题目在
△ABC中,
AB=AC,点
E在
BC上,点
H在
AC上,连接
AE和
BH交于点
F,
∠ABH=∠CAE.
(1)如图
1,求证:
∠AFB=2∠ACB;
(2)如图
2,连接
FC,若
FC平分
∠EFH,求证:
AH=CH;
(3)如图
3,在(2)的条件下,点
D在
BH的延长线上,连接
CD,
∠ACD+3∠EFC=180∘时,若
AE+DF=14,
BH+AF=16,求
HF的长.

知识点:等腰三角形的性质、勾股定理、直角三角形的性质、圆周角定理I、切线的性质章节:第13章 三角形 / 13.1 三角形的概念
答案与解析
答案
(1)证明:如图
1,
∵AB=AC,
∴∠ABC=∠ACB,
∵∠BAC+∠ABC+∠ACB=180∘,
∴∠BAC+2∠ACB=180∘,
∵∠BFE=∠ABH+∠BAF,
∠ABH=∠CAE,
∴∠BFE=∠CAE+∠BAF=∠BAC,
∴∠BFE+2∠ACB=180∘,
∵∠BFE+∠AFB=180∘,
∴∠AFB=2∠ACB;
(2)证明:过点
A作
AK⊥BF于
K,过点
C作
CG⊥FH交
FH的延长线于
G,作
CT⊥AE交
AE的延长线于
T,

则
∠AKB=∠ATC=∠CGH=∠AKH=90∘,
∵FC平分
∠EFH,
CG⊥FH,
CT⊥FE,
∴CG=CT,
在
△ABK和
△CAT中,
⎩⎨⎧∠AKB=∠ATC∠ABH=∠CAEAB=AC,
∴△ABK≌△CAT(ASA),
∴AK=CT,
∴AK=CG,
在
△AHK和
△CHG中,
⎩⎨⎧∠AHK=∠CHG∠AKH=∠CGHAK=CG,
∴△AHK≌△CHG(AAS),
∴AH=CH;
(3)如图
3,过点
A作
AK∥CD,交
BH于
K,过点
C作
CG∥AE交
BD于
G,作
CM∥BD交
AE的延长线于点
M,

则
∠AKH=∠CDH,
∠CFG=∠FCM=∠CFM=∠FCG,
∠CGF=∠CMF,
∴FG=FM=CG=CM,
在
△AKH和
△CDH中,
⎩⎨⎧∠AKH=∠CDH∠AHK=∠CHDAH=CH,
∴△AKH≌△CDH(AAS),
∴KH=DH,
∵CG∥AE,
∴∠FAH=∠GCH,
在
△AFH和
△CGH中,
⎩⎨⎧∠FAH=∠GCHAH=CH∠AHF=∠CHG,
∴△AFH≌△CGH(ASA),
∴AF=CG,
FH=GH,
∴KH−FH=DH−GH,
即
KF=DG,
∵CM∥BD,AK∥CD,
∴∠ECM=∠CBH,
∠KAH=∠ACD,
∵∠ACB=∠ABC=∠ABH+∠CBH=∠ACG+∠ECM,
∴∠GCM=2∠ACB=2∠EFC,
∴∠ACB=∠EFC,
∵∠ABH+∠AFB+∠BAF=180∘,
∴∠ABH+2∠EFC+∠BAK+∠ACD−∠CAE=180∘,
即
2∠EFC+∠BAK+∠ACD=180∘,
∵∠ACD+3∠EFC=180∘,
∴∠BAK=∠EFC,
∴∠BAK=∠ACB,即
∠BAK=∠ACE,
在
△BAK和
△ACE中,
⎩⎨⎧∠ABH=∠CAEAB=AC∠BAK=∠ACE,
∴△BAK≌△ACE(ASA),
∴BK=AE,
∵AE+DF=14,
BH+AF=16,
∴AE+DG+2FH=14,
AE+DG+3FH=16,
∴FH=2.
解析
(1)证明:如图
1,
∵AB=AC,
∴∠ABC=∠ACB,
∵∠BAC+∠ABC+∠ACB=180∘,
∴∠BAC+2∠ACB=180∘,
∵∠BFE=∠ABH+∠BAF,
∠ABH=∠CAE,
∴∠BFE=∠CAE+∠BAF=∠BAC,
∴∠BFE+2∠ACB=180∘,
∵∠BFE+∠AFB=180∘,
∴∠AFB=2∠ACB;
(2)证明:过点
A作
AK⊥BF于
K,过点
C作
CG⊥FH交
FH的延长线于
G,作
CT⊥AE交
AE的延长线于
T,

则
∠AKB=∠ATC=∠CGH=∠AKH=90∘,
∵FC平分
∠EFH,
CG⊥FH,
CT⊥FE,
∴CG=CT,
在
△ABK和
△CAT中,
⎩⎨⎧∠AKB=∠ATC∠ABH=∠CAEAB=AC,
∴△ABK≌△CAT(ASA),
∴AK=CT,
∴AK=CG,
在
△AHK和
△CHG中,
⎩⎨⎧∠AHK=∠CHG∠AKH=∠CGHAK=CG,
∴△AHK≌△CHG(AAS),
∴AH=CH;
(3)如图
3,过点
A作
AK∥CD,交
BH于
K,过点
C作
CG∥AE交
BD于
G,作
CM∥BD交
AE的延长线于点
M,

则
∠AKH=∠CDH,
∠CFG=∠FCM=∠CFM=∠FCG,
∠CGF=∠CMF,
∴FG=FM=CG=CM,
在
△AKH和
△CDH中,
⎩⎨⎧∠AKH=∠CDH∠AHK=∠CHDAH=CH,
∴△AKH≌△CDH(AAS),
∴KH=DH,
∵CG∥AE,
∴∠FAH=∠GCH,
在
△AFH和
△CGH中,
⎩⎨⎧∠FAH=∠GCHAH=CH∠AHF=∠CHG,
∴△AFH≌△CGH(ASA),
∴AF=CG,
FH=GH,
∴KH−FH=DH−GH,
即
KF=DG,
∵CM∥BD,AK∥CD,
∴∠ECM=∠CBH,
∠KAH=∠ACD,
∵∠ACB=∠ABC=∠ABH+∠CBH=∠ACG+∠ECM,
∴∠GCM=2∠ACB=2∠EFC,
∴∠ACB=∠EFC,
∵∠ABH+∠AFB+∠BAF=180∘,
∴∠ABH+2∠EFC+∠BAK+∠ACD−∠CAE=180∘,
即
2∠EFC+∠BAK+∠ACD=180∘,
∵∠ACD+3∠EFC=180∘,
∴∠BAK=∠EFC,
∴∠BAK=∠ACB,即
∠BAK=∠ACE,
在
△BAK和
△ACE中,
⎩⎨⎧∠ABH=∠CAEAB=AC∠BAK=∠ACE,
∴△BAK≌△ACE(ASA),
∴BK=AE,
∵AE+DF=14,
BH+AF=16,
∴AE+DG+2FH=14,
AE+DG+3FH=16,
∴FH=2.