如图,在矩形纸片 $ABCD$ 中,已知 $AB=1$,$BC=\sqrt 3$,点 $E$ 在边 $CD$ 上移动,连接 $AE$,将多边形 $ABCE$ 沿直线 $AE$ 折叠,得到多边形 $AB'C'E$,点 $B,C$ 的对应点分别为点 $B',C'$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
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    几何部分
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    几何变换
    >
    轴对称
  • 题型
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    几何部分
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    几何变换
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    轴对称
  • 题型
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    几何部分
    >
    几何变换
    >
    轴对称
  1. 当 $B'C'$ 恰好经过点 $D$ 时(如图1),求线段 $CE$ 的长;
    标注
    • 题型
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      几何部分
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      几何变换
      >
      轴对称
    答案
    $CE=\sqrt 6-2$
    解析
    由翻折可得 $AB'=AB=1$,$B'C'=BC=\sqrt 3$,$C'E=CE$.
    如图1,若点 $D$ 恰好在 $B'C'$ 上,
    则在 $\mathrm{Rt}\triangle AB'D$ 中,$B'D=\sqrt{AD^2-AB'^2}=\sqrt 2$,
    所以 $C'D=\sqrt 3-\sqrt 2$.
    令 $CE=x$,则 $C'E=x$,$DE=1-x$.
    在 $\mathrm{Rt}\triangle DC'E$ 中,有 $(\sqrt 3-\sqrt 2)^2+x^2=(1-x)^2$,
    解得 $x=\sqrt 6-2$,即 $CE=\sqrt 6-2$.
  2. 若 $B'C'$ 分别交 $AD,CD$ 于点 $F,G$,且 $\angle DAE=22.5^\circ$(如图2),求 $\triangle DFG$ 的面积;
    标注
    • 题型
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      几何部分
      >
      几何变换
      >
      轴对称
    答案
    $S_{\triangle DFG}=\dfrac 52-\sqrt 6$
    解析
    如图2,若 $\angle DAE=22.5^\circ$,
    则 $\angle DEA=\angle BAE=67.5^\circ$,$\angle AEC=112.5^\circ$.
    由翻折可得 $\angle B'AE=\angle BAE=67.5^\circ$,$\angle AEC'=\angle AEC=112^\circ$,
    所以 $\angle B'AF=45^\circ$,$\angle C'EG=45^\circ$.
    所以 $\angle DFG=\angle B'FA=45^\circ=\angle C'GE=\angle DGF$,
    即 $\triangle AB'F,\triangle FDG,\triangle EC'G$ 均为等腰直角三角形.
    由 $AB'=AB=1$,可得 $AF=\sqrt 2$,
    所以 $DG=DF=\sqrt 3-\sqrt 2$,
    从而 $S_{\triangle DFG}=\dfrac 12(\sqrt 3-\sqrt 2)^2=\dfrac 52-\sqrt 6$.
  3. 若点 $E$ 从点 $C$ 移动到点 $D$ 的过程中,求点 $C'$ 运动的路径长.
    标注
    • 题型
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      几何部分
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      几何变换
      >
      轴对称
    答案
    $\dfrac 23\pi$
    解析
    当点 $E$ 和点 $D$ 重合时,四边形 $AB'C'E$ 的位置如图所示.
    点 $C'$ 运动的轨迹为以点 $A$ 为圆心、$AC$ 为半径的 $\overparen{CC'}$.显然 $\tan\angle DAC=\dfrac{DC}{DA}=\dfrac{\sqrt 3}{3}$,$AC=2$.
    所以 $\angle DAC'=\angle DAC=30^\circ$,
    从而 $l_{\overparen{CC'}}=\dfrac{60^\circ}{360^\circ}\cdot 2\pi\cdot AC=\dfrac 23\pi$.
    即 $C'$ 运动的路径长为 $\dfrac 23\pi$.
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
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