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初中数学12.2 三角形全等的判定课后复习题
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这是一份初中数学12.2 三角形全等的判定课后复习题,文件包含八年级数学上册专题15半角模型证全等原卷版docx、八年级数学上册专题15半角模型证全等解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共33页, 欢迎下载使用。
专题15半角模型证全等
1.【问题背景】
如图1:在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=120°,∠B=∠ADC=90°,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF=60°,试探究图中线段BE、EF、FD之间的数量关系.
小王同学探究此问题的方法是:延长FD到点G,使DG=BE,连接AG,先证明△ABE≌△ADG,再证明△AEF≌△AGF,可得出结论,他的结论应是 EF=BE+DF .
【探索延伸】如图2,若在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E、F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,上述结论是否仍然成立,并说明理由.
【学以致用】
如图3,四边形ABCD是边长为5的正方形,∠EBF=45°,直接写出△DEF的周长.
【解答】(1)解:如图1,
在△ABE和△ADG中,
∵,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
∵,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
故答案为:EF=BE+DF.
(2)解:结论EF=BE+DF仍然成立;
理由:如图2,延长FD到点G.使DG=BE.连接AG,
在△ABE和△ADG中,
∵,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
∵,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
(3)解:如图3,延长DC到点G,截取CG=AE,连接BG,
在△AEB与△CGB中,
∵,
∴△AEB≌△CGB(SAS),
∴BE=BG,∠ABE=∠CBG.
∵∠EBF=45°,∠ABC=90°,
∴∠ABE+∠CBF=45°,
∴∠CBF+∠CBG=45°.
在△EBF与△GBF中,
∵,
∴△EBF≌△GBF(SAS),
∴EF=GF,
∴△DEF的周长=EF+ED+DF=AE+CF+DE+DF=AD+CD=5+5=10.
2.已知四边形ABCD中,AB⊥AD,BC⊥CD,AB=BC,∠ABC=120°,∠MBN=60°,∠MBN绕B点旋转,它的两边分别交AD,DC(或它们的延长线)于E、F.
(1)当∠MBN绕B点旋转到AE=CF时(如图1),求证:AE+CF=EF.
(2)当∠MBN绕B点旋转到AE≠CF时,在图2种情况下,求证:AE+CF=EF.
(3)当∠MBN绕B点旋转到AE≠CF时,在图3种情况下上述结论是否成立?若成立,请给予证明;若不成立,线段AE,CF,EF又有怎样的数量关系?请写出你的猜想,不需证明.
【解答】(1)证明:∵AB⊥AD,BC⊥CD,
∴∠A=∠C
在△ABE与△CBF中,
,
∴△ABE≌△CBF(SAS),
∴∠ABE=∠CBF,BE=BF,
∵∠ABC=120°,∠MBN=60°,
∴∠ABE=∠CBF=30°,
∴AE=,CF=,
∵∠MBN=60°,BE=BF,
∴△BEF为等边三角形,
∴BE=BF=EF,
∴AE=CF=,
∴AE+CF=EF;
(2)证明:如图,将Rt△ABE顺时针旋转120°,得△BCG,
∴BE=BG,AE=CG,∠A=∠BCG,
∵AB=BC,∠ABC=120°,
∴点A与点C重合,
∵∠A=∠BCF=90°,
∴∠BCG+∠BCF=180°,
∴点G、C、F三点共线,
∵∠ABC=120°,∠MBN=60°,∠ABE=∠CBG,
∴∠GBF=60°,
在△GBF与△EBF中,
,
∴△GBF≌△EBF(SAS),
∴FG=EF,
∴EF=AE+CF;
(3)解:不成立,EF=AE﹣CF,理由如下:
如图,将Rt△ABE顺时针旋转120°,得△BCG,
∴AE=CG,
由(2)同理得,点C、F、G三点共线,
∵AB=BC,∠ABC=120°,
∴点A与点C重合,∠ABE=∠CBG,
∴BG=BE,
∵∠ABC=∠ABE+∠CBE=120°,
∴∠CBG+∠CBE=∠GBE=120°,
∵∠MBN=60°,
∴∠GBF=60°,
在△BFG与△BFE中,
,
∴△BFG≌△BFE(SAS),
∴GF=EF,
∴EF=AE﹣CF.
3.(1)阅读理解:
如图①,在△ABC中,若AB=5,AC=3,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,这样就把AB,AC,2AD集中在△ABE中,利用三角形三边的关系可判断线段AE的取值范围是 2<AE<8 ;则中线AD的取值范围是 1<AD<4 ;
(2)问题解决:
如图②,在△ABC中,D是BC边的中点,DE⊥DF于点D,DE交AB于点E,DF交AC于点F,连接EF,此时:BE+CF > EF(填“>”或“=”或“<”);
(3)问题拓展:
如图③,在四边形ABCD中,∠B+∠D=180,CB=CD,∠BCD=140°,以C为顶点作∠ECF=70°,边CE,CF分别交AB,AD于E,F两点,连接EF,此时:BE+DF = EF(填“>”或“=”或“<“);
(4)若在图③的四边形ABCD中,∠ECF=α(0°<α<90°),∠B+∠D=180,CB=CD,且(3)中的结论仍然成立,则∠BCD= 2a (用含α的代数式表示).
【解答】解:(1)在△ADC与△EDB中,
,
∴△ADC≌△EDB(SAS),
∴BE=AC=3,
在△ABE中,AB﹣BE<AE<AB+BE,
即2<AE<8,
∴2<2AD<8,
∴1<AD<4,
故答案为:2<AE<8;1<AD<4;
(2)如图,延长FD至点G,使DG=DF,连接BG,EG,
∵点D是BC的中点,
∴DB=DC,
∵∠BDG=∠CDF,DG=DF,
∴△BDG≌△CDF(SAS),
∴BG=CF,
∵ED⊥FD,FD=GD,
∴EF=EG,
在△BEG中,BE+BG>EG,
∴BE+CF>EF,
故答案为:>;
(3)BE+DF=EF,
如图,延长AB至点G,使BG=DF,连接CG,
∵∠ABC+∠D=180°,∠ABC+∠CBG=180°,
∴∠CBG=∠D,
又∵CB=CD,BG=DF,
∴△CBG≌△CDF(SAS),
∴CG=CF,∠BCG=∠DCF,
∵∠BCD=140°,∠ECF=70°,
∴∠DCF+∠BCE=70°,
∴∠BCE+∠BCG=70°,
∴∠ECG=∠ECF=70°,
又∵CE=CE,CG=CF,
∴△ECG≌△ECF(SAS),
∴EG=EF,
∵BE+BG=EG,
∴BE+DF=EF,
故答案为:=;
(4)由(3)同理可得△CBG≌△CDF,
∴CG=CF,∠BCG=∠DCF,
若BE+DF=EF,
则EG=EF,
∴△ECF≌△ECG(SSS),
∴∠ECG=∠ECF,
∴∠BCD=2∠ECF=2α,
故答案为:2α.
4.如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E,F分别是边BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,求证:EF=BE+FD.
【解答】证明:延长CB至M,使BM=FD,连接AM,如图所示:
∵∠ABC+∠D=180°,∠ABM+∠ABC=180°,
∴∠ABM=∠D,
在△ABM与△ADF中,
,
∴△ABM≌△ADF(SAS),
∴AF=AM,∠BAM=∠DAF,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠DAF+∠BAE=∠BAD=∠FAE,
∴∠BAM+∠BAE=∠EAF,
即∠MAE=∠EAF,
在△AME与△AFE中,
,
∴△AME≌△AFE(SAS),
∴EF=ME,
∵ME=BE+BM,
∴EF=BE+FD.
5.(1)如图1,在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=120°,∠B=∠ADC=90°,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF=60°,延长FD到点G,使DG=BE,连接AG,先证明△ABE≌△ADG,再证明△AEF≌△AGF,可得线段BE、EF、FD之间的数量关系为 EF=BE+DF .
(2)如图2,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF=∠BAD,线段BE、EF、FD之间存在什么数量关系,为什么?
(3)如图3,点A在点O的北偏西30°处,点B在点O的南偏东70°处,且AO=BO,点A沿正东方向移动249米到达E处,点B沿北偏东50°方向移动334米到达点F处,从点O观测到E、F之间的夹角为70°,根据(2)的结论求E、F之间的距离.
【解答】解:(1)EF=BE+DF;
证明:如图1,延长FD到G,使DG=BE,连接AG,
在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△GAF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
故答案为:EF=BE+DF;
(2)EF=BE+DF仍然成立.
证明:如图2,延长FD到G,使DG=BE,连接AG,
∵∠B+∠ADC=180°,∠ADC+∠ADG=180°,
∴∠B=∠ADG,
在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△GAF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
(3)如图3,连接EF,延长AE、BF相交于点C,
∵∠AOB=20°+90°+(90°﹣60°)=140°,
∠EOF=70°,
∴∠EOF=∠AOB,
又∵OA=OB,
∠OAC+∠OBC=(90°﹣20°)+(60°+50°)=180°,
∴符合探索延伸中的条件,
∴结论EF=AE+BF成立,
即EF=583米.
6.阅读下面材料:
小辉遇到这样一个问题:如图1,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D,E在边BC上,∠DAE=45°.若BD=3,CE=1,求DE的长.
小辉发现,将△ABD绕点A按逆时针方向旋转90°,得到△ACF,连接EF(如图2),由图形旋转的性质和等腰直角三角形的性质以及∠DAE=45°,可证△FAE≌△DAE,得FE=DE.解△FCE,可求得FE(即DE)的长.
请回答:在图2中,∠FCE的度数是 90° ,DE的长为 .
参考小辉思考问题的方法,解决问题:
如图3,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°.E,F分别是边BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD.猜想线段BE,EF,FD之间的数量关系并说明理由.
【解答】解:如图2,∵∠ACF=∠B=45°,
∴∠FCE=∠ACF+∠ACB=45°+45°=90°,
在Rt△EFC中,∵CF=BD=3,CE=1,
∴EF===,
∴DE=,
故答案为90°;;
如图3,
猜想:EF=BE+FD.理由如下:
如图,将△ABE绕点A按逆时针方向旋转,使AB与AD重合,得到△ADG,
∴BE=DG,AE=AG,∠DAG=∠BAE,∠B=∠ADG,
∵∠B+∠ADC=180°,
∴∠ADG+∠ADC=180°,即点F,D,G在同一条直线上,
∵∠DAG=∠BAE,
∴∠GAE=∠BAD,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠EAF,
在△AEF和△AGF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+FD=BE+DF,
∴EF=BE+FD.
7.(1)如图①,在正方形ABCD中,E、F分别是BC、CD上的点且∠EAF=45°.猜测线段EF、BE、FD三者存在哪种数量关系?直接写出结论.(不用证明)结论: EF=BE+FD .
(2)如图②,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B=∠D=90°,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF是∠BAD的一半.(1)中猜测的结论是否仍然成立?若成立,请证明;若不成立,请说明理由;
【解答】解:(1)延长CB到G,使BG=FD,
∵∠ABG=∠D=90°,AB=AD,
∴△ABG≌△ADF,
∴∠BAG=∠DAF,AG=AF,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠DAF+∠BAE=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAE,
∴△AEF≌△AEG,
∴EF=EG=EB+BG=EB+DF.
故答案为:EF=BE+FD;
(2)结论成立,应为EF=BE+DF,
在CD的延长线上截取DG=BE,(如图)
∵BE=DG,AB=AD,
∠B=∠ADG=90°,
∴△ABE≌△ADG,
∴∠BAE=∠DAG,AG=AE,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠EAF=∠FAG,
AF=AF,AE=AG,
∴△AEF≌△AFG(SAS),
∴EF=FG=DF+DG=EB+DF.
8.“截长补短法”证明线段的和差问题:
先阅读背景材料,猜想结论并填空,然后做问题探究.
背景材料:
(1)如图1:在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=120°,∠B=∠ADC=90°,E,F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=60°.探究图中线段BE,EF,FD之间的数量关系.探究的方法是,延长FD到点G.使DG=BE,连接AG,先证明△ABE≌△ADG,再证明△AEF≌△AGF,可得出的结论是 EF=BE+FD .
探索问题:
(2)如图2,若四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E,F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,上述结论是否仍然成立?成立的话,请写出推理过程.
【解答】证明:(1)在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
故答案为:EF=BE+DF.
(2)解:结论EF=BE+DF仍然成立;
理由:延长FD到点G.使DG=BE.连接AG,
在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF.
9.(1)如图(1),在△ABC中,D是BC边上的中点,DE⊥DF,DE交AB于点E,DF交AC于点F,连接EF.若∠A=90°,探索线段BE、CF、EF之间的数量关系,并加以证明;
(2)如图(2),在四边形ABDC中,∠B+∠C=180°,DB=DC,∠BDC=120°,以D为顶点作一个60°角,角的两边分别交AB、AC于E、F两点,连接EF,探索线段BE、CF、EF之间的数量关系,并加以证明.
【解答】证明:(1)EF2=BE2+CF2,
理由如下:如图(1)延长ED到G,使DG=ED,连接CG,FG,
在△DCG与△DBE中,
,
∴△DCG≌△DBE(SAS),
∴DG=DE,CG=BE,∠B=∠DCG,
又∵DE⊥DF,
∴FD垂直平分线段EG,
∴FG=FE,
∵∠A=90°,
∴∠B+∠ACB=90°,
∴∠FCG=90°,
在△CFG中,CG2+CF2=FG2,
∴EF2=BE2+CF2;
(2)如图(2),结论:EF=EB+FC,
理由如下:延长AB到M,使BM=CF,
∵∠ABD+∠C=180°,又∠ABD+∠MBD=180°,
∴∠MBD=∠C,
在△BDM和△CDF中,
,
∴△BDM≌△CDF(SAS),
∴DM=DF,∠BDM=∠CDF,
∴∠EDM=∠EDB+∠BDM=∠EDB+∠CDF=∠CDB﹣∠EDF=120°﹣60°=60°=∠EDF,
在△DEM和△DEF中,
,
∴△DEM≌△DEF(SAS),
∴EF=EM,
∴EF=EM=BE+BM=EB+CF.
10.如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,点E,F分别是BC,CD上的
点,且EF=BE+FD,若∠EAF=55°,求∠BAD的度数.
【解答】解:延长FD到G使DG=BE,连接AG,如图,
∵∠B+∠D=180°,∠ADG+∠D=180°,
∴∠B=∠ADG,
在△ABE和△ADG,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠GAD,
∵EF=BE+FD,
∴EF=DG+DF=GF,
在△AEF和△AGF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SSS),
∴∠EAF=∠FAG=55°,
∵∠BAE=∠GAD,
∴∠BAD=∠EAG=2∠EAF=110°.
11.如图.在四边形ABCD中,∠B+∠ADC=180°,AB=AD,E、F分别是边BC、CD延长线上的点,且∠EAF=∠BAD,求证:EF=BE﹣FD.
【解答】证明:在BE上截取BG,使BG=DF,连接AG.
∵∠B+∠ADC=180°,∠ADF+∠ADC=180°,
∴∠B=∠ADF.
在△ABG和△ADF中,
,
∴△ABG≌△ADF(SAS),
∴∠BAG=∠DAF,AG=AF.
∴∠BAG+∠EAD=∠DAF+∠EAD=∠EAF=∠BAD.
∴∠GAE=∠EAF.
在△AEG和△AEF中,
,
∴△AEG≌△AEF(SAS).
∴EG=EF,
∵EG=BE﹣BG
∴EF=BE﹣FD.
12.在四边形ABCD中,AB=AD,∠B=∠D=90°,∠BCD=120°,现将一个30°角的顶点落在点A处.
(1)如图①,当该角的两边分别与BC、CD边相交于E、F时.求证:EF=BE+DF;
(2)现在将该角绕点A进行旋转,其两边分别与BC、CD边的延长线相交于点F,那么(1)中的结论是否仍然成立?若成立,说明理由;若不成立,试探究线段BE与DF之间的等量关系,并加以证明.(利用图②进行探索)
【解答】解:(1)如图①,
延长CB到H点,使BH=DF,连接AH,
∵∠B=∠D=90°,∠BCD=120°,
∴∠D+∠B=180°,
∵∠ABE+∠ABH=180°,
∴∠ABH=∠D,
∵AD=AB,BH=DF,
∴在△ABH和△ADF中,
,
∴△ABH≌△ADF(SAS),
∴AH=AF,∠HAB=∠FAD,
∵∠DAB=60°,∠FAE=30°,
∴∠FAD+∠BAE=30°,
∴∠BAE+∠HAB=30°,即∠HAE=30°,
在△HAE和△EAF中,
,
∴△HAE≌△FAE(SAS),
∴HE=EF,
∵HE=HB+BE=DF+BE,
∴EF=BE+DF;
(2)(1)中的结论不成立,
如图②,在BC上截取BH=DF,
在△ABH与△ADF中,
,
∴△ABH≌△ADF,
∴∠BAH=∠DAF,AH=AF,
∴∠EAF=30°,
∴∠BAH+∠EAD=30°,
∵∠B=∠D=90°,∠BCD=120°,
∴∠BAD=60°,
∴∠HAE=30°,
在△HAE与△FAE中,
,
∴△HAE≌△FAE,
∴HE=EF,
∵BE=BH+HE,
∴BE=DF+EF.
13.【问题背景】如图1,在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=120°,∠B=∠ADC=90°,且∠EAF=60°,探究图中线段BE,EF,FD之间的数量关系.小明同学的方法是将△ABE绕点A逆时针旋转120°到△ADG的位置,然后再证明△AFE≌△AFG,从而得出结论: EF=BE+DF .
【探索延伸】如图2,若在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E,F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,上述结论是否仍然成立,并说明理由.
【结论应用】如图3,在某次军事演习中,舰艇甲在指挥中心(O处)北偏东60°的A处,舰艇乙在指挥中心南偏西20°的B处,并且两舰艇到指挥中心的距离相等.接到行动指令后,舰艇甲向正南方向以30海里/小时的速度前进,舰艇乙沿南偏东40°的方向以50海里/小时的速度前进,1小时后,指挥中心观测到甲、乙两舰艇分别到达E,F处,且两舰艇与指挥中心O之间夹角∠EOF=70°,试求此时两舰艇之间的距离.直接写出结果.
【解答】解:问题背景:EF=BE+DF,证明如下:
如图1,延长FD到点G.使DG=BE.连接AG,
在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
故答案为:EF=BE+DF;
探索延伸:
如图2,将△ADF顺时针旋转得到△ABG,使得AD与AB重合,
则△ADF≌△ABG,
∴∠FAG=∠BAD,AF=AG,DF=GB,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠EAF=∠EAG,
在△EAG和△EAF中,
,
∴△EAG≌△EAF,(SAS)
∴GE=EF,
∵GE=GB+BE=DF+BE,
∴EF=BE+FD;
结论应用:如图3,连接EF,
∵∠AOB=30°+90°+20°=140°,
∴∠FOE=70°=∠AOB,
又∵OA=OB,∠A+∠B=60°+120°=180°,符合探索延伸中的条件,
∴结论EF=AE+FB成立.
即,EF=AE++FB=1×30+1×50=80(海里)
答:此时两舰艇之间的距离为80海里.
专题15半角模型证全等
1.【问题背景】
如图1:在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=120°,∠B=∠ADC=90°,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF=60°,试探究图中线段BE、EF、FD之间的数量关系.
小王同学探究此问题的方法是:延长FD到点G,使DG=BE,连接AG,先证明△ABE≌△ADG,再证明△AEF≌△AGF,可得出结论,他的结论应是 EF=BE+DF .
【探索延伸】如图2,若在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E、F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,上述结论是否仍然成立,并说明理由.
【学以致用】
如图3,四边形ABCD是边长为5的正方形,∠EBF=45°,直接写出△DEF的周长.
【解答】(1)解:如图1,
在△ABE和△ADG中,
∵,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
∵,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
故答案为:EF=BE+DF.
(2)解:结论EF=BE+DF仍然成立;
理由:如图2,延长FD到点G.使DG=BE.连接AG,
在△ABE和△ADG中,
∵,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
∵,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
(3)解:如图3,延长DC到点G,截取CG=AE,连接BG,
在△AEB与△CGB中,
∵,
∴△AEB≌△CGB(SAS),
∴BE=BG,∠ABE=∠CBG.
∵∠EBF=45°,∠ABC=90°,
∴∠ABE+∠CBF=45°,
∴∠CBF+∠CBG=45°.
在△EBF与△GBF中,
∵,
∴△EBF≌△GBF(SAS),
∴EF=GF,
∴△DEF的周长=EF+ED+DF=AE+CF+DE+DF=AD+CD=5+5=10.
2.已知四边形ABCD中,AB⊥AD,BC⊥CD,AB=BC,∠ABC=120°,∠MBN=60°,∠MBN绕B点旋转,它的两边分别交AD,DC(或它们的延长线)于E、F.
(1)当∠MBN绕B点旋转到AE=CF时(如图1),求证:AE+CF=EF.
(2)当∠MBN绕B点旋转到AE≠CF时,在图2种情况下,求证:AE+CF=EF.
(3)当∠MBN绕B点旋转到AE≠CF时,在图3种情况下上述结论是否成立?若成立,请给予证明;若不成立,线段AE,CF,EF又有怎样的数量关系?请写出你的猜想,不需证明.
【解答】(1)证明:∵AB⊥AD,BC⊥CD,
∴∠A=∠C
在△ABE与△CBF中,
,
∴△ABE≌△CBF(SAS),
∴∠ABE=∠CBF,BE=BF,
∵∠ABC=120°,∠MBN=60°,
∴∠ABE=∠CBF=30°,
∴AE=,CF=,
∵∠MBN=60°,BE=BF,
∴△BEF为等边三角形,
∴BE=BF=EF,
∴AE=CF=,
∴AE+CF=EF;
(2)证明:如图,将Rt△ABE顺时针旋转120°,得△BCG,
∴BE=BG,AE=CG,∠A=∠BCG,
∵AB=BC,∠ABC=120°,
∴点A与点C重合,
∵∠A=∠BCF=90°,
∴∠BCG+∠BCF=180°,
∴点G、C、F三点共线,
∵∠ABC=120°,∠MBN=60°,∠ABE=∠CBG,
∴∠GBF=60°,
在△GBF与△EBF中,
,
∴△GBF≌△EBF(SAS),
∴FG=EF,
∴EF=AE+CF;
(3)解:不成立,EF=AE﹣CF,理由如下:
如图,将Rt△ABE顺时针旋转120°,得△BCG,
∴AE=CG,
由(2)同理得,点C、F、G三点共线,
∵AB=BC,∠ABC=120°,
∴点A与点C重合,∠ABE=∠CBG,
∴BG=BE,
∵∠ABC=∠ABE+∠CBE=120°,
∴∠CBG+∠CBE=∠GBE=120°,
∵∠MBN=60°,
∴∠GBF=60°,
在△BFG与△BFE中,
,
∴△BFG≌△BFE(SAS),
∴GF=EF,
∴EF=AE﹣CF.
3.(1)阅读理解:
如图①,在△ABC中,若AB=5,AC=3,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,这样就把AB,AC,2AD集中在△ABE中,利用三角形三边的关系可判断线段AE的取值范围是 2<AE<8 ;则中线AD的取值范围是 1<AD<4 ;
(2)问题解决:
如图②,在△ABC中,D是BC边的中点,DE⊥DF于点D,DE交AB于点E,DF交AC于点F,连接EF,此时:BE+CF > EF(填“>”或“=”或“<”);
(3)问题拓展:
如图③,在四边形ABCD中,∠B+∠D=180,CB=CD,∠BCD=140°,以C为顶点作∠ECF=70°,边CE,CF分别交AB,AD于E,F两点,连接EF,此时:BE+DF = EF(填“>”或“=”或“<“);
(4)若在图③的四边形ABCD中,∠ECF=α(0°<α<90°),∠B+∠D=180,CB=CD,且(3)中的结论仍然成立,则∠BCD= 2a (用含α的代数式表示).
【解答】解:(1)在△ADC与△EDB中,
,
∴△ADC≌△EDB(SAS),
∴BE=AC=3,
在△ABE中,AB﹣BE<AE<AB+BE,
即2<AE<8,
∴2<2AD<8,
∴1<AD<4,
故答案为:2<AE<8;1<AD<4;
(2)如图,延长FD至点G,使DG=DF,连接BG,EG,
∵点D是BC的中点,
∴DB=DC,
∵∠BDG=∠CDF,DG=DF,
∴△BDG≌△CDF(SAS),
∴BG=CF,
∵ED⊥FD,FD=GD,
∴EF=EG,
在△BEG中,BE+BG>EG,
∴BE+CF>EF,
故答案为:>;
(3)BE+DF=EF,
如图,延长AB至点G,使BG=DF,连接CG,
∵∠ABC+∠D=180°,∠ABC+∠CBG=180°,
∴∠CBG=∠D,
又∵CB=CD,BG=DF,
∴△CBG≌△CDF(SAS),
∴CG=CF,∠BCG=∠DCF,
∵∠BCD=140°,∠ECF=70°,
∴∠DCF+∠BCE=70°,
∴∠BCE+∠BCG=70°,
∴∠ECG=∠ECF=70°,
又∵CE=CE,CG=CF,
∴△ECG≌△ECF(SAS),
∴EG=EF,
∵BE+BG=EG,
∴BE+DF=EF,
故答案为:=;
(4)由(3)同理可得△CBG≌△CDF,
∴CG=CF,∠BCG=∠DCF,
若BE+DF=EF,
则EG=EF,
∴△ECF≌△ECG(SSS),
∴∠ECG=∠ECF,
∴∠BCD=2∠ECF=2α,
故答案为:2α.
4.如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E,F分别是边BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,求证:EF=BE+FD.
【解答】证明:延长CB至M,使BM=FD,连接AM,如图所示:
∵∠ABC+∠D=180°,∠ABM+∠ABC=180°,
∴∠ABM=∠D,
在△ABM与△ADF中,
,
∴△ABM≌△ADF(SAS),
∴AF=AM,∠BAM=∠DAF,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠DAF+∠BAE=∠BAD=∠FAE,
∴∠BAM+∠BAE=∠EAF,
即∠MAE=∠EAF,
在△AME与△AFE中,
,
∴△AME≌△AFE(SAS),
∴EF=ME,
∵ME=BE+BM,
∴EF=BE+FD.
5.(1)如图1,在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=120°,∠B=∠ADC=90°,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF=60°,延长FD到点G,使DG=BE,连接AG,先证明△ABE≌△ADG,再证明△AEF≌△AGF,可得线段BE、EF、FD之间的数量关系为 EF=BE+DF .
(2)如图2,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF=∠BAD,线段BE、EF、FD之间存在什么数量关系,为什么?
(3)如图3,点A在点O的北偏西30°处,点B在点O的南偏东70°处,且AO=BO,点A沿正东方向移动249米到达E处,点B沿北偏东50°方向移动334米到达点F处,从点O观测到E、F之间的夹角为70°,根据(2)的结论求E、F之间的距离.
【解答】解:(1)EF=BE+DF;
证明:如图1,延长FD到G,使DG=BE,连接AG,
在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△GAF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
故答案为:EF=BE+DF;
(2)EF=BE+DF仍然成立.
证明:如图2,延长FD到G,使DG=BE,连接AG,
∵∠B+∠ADC=180°,∠ADC+∠ADG=180°,
∴∠B=∠ADG,
在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△GAF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
(3)如图3,连接EF,延长AE、BF相交于点C,
∵∠AOB=20°+90°+(90°﹣60°)=140°,
∠EOF=70°,
∴∠EOF=∠AOB,
又∵OA=OB,
∠OAC+∠OBC=(90°﹣20°)+(60°+50°)=180°,
∴符合探索延伸中的条件,
∴结论EF=AE+BF成立,
即EF=583米.
6.阅读下面材料:
小辉遇到这样一个问题:如图1,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D,E在边BC上,∠DAE=45°.若BD=3,CE=1,求DE的长.
小辉发现,将△ABD绕点A按逆时针方向旋转90°,得到△ACF,连接EF(如图2),由图形旋转的性质和等腰直角三角形的性质以及∠DAE=45°,可证△FAE≌△DAE,得FE=DE.解△FCE,可求得FE(即DE)的长.
请回答:在图2中,∠FCE的度数是 90° ,DE的长为 .
参考小辉思考问题的方法,解决问题:
如图3,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°.E,F分别是边BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD.猜想线段BE,EF,FD之间的数量关系并说明理由.
【解答】解:如图2,∵∠ACF=∠B=45°,
∴∠FCE=∠ACF+∠ACB=45°+45°=90°,
在Rt△EFC中,∵CF=BD=3,CE=1,
∴EF===,
∴DE=,
故答案为90°;;
如图3,
猜想:EF=BE+FD.理由如下:
如图,将△ABE绕点A按逆时针方向旋转,使AB与AD重合,得到△ADG,
∴BE=DG,AE=AG,∠DAG=∠BAE,∠B=∠ADG,
∵∠B+∠ADC=180°,
∴∠ADG+∠ADC=180°,即点F,D,G在同一条直线上,
∵∠DAG=∠BAE,
∴∠GAE=∠BAD,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠EAF,
在△AEF和△AGF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+FD=BE+DF,
∴EF=BE+FD.
7.(1)如图①,在正方形ABCD中,E、F分别是BC、CD上的点且∠EAF=45°.猜测线段EF、BE、FD三者存在哪种数量关系?直接写出结论.(不用证明)结论: EF=BE+FD .
(2)如图②,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B=∠D=90°,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF是∠BAD的一半.(1)中猜测的结论是否仍然成立?若成立,请证明;若不成立,请说明理由;
【解答】解:(1)延长CB到G,使BG=FD,
∵∠ABG=∠D=90°,AB=AD,
∴△ABG≌△ADF,
∴∠BAG=∠DAF,AG=AF,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠DAF+∠BAE=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAE,
∴△AEF≌△AEG,
∴EF=EG=EB+BG=EB+DF.
故答案为:EF=BE+FD;
(2)结论成立,应为EF=BE+DF,
在CD的延长线上截取DG=BE,(如图)
∵BE=DG,AB=AD,
∠B=∠ADG=90°,
∴△ABE≌△ADG,
∴∠BAE=∠DAG,AG=AE,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠EAF=∠FAG,
AF=AF,AE=AG,
∴△AEF≌△AFG(SAS),
∴EF=FG=DF+DG=EB+DF.
8.“截长补短法”证明线段的和差问题:
先阅读背景材料,猜想结论并填空,然后做问题探究.
背景材料:
(1)如图1:在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=120°,∠B=∠ADC=90°,E,F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=60°.探究图中线段BE,EF,FD之间的数量关系.探究的方法是,延长FD到点G.使DG=BE,连接AG,先证明△ABE≌△ADG,再证明△AEF≌△AGF,可得出的结论是 EF=BE+FD .
探索问题:
(2)如图2,若四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E,F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,上述结论是否仍然成立?成立的话,请写出推理过程.
【解答】证明:(1)在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
故答案为:EF=BE+DF.
(2)解:结论EF=BE+DF仍然成立;
理由:延长FD到点G.使DG=BE.连接AG,
在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF.
9.(1)如图(1),在△ABC中,D是BC边上的中点,DE⊥DF,DE交AB于点E,DF交AC于点F,连接EF.若∠A=90°,探索线段BE、CF、EF之间的数量关系,并加以证明;
(2)如图(2),在四边形ABDC中,∠B+∠C=180°,DB=DC,∠BDC=120°,以D为顶点作一个60°角,角的两边分别交AB、AC于E、F两点,连接EF,探索线段BE、CF、EF之间的数量关系,并加以证明.
【解答】证明:(1)EF2=BE2+CF2,
理由如下:如图(1)延长ED到G,使DG=ED,连接CG,FG,
在△DCG与△DBE中,
,
∴△DCG≌△DBE(SAS),
∴DG=DE,CG=BE,∠B=∠DCG,
又∵DE⊥DF,
∴FD垂直平分线段EG,
∴FG=FE,
∵∠A=90°,
∴∠B+∠ACB=90°,
∴∠FCG=90°,
在△CFG中,CG2+CF2=FG2,
∴EF2=BE2+CF2;
(2)如图(2),结论:EF=EB+FC,
理由如下:延长AB到M,使BM=CF,
∵∠ABD+∠C=180°,又∠ABD+∠MBD=180°,
∴∠MBD=∠C,
在△BDM和△CDF中,
,
∴△BDM≌△CDF(SAS),
∴DM=DF,∠BDM=∠CDF,
∴∠EDM=∠EDB+∠BDM=∠EDB+∠CDF=∠CDB﹣∠EDF=120°﹣60°=60°=∠EDF,
在△DEM和△DEF中,
,
∴△DEM≌△DEF(SAS),
∴EF=EM,
∴EF=EM=BE+BM=EB+CF.
10.如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,点E,F分别是BC,CD上的
点,且EF=BE+FD,若∠EAF=55°,求∠BAD的度数.
【解答】解:延长FD到G使DG=BE,连接AG,如图,
∵∠B+∠D=180°,∠ADG+∠D=180°,
∴∠B=∠ADG,
在△ABE和△ADG,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠GAD,
∵EF=BE+FD,
∴EF=DG+DF=GF,
在△AEF和△AGF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SSS),
∴∠EAF=∠FAG=55°,
∵∠BAE=∠GAD,
∴∠BAD=∠EAG=2∠EAF=110°.
11.如图.在四边形ABCD中,∠B+∠ADC=180°,AB=AD,E、F分别是边BC、CD延长线上的点,且∠EAF=∠BAD,求证:EF=BE﹣FD.
【解答】证明:在BE上截取BG,使BG=DF,连接AG.
∵∠B+∠ADC=180°,∠ADF+∠ADC=180°,
∴∠B=∠ADF.
在△ABG和△ADF中,
,
∴△ABG≌△ADF(SAS),
∴∠BAG=∠DAF,AG=AF.
∴∠BAG+∠EAD=∠DAF+∠EAD=∠EAF=∠BAD.
∴∠GAE=∠EAF.
在△AEG和△AEF中,
,
∴△AEG≌△AEF(SAS).
∴EG=EF,
∵EG=BE﹣BG
∴EF=BE﹣FD.
12.在四边形ABCD中,AB=AD,∠B=∠D=90°,∠BCD=120°,现将一个30°角的顶点落在点A处.
(1)如图①,当该角的两边分别与BC、CD边相交于E、F时.求证:EF=BE+DF;
(2)现在将该角绕点A进行旋转,其两边分别与BC、CD边的延长线相交于点F,那么(1)中的结论是否仍然成立?若成立,说明理由;若不成立,试探究线段BE与DF之间的等量关系,并加以证明.(利用图②进行探索)
【解答】解:(1)如图①,
延长CB到H点,使BH=DF,连接AH,
∵∠B=∠D=90°,∠BCD=120°,
∴∠D+∠B=180°,
∵∠ABE+∠ABH=180°,
∴∠ABH=∠D,
∵AD=AB,BH=DF,
∴在△ABH和△ADF中,
,
∴△ABH≌△ADF(SAS),
∴AH=AF,∠HAB=∠FAD,
∵∠DAB=60°,∠FAE=30°,
∴∠FAD+∠BAE=30°,
∴∠BAE+∠HAB=30°,即∠HAE=30°,
在△HAE和△EAF中,
,
∴△HAE≌△FAE(SAS),
∴HE=EF,
∵HE=HB+BE=DF+BE,
∴EF=BE+DF;
(2)(1)中的结论不成立,
如图②,在BC上截取BH=DF,
在△ABH与△ADF中,
,
∴△ABH≌△ADF,
∴∠BAH=∠DAF,AH=AF,
∴∠EAF=30°,
∴∠BAH+∠EAD=30°,
∵∠B=∠D=90°,∠BCD=120°,
∴∠BAD=60°,
∴∠HAE=30°,
在△HAE与△FAE中,
,
∴△HAE≌△FAE,
∴HE=EF,
∵BE=BH+HE,
∴BE=DF+EF.
13.【问题背景】如图1,在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=120°,∠B=∠ADC=90°,且∠EAF=60°,探究图中线段BE,EF,FD之间的数量关系.小明同学的方法是将△ABE绕点A逆时针旋转120°到△ADG的位置,然后再证明△AFE≌△AFG,从而得出结论: EF=BE+DF .
【探索延伸】如图2,若在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E,F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,上述结论是否仍然成立,并说明理由.
【结论应用】如图3,在某次军事演习中,舰艇甲在指挥中心(O处)北偏东60°的A处,舰艇乙在指挥中心南偏西20°的B处,并且两舰艇到指挥中心的距离相等.接到行动指令后,舰艇甲向正南方向以30海里/小时的速度前进,舰艇乙沿南偏东40°的方向以50海里/小时的速度前进,1小时后,指挥中心观测到甲、乙两舰艇分别到达E,F处,且两舰艇与指挥中心O之间夹角∠EOF=70°,试求此时两舰艇之间的距离.直接写出结果.
【解答】解:问题背景:EF=BE+DF,证明如下:
如图1,延长FD到点G.使DG=BE.连接AG,
在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△GAF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=DG+DF=BE+DF,
∴EF=BE+DF;
故答案为:EF=BE+DF;
探索延伸:
如图2,将△ADF顺时针旋转得到△ABG,使得AD与AB重合,
则△ADF≌△ABG,
∴∠FAG=∠BAD,AF=AG,DF=GB,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠EAF=∠EAG,
在△EAG和△EAF中,
,
∴△EAG≌△EAF,(SAS)
∴GE=EF,
∵GE=GB+BE=DF+BE,
∴EF=BE+FD;
结论应用:如图3,连接EF,
∵∠AOB=30°+90°+20°=140°,
∴∠FOE=70°=∠AOB,
又∵OA=OB,∠A+∠B=60°+120°=180°,符合探索延伸中的条件,
∴结论EF=AE+FB成立.
即,EF=AE++FB=1×30+1×50=80(海里)
答:此时两舰艇之间的距离为80海里.