等分点,且AD=3AE,BC=3BF,连接AF、BE、CE,且BECE于E,AF与BE相交点G,AD=6,AB=6,求AF的长.

【答案】(1)4,4;(2)猜想:a 2,b2,c2三者之间的关系是:a2+b2=5c2(3)AF=2

【解析】

试题(1)①由等腰直角三角形的性质得到AP=BP=AB=4,根据三角形中位线的性质,得到EFABEF=AB=2再由勾股定理得到结果;②如图2,连接EF类比①,结合PEF~△ABP进行求解

(2)连接EF类比着(1)即可证得结论;

(3)根据全等三角形的性质得到AG=GF得到BGABF的中线,AB的中点H,连接FH,并延长交DA的延长线于P,推出四边形CSPF是平行四边形,根据平行四边形的性质得到FPCE,得到ABF是中垂三角形,于是得到结论.

解:(1)∵AF⊥BE,∠ABE=45°,

∴AP=BP=AB=4,

AF,BE是ABC的中线,

∴EF∥AB,EF=AB=2

∴∠PFE=∠PEF=45°,

∴PE=PF=2,

在RtFPB和RtPEA中,

AE=BF==2

∴AC=BC=4

∴a=b=4

如图2,连接EF,

同理可得:EF=×2=1,

∵EF∥AB,

∴△PEF~△ABP,

=

在RtABP中,

AB=2,∠ABP=30°,

∴AP=1,PB=

∴PF=,PE=

在RtAPE和RtBPF中,

AE=,BF=

∴a=,b=

故答案为:4,4

(2)猜想:a 2,b2,c2三者之间的关系是:a2+b2=5c2

证明:如图3,连接EF,

AF,BE是ABC的中线,

EF是ABC的中位线,

∴EF∥AB.且 EF=AB=c.

==

设 PF=m,PE=n 则AP=2m,PB=2n,

在RtAPB中,(2m)2+(2n)2=c2

在RtAPE中,(2m)2+n2=(2

在RtBPF中,m2+(2n)2=(2

得:m2+n2=,由②+③得:5( m2+n2)=

∴a 2+b2=5 c2

(3)在AGE与FGB中,

∴△AGE≌△FGB,

∴BG=EG,AG=GF,

BG是ABF的中线,

如图4,取AB的中点H,连接FH,并延长交DA的延长线于P,

同理,△APH≌△BFH,

∴AP=BF,PE=CF=2BF,

∴PE∥CF,PE=CF,

四边形CSPF是平行四边形,

∴FP∥CE,

∵BE⊥CE,

∴FP⊥BE,即FH⊥BG,

∴△ABF是中垂三角形,

由(2)知,AB2+AF2=5BF2

∵AB=6,BF=AD=2

∴36+AF2=5×(22

∴AF=2

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