题目内容

【题目】已知:四边形ABCD是菱形,AB=4,∠ABC=60°,有一足够大的含60°角的直角三角尺的60°角的顶点与菱形ABCD的顶点A重合,两边分别射线CB、DC相交于点E、F,且∠EAP=60°.

(1)如图1,当点E是线段CB的中点时,请直接判断△AEF的形状是   .

(2)如图2,当点E是线段CB上任意一点时(点E不与B、C重合),求证:BE=CF;

(3)如图3,当点E在线段CB的延长线上,且∠EAB=15°时,求点F到BC的距离.

【答案】(1)△AEF是等边三角形,理由见解析;(2)见解析;(3)点F到BC的距离为3﹣.

【解析】

(1)连接AC,证明△ABC是等边三角形,得出AC=AB,再证明△BAE≌△DAF,得出AE=AF,即可得出结论;

(2)连接AC,同(1)得:△ABC是等边三角形,得出∠BAC=∠ACB=60°,AB=AC,再证明△BAE≌△CAF,即可得出结论;

(3)同(1)得:△ABC和△ACD是等边三角形,得出AB=AC,∠BAC=∠ACB=∠ACD=60°,证明△BAE≌△CAF,得出BE=CF,AE=AF,证出△AEF是等边三角形,得出∠AEF=60°,证出∠AEB=45°,得出∠CEF=∠AEF﹣∠AEB=15°,作FH⊥BC于H,在△CEF内部作∠EFG=∠CEF=15°,则GE=GF,∠FGH=30°,由直角三角形的性质得出FG=2FH,GH=FH,CF=2CH,FH=CH,设CH=x,则BE=CF=2x,FH=x,GE=GF=2FH=2x,GH=FH=3x,得出EH=4+x=2x+3x,解得:x=﹣1,求出FH=x=3﹣即可.

(1)解:△AEF是等边三角形,理由如下:

连接AC,如图1所示:

∵四边形ABCD是菱形,

∴AB=BC=AD,∠B=∠D,

∵∠ABC=60°,

∴∠BAD=120°,△ABC是等边三角形,

∴AC=AB,

∵点E是线段CB的中点,

∴AE⊥BC,

∴∠BAE=30°,

∵∠EAF=60°,

∴∠DAF=120°﹣30°﹣60°=30°=∠BAE,

在△BAE和△DAF中,

,

∴△BAE≌△DAF(ASA),

∴AE=AF,

又∵∠EAF=60°,

∴△AEF是等边三角形;

故答案为:等边三角形;

(2)证明:连接AC,如图2所示:

同(1)得:△ABC是等边三角形,

∴∠BAC=∠ACB=60°,AB=AC,

∵∠EAF=60°,

∴∠BAE=∠CAF,

∵∠BCD=∠BAD=120°,

∴∠ACF=60°=∠B,

在△BAE和△CAF中,

,

∴△BAE≌△CAF(ASA),

∴BE=CF;

(3)解:同(1)得:△ABC和△ACD是等边三角形,

∴AB=AC,∠BAC=∠ACB=∠ACD=60°,

∴∠ACF=120°,

∵∠ABC=60°,

∴∠ABE=120°=∠ACF,

∵∠EAF=60°,

∴∠BAE=∠CAF,

在△BAE和△CAF中,

,

∴△BAE≌△CAF(ASA),

∴BE=CF,AE=AF,

∵∠EAF=60°,

∴△AEF是等边三角形,

∴∠AEF=60°,

∵∠EAB=15°,∠ABC=∠AEB+∠EAB=60°,

∴∠AEB=45°,

∴∠CEF=∠AEF﹣∠AEB=15°,

作FH⊥BC于H,在△CEF内部作∠EFG=∠CEF=15°,如图3所示:

则GE=GF,∠FGH=30°,

∴FG=2FH,GH=FH,

∵∠FCH=∠ACF﹣∠ACB=60°,

∴∠CFH=30°,

∴CF=2CH,FH=CH,

设CH=x,则BE=CF=2x,FH=x,GE=GF=2FH=2x,GH=FH=3x,

∵BC=AB=4,

∴CE=BC+BE=4+2x,

∴EH=4+x=2x+3x,

解得:x=﹣1,

∴FH=x=3﹣,

即点F到BC的距离为3﹣.

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