如图1,在正方形 $ABCD$ 内作 $\angle EAF=45^\circ$,$AE$ 交 $BC$ 于点 $E$,$AF$ 交 $CD$ 于点 $F$,连接 $EF$,过点 $A$ 作 $AH\perp EF$,垂足为 $H$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    几何部分
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    几何模型
    >
    角含半角模型
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    几何模型
    >
    角含半角模型
  1. 如图2,将 $\triangle ADF$ 绕点 $A$ 顺时针旋转 $90^\circ$ 得到 $\triangle ABG$.
    (i)求证:$\triangle AGE\cong \triangle AFE$;
    (ii)若 $BE=2$,$DF=3$,求 $AH$ 的长.
    标注
    • 题型
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      几何部分
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      几何模型
      >
      角含半角模型
    答案
    (ii)$AH=6$
    解析
    (i)由旋转的性质可知 $AF=AG$,$\angle DAF=\angle BAG$.
    因为四边形 $ABCD$ 为正方形,
    所以 $\angle BAD=90^\circ$.
    又因为 $\angle EAF=45^\circ$,
    所以 $\angle BAE+\angle DAF=45^\circ$.
    所以 $\angle BAG+\angle BAE=45^\circ$.
    所以 $\angle GAE=\angle FAE$.
    在 $\triangle GAE$ 和 $\triangle FAE$ 中,
    所以 $\triangle GAE\cong \triangle FAE$.
    (ii)因为 $\triangle GAE\cong \triangle FAE$,$AB\perp GE$,$AH\perp EF$,
    所以 $AB=AH$,$GE=EF=5$.
    设正方形的边长为 $x$,则 $EC=x-2$,$FC=x-3$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle EFC$ 中,由勾股定理得 $EF^2=FC^2+EC^2$,
    即 $(x-2)^2+(x-3)^2=25$,解得 $x=6$.
    所以 $AH=AB=6$.
  2. 如图3,连接 $BD$ 交 $AE$ 于点 $M$,交 $AF$ 于点 $N$.请探究并猜想:线段 $BM$,$MN$,$ND$ 之间有什么数量关系?并说明理由.
    标注
    • 题型
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      几何部分
      >
      几何模型
      >
      角含半角模型
    答案
    $MN^2=ND^2+BM^2$
    解析
    如图所示,将 $\triangle ABM$ 逆时针旋转 $90^\circ$ 得 $\triangle ADM'$.因为四边形 $ABCD$ 为正方形,
    所以 $\angle ABD=\angle ADB=45^\circ$.
    由旋转的性质可知:$\angle ABM=\angle ADM'=45^\circ$,$BE=DM'$.
    所以 $\angle NDM'=90^\circ$.
    所以 $NM'^2=ND^2+DM'^2$.
    因为 $\angle EAM'=90^\circ$,$\angle EAF=45^\circ$,
    所以 $\angle EAF=\angle FAM'=45^\circ$.
    在 $\triangle AMN$ 和 $\triangle ANM'$ 中,
    $\begin{cases}AM=AM',\\ \angle MAN=\angle M'AN,\\ AN=AN.\end{cases}$
    所以 $\triangle AMN\cong \triangle ANM'$.
    所以 $MN=NM'$.
    又因为 $BM=DM'$,
    所以 $MN^2=ND^2+BM^2$.
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
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