【試題1】如圖1,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=BC,將△ABC繞點A逆時針旋轉(zhuǎn),得到△ADE,旋轉(zhuǎn)角為α(0°<α<90°),連接BD交CE于點F.
(1)如圖2,當α=45°時,求證:CF=EF;
(2)在旋轉(zhuǎn)過程中,
①問(1)中的結(jié)論是否仍然成立?證明你的結(jié)論;
②連接CD,當△CDF為等腰三角形時,求tanα/2的值.
【圖文解析】
(1)僅舉一種解法:
(2)典型的等腰直角三角形的旋轉(zhuǎn)問題,常有多種“旋轉(zhuǎn)”法求解(本質(zhì)類似):
從已知條件,結(jié)合圖形可以得到的結(jié)論:
①結(jié)論仍然成立.證明如下:
【法一】過點E作EM∥BC交BE的延長線于M,如下圖示:
先證∠M=∠CBD=∠EDM,得EM=DE=BC,再證△BCF≌△MEF,得CF=EF.
【法二】如下圖所示:
【法三】過C點作CM∥BF將ED的延長線于M,連接CM.如下圖示:
【法四】過C點作CG⊥CF交BF于G.如下圖示(其中∠CFG=45°前面已證)
【法五】過點D作DG⊥DF交CF于點G,如下圖示:
進一步,得∠AFE=∠ADE=90°.如下圖示:
最后利用等腰三角形△ACE“三線合一”,得到CF=EF.
【法六】過E點作EG⊥CE交BF的延長線于點G,如下圖示:
【法七】過B點作BG⊥BF交EC的延長線于點G,如下圖示:
得到∠AFB=∠G=45°,進一步得到∠AFB=90°,即AF⊥CE,再根據(jù)等腰三角形“三線合一”得到CF=EF.
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【法八】過C點作CG⊥BF于G,如下圖示,
不難證得CF:CG=CA:CB=√2:1.
進一步,得△BCG∽ACF,如下圖示:
從而∠AFC=∠BGC=90°,下同……
【法九】由∠CFB=∠CAB=45°,利用“統(tǒng)一法”或“反證法”證明:A、B、C、F四點共圓,得到AC為其直徑,得到∠AFC=90°,進一步……(此法不建議)
【法十】添加如下圖所示的輔助線.
同時,通過證明B、G、C、H四點共圓,可得∠GCB=∠GHB.
另一方面,BF:BG=AB:BH=√2:1,且∠GBH=∠FBA=45°+∠FBH,得到△GBH∽△FBA,得到∠GHB=∠BAF.
從而∠BAF=∠GCB,進一步,得∠BAF+∠BCF=180°.又在四邊形ABCF中,∠ABC=90°,根據(jù)四邊形內(nèi)角和為360°,得∠AFC=90°,即AF⊥CF.……
【原題再現(xiàn)】在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=BC,將△ABC繞點A逆時針旋轉(zhuǎn),得到△ADE,旋轉(zhuǎn)角為α(0°<α<90°),連接BD交CE于點F.在旋轉(zhuǎn)過程中,
②連接CD,當△CDF為等腰三角形時,求tanα/2的值.
【圖文解析】可以充分利用第二小題的相關(guān)思路和解法,進一步求解第三小題(本文僅提供一種解法)。
前面已經(jīng)得到的結(jié)論:
當∠CDF=90°時,如下圖示:
所以tanα/2=1/2.
當∠CDF=90°時,如下圖示:
【反思】上述第二問的多種解法,多數(shù)是充分利用45°的角的“特殊功能”,本質(zhì)類似于旋轉(zhuǎn),顯然本題還可以利用其他相關(guān)條件通過對稱、平移、旋轉(zhuǎn)等構(gòu)造等腰直角三角形,也可以利用輔助圓等,大同小異,有興趣的朋友不妨試試,并請留言分享。
第二問