题目内容
13.已知菱形ABCD的边长为1.∠ADC=60°,等边△AEF两边分别交边DC、CB于点E、F.(1)如图1,若点E、F分别是边DC、CB的中点.求证:菱形ABCD对角线AC、BD交点O即为等边△AEF的外心;
(2)若点E、F始终分别在边DC、CB上移动.记等边△AEF的外心为点P.
①如图2.求证:△AEF的外心P落在直线BD上
②如图3,当AE⊥CD时,过点P任作一直线分别交边DA于点M,交边DC的延长线于点N,求$\frac{1}{DM}$+$\frac{1}{DN}$的值.
分析 (1)连接OE、0F,根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,即可证明0E=OF=OA,则点O即为△AEF的外心;
(2)①连接PE、PA,过点P分别作PI⊥CD于I,证明△PIE≌△PJA,即可证明PI=PJ,则P在∠ADC的平分线上,则一定在对角线上;
③由(1)可得点P在BD上,即为△AEF的外心,证明△NCG∽△NDM,根据相似三角形的对应边的比相等即可证明.
解答
(1)证明:连接OE、0F(如图①).
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,BD平分∠ADC.AD=DC=BC,
∴∠COD=∠COB=∠AOD=90°.
∠ADO=$\frac{1}{2}$∠ADC=$\frac{1}{2}$×60°=30°,
又∵E、F分别为DC、CB中点,
∴OE=$\frac{1}{2}$CD,OF=$\frac{1}{2}$BC,OA=$\frac{1}{2}$AD,
∴0E=OF=OA,
∴点O即为△AEF的外心.
(2)①证明:如图②,分别连接PE、PA,过点P分别作PI⊥CD于I,
PJ⊥AD于J,则∠PIE=∠PJD=90°,![]()
∵∠ADC=60°,
∴∠IPJ=360°-∠PIE-∠PJD-∠JDI=120°,
∵点P是等边△AEF的外心,
∴∠EPA=120°,
PE=PA,∴∠IPJ=∠EPA,
∴∠IPE=∠JPA,
∴在△PIE和△PJA中,
$\left\{\begin{array}{l}{PE=PA}\\{∠IPE=∠JPA}\\{∠EIP=∠AJP}\end{array}\right.$,
∴△PIE≌△PJA,
∴PI=PJ,
∴点P在∠ADC的平分线上,即点P落在直线DB上.
②解:当AE⊥DC时,点E、F分别为DC、CB中点.连接BD、AC交于点P,
由(1)可得点P在BD上,即为△AEF的外心.
如图③.设MN交BC于点G,
设DM=x,DN=y(x≠0.y≠O),则CN=y-1,
∵BC∥DA,
∴△GBP≌△MDP.![]()
∴BG=DM=x.
∴CG=1-x,
∵BC∥DA,
∴△NCG∽△NDM,
∴$\frac{CN}{DN}$=$\frac{CG}{DM}$,
∴$\frac{y-1}{y}$=$\frac{1-x}{x}$,
∴x+y=2xy,
∴$\frac{1}{x}$+$\frac{1}{y}$=2
即$\frac{1}{DM}$+$\frac{1}{DN}$=2.
点评 本题是菱形的性质以及全等三角形的判定与性质以及相似三角形的判定与性质的综合应用,正确作出辅助线是解决本题的关键.
| A. | 125° | B. | 135° | C. | 105° | D. | 145° |
| A. | 20% | B. | 40% | C. | 60% | D. | 80% |