题目内容

【题目】阅读下列材料,然后解决问题:和、差、倍、分等问题中有着广泛的应用,截长法与补短法在证明线段的和、差、倍、分等问题中有着广泛的应用.具体的做法是在某条线段上截取一条线段等于某特定线段,或将某条线段延长,使之与某特定线段相等,再利用全等三角形的性质等有关知识来解决数学问题.

(1)如图1,在△ABC中,若 AB=12,AC=8,求 BC边上的中线AD的取值范围.

解决此问题可以用如下方法:延长AD到点E使 DE=AD,再连接 BE,把AB、AC、2AD集中在△ABE中.利用三角形三边的关系即可判断中线 AD的取值范围是_______.

问题解决:

(2)如图2,在四边形ABCD中,AB=AD,∠ABC+∠ADC=180°,E、F分别是边BC,CD上的两点,且∠EAF=∠BAD,求证:BE+DF=EF.

问题拓展:

(3)如图3,在△ABC中,∠ACB=90°,∠CAB=60°,点D是△ABC 外角平分线上一点,DE⊥AC交 CA延长线于点E,F是 AC上一点,且DF=DB.

求证:AC﹣AE=AF.

【答案】(1)2<AD<10;(2)证明见解析;(3)证明见解析.

【解析】

(1)延长 AD 到点 E 使 DE=AD,连接 BE,证明△ADC≌△EDB,根据全等三角形的性质得到 BE=AC,根据三角形三边关系计算;

(2)延长 CB 到 G,使 BG=DF,证明△ABG≌△ADF,根据全等三角形的性质得到 AG=AF,∠GAB=∠FAD,证明△AEG≌△AEF,根据全等三角形的性质证明;

(3)作 DH⊥AB 于 H,在 AB 上截取 BR=AF,分别证明 Rt△DEF≌Rt△DHB,

△DAF≌△DRB,根据全等三角形的性质证明.

解:(1)延长 AD 到点E使 DE=AD,连接 BE,

在△ADC 和△EDB中,

∴△ADC≌△EDB(SAS),

∴BE=AC=8,

AB﹣BE<AE<AB+BE,即21﹣8<2AD<12+8,

∴2<AD<10,

故答案为:2<AD<10;

(2)证明:延长 CB 到 G,使 BG=DF,

∵∠ABC+∠ADC=180°,∠ABC+∠ABG=180°,

∴∠ADC=∠ABG,

在△ABG 和△ADF 中,

∴△ABG≌△ADF(SAS),

∴AG=AF,∠GAB=∠FAD,

∵∠EAF= ∠BAD,

∴∠FAD+∠BAE=∠GAB+∠BAE= ∠BAD,

∴∠GAE=∠FAE,

在△AEG 和△AEF 中,

∴△AEG≌△AEF(SAS),

∴EF=GE,

∴EF=BE+BG=BE+DF;

(3)证明:作 DH⊥AB 于 H,在 AB 上截取 BR=AF,

∵∠CAB=60°,∠ACB=90°,

∴∠ABC=30°,

∴AB=2AC,

∵点 D 是△ABC 外角平分线上一点,DE⊥AC,DH⊥AB,

∴DE=DH,AH=AE,

在 Rt△DEF 和 Rt△DHB 中,

∴Rt△DEF≌Rt△DHB(HL)

∴∠DFA=∠DBA,

在△DAF 和△DRB 中,

∴△DAF≌△DRB(SAS)

∴DA=DR,

∴AH=HR=AE= AR,

∵AF=BR=AB﹣AR=2AC﹣2AE

∴AC﹣AE=AF.

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