正方形内的45°角
-
正方形内的
45
°角
例
题:
<
/p>
(
1
)如图
1<
/p>
,在正方形
ABCD
中,
E
是
AB
上一点,
F
是
AD
延长线上一点,
且
DF
=
BE
.求证:
CE
=
CF
< br>;
(
2
)如图
2
,在正方形
ABCD
中,
E
是
AB
上一点,
G
是
AD<
/p>
上一点,如果∠
GCE
=
45
°,请你利
用(
1
)的结论证明:
GE
=
BE
+
GD
.
(
3
)运用(
1
)(
2
)解答中所积累的经验和
知识,完成下题:
如图
3
,在直角梯形
ABCD
中,
AD
∥
BC
(
BC
>
AD
),∠
< br>B
=
90
°,
< br>AB
=
BC
,
< br>E
是
AB
上一点,
且∠
DCE
=
45
°,
BE
=
4
,
DE
=10,
求直
角梯形
ABCD
的面积.
【答案】
解:(
1
)证明:在正方形
ABCD
中,
∵
BC
=
CD
,∠
B
=∠
CDF
,
BE
=
DF
,
∴△
CBE
< br>≌△
CDF
(
SAS
)。∴
CE
=
CF
。
(
2
)证明:
如图,延长
AD
至
F
,使
DF
=
BE
.连接
CF
。
由(
1
< br>)知△
CBE
≌△
CDF
,∴∠
BCE
=∠
D
CF
。
∴∠
BCE
+∠
ECD
=∠
DCF
+∠
ECD
,
即∠
ECF
=∠
p>
BCD
=
90
°。
又∠
GCE
=
45
°,∴∠
GCF
=∠
GCE
=
45
°。
∵
CE
=
CF
,∠
GCE
=∠
GCF
,
GC<
/p>
=
GC
,
p>
∴△
ECG
≌△
F
CG
(
SAS
)。∴
< br>GE
=
GF
,
< br>
∴
GE
=
DF
+
GD
=
BE
+
GD
。
(
3
)如图,过
C
作
CG
⊥
< br>AD
,交
AD
延长线于
G
.
在直角梯形
p>
ABCD
中,∵
AD
∥
BC
,∴∠
A
=∠
B
=
90
°。
又∠
CGA
=
90
°,
AB
=
BC
,∴四边形
ABCD
为正方形。
∴
AG
=
BC
。
已知∠
DCE
< br>=
45
°,根据(
1
)(
2
)可知,
ED
p>
=
BE
+
DG
p>
。∴
10=4+
DG
,即
DG
=6
。
设
AB
=
x
,则
AE
=
x
-
4
,
A
D
=
x
-
6<
/p>
,
在
Rt
p>
△
AED
中,∵
D
E
2
=
AD
2
+
AE
2
,即
10
2
=
(<
/p>
x
-
6
)
2
+(
x
-
4
)
2
。
解这个方程,得:
x
=1
2
或
x
=
-<
/p>
2
(舍去)。∴
AB
=12
。
∴
S
梯形
ABCD
(
AD
BC
)
AB
< br>(
6
12
)
12
108
。
∴梯形
ABCD
的面积为
108
p>
。
【考点】
正方
形的性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理,直角梯形。
【分析】
(
1
)由四边形是
ABCD
正方形,易证得△
CBE
≌△
CDF
(
SAS
),即可得
CE
=
CF
。
(
2
p>
)
延长
AD
至
p>
F
,
使
DF
=
BE
,
连接
CF
,
由
(
1
)
知△
CBE
≌△
CDF
,
易证得
∠
ECF
=
∠
BCD
=90
°,
又由∠
GCE
=45
°,可得∠
G
CF
=
∠
GCE
=45
°,即可证得△
ECG
≌△<
/p>
FCG
,从而可得
GE
< br>=
BE
+
GD
< br>。
(
3
)过
C
作
CG
⊥
AD
,交
AD
延长线于
G
,易证得四边形
ABC
G
为正方形,由(
1
)
(
2
)
可知,
ED
=
BE
+
DG
,即可求得
DG
的长,设
AB
=
x
,在
Rt
△
AED
中,由勾股定理
DE
2=
AD
2+
AE
2
,可
得方程,解方程即可求得
AB
的长,从而求得
直角梯形
ABCD
的面积。
练习
1
、如
图,正方形纸片
ABCD
的边长为
3<
/p>
,点
E
、
F
p>
分别在边
BC
、
C
D
上,将
AB
、
AD
分别和
AE
、
< br>1
2
1
2
AF
折叠,点
B
、
< br>D
恰好都将在点
G
处,已知
p>
BE
=1
,则
EF
的长为【
】
A
.
B
.
C
.
D
.
3
【答案】
B
。
【考点】
翻折变换(折叠问题),正方形的性质,折叠的性质,
勾股定理。
【分析】
∵正方形纸片<
/p>
ABCD
的边长为
3
,∴∠
C
=90
°,
BC
=
CD
=3
。
根据折叠的性质得:
EG
=
BE
=1
,
GF
=
DF
。
3
2
5
2
9
4
设
p>
DF
=
x
,则
p>
EF
=
EG
+
p>
GF
=1
+
x
p>
,
FC
=
DC
p>
-
DF
=3
-
p>
x
,
EC
=
BC
-
BE
=3
p>
-
1=2
。
p>
在
Rt
△
EFC<
/p>
中,
EF
2
=<
/p>
EC
2
+
FC<
/p>
2
,即(
x
+<
/p>
1
)
2
=2
p>
2
+(
3
-
x
)
2
,解得:
p>
x
。
∴
DF
=
<
/p>
,
EF
=1
+<
/p>
=
。故选
B
。<
/p>
2
、如图
11
,△
ABC
中,已知∠
BAC
=
45
°,
AD
⊥
BC
于
D
,
BD
=
2
,
DC
=
3
,求
AD
的长
.
小萍同学灵活运用轴对称知识,将图形进行翻折变换,巧妙地解答了此
题
.
A
F
E
C
B
D
G
图
11
请按照小萍的思路,探究并解答下列问题:
< br>(1)
分别以
AB
、
AC
为对称轴,画出△
ABD
、△
ACD
的轴对称图形,
D
p>
点的对称点为
E
、
F
,
延长
EB
、
FC
相交于
G
点,证明四边形
AEGF
是正方形;
(2)
设
AD
=
x
,利用勾股定理,建立关于
x
的方程模型,求出
x
的值
.
【答案】
(1)
证
明:由题意可得:△
ABD
≌△
ABE
,△
ACD
≌△
ACF
∴∠
DAB
=∠
EAB
,∠
DAC
=∠
FAC
p>
,又∠
BAC
=
45
°,
∴
∠
EAF
=
90
°又∵
AD
⊥
BC
∴∠
E
=∠
ADB
=
90
°∠
F
=∠
ADC
=
90
°
又∵
AE
=
AD
,
AF
=
AD
∴
AE
=
AF
∴四边形<
/p>
AEGF
是正方形
(2)
解:设
AD
=
x
,则
AE
=
EG
=
GF
=
x
∵
BD
=
2
,
DC
=
< br>3
∴
BE
=
2
·
,
CF
=
3
(3)
∴
BG
=
x
-
2
,<
/p>
CG
=
x
-
p>
3
在
Rt
△
BGC
中,
BG
2<
/p>
+
CG
2
=
p>
BC
2
∴
( <
/p>
x
-
2)
2
p>
+
(
x
-
3)
2
=
5
2
化简得,
x
2
-
5
x
-
6
=
0
解得
x
1
=
6
,
x
2
=-
1
(舍)
所以
AD
=
x
=
6
3
、(
1
)如图①,在正方形
ABCD
中,△
AEF
的顶点
E
,
F
分别在
BC
,
< br>CD
边上,高
AG
与正
方形的边长相等,求
EAF
< br>的度数.
(
2
)如图②,在
Rt
△
ABD<
/p>
中,
BAD
90
,
AB
AD
,点
M
,
N
是
BD<
/p>
边上的任意两点,
且
< br>MAN
45
,将△
ABM
绕点
A
逆时针旋转
90
至△
ADH
位置,连接
NH
,试判断
MN
,
ND
,
DH
之间的数量关系,并说明理由.
3
2
3
5
2
2
3
< br>2
A
B
E
G
D
F
C
(图①)
A
H
B
M
N
D
(图②)
(
p>
3
)在图①中,连接
BD
< br>分别交
AE
,
AF
于点
M
,
N
,若
EG
4
,
GF
< br>6
,
BM
3
2
,求
AG
,
MN
的长.
< br>【答案】(
1
)在
Rt
△
ABE
和
Rt
△
AGE
中,
AB<
/p>
AG
,
AE<
/p>
AE
,
p>
∴△
ABE
≌△
A
GE
.
∴
BAE
GAE
.
同理,
GAF
DAF
.∴
EAF
BAD
45
.
(
2
)
MN
2
ND
2
DH
2
.
< br>
∵
BAM
< br>
DAH
,
< br>
BAM
< br>DAN
45
,
∴
HAN
DAH
DAN
45
.
∴
HAN
MAN
.
又∵
AM
AH
,
AN
AN
,∴△
AMN
≌△
AH
N
.
∴
MN
HN
.
∵
BAD
90
,
AB
AD
,
<
/p>
∴
ABD
<
/p>
ADB
45
.
∴
HDN
HDA
ADB
90
.
∴
NH
2
ND
2
DH
2
.
∴
MN
2
<
/p>
ND
2
DH<
/p>
2
.
(
3
)由(
1
)知,<
/p>
BE
EG
,<
/p>
DF
FG
.<
/p>
A
设
AG
x
,则
CE
x
4
,
CF
x
6
.
∵
CE
2
< br>
CF
2
EF
2
,
M
N
p>
∴
(
x
4
)
2
(
x
6
< br>)
2
10
2
.
D
B
解这个方程,得
< br>x
1
12
,
x
2
2
(舍去负根).
E
G
F
C
1
2
(图①)
∴
MN
2<
/p>
ND
2
p>
BM
2
.设
MN<
/p>
a
,则
a
p>
2
(
12
2
3
2
a
)
2
(
3
2
)
2
.
∴
a
5
2<
/p>
.即
MN
5<
/p>
2
.
【思路分
析】
(
1
)根据正方形的每个内角是直
角,利用“
HL
”证明△
ABE
≌△
AGE
,△
AF
G
1
≌△
AFD,
从而得出
EAF
BAD
;(
2
)利用旋转过程前后的两个图形全等,得到对应边、
2
对应角相等,
从而为证明△
AMN
≌△
AHN
做好了足够铺垫
.
将线段
MN
的长转移为
HN
的长,
从而
将三条线段集中于
p>
Rt
△
HDN
中<
/p>
.
(
3
)利用(
1
)的结论求出
AG
< br>的长,进而得出
BD
的长
.
p>
利用
(
2
)的结论
求出
MN
的长
.
∴
AG
12
.∴
BD
AB
< br>2
AD
2
2
AG
2
12
2
.
在(
2
)中,
MN
2
ND
2
DH
2
,
BM
DH
,
【方法规律】
(1)
当条件中没有给出角的度数而要求角的度数时,往往将问题转化为三角
形的内角
和问题、四边形的内角和问题、平行线的同旁内角问题、平行线同旁内角的角平分
夹角问
题、邻补角的平分线夹角问题、直角三角形的问题、矩形、正方形的内角问题
.
(
2
)
当条件中提供的
边、角关系较多时一般考虑证明三角形全等;(
3
)平移、旋转
、轴对称对应
了图形的全等,里面有太多的边、角相等问题,在证明中要仔细挖掘;(<
/p>
3
)如果一个题目有
三个问号,前面的问
号往往是后面问号解决的跳板,要注意利用前面的结论及时起跳,不要
解决最后一个问号
时重起炉灶,浪费时间
.
4
、已知:正方形
ABCD
的边长为
1
,射线
AE
与射线
p>
BC
交于点
E
,射
线
AF
与射线
CD
交于
点
F
,∠
EAF=
45
°
.
(
1
)如图
1
,当点
E
在线段
BC
上时,试猜想线段
EF
、
BE
、
DF
有怎样的数量关系?并
证
明你的猜想
.
(
< br>2
)设
BE=x
,
DF=y
,当点
E
在线段<
/p>
BC
上运动时(不包括点
B
、
C
),如图
1
,求
y
关于
x
的函数解析式,并指出
x
的取值范围
.
(
3
< br>)当点
E
在射线
BC
上运动时(不含端点
B
),点
F
在射线
CD
上运动
.
试判断以
E
为圆
心以
BE
为半径的⊙
E
和以
F
为圆心以
FD
为半径的⊙
F
之间的位置关系<
/p>
.
(
4
)
当点
E
在
BC
延长线上时,
设
AE
与
CD
交
于点
G
,
如图
2.
问⊿
EGF
与⊿
< br>EFA
能否相似,
若能相似,求出
BE
的值,若不可能相似,请说明理由
.
F
F
A
D
2
p>
A
A
D
D
45°
45°
45°
1
G
F
G
E
B
F'<
/p>
C
B
E
E
C
B
C
图
2
图
2
图
1
(
1
)猜想:
< br>EF=BE+DF
.
证明:
将⊿
ADF
绕着点
A
< br>按顺时针方向旋转
90
°,
得⊿
ABF
′
,
易
知点
F
′、
B
、
E
在一直线上
.
图
1.
∵
AF
′
=
AF
,
∠
F
′
AE
=
∠
1+
∠
3=
∠
2+
∠
3=90
°
-45
°
=45
°
=
∠
EAF
,
又
AE=AE
,∴⊿
AF
′
E
≌⊿
AFE.
∴
EF=F
′
E=BE+DF
.
(
2
)由(
1
)得
EF=x+y
又
CF
=1-
y
,
EC
=1-
x
,
∴
1<
/p>
y
1
x
x
y
.
< br>1
x
0
x
1
.
中国教
^
#
育出
~&
版网
%]
化简可得
y
1
x
(
3
)①当点
< br>E
在点
B
、
C
之间时,由(
1
)知
EF=BE+DF
,故此时⊙
E
与⊙
F
外切;
②当点
E
在点
C
时,
DF
=0
,⊙
F
不存在
. <
/p>
③当点
E
在
BC
延长线上时,
将⊿
ADF
绕着点
A
按顺时针方向旋转
90
°,
得⊿
ABF
< br>′
,
图
2.
有
AF
′
=
AF
,
∠<
/p>
1=
∠
2
,
p>
B
F
FD
,∴∠
F
′
AF
=90
°
.
∴
∠
F
′
AE
=
∠
EAF=
45
°
.
又
AE=AE
,∴⊿
AF
′
E
≌⊿
AFE.
∴
EF
<
/p>
E
F
BE
B
F
BE
FD
.
∴此时⊙
E
p>
与⊙
F
内切
.
综上所述,当点
E
在线段
BC
上时,⊙
E
与⊙
F
外切;当点
E
在<
/p>
BC
延长线上时,⊙
E
< br>与⊙
F
内切
.
2
2
2
(
4
)⊿
EGF
与⊿
EFA
能够相似,只要当∠
EFG
=
∠
EAF=
45
°即可
.
[#
这时有
CF=CE.
设
BE=x
,
DF=y
,由(
3
)有
EF=x-
y
.
由
CE
2
CF
2<
/p>
EF
2
,得<
/p>
x
1
2
2
2
x
1
.
x
1
p>
1
y
x
y
.
化简可得
y
x
1
x
1
又由
EC=FC
,得
x
1
1
y
,即
x
1
1
p>
,化简得
x
2
2
x
p>
1
0
,
x
1
解之得
x
1
1
2
,
x
2
< br>
1
2
(不符题意,舍去)
.
∴所求
BE
的长为
1
2
.
5
、某
数学兴趣小组开展了一次活动,过程如下:
如图
1
,在等腰△
ABC
中,<
/p>
AB
=
AC
,∠
BAC
=
90
º
,小敏将一块三角板中含
45
º
p>
角的顶点
放在点
A
处,从
AB
边开始绕点
A
顺时针旋转一个角
,其中三角板斜边所在的直线交
直
线
BC
于点
D
,直角边所在的直线交直线
BC
于点
E
.
(1)
小敏在线段
BC
上取一点
M
,连接
AM
,旋转中发现
:若
AD
平分∠
MAB
,则
AE
也平分∠
MAC
p>
.请你证明小敏发现的结论;
(2)
p>
当
0
º
<
≤
45
º
时,小敏在旋转的过程中发现线段
BD
、
CE
、
DE
之间存在如
下等量关
系:
BD
2
< br>+
CE
2
=
DE
2
.同组的小颖和小亮随后想出了两种不同的方法进行
解决:
小颖的方法:将△
ABD
p>
沿
AD
所在的直线对折得到△
ADF
,连接
EF
(
如图
2)
;
小亮的方法:将△
ABD
绕点
A
逆时针旋转
90
º
得到△
ACG
,连接
E
G
(
如图
3)
.
请你从中任选一种方法进行证明;
(3)
小敏继续旋转三角板,在探究中得出:当
45
º
<
< br>≤
135
º
且
< br>
≠
90
º
时,等量关系
BD
2
+
CE
2
=
DE
2
仍然成立.现请你继续探究:当
135
º
<
<
180
º
时
(
如图
4)
,等量关
系
BD
2
+
CE
2
=
DE
2
是否仍然成立?若成立,给出证明:若不成立,说明理由.