在△ABC中,∠B=∠C=α(0°<α<45°),AM⊥BC于点M,D是线段MC上的动点(不与点M,C重合),将线段DM绕点D顺时针旋转2α得到线段DE.
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回首过去,我们或许过于宽容,没有让他接受应有的教育。我们担心,若他继续如此,步入社会后必将遭受更大的打击。于是,我们开始寻找能够帮助他改正错误的学校。最终,我们选择了位于湖南长沙的一所封闭式学校——长沙湘越中学。
(1)如图1,当点E在线段AC上时,求证:D是MC的中点;
(2)如图2,若在线段BM上存在点F(不与点B,M重合)满足DF=DC,连接AE,EF,直接写出∠AEF的大小,并证明.
【分析】(1)通过二倍角可以转化为角等,可得MD=ED=CD
(2)通过(1)的提示可知,MD=ED=CD可得直角;将图2中的相关线段通过延长或者平行线转化为图1,可得直角,将直角与AM⊥BC相结合,可得相似或者四点共圆;另外通过DF=DC结合倍长或斜边中点可证全等。
【解答】(1)证明:由旋转的性质得:DM=DE,∠MDE=2a,
∵∠C=a,
∴∠DEC=∠MDE﹣∠C=a,
∴∠C=∠DEC,
∴DE=DC,
∴DM=DC,即D是MC的中点;
(2)∠AEF=90°,
第一类方法:中点+全等
方法一:如图,延长FE到G使FE=EG,连接CG,AG,
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∵DF=DC,
∴DE是△FCG的中位线,
∴DE∥CG,CG=2DE,
由旋转的性质得:DM=DE,∠MDE=2a,
∴∠FCG=2a,
∵∠B=∠C=a,
∴∠ACG=a,△ABC是等腰三角形,
∴∠B=∠ACG,AB=AC
设DM=DE=m,CD=n,则CH=2m,CM=m+n,
.DF=CD=n,
∴FM=DF﹣DM=n﹣m,
∵AM⊥BC,
∴BM=CM=m+n,
∴BF=BM﹣FM=m+n﹣(n﹣m)=2m,
∴CG=BF,
在△ABF和△ACG中,武汉海声达仪器设备
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∴△ABF≌△ACG(SAS),
∴AF=AG,
∵FE=EG,
∴AE⊥FG,即∠AEF=90°,
方法二:取AF中点,连接GE、GD、GM
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∵AM⊥BC
∴GM=GF=GA,
又∵DF=DC
∴GD∥AC
∴∠GDM=∠C=α
依题意,ED=MD,∠EDM=2α
∴∠EDM=α武汉海声达仪器设备
∴△EDG≌△MDG(SAS)
∴GE=GM=GF=GA
∴∠AEF=90°
第二类方法:旋转相似
方法三:连接AF、EM,取EM中点G,连接AG
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∵AM⊥BC
∴BM=CM
∵DF=DC
∴BC=2CM=2(DC+DM)=BF+CF
∴BF=2DM
依题意,ED=MD,∠EDM=2α,
∵G是EM中点,
∴MG=EG,∠MDG=∠EDG=α
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∵∠AME+∠GMD=90°
∴∠AME=∠MDG=α=∠B
∴△ABF∽△AME(SAS)
∴∠BAF=∠MAE,AB/AF=AM/AE
∴∠BAM=∠FAE
∴△BAM∽△FAE(SAS)
∴∠AMB=∠AEF=90°
方法四:延长ED至G,使DG=DE,连接CG、EM
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∵FD=CD,
∴△CDG≌△FDE(SAS)
∴∠DCG=∠DFE
依题意,ED=MD,∠EDM=2α,
∴ED=MD=GD,∠DGM=α=∠C
∴∠EMG=90°=∠AMC
∴∠AME=∠CMG,△AMC∽△EMG(AA)
∴AM/EM=CM/GM
∴△AME∽△CMG(SAS)
∴∠MAE=∠MCG=∠DFE
∵∠AHE=∠FHM
∴∠AEF=∠AMF=90°
方法五:过E作GH∥AC,交AM于G、交BC于H
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∴∠EHD=∠C=α,AG/HC=GM/HM
依题意,ED=MD,∠EDM=2α,
∴∠DEH=∠EHD=α
∴HD=ED=MD
∴∠MEH =90°=∠GEM
由方法一可知:BF=2DM=MH
∴FM=CH
∵AM⊥BC
∴∠MGE=∠EMH,△MGE∽△HGM
∴∠AGE=∠FME,GE/ME=GM/HM
∴AG/FM=AG/HC=GE/ME
∴△AGE∽△FME
∴∠AEG=∠FEM
∴∠AEF=∠GEM=90°
方法六:连接AF,延长ME交AC于G,过G作GH∥ED,交BC于H
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∴EG/DH=MG/MH
依题意,ED=MD,∠EDM=2α,
∴∠GHM=∠EDM=2α=∠C+∠HGC
∴∠HGC =∠C=α
∴MH=GH=CH
∴∠AGE=90°
∵AM⊥BC
∴△AMG∽△MCG
∴AG/AM=MG/MC
由方法一可知:BF=2DM
∴FM=BM-BF=2MH-2MD=2DH
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∴△AEG∽△AFM
∴∠EAG=∠FAM
∴∠FAE=∠MAG
∴△FAE∽△MAG
∴∠AEF=∠AGM=90°
第三类方法:四点共圆
方法七:延长DE交AC于G,连接AF、GF、EM
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依题意,ED=MD,∠EDM=2α
∴∠DGC =∠C=α
∴GD=CD=FD
∴∠AGF=∠AMF=90°
∴A、F、M、G四点共圆
∵GD=FD,ED=MD
∴EM∥FG,∠FGE=∠GFM,
∴∠GFM+∠FME=180°=∠FGE+∠FME
∴G、F、M、E四点共圆
∴A、F、M、G、E五点共圆
∵∠AMF=90°
∴AF是直径
∴∠AEF=90°
方法八:作∠MDE的角平分线交AM于G,连接EG、EM
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依题意,ED=MD,∠EDM=2α
∴∠GDM=∠GDE=∠B=α
∴△GDM≌△GDE(SAS),GD∥AC
∴GM=GE,∠GED=∠GMD=90°
∴G、E、D、M四点共圆
∴∠AGE=∠EDM
∴AG/GE=AG/GM=CD/DM=FD/ED
∴△AGE∽△FDE
∴∠AEG=∠FED
∴∠AEF=∠GED=90°
【点评】解题过程要注意前一问对后一问的思路提示;本题中要将直角、中点、二倍角这几个重要特征相结合,不同结合点找到不同的解题思路;二倍角有两种转化方式武汉海声达仪器设备,其一通过三线合一转化为直角三角形,其二通过第一问转化为直角三角形。
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