内容正文:
数 学
甘 肃
第二部分 题型透析
题型十三 综合与实践
2
类型一 动点问题
(2021兰州)已知正方形ABCD,E,F为平面内两点.
【探究建模】
(1)如图①,当点E在边AB上时,DE⊥DF,且B,C,F三点共线.求证:AE=CF.
新考典
(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,∴DA=DC,∠A=∠ADC=∠DCB=∠DCF=90°.
∵DE⊥DF,∴∠EDF=∠ADC=90°.
∴∠ADE=∠CDF.又∠A=∠DCF,
∴△DAE≌△DCF.∴AE=CF.
新考典
【类比应用】
(2)如图②,当点E在正方形ABCD外部时,DE⊥DF,AE⊥EF,且E,C,F三点共线.猜想并证明线段AE,CE,DE之间的数量关系.
新考典
(2)解:猜想:AE+CE=DE.证明如下:∵四边形ABCD是正方形,∴DA=DC,∠ADC=90°.∵DE⊥DF,∴∠EDF=90°=∠ADC.
∴∠ADE=∠CDF.∵AE⊥EF,∴∠AEF=90°.∴∠AED+∠DEF=90°.又∠F+∠DEF=90°,∴∠AED=∠F.∴△DAE≌△DCF.
∴DE=DF,AE=CF.∴AE+CE=CF+CE=EF=DE.
新考典
【拓展迁移】
(3)如图③,当点E在正方形ABCD外部时,AE⊥EC,AE⊥AF,DE⊥BE,且D,F,E三点共线,DE与AB交于点G.若DF=3,AE=,求CE的长.
(3)解:如图③,过点D作DH⊥DE,交EC的延长线于点H.
由(2)可知DH=DE,AE+CE=DE,∠AEF=∠H=45°.
∵AE⊥AF,∴∠EAF=90°.
∴EF=AE=2.∴DE=DF+EF=5.
∴CE=EH-CH=DE-AE=4.
新考典
(2022省卷)已知正方形ABCD,E为对角线AC上一点.
【建立模型】
(1)如图1,连接BE,DE.求证:BE=DE.
证明:∵AC是正方形ABCD的对角线,∴AB=AD,∠BAE=∠DAE=45°.又AE=AE,
∴△ABE≌△ADE.∴BE=DE.
新考典
【模型应用】
(2)如图2,F是DE延长线上一点,FB⊥BE,EF交AB于点G.
①判断△FBG的形状并说明理由;
②若G为AB的中点,且AB=4,求AF的长.
(2)解:①△FBG是等腰三角形.理由如下:
∵四边形ABCD是正方形,∴∠GAD=90°.
∴∠AGD+∠ADG=90°.由(1)知,△ABE≌△ADE,∴∠ADG=∠EBG.∴∠AGD+∠EBG=90°.∵FB⊥BE,∴∠FBE=90°,即∠FBG+∠EBG=90°.∴∠AGD=∠FBG.又∠AGD=∠FGB,∴∠FBG=∠FGB.∴FG=FB.∴△FBG是等腰三角形.
新考典
②如图2,过点F作FH⊥AB于点H.∵四边形ABCD是正方形,G为AB的中点,AB=4,
∴AG=BG=2,AD=4.由①,知FG=FB,
∴GH=BH=1.∴AH=AG+GH=3.
在Rt△FHG与Rt△DAG中,∵∠FGH=∠DGA,∴tan∠FGH=tan∠DGA.∴==2.∴FH=2GH=2.在Rt△AHF中,AF==.
新考典
【模型迁移】
(3)如图3,F是DE延长线上一点,FB⊥BE,EF交AB于点G,BE=BF.求证:GE=(-1)DE.
(3)证明:∵FB⊥BE,∴∠FBE=90°.在Rt△EBF中,BE=BF,∴EF=BE.由(1)(2),得BE=DE,FG=BF,∴GE=EF-FG=BE-BE=DE-DE=(-1)DE.
新考典
(2022兰州)综合与实践
【问题情境】
数学活动课上,老师出示了一个问题:如图1,在正方形ABCD中,E是BC的中点,AE⊥EP,EP与正方形的外角∠DCG的平分线交于点P.试猜想AE与EP的数量关系,并加以证明.
【思考尝试】
(1)同学们发现,取AB的中点F,连接EF可以解决这个问题.请在图1中补全图形,解答老师提出的问题.
新考典
解:(1)猜想AE=EP.
证明如下:如图1,取AB的中点F,连接EF.
∵四边形ABCD是正方形,∴AB=BC,∠ABE=90°.∵F,E分别为AB,BC的中点,∴AF=BF=BE=CE.∴∠BFE=45°.∴∠AFE=135°.∵CP平分∠DCG,∴∠DCP=45°.∴∠ECP=135°.∴∠AFE=∠ECP.∵AE⊥EP,∴∠AEP=90°.∴∠AEB+∠PEC=90°.又∠AEB+∠EAF=90°,∴∠EAF=∠PEC.又AF=EC,∴△AFE≌△ECP.∴AE=EP.
新考典
【实践探究】
(2)希望小组受此问题启发,逆向思考这个题目,并提出新的问题:如图2,在正方形ABCD中,E为BC边上一动点(点E,B不重合),△AEP是等腰直角三角形,∠AEP=90°,连接CP,可以求出∠DCP的大小,请你思