题目已知
△ABC,以
AC为边在
△ABC外作等腰
△ACD,其中
AC=AD.
(1)如图
1,以
AB为边也在
△ABC外作等腰
△ABE,其中
AB=AE,连接
BD与
EC,交于点
F.若
∠DAC=∠EAB=60∘,则
∠BFC=______;
(2)如图
2,若
∠ABC=30∘,
△ACD是等边三角形,
AB=3,
BC=4,求
BD的长;
(3)如图
3,若
∠ABC为锐角,作
AH⊥BC于
H,当
BD2=4AH2+BC2时,试判断
∠DAC与
∠ABC的数量关系,并证明你的结论.
知识点:等腰三角形的性质、旋转的性质章节:第23章 旋转 / 23.1 图形的旋转
答案与解析
答案
(1)∵∠DAC=∠EAB,
∴∠DAC+∠BAC=∠EAB+∠BAC,
∴∠BAD=∠EAC,
在
△ABD和
△AEC中,
⎩⎨⎧AB=AE∠BAD=∠EACAD=AC,
∴△ABD≌△AEC(SAS),
∴∠ABD=∠AEC,
∴∠BFC=∠BEF+∠EBF=∠AEB−∠AEC+∠ABE+∠ABD=∠AEB+∠ABE,
∵∠EAB=60∘,
∴∠AEB+∠ABE=120∘,
∴∠BFC=120∘,
故答案为:
120∘;
(2)将
△ABD绕点
A顺时针旋转
60∘得
△AEC,连接
BE,如图
2,

由(1)知
△ABD≌△AEC,
∴BD=EC,
∵AB=AE=3,
∠EAB=∠DAC=60∘,
∴△ABE是等边三角形,
∴EB=AB=3,
∠ABE=60∘,
∵∠ABC=30∘,
∴∠EBC=90∘,
在
Rt△EBC中,
EC=EB2+BC2=32+42=5,
∴BD=5;
(3)∠DAC=2∠ABC;
证明:过点
B作
EB⊥BC于
B,使
EB=2AH,连接
EA,
EC,

则
EC2=EB2+BC2=4AH2+BC2,
∵BD2=4AH2+BC2,
∴BD=EC,
过点
A作
AG⊥EB于
G,则四边形
AGBH为矩形,
∴GB=AH,
∵EB=2AH,
∴EB=2GB,
∴EG=GB,
∴AG是
BE的垂直平分线,
∴AB=AE,
在
△ABD和
△AEC中,
⎩⎨⎧AB=AEAD=ACBD=EC,
∴△ABD≌△AEC(SSS),
∴∠BAD=∠EAC,
∴∠BAD−∠EAD=∠EAC−∠EAD,
即
∠EAB=∠DAC,
∵∠EBC=90∘,
∠ABC为锐角,
∴∠ABC=90∘−∠EBA,
∵AB=AE,
∴∠EBA=∠BEA,
∴∠EAB=180∘−2∠EBA,
∴∠EAB=2∠ABC,
∴∠DAC=2∠ABC.
解析
(1)∵∠DAC=∠EAB,
∴∠DAC+∠BAC=∠EAB+∠BAC,
∴∠BAD=∠EAC,
在
△ABD和
△AEC中,
⎩⎨⎧AB=AE∠BAD=∠EACAD=AC,
∴△ABD≌△AEC(SAS),
∴∠ABD=∠AEC,
∴∠BFC=∠BEF+∠EBF=∠AEB−∠AEC+∠ABE+∠ABD=∠AEB+∠ABE,
∵∠EAB=60∘,
∴∠AEB+∠ABE=120∘,
∴∠BFC=120∘,
故答案为:
120∘;
(2)将
△ABD绕点
A顺时针旋转
60∘得
△AEC,连接
BE,如图
2,

由(1)知
△ABD≌△AEC,
∴BD=EC,
∵AB=AE=3,
∠EAB=∠DAC=60∘,
∴△ABE是等边三角形,
∴EB=AB=3,
∠ABE=60∘,
∵∠ABC=30∘,
∴∠EBC=90∘,
在
Rt△EBC中,
EC=EB2+BC2=32+42=5,
∴BD=5;
(3)∠DAC=2∠ABC;
证明:过点
B作
EB⊥BC于
B,使
EB=2AH,连接
EA,
EC,

则
EC2=EB2+BC2=4AH2+BC2,
∵BD2=4AH2+BC2,
∴BD=EC,
过点
A作
AG⊥EB于
G,则四边形
AGBH为矩形,
∴GB=AH,
∵EB=2AH,
∴EB=2GB,
∴EG=GB,
∴AG是
BE的垂直平分线,
∴AB=AE,
在
△ABD和
△AEC中,
⎩⎨⎧AB=AEAD=ACBD=EC,
∴△ABD≌△AEC(SSS),
∴∠BAD=∠EAC,
∴∠BAD−∠EAD=∠EAC−∠EAD,
即
∠EAB=∠DAC,
∵∠EBC=90∘,
∠ABC为锐角,
∴∠ABC=90∘−∠EBA,
∵AB=AE,
∴∠EBA=∠BEA,
∴∠EAB=180∘−2∠EBA,
∴∠EAB=2∠ABC,
∴∠DAC=2∠ABC.