题目内容

13.已知线段MN=8,C是线段MN上一动点,在MN的同侧分别作等边△CMD和等边△CNE.
(1)如图①,连接DN与EM,两条线段相交于点H,求证ME=DN,并求∠DHM的度数;
(2)如图②,过点D、E分别作线段MN的垂线,垂足分别为F、G,问:在点C运动过程中,DF+EG的长度是否为定值,如果是,请求出这个定值,如果不是请说明理由;
(3)当点C由点M移到点N时,点H移到的路径长度为$\frac{16\sqrt{3}}{9}$π(直接写出结果)

分析 (1)根据等边三角形的性质得到CM=CD,EC=NC,∠DCM=∠ECN=60°,根据全等三角形的性质得到ME=DN,∠CME=∠CDN,根据三角形的内角和得到∠DHM=∠DCM=60°;
(2)设MF=FC=x,则CG=NG=4-x,得到DF=$\sqrt{3}$x,EG=$\sqrt{3}$(4-x),即可得到结论;
(3)如图③,当点C由点M移到点N时,点H移动的路径即为$\widehat{MHN}$,根据邻补角的定义得到∠MHN=120°,根据圆周角定义得到∠MON=120°,解直角三角形得到OM=ON=$\frac{8\sqrt{3}}{3}$,于是得到结论.

解答 (1)证明:∵△CMD与△CNE是等边三角形,
∴CM=CD,EC=NC,∠DCM=∠ECN=60°,
∴∠DCN=∠MCE=120°,
在△MCE与△DCN中,$\left\{\begin{array}{l}{MC=DC}\\{∠MCE=∠DCN}\\{EC=NC}\end{array}\right.$,
∴△MCE≌△DCN,
∴ME=DN,∠CME=∠CDN,
∵∠1=∠2,
∴180°-∠CME-∠1=180°-∠CDN-∠2,
∴∠DHM=∠DCM=60°;
(2)解:DF+EG为定值,
理由:设MF=FC=x,则CG=NG=4-x,
∴DF=$\sqrt{3}$x,EG=$\sqrt{3}$(4-x),
∴DF+GE=$\sqrt{3}$x+$\sqrt{3}$(4-x)=4$\sqrt{3}$;
(3)解:如图③,当点C由点M移到点N时,点H移到的路径即为$\widehat{MHN}$,
∵∠MHD=60°,
∴∠MHN=120°,
∴∠MPN=60°,
∴∠MON=120°,
∵MN=8,
∴OM=ON=$\frac{8\sqrt{3}}{3}$,
∴点H移到的路径长度=$\frac{120π×\frac{8\sqrt{3}}{3}}{180}$=$\frac{16\sqrt{3}π}{9}$,
故答案为:$\frac{16\sqrt{3}π}{9}$.

点评 本题考查了全等三角形的判定和性质,等边三角形的性质,圆内接四边形的性质,圆周角定理,正确的作出图形是解题的关键.

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