题目内容

【题目】问题情境

在综合实践课上,同学们以“正方形和直线的旋转”为主题分组开展数学探究活动,已知正方形ABCD,直线PQ经过点A,并绕点A旋转,作点B关于直线PQ的对称点E,直线DE交直线PQ于点F,连结AE,BE.

操作发现

(1)如图1,设∠PAB=25°则∠ADF=   °.

(2)“梦想小组”的同学们发现,∠BEF的度数是一个定值,这个值为   .

(3)“创新小组”的同学们发现,线段AB、DF、EF之间存在特殊的数量关系,请写出这一关系式,并说明理由:

拓展应用

(4)如图2,当直线PQ在正方形ABCD的外部时,“进取小组”的同学们发现(3)的结论仍然成立,并提出新问题;若DF=3,EF=4,直接写出正方形ABCD的边长.

【答案】(1)70°;(2)45°;(3)EF2+DF2=2AB2,详见解析;(4)5

【解析】

(1)利用折叠得出∠BAP=∠EAP=25°,进而求出∠BAE=50°,即可得出结论;

(2)设∠BAP=α,先求出∠AED=45°+α,再求出∠AEB,即可得出结论;

(3)利用(2)判断出∠BFE=90°,即△BDF是直角三角形,利用勾股定理即可得出结论;

(4)先判断出∠AED=∠ABF,再判断出∠AED=∠ADE,即可得出∠BFD=90°,即可得出结论.

解:(1)∵∠PAB=25°,

由折叠知,∠PAB=∠EAP=25°,

∴∠BAE=50°,

∵四边形ABCD是正方形,

∴∠BAD=90°,

∴∠DAE=40°,

∴∠ADF=(180°﹣40°)=70°

(2)设∠BAP=α,

由折叠知,AE=AD,∠EAF=∠BAF=α,

∵四边形ABCD是正方形,

∴AB=AD,∠BAD=90°,

∴AD=AE,∠DAE=90°﹣∠BAE=90°﹣2α,

∴∠AED=(180°﹣∠DAE)=90°﹣∠DAE=90°﹣(90°﹣2α)=45°+α,

由折叠知,BE⊥AP,

∴∠AEB+∠EAF=90°,

∴∠AEB=90°﹣∠EAF=90°﹣α,

∴∠BEF=180°﹣∠AEB﹣∠AED=180°﹣(90°﹣α)﹣(45°+α)=45°,

故答案为:45°;

(3)EF2+DF2=2AB2;

理由:如图1,连接BF,

由折叠知,BF=EF,∠BEF=∠EBF,

由(2)知,∠BEF=45°,

∴∠BFE=90°,

连接BD,

∴△BDF是直角三角形,

∴BD2=BF2+DF2=EF2+DF2,

∵BD是正方形ABCD的对角线,

∴BD2=2AB2,

∴EF2+DF2=2AB2;

(4)如图2,连接BD,BF,

由折叠知,∠BEF=∠EBF,∠AEB=∠ABE,

∴∠AED=∠ABF,

由折叠知,EF=BF,AE=AB,

∵四边形ABCD是正方形,

∴∠BAD=90°,AB=AD,

∴AE=AD,

∴∠AED=∠ADE,

∴∠ABF=∠ADE,

∵∠AOB=∠FOD,

∴∠BFD=∠BAD=90°

∴△BDF是直角三角形,

∴BD2=BF2+DF2=EF2+DF2,

∵BD是正方形ABCD的对角线,

∴BD2=2AB2,

∴EF2+DF2=2AB2,

∵DF=,EF=,

∴2AB2=32+18=50,

∴AB=5

即:正方形ABCD的边长为5.

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