题目
如图,在等边
△ABC中,点
D是射线
BC上一动点(点
D在点
C的右侧
),CD=DE,∠BDE=120∘.点
F是线段
BE的中点,连接
DF、
CF.
(1)请你判断线段
DF与
AD的数量关系,并给出证明;
(2)若
AB=4,求线段
CF长度的最小值.
知识点:三角形章节:第13章 三角形 / 13.1 三角形的概念
答案与解析
答案
(1)线段
DF与
AD的数量关系为:
AD=2DF,理由如下:
延长
DF至点
M,使
DF=FM,连接
BM、
AM,如图
1所示:
∵点
F为
BE的中点,
∴BF=EF,
在
△BFM和
△EFD中,
⎩⎨⎧BF=EF∠BFM=∠EFDFM=DF,
∴△BFM≌△EFD(SAS),
∴BM=DE,
∠MBF=∠DEF,
∴BM∥DE,
∵线段
CD绕点
D逆时针旋转
120∘得到线段
DE,
∴CD=DE=BM,
∠BDE=120∘,
∴∠MBD=180∘−120∘=60∘,
∵△ABC是等边三角形,
∴AB=AC,
∠ABC=∠ACB=60∘,
∴∠ABM=∠ABC+∠MBD=60∘+60∘=120∘,
∵∠ACD=180∘−∠ACB=180∘−60∘=120∘,
∴∠ABM=∠ACD,
在
△ABM和
△ACD中,
⎩⎨⎧AB=AC∠ABM=∠ACDBM=CD,
∴△ABM≌△ACD(SAS),
∴AM=AD,
∠BAM=∠CAD,
∴∠MAD=∠MAC+∠CAD=∠MAC+∠BAM=∠BAC=60∘,
∴△AMD是等边三角形,
∴AD=DM=2DF;
(2)连接
CE,取
BC的中点
N,连接作射线
NF,如图
2所示:
∵△CDE为等腰三角形,
∠CDE=120∘,
∴∠DCE=30∘,
∵点
N为
BC的中点,点
F为
BE的中点,
∴NF是
△BCE的中位线,
∴NF∥CE,
∴∠CNF=∠DCE=30∘,
∴点
F的轨迹为射线
NF,且
∠CNF=30∘,
当
CF⊥NF时,
CF最短,
∵AB=BC=4,
∴CN=2,
在
Rt△CNF中,
∠CNF=30∘,
∴CF=21CN=1,
∴线段
CF长度的最小值为
1.
解析
(1)线段
DF与
AD的数量关系为:
AD=2DF,理由如下:
延长
DF至点
M,使
DF=FM,连接
BM、
AM,如图
1所示:
∵点
F为
BE的中点,
∴BF=EF,
在
△BFM和
△EFD中,
⎩⎨⎧BF=EF∠BFM=∠EFDFM=DF,
∴△BFM≌△EFD(SAS),
∴BM=DE,
∠MBF=∠DEF,
∴BM∥DE,
∵线段
CD绕点
D逆时针旋转
120∘得到线段
DE,
∴CD=DE=BM,
∠BDE=120∘,
∴∠MBD=180∘−120∘=60∘,
∵△ABC是等边三角形,
∴AB=AC,
∠ABC=∠ACB=60∘,
∴∠ABM=∠ABC+∠MBD=60∘+60∘=120∘,
∵∠ACD=180∘−∠ACB=180∘−60∘=120∘,
∴∠ABM=∠ACD,
在
△ABM和
△ACD中,
⎩⎨⎧AB=AC∠ABM=∠ACDBM=CD,
∴△ABM≌△ACD(SAS),
∴AM=AD,
∠BAM=∠CAD,
∴∠MAD=∠MAC+∠CAD=∠MAC+∠BAM=∠BAC=60∘,
∴△AMD是等边三角形,
∴AD=DM=2DF;
(2)连接
CE,取
BC的中点
N,连接作射线
NF,如图
2所示:
∵△CDE为等腰三角形,
∠CDE=120∘,
∴∠DCE=30∘,
∵点
N为
BC的中点,点
F为
BE的中点,
∴NF是
△BCE的中位线,
∴NF∥CE,
∴∠CNF=∠DCE=30∘,
∴点
F的轨迹为射线
NF,且
∠CNF=30∘,
当
CF⊥NF时,
CF最短,
∵AB=BC=4,
∴CN=2,
在
Rt△CNF中,
∠CNF=30∘,
∴CF=21CN=1,
∴线段
CF长度的最小值为
1.