现有正方形 $ABCD$ 和一个以 $O$ 为直角顶点的三角板,移动三角板,使三角板两直角边所在直线分别与直线 $BC,CD$ 交于点 $M,N$.
【难度】
【出处】
【标注】
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    几何部分
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    几何模型
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    对角互补模型
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    几何部分
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    几何模型
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    对角互补模型
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    几何部分
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    几何模型
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    对角互补模型
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    几何部分
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    几何模型
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    对角互补模型
  1. 如图1,若点 $O$ 与点 $A$ 重合,则 $OM$ 与 $ON$ 的数量关系是
    标注
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      几何部分
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      几何模型
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      对角互补模型
    答案
    $OM=ON$
    解析
  2. 如图2,若点 $O$ 在正方形的中心(即两对角线交点),则($1$)中的结论是否仍然成立?请说明理由;
    标注
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      几何部分
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      几何模型
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      对角互补模型
    答案
    $OM=ON$ 仍然成立
    解析
    如图2,过 $O$ 作 $OE\perp BC$ 于 $E$,$OF\perp CD$ 于 $F$.所以 $\angle OEM=\angle OFN=90^{\circ}$.
    因为 $O$ 是正方形 $ABCD$ 的中心,
    所以 $OE=OF$.
    因为 $\angle EOF=90^{\circ}$,
    所以 $\angle 2+\angle 3=90^{\circ}$.
    所以 $\angle 1+\angle 2=90^{\circ}$,
    所以 $\angle 1=\angle 3$.
    所以 $\triangle OEM\cong \triangle OFN$.
    所以 $OM=ON$.
  3. 如图3,若点 $O$ 在正方形的内部(含边界),当 $OM=ON$ 时,请探究点 $O$ 在移动过程中可形成什么图形?
    标注
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      几何部分
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      几何模型
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      对角互补模型
    答案
    点 $O$ 在正方形内(含边界)移动所形成的图形是对角线 $AC$
    解析
    如图3,过 $O$ 作 $OE\perp BC$ 于 $E$,$OF\perp CD$ 于 $F$,所以 $\angle OEM=\angle OFN=90^{\circ}$.
    因为 $\angle C=90^{\circ}$,
    所以 $\angle 2+\angle 3=90^{\circ}$,
    因为 $\angle 1+\angle 2=90^{\circ}$,
    所以 $\angle 1=\angle 3$.
    因为 $OM=ON$,
    所以 $\triangle OEM\cong \triangle OFN$.
    所以 $OE=OF$.
    所以点 $O$ 在 $\angle BCD$ 的平分线上.
    若点 $O$ 在 $\angle BCD$ 的平分线上,类似于($2$)的证明可得 $OM=ON$.
    所以点 $O$ 在正方形内(含边界)移动所形成的图形是对角线 $AC$.
  4. 如图4,是点 $O$ 在正方形外部的一种情况.当 $OM=ON$ 时,请你就“点 $O$ 的位置在各种情况下(含外部)移动所形成的图形”提出一个正确的结论.(不必说理)
    标注
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      几何部分
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      几何模型
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      对角互补模型
    答案
    所成图形为直线 $AC$
    解析
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2 问题3 答案3 解析3 备注3 问题4 答案4 解析4 备注4
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