题目在
△ABC中,
AB=AC,将线段
AC绕点
A逆时针旋转至
AD,连接
CD,
∠BAD的角平分线
AE与
DC的延长线交于点
E,与
BC交于点
F.
(1)如图
1,若
∠BAC=90∘,
∠CAD=60∘,
AD=4,求
AE的长;
(2)如图
2,若
∠BAC=60∘,过点
B作
BG∥DE交
AC于点
G,交
AE于点
H,求证:
AH=EF+HG;
(3)如图
3,若
∠BAC=120∘,连接
BD,当
AE=BD时,直接写出
CDBC的值.

知识点:三角形的中位线定理、线段垂直平分线的性质、全等三角形的性质、全等三角形的判定、等腰三角形的性质、勾股定理、三角形中位线定理的证明、锐角三角函数的定义章节:第25章 锐角的三角比 / 第1节 锐角的三角比 / 25.1 锐角的三角比的意义
答案与解析
答案
(1)过点
A作
AG⊥DE,垂足为点
G,
∵∠BAC=90∘,
∠CAD=60∘,
∴∠BAD=150∘,
∵AE平分
∠BAD,
∴∠DAE=21∠BAD=75∘,
∵∠CAD=60∘,
AG⊥DE,
∴DG=21AD=2,
∴AG=AD2−DG2=23,
∵∠DAE=75∘,
∠DAG=30∘,
∴∠GAE=45∘,
∴△AGE是等腰直角三角形,
∴AG=GE=23,
∴AE=AG2+GE2=26;
(2)设
∠CAD=α,
∵∠BAC=60∘,
∴∠BAD=∠BAC+∠CAD=60∘+α,
∵AE平分
∠BAD,
∴∠BAE=∠DAE=21∠BAD=30∘+21α,
∵∠CAD=α,
AC=AD,
∴∠ACD=∠ADC=2180°−∠CAD=90∘−21α,
∴∠AED=180∘−∠DAE−∠ADC=60∘,
∵BG∥DE,
∴∠BHE=∠AED=60∘,
∴∠ABG+∠BAF=60∘,
∵∠CAF+∠BAF=60∘,
∴∠ABG=∠CAF,
∵AB=AC,
∠BAG=∠ACF=60∘,
∴△ABG≌△CAF(ASA),
∴BG=AF,
延长
HG,使得
HP=AH,连接
AP,
∵∠BHE=∠AHP=60∘,
∴△AHP是等边三角形,
∴∠BPA=∠AEC=60∘,
∵AB=AC,
∠ABP=∠CAE,
∴△ABP≌△CAE(AAS),
∴BP=AE,
∵BG=AF,
∴PG=EF,
∵AH=HP,
∴AH=PG+HG=EF+HG;
(3)设
AB=AC=AD=2a,
过点
A作
AM⊥DE,垂足为点
M,
∵AC=AD,
AM⊥DE,
∴CM=DM,
∠CAM=∠DAM=21α,
∵∠BAC=120∘,
∠CAD=α,
AE平分
∠BAD,
∴∠BAE=∠DAE=21∠BAD=60∘+21α,
∵∠DAM=21α,
∴∠EAM=∠DAE−∠DAM=60∘,
∵AM⊥DE,
∴∠AED=30∘,
∴AM=21AE,
∵AB=AD,
AE平分
∠BAD,
∴AN⊥BD,
BN=DN=21BD,
∵AE=BD,
∴AM=DN,
∵∠AND=∠DMA=90∘,
AD=AD,
∴Rt△ADN≌Rt△DAM(HL),
∴∠DAN=∠ADM,
∵∠DAN=60∘+21α,
∠ADM=90∘−∠DAM=90∘−21α,
∴60∘+21α=90∘−21α,
∴α=30∘,
延长
DA,过点
B作
BP⊥AD,垂足为点
P,过点
A作
AQ⊥BC,垂足为点
Q,
∵∠AQB=90∘,
∠ABC=30∘,
∴AQ=a,
BQ=3a,
∵AB=AC,
AQ⊥BC,
∴BC=2BQ=23a,
∵∠BAP=180∘−∠BAC−∠CAD=30∘,
∠APB=90∘,
∴BP=a,
AP=3a,
∴PD=AP+AD=(2+3)a,
∴BD2=BP2+PD2=(8+43)a2,
∵AM=21AE=21BD,
∴AM2=41BD2=(2+3)a2,
在
Rt△ADM中,
∵AD=2a,
∴DM=AD2−AM2=2−3a,
∴CD=2DM=22−3a,
∴CDBC=22−3a23a=6+33.

解析
(1)过点
A作
AG⊥DE,垂足为点
G,
∵∠BAC=90∘,
∠CAD=60∘,
∴∠BAD=150∘,
∵AE平分
∠BAD,
∴∠DAE=21∠BAD=75∘,
∵∠CAD=60∘,
AG⊥DE,
∴DG=21AD=2,
∴AG=AD2−DG2=23,
∵∠DAE=75∘,
∠DAG=30∘,
∴∠GAE=45∘,
∴△AGE是等腰直角三角形,
∴AG=GE=23,
∴AE=AG2+GE2=26;
(2)设
∠CAD=α,
∵∠BAC=60∘,
∴∠BAD=∠BAC+∠CAD=60∘+α,
∵AE平分
∠BAD,
∴∠BAE=∠DAE=21∠BAD=30∘+21α,
∵∠CAD=α,
AC=AD,
∴∠ACD=∠ADC=2180°−∠CAD=90∘−21α,
∴∠AED=180∘−∠DAE−∠ADC=60∘,
∵BG∥DE,
∴∠BHE=∠AED=60∘,
∴∠ABG+∠BAF=60∘,
∵∠CAF+∠BAF=60∘,
∴∠ABG=∠CAF,
∵AB=AC,
∠BAG=∠ACF=60∘,
∴△ABG≌△CAF(ASA),
∴BG=AF,
延长
HG,使得
HP=AH,连接
AP,
∵∠BHE=∠AHP=60∘,
∴△AHP是等边三角形,
∴∠BPA=∠AEC=60∘,
∵AB=AC,
∠ABP=∠CAE,
∴△ABP≌△CAE(AAS),
∴BP=AE,
∵BG=AF,
∴PG=EF,
∵AH=HP,
∴AH=PG+HG=EF+HG;
(3)设
AB=AC=AD=2a,
过点
A作
AM⊥DE,垂足为点
M,
∵AC=AD,
AM⊥DE,
∴CM=DM,
∠CAM=∠DAM=21α,
∵∠BAC=120∘,
∠CAD=α,
AE平分
∠BAD,
∴∠BAE=∠DAE=21∠BAD=60∘+21α,
∵∠DAM=21α,
∴∠EAM=∠DAE−∠DAM=60∘,
∵AM⊥DE,
∴∠AED=30∘,
∴AM=21AE,
∵AB=AD,
AE平分
∠BAD,
∴AN⊥BD,
BN=DN=21BD,
∵AE=BD,
∴AM=DN,
∵∠AND=∠DMA=90∘,
AD=AD,
∴Rt△ADN≌Rt△DAM(HL),
∴∠DAN=∠ADM,
∵∠DAN=60∘+21α,
∠ADM=90∘−∠DAM=90∘−21α,
∴60∘+21α=90∘−21α,
∴α=30∘,
延长
DA,过点
B作
BP⊥AD,垂足为点
P,过点
A作
AQ⊥BC,垂足为点
Q,
∵∠AQB=90∘,
∠ABC=30∘,
∴AQ=a,
BQ=3a,
∵AB=AC,
AQ⊥BC,
∴BC=2BQ=23a,
∵∠BAP=180∘−∠BAC−∠CAD=30∘,
∠APB=90∘,
∴BP=a,
AP=3a,
∴PD=AP+AD=(2+3)a,
∴BD2=BP2+PD2=(8+43)a2,
∵AM=21AE=21BD,
∴AM2=41BD2=(2+3)a2,
在
Rt△ADM中,
∵AD=2a,
∴DM=AD2−AM2=2−3a,
∴CD=2DM=22−3a,
∴CDBC=22−3a23a=6+33.
