题目内容

【题目】综合与实践

问题情境

数学活动课上,老师让同学们根据如下问题情境,发现并提出问题.

如图1,△ABC与△EDC都是等腰直角三角形,点E,D分别在AC和BC上,连接EB.将线段EB绕点B顺时针旋转90°,得到的对应线段为BF.连接DF.“兴趣小组”提出了如下两个问题:①AE=BD,AE⊥BD;②DF=AB,DF⊥AB.

解决问题:

(1)请你证明“兴趣小组”提出的第②个问题.

探索发现:

(2)“实践小组”在图1的基础上,将△EDC绕点C顺时针旋转角度(0°<<90°),其它条件保持不变,得到图2.

①请你帮助“实践小组”探索:“兴趣小组”提出的两个问题是否还成立?如果成立,请给出证明;若不成立,请说明理由.

②如图3,当AD=AF时,请求出此时旋转角α的大小.

【答案】(1)见解析;(2)①成立,见解析;②45°

【解析】

(1)根据等腰直角三角形的性质及线段的和差关系可得AE=DB,由旋转的性质可得∠EBF=90°,BE=BF,根据三角形外角性质及角的和差关系可得∠AEB=∠DBF,利用SAS可证明△AEB≌△DBF,可得AB=DF,∠ABE=∠DFB,由∠ABE+∠ABF=90°可得∠DFB+∠ABF=90°,即可得出∠AQF=90°,可得AB⊥DF;

(2)①如图,延长AE与BD交于点P,交BC于O,根据旋转的性质可得∠ACE=∠DCB,利用SAS可证明△ACE≌△BCD,可得AE=BD,∠CAE=∠CBD,根据角的和差关系可得∠APB=90°,可得AE⊥BD;根据三角形外角性质及角的和差关系可得∠AEB=∠DBF,利用SAS可证明△AEB≌△DBF,可得AB=DF,∠ABE=∠DFB,由∠ABE+∠ABF=90°可得∠DFB+∠ABF=90°,即可得出∠AQF=90°,可得AB⊥DF;

②根据AD=AF,AB⊥DF可得AB垂直平分DF,可得BD=BF=BE,利用SSS可证明△BEC≌△BDC,可得∠DCB=∠ECB=∠ECD=45°,根据旋转的性质可得α=∠DCB=45°.

(1)∵△ABC与△EDC为等腰直角三角形,

∴AC=BC,EC=DC,

∴AE=DB.

∵将线段EB绕点B顺时针旋转90°,得到的对应线段为BF,

∴∠EBF=90°,BE=BF,

∵∠AEB=∠C+∠EBC,∠DBF=∠EBF+∠DBE,∠C=∠EBF=90°,

∴∠AEB=∠DBF.

在△AEB和△DBF中,

∴△AEB≌△DBF,

∴AB=DF,∠ABE=∠DFB.

∵∠ABE+∠ABF=90°,

∴∠DFB+∠ABF=90°,

∴∠AQF=90°,即AB⊥DF.

(2)①如图,延长AE与BD交于点P,交BC于O,

∵将△EDC绕点C顺时针旋转角度

∴∠ACE=∠DCB,

在△ACE和△BCD中,

∴△ACE≌△BCD,

∴AE=BD,∠CAE=∠CBD.

∵∠AOC=∠BOP,∠AOC+∠CAO=90°,

∴∠CBD+∠BOP=90°,

∴∠APB=90°,即AP⊥BD.

∵∠AEB=∠APB+∠EBD,∠DBF=∠EBF+∠DBE,∠APB=∠EBF=90°,

∴∠AEB=∠DBF.

在△AEB和△DBF中,

∴△AEB≌△DBF,

∴AB=DF,∠ABE=∠DFB.

∵∠ABE+∠ABF=90°,

∴∠DFB+∠ABF=90°,

∴∠AQF=90°,即AB⊥DF.

②∵AD=AF,AB⊥DF,

∴AB垂直平分DF.

∴BD=BF=BE,

在△BEC和△BDC中,

∴△BEC≌△BDC,

∴∠DCB=∠ECB=∠ECD=45°.

∴旋转角α的大小是45°.

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