题目如图
1,已知等边
△ABC,以
B为直角顶点向右作等腰直角
△BCD,连接
AD.
(1)若
AC=62,求点
D到
AB边的距离;
(2)如图
2,过点
B作
AD的垂线,分别交
AD,
CD于点
E,
F,求证:
EF=CF+BE:
(3)如图
3,点
M,
N分别为线段
AD,
BD上一点,
AM=BN,连接
CM,
CN,若
AC=62,当
CM+CN取得最小值时,直接写出
△ACM的面积.

知识点:三角形、三角形的三边关系、全等三角形的判定、旋转的性质章节:第13章 三角形 / 13.1 三角形的概念
答案与解析
答案
(1)过点
D作
DE⊥AB延长线于点
E,
∵△ABC是等边三角形,
∴AC=AB=BC=62,
∠ABC=60∘,
∵△BCD是等腰直角三角形,
∴BD=BC=62,
∠CBD=90∘,
∴∠DBE=180∘−90∘−60∘=30∘,
∴DE=21BD=21×62=32,
即点
D到
AB边的距离为
32;
(2)证明:在
EF上取
EG=BE,连接
AG,
AF,
∵△ABC是等边三角形,
∴AC=AB=BC=62,
∠ABC=∠ACB=∠BAC=60∘,
∵△BCD是等腰直角三角形,
∴BD=BC=62,
∠CBD=90∘,
∠BCD=∠BDC=45∘,
∴AB=BD,
∠ABD=60∘+90∘=150∘,
∵BE⊥AD,
∴AE=DE,
∠ABE=∠BDE=21∠ABD=75∘,
∵BE=GE,
AE⊥BG,
∴AE垂直平分
BG,
∴AG=AB,
∴∠AGB=∠ABG=75∘,
∴∠AGF=180∘−75∘=105∘,
∵∠ACF=60∘+45∘=105∘,
∴∠AGF=∠ACF,
∵AE=DE,
BF⊥AD,
∴BF垂直平分
AD,
∴AF=FD,
∵BF⊥AD,
∴∠AFG=∠DFB,
∵∠DFB=180∘−∠BDF−∠DBF=60∘,
∴∠AFC=180∘−60∘−60∘=60∘,
∴∠AFC=∠AFG,
在
△AFC和
△AFG中,
⎩⎨⎧∠AGF=∠ACF∠AFC=∠AFGAF=AF,
∴△AFC≌△AFG(AAS),
∴FC=FG,
∴EF=EG+FG=BE+CF;
(3)过点
A作
AP⊥AD,且
AP=BC,连接
PM,过点
C作
CE⊥AD于点
E,
∵∠PAM=∠CBN=90∘,
AP=BC,
AM=BN,
∴△APM≌△BCN(SAS),
∴PM=CN,
∴CN+CM=PM+CM,
∴当
C、
M、
P三点共线时,
CN+CM最小,
由(2)知,
∠CAB=60∘,
AB=BD,
∠ABD=150∘,
∴∠BAD=∠BDA=15∘,
∴∠CAE=60∘−15∘=45∘,
∵∠AEC=90∘,
∴△ACE是等腰直角三角形,
∴CE=AE=2AC=262=6,
过点
M作
MO⊥AC于点
O,
则
△MOA是等腰直角三角形,
∴AM=2OM,
∵∠CEM=∠PAM=90∘,
∠AMP=∠CME,
∴∠P=∠MCE,
∵AP=BC=AC,
∴∠P=∠ACM,
∴∠MCE=∠ACM,
∴ME=OM,
∴ME=22AM,
即
AM+22AM=6,
解得
AM=12−62,
∴S△ACM=21AM⋅CE=21×(12−62)×6=36−182.
解析
(1)过点
D作
DE⊥AB延长线于点
E,
∵△ABC是等边三角形,
∴AC=AB=BC=62,
∠ABC=60∘,
∵△BCD是等腰直角三角形,
∴BD=BC=62,
∠CBD=90∘,
∴∠DBE=180∘−90∘−60∘=30∘,
∴DE=21BD=21×62=32,
即点
D到
AB边的距离为
32;
(2)证明:在
EF上取
EG=BE,连接
AG,
AF,
∵△ABC是等边三角形,
∴AC=AB=BC=62,
∠ABC=∠ACB=∠BAC=60∘,
∵△BCD是等腰直角三角形,
∴BD=BC=62,
∠CBD=90∘,
∠BCD=∠BDC=45∘,
∴AB=BD,
∠ABD=60∘+90∘=150∘,
∵BE⊥AD,
∴AE=DE,
∠ABE=∠BDE=21∠ABD=75∘,
∵BE=GE,
AE⊥BG,
∴AE垂直平分
BG,
∴AG=AB,
∴∠AGB=∠ABG=75∘,
∴∠AGF=180∘−75∘=105∘,
∵∠ACF=60∘+45∘=105∘,
∴∠AGF=∠ACF,
∵AE=DE,
BF⊥AD,
∴BF垂直平分
AD,
∴AF=FD,
∵BF⊥AD,
∴∠AFG=∠DFB,
∵∠DFB=180∘−∠BDF−∠DBF=60∘,
∴∠AFC=180∘−60∘−60∘=60∘,
∴∠AFC=∠AFG,
在
△AFC和
△AFG中,
⎩⎨⎧∠AGF=∠ACF∠AFC=∠AFGAF=AF,
∴△AFC≌△AFG(AAS),
∴FC=FG,
∴EF=EG+FG=BE+CF;
(3)过点
A作
AP⊥AD,且
AP=BC,连接
PM,过点
C作
CE⊥AD于点
E,
∵∠PAM=∠CBN=90∘,
AP=BC,
AM=BN,
∴△APM≌△BCN(SAS),
∴PM=CN,
∴CN+CM=PM+CM,
∴当
C、
M、
P三点共线时,
CN+CM最小,
由(2)知,
∠CAB=60∘,
AB=BD,
∠ABD=150∘,
∴∠BAD=∠BDA=15∘,
∴∠CAE=60∘−15∘=45∘,
∵∠AEC=90∘,
∴△ACE是等腰直角三角形,
∴CE=AE=2AC=262=6,
过点
M作
MO⊥AC于点
O,
则
△MOA是等腰直角三角形,
∴AM=2OM,
∵∠CEM=∠PAM=90∘,
∠AMP=∠CME,
∴∠P=∠MCE,
∵AP=BC=AC,
∴∠P=∠ACM,
∴∠MCE=∠ACM,
∴ME=OM,
∴ME=22AM,
即
AM+22AM=6,
解得
AM=12−62,
∴S△ACM=21AM⋅CE=21×(12−62)×6=36−182.