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数学
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第四章 三角形
第四节 图形的相似
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01
基础考点讲练
02
安徽十年精选
03
全国真题汇编
04
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图形的相似
比例中项
ad=bc
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图形的相似
两边对应成比例且夹角相等的两个三角形相似
平方
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典例1
如图,直线l1∥l2∥l3,直线AC和DF被l1,l2,l3所截,AB=5,BC=6,EF=4,则DE的长为( )
A.2 B.3
C.4 D.
D
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【解析】 根据平行线分线段成比例定理得出比例式,代入求解即可.∵直线l1∥l2∥l3,∴.∵AB=5,BC=6,EF=4,∴,∴DE=.
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典例2
如图,点E是▱ABCD的边AD上的一点,且,连接BE并延长交CD的延长线于点F.若DE=3,DF=4,则▱ABCD的周长为( )
A.21 B.28 C.34 D.42
C
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【解析】 根据平行四边形的性质得,AB∥CD,再由平行线得相似三角形,根据相似三角形求得AB,AE,进而根据平行四边形的周长公式求得结果.∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB∥CF,AB=CD,∴△ABE∽△DFE,∴.∵DE=3,DF=4,∴AE=6,AB=8,∴AD=AE+DE=6+3=9,∴平行四边形ABCD的周长为(8+9)×2=34.
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典例3
已知:如图,在菱形ABCD中,点E,F分别在边AB,AD上,BE=DF,CE的延长线交DA的延长线于点G,CF的延长线交BA的延长线于点H.
(1)求证:△BEC∽△BCH;
(2)如果BE2=AB·AE,求证:AG=DF.
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【答案】 证明:(1)∵四边形ABCD是菱形,∴CD=CB,∠D=∠B,CD∥AB.∵DF=BE,∴△CDF≌△CBE(SAS),∴∠DCF=∠BCE.∵CD∥BH,∴∠H=∠DCF,∴∠BCE=∠H.∵∠B=∠B,∴△BEC∽△BCH.
(2)∵BE 2=AB·AE,∴.∵AG∥BC,
∴,∴.∵DF=BE,BC=AB,∴BE=AG=DF,即AG=DF.
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【解析】 (1)证明∠BCE=∠H即可解决问题.(2)利用平行线分线段成比例定理,结合已知条件即可解决问题.
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在判定两个三角形相似时,应注意利用图形中已有的公共角、对顶角等隐含条件,以充分发挥基本图形的作用.寻找相似三角形的一般方法是通过作平行线构造相似三角形;或依据基本图形对图形进行分解、组合;或作辅助线构造相似三角形.
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1.(2024·内江)已知△ABC与△DEF相似,且相似比为1∶3,则△ABC与△DEF的周长之比是( )
A.1∶1 B.1∶3 C.1∶6 D.1∶9
B
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第2题图
2.(2024·南充)如图,已知线段AB,按以下步骤作图:①过点B作BC⊥AB,使BC=AB,连接AC;②以点C为圆心,以BC长为半径画弧,交AC于点D;③以点A为圆心,以AD长为半径画弧,交AB于点E.若AE=mAB,则m的值为( )
A. B.
C.-1 D.-2
A
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第3题图
3.(2024·浙江)如图,在平面直角坐标系中,△ABC与△A'B'C'是位似图形,位似中心为点O.若点A(-3,1)的对应点为A'(-6,2),则点B(-2,4)的对应点B'的坐标为( )
A.(-4,8) B.(8,-4)
C.(-8,4) D.(4,-8)
A
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第4题图
4.(2024·辽宁)如图,AB∥CD,AD与BC相交于点O,且△AOB与△DOC的面积比是1∶4,若AB=6,则CD的长为
.
12
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第5题图
5.(2024·河北)如图,△ABC的面积为2,AD为BC边上的中线,点A,C1,C2,C3是线段CC4的五等分点,点A,D1,D2是线段DD3的四等分点,点A是线段BB1的中点.
(1)△AC1D1的面积为 ;
(2)△B1C4D3的面积为 .
7
1
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考点 相似三角形的判定与性质
1.(2023·安徽)如图,点E在正方形ABCD的对角线AC上,EF⊥AB于点F,连接DE并延长,交边BC于点M,交边AB的延长线于点G.若AF=2,FB=1,则MG=( )
A.2 B. C.+1 D.
B
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2.(2021·安徽节选)如图1,在四边形ABCD中,∠ABC=∠BCD,点E在边BC上,且AE∥CD,DE∥AB,作CF∥AD交线段AE于点F,连接BF.
(1)求证:△ABF≌△EAD;
(2)如图2,若AB=9,CD=5,∠ECF=∠AED,求BE的长;
(3)如图3,若BF的延长线经过AD的中点M,求的值.
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(1)证明:∵AE∥CD,AD∥CF,∴四边形AFCD是平行四边形,∴AF=CD.∵AE∥CD,DE∥AB,∠ABC=∠BCD,∴∠DEC=∠ABC=∠BCD=∠AEB,∠BAF=∠AED,∴AB=AE,DE=CD=AF,∴△ABF≌△EAD.
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(2)解:由(1)知△ABF≌△EAD,∴BF=AD.∵四边形AFCD为平行四边形,∴FC=AD,∴FC=FB,∴∠FBE=∠ECF=∠AED=∠BAE.又∠AEB=∠BEF,∴△ABE∽△BFE,∴,∴BE2=AE·EF.∵AE=AB=9,∴EF=AE-AF=AE-CD=4,∴BE=6.
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(3)易证△ABE∽△DEC,∴.
解法一:如图1,作MN∥DE,交AE于点N,则AN=AE,
MN=DE=CD.∵AB∥DE∥MN,∴△ABF≌△NMF,且,即…①.设AF=a,EF=b,则AE=AB=a+b,CD=ED=AF=a,∴AN=AE=.①式可化为,整理得b2=2a2,即b=a,∴+1.
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解法二:如图2,延长BM,交ED的延长线于点N,则∠ABM=∠N.又∵∠AMB=∠DMN,AM=DM,∴△ABM≌△DNM,∴AB=DN,∵AB∥NE,∴△ABF∽△ENF,∴,即…②,不妨设AB=m,CD=1,
则②式可化为,整理得m2-2m-1=0,
解得m=+1(负值舍去),即+1.
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3.(2020·安徽)如图1,已知四边形ABCD是矩形,点E在BA的延长线上,AE=AD.EC与BD相交于点G,与AD相交于点F,AF=AB.
(1)求证:BD⊥EC;
(2)若AB=1,求AE的长;
(3)如图2,连接AG,求证:EG-DG=AG.
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(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,点E在BA的延长线上,∴∠EAF=∠DAB=90°.又∵AE=AD,AF=AB,∴△AEF≌△ADB(SAS),∴∠AEF=∠ADB,∴∠GEB+∠GBE=∠ADB+∠ABD=90°,即∠EGB=90°,故BD⊥EC.
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(2)解:∵四边形ABCD是矩形,∴AE∥CD,∴∠AEF=∠DCF,∠EAF=∠CDF,∴△AEF∽△DCF,∴,即AE·DF=AF·DC.设AE=AD=a(a>0),则有a(a-1)=1,化简得a2-a-1=0,解得a=(舍去),∴AE=.
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(3)证明:如图2,在线段EG上取点P,使得EP=DG.在△AEP与△ADG中,AE=AD,∠AEP=∠ADG,EP=DG,∴△AEP≌△ADG(SAS),∴AP=AG,∠EAP=∠DAG,∴∠PAG=∠PAD+∠DAG=∠PAD+∠EAP=∠DAE=90°,∴△PAG为等腰直角三角形,∴EG-DG=EG-EP=PG=AG.
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4.(2019·安徽)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC.P为△ABC内部一点,且∠APB=∠BPC=135°.
(1)求证:△PAB∽△PBC;
(2)求证:PA=2PC;
(3)若点P到三角形的边AB,BC,CA的距离
分别为h1,h2,h3.求证:= h2·h3.
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证明:(1)在△ABP中,∠APB=135°,∴∠ABP+∠BAP=45°.又∵△ABC为等腰直角三角形,∠ABC=45°,即∠ABP+∠CBP=45°,∴∠BAP=∠CBP.又∵∠APB=∠BPC=135°,∴△PAB∽△PBC.
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(2)方法一:由(1)知△PAB∽△PBC,∴,于是=2,即PA=2PC.
方法二:∵∠APB=∠BPC=135°,∴∠APC=90°.∵∠CAP<45°,∴∠ACP>45°,故AP>CP.如图1,在线段AP上取点D,使AD=CP.∵∠CAD+∠PAB=45°,且∠PBA+∠PAB=45°,∴∠CAD=∠PBA.又∵∠CBP+∠BCP=∠CBP+∠PBA=45°,∠PBA=∠BCP,∴∠CAD=∠BCP.∵AC=CB,∴△ADC≌△CPB(SAS),∴∠ADC=∠CPB=135°,∴∠CDP=45°,∴△PDC为等腰直角三角形,∴CP=PD.又∵AD=CP,∴PA=2PC.
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(3)如图2,过点P作边AB,BC,CA的垂线,垂足分别为Q,R,S,则PQ=h1,PR=h2,PS=h3.在Rt△CPR中,=tan∠PCR=tan∠CAP=,∴,即h3=2h2.又∵△PAB∽△PBC,且,∴,即h1=h2,于是=h2·h3.
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考点1 比例的性质
1.(2024·泸州)宽与长的比是的矩形叫做黄金矩形,黄金矩形给我们以协调、匀称的美感.如图,把黄金矩形ABCD沿对角线AC翻折,点B落在点B'处,AB'交CD于点E,则sin∠DAE的值为( )
A. B. C. D.
A
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2.(2024·山西)黄金分割是汉字结构最基本的规律.借助如图的正方形习字格书写的汉字“晋”端庄稳重、舒展美观.已知一条分割线的端点A,B分别在习字格的边MN,PQ上,且AB∥NP,“晋”字的笔画“、”的位置在AB的黄金分割点C处,且,若NP=2 cm,则BC的长为_________ cm.(结果保留根号)
(-1)
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第3题图
考点2 平行线分线段成比例
3.(2024·湖南)如图,在△ABC中,点D,E分别为边AB,AC的中点.下列结论中,错误的是( )
A.DE∥BC B.△ADE∽△ABC
C.BC=2DE D.S△ADE=S△ABC
D
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第4题图
4.(2024·青海)如图,AC和BD相交于点O,请你添加一个条件 ,使得△AOB∽△COD.
∠A=∠C(答案不唯一,如∠B=∠D或AB∥CD)
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5.(2024·广州)如图,点E,F分别在正方形ABCD的边BC,CD上,BE=3,EC=6,CF=2.求证:△ABE∽△ECF.
证明:∵BE=3,EC=6,CF=2,∴BC=3+6=9.
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=BC=9,∠B=∠C=90°.
∵,
∴,∴△ABE∽△ECF.
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第6题图
考点3 相似三角形的判定与性质
6.(2024·威海)如图,在▱ABCD中,对角线AC,BD交于点O,点E在BC上,点F在CD上,连接AE,AF,EF,EF交AC于点G.下列结论错误的是( )
A.若,则EF∥BD
B.若AE⊥BC,AF⊥CD,AE=AF,则EF∥BD
C.若EF∥BD,CE=CF,则∠EAC=∠FAC
D.若AB=AD,AE=AF,则EF∥BD
D
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第7题图
7.(2024·深圳)如图所示,四边形ABCD,DEFG,GHIJ均为正方形,且S正方形ABCD=10,S正方形GHIJ=1,则正方形DEFG的边长可以是 .(写出一个答案即可)
2(答案不唯一)
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8.(2024·上海)如图所示,在矩形ABCD中,E为边CD上一点,且AE⊥BD.
(1)求证:AD2=DE·DC;
(2)F为线段AE延长线上一点,连接CF,
若EF=CF=BD,求证:CE=AD.
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证明:(1)∵四边形ABCD是矩形,∴∠BAD=∠ADE=90°,AB=DC,∴∠ABD+∠ADB=90°.∵AE⊥BD,∴∠DAE+∠ADB=90°,∴∠ABD=∠DAE.∵∠BAD=∠ADE=90°,∴△ADE∽△BAD,∴,∴AD2=DE·BA.∵AB=DC,∴AD2=DE·DC.
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(2)如图,连接AC,交BD于点O.∵四边形ABCD是矩形,OA=OD=BD,∴∠ADE=90°,∴∠DAE+∠AED=90°.∵AE⊥BD,∴∠DAE+∠ADB=90°,∴∠ADB=∠AED.∵∠FEC=∠AED,∴∠ADO=∠FEC.∵EF=CF=BD,∴OA=OD=EF=CF,∴∠ADO=∠OAD,∠FEC=∠FCE.∵∠ADO=∠FEC,
∴∠ADO=∠OAD=∠FEC=∠FCE.
在△ODA和△FEC中,,
∴△ODA≌△FEC(AAS),∴CE=AD.
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9.(2024·甘孜州)如图,在四边形ABCD中,∠A=90°,连接BD,过点C作CE⊥AB,垂足为E,CE交BD于点F,∠1=∠ABC.
(1)求证:∠2=∠3;
(2)若∠4=45°.
①请判断线段BC,BD的数量关系,
并证明你的结论;
②若BC=13,AD=5,求EF的长.
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(1)证明:∵CE⊥AB,∴∠CEB=90°=∠A,∴∠1+∠3=90°,∠2+∠ABC=90°.∵∠1=∠ABC,∴∠2=∠3.
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(2)解:①BC=BD.理由如下:设∠2=∠3=x,∴∠BFE=90°-x=∠DFC.∵∠4=45°,∴∠CDB=180°-45°-(90°-x)=45°+x.∵∠BCD=∠4+∠2=45°+x,∴∠BCD=∠CDB,∴BC=BD.
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②∵BD=BC=13,AD=5,∴AB==12.∵BC=BD,∠A=∠CEB,∠2=∠3,∴△ADB≌△EBC(AAS),∴BE=AD=5.∵∠A=∠CEB,∠3=∠3,∴△EFB∽△ADB,∴,
∴,∴EF=.
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10.(2024·湖北)在矩形ABCD中,点E,F分别在边AD,BC上,将矩形ABCD沿EF折叠,使点A的对应点P落在边CD上,点B的对应点为点G,PG交BC于点H.
(1)如图①,求证:△DEP∽△CPH;
(2)如图②,当P为CD的中点,AB=2,AD=3时,求GH的长;
(3)如图③,连接BG,当P,H分别为CD,BC的中点时,探究BG与AB的数量关系,并说明理由.
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(1)证明:∵四边形 ABCD 是矩形,∴∠A=∠D=∠C=90°,∴∠DPE+∠DEP=90°.∵∠EPH=∠A=90°,∴∠DPE+∠CPG=90°,∴∠DEP=∠CPG,∴△DEP∽△CPH.
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(2)解:∵四边形ABCD是矩形,∴CD=AB=2,AD=BC=3,∠A=∠D=∠C=90°.∵P为CD中点,∴DP=CP=×2=1.设EP=AE=x,∴ED=AD-AE=3-x.在Rt△EDP中,EP2=ED2+DP2,即x2=(3-x)2+1,解得x=,∴EP=AE=,∴ED=3-x=3-.由(1)知△DEP∽△CPH,∴,即,解得PH=.∵PG=AB=2,∴GH=PG-PH=.
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(3)解:AB=BG.理由如下:如解图,延长AB,PG交于点M,
连接AP.∵点E,F分别在边AD,BC上,将矩形ABCD沿EF折
叠,使点A的对应点P落在边CD上,点B的对应点为G,
∴AP⊥EF,BG⊥直线EF,∴BG∥AP.∵AE=EP,∴∠EAP=∠EPA,∴∠BAP=∠GPA,∴△MAP是等腰三角形,∴MA=MP.∵P为CD中点,∴设DP=CP=y,∴AB=PG=CD=2y.∵H为BC中点,∴BH=CH.∵∠BHM=∠CHP,∠CBM=∠C=90°,∴△MBH≌△PCH(ASA),∴BM=CP=y,HM=HP,∴MP=MA=MB+AB=3y,∴HP=MP=y.
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在Rt△PCH中,CH=y,∴BC=2CH=y,∴AD=BC=y.在Rt△APD 中,AP=y.∵BG∥AP,∴△BMG∽△AMP,∴,∴BG=y,∴,∴AB=BG.
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11.(2024·武汉)问题背景:如图1,在矩形ABCD中,点E,F分别是AB,BC的中点,连接BD,EF,求证:△BCD∽△FBE;
问题探究:如图2,在四边形ABCD中,AD∥BC,∠BCD=90°,点E是AB的中点,点F在边BC上,AD=2CF,EF与BD交于点G,求证:BG=FG;
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问题拓展:如图3,在“问题探究”的条件下,连接AG,AD=CD,AG=FG,直接写出的值.
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问题背景 证明:∵E,F分别是AB和BC中点,∴.∵四边形ABCD是矩形,∴AB=CD,∴.∵∠EBF=∠C=90°,∴△BCD∽△FBE.
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问题探究 证明:方法一:如图延长FE交DA延长线于点M,作FH⊥AD于点H,则四边形CDHF是矩形.
∵E是AB中点,∴AE=BE.∵AM∥BC,
∴∠AME=∠BFE,∠MAE=∠FBE,∴△AME≌△BFE(AAS),∴AM=BF.∵AD=2CF,CF=DH,∴AH=DH=CF,∴AM+AH=BF+CF,即MH=BC.∵FH=CD,∠MHF=∠BCD=90°,∴△MFH≌△BDC(SAS),∴∠AMF=∠CBD.又∵∠AMF=∠BFG,∴∠CBD=∠BFG,∴BG=FG.
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方法二:如图,取BD中点H,连接EH,CH.
∵E是AB中点,H是BD中点,∴EH=AD,
EH∥AD.∵AD=2CF,∴EH=CF.∵AD∥BC,∴EH∥CF,∴四边形EHCF是平行四边形,∴EF∥CH,∴∠HCB=∠GFB.∵∠BCD=90°,H是BD中点,∴CH=BD=BH,∴∠HCB=∠HBC,∴∠GFB=∠HBC,∴BG=FG.
问题拓展 .
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12.(2024·成都)数学活动课上,同学们将两个全等的三角形纸片完全重合放置,固定一个顶点,然后将其中一个纸片绕这个顶点旋转来探究图形旋转的性质.已知三角形纸片ABC和ADE中,AB=AD=3,BC=DE=4,∠ABC=∠ADE=90°.
【初步感知】
(1)如图①,连接BD,CE,在纸片ADE绕点A旋转过程中,试探究的值;
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【深入探究】
(2)如图②,在纸片ADE绕点A旋转过程中,当点D恰好落在△ABC的中线BM的延长线上时,延长ED交AC于点F,求CF的长;
【拓展延伸】
(3)在纸片ADE绕点A旋转过程中,试探究C,D,E三点能否构成直角三角形.若能,直接写出所有直角三角形CDE的面积;若不能,请说明理由.
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解:(1)由旋转的性质可得,△ABC≌△ADE,∴∠BAC=∠DAE,AC=AE,∴∠BAC-∠CAD=∠DAE-∠CAD,∴∠BAD=∠CAE.∵AB=AD,AC=AE,∴∠ABD=∠ADB=∠ACE=∠AEC,∴△ABD∽△ACE,∴.在Rt△ABC中,由勾股定理得,AE=AC==5,∴.
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(2)∵BM是Rt△ABC斜边AC上的中线,∴AM=BM=CM=AC=,∴∠ABM=∠BAM.∵AB=AD,∴∠ABM=∠ADB,∴∠BAM=∠ADB.∵∠ABM=∠DBA,∴△ABM∽△DBA,∴,即,∴BD=,∴DM=BD-BM=.∵∠EAD=∠CAB=∠ABD=∠ADB,∴DM∥AE,∴△ FDM∽△FEA,∴,即,解得FM=,∴CF=CM-FM=.
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(3)C,D,E三点能构成直角三角形,直角三角形CDE的面积为4或16或12或
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