题目内容
18.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,现在有一足够大的直角三角板,它的直角顶点D是BC上一点,另两条直角边分别交AB、AC于点E、F.(1)如图1,若DE⊥AB,DF⊥AC,求证:四边形AEDF是矩形;
(2)在(1)条件下,若点D在∠BAC的 角平分线上,试判断此时四边形AEDF的形状,并说明理由;
(3)若点D在∠BAC的角平分线上,将直角三角板绕点D旋转一定的角度,使得直角三角板的两条边与两条直角边分别交于点E、F(如图2),试证明AE+AF=$\sqrt{2}$AD.
分析 (1)由垂直的定义得到∠AED=∠AFD=90°,根据矩形的判定定理即可得到结论;
(2)根据角平分线的性质得到DE=DF,根据正方形的判定定理即可得到矩形AEDF是正方形;
(3)作DM⊥AB于M,DN⊥AC于N,证得四边形AMDN是正方形,由正方形的性质得到AM=DM=DN=AN,∠MDN=∠AMD=90°,由余角的性质得到∠NDF=∠EDM,根据全等三角形的性质得到EM=FN,根据勾股定理得到AD=$\sqrt{2}$AM,由于AM=$\frac{1}{2}$(AM+AN)=$\frac{1}{2}$(AE+AF),等量代换即可得到结论.
解答
解:(1)∵DE⊥AB,BF⊥AC,
∴∠AED=∠AFD=90°,
∵∠BAC=90°,
∴四边形AEDF是矩形;
(2)四边形AEDF是正方形,
理由:∵点D在∠BAC的 角平分线上,DE⊥AB,BF⊥AC,
∴DE=DF,
∴矩形AEDF是正方形;
(3)作DM⊥AB于M,DN⊥AC于N,
∴∠AMD=∠AND=∠BAC=90°,
∵点D在∠BAC的 角平分线上,
∴DM=DN,
∴四边形AMDN是正方形,
∴AM=DM=DN=AN,∠MDN=∠AMD=90°,
∴∠MDF+∠NDF=90°,
∵∠EDF=90°,
∴∠MDF+∠EDM=90°,
∴∠NDF=∠EDM,
在△EMD与△END中,$\left\{\begin{array}{l}{∠EMD=∠DNF}\\{DM=DN}\\{∠EDM=∠NDF}\end{array}\right.$,
∴△EMD≌△END,
∴EM=FN,
∵∠AMD=90°,
∴AM2+DM2=AD2,
∴AD=$\sqrt{2}$AM,
∵AM=$\frac{1}{2}$(AM+AN)=$\frac{1}{2}$(AE+AF),
∴AD=$\sqrt{2}$×$\frac{1}{2}$(AE+AF),
∴AE+AF=$\sqrt{2}$AD.
点评 本题考查了矩形的判定和性质,直角三角形的性质,正方形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,三角形角平分线的性质,正确的作出辅助线构造全等三角形是解题的关键.