22. (本题10分)
如图,在$□ ABCD$中,点$E是AD$的中点,连接$CE$,点$G为AB$上一点,$\angle BGC = 2\angle DCE$,在$CG上取一点F$,使$CF = CD$,连接$EF$。请判断线段$AG与GF$的大小关系,并证明你的结论。

如图,在$□ ABCD$中,点$E是AD$的中点,连接$CE$,点$G为AB$上一点,$\angle BGC = 2\angle DCE$,在$CG上取一点F$,使$CF = CD$,连接$EF$。请判断线段$AG与GF$的大小关系,并证明你的结论。
答案
AG=GF。
证明:
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB//CD,∠A=∠BCD,AD=BC,AB=CD。
设∠DCE=α,∵∠BGC=2α,AB//CD,
∴∠BGC+∠GCD=180°(同旁内角互补),∠AGC=∠GCD(内错角相等)。
∴∠GCD=180°-2α,∠AGC=180°-2α。
在△BGC中,∠B=∠D=180°-∠A,∠BCG=∠BCD-∠GCD=∠A-(180°-2α),
由内角和定理:∠B+∠BGC+∠BCG=180°,
即(180°-∠A)+2α+(∠A-180°+2α)=180°,化简得4α=180°,∴α=45°。
∴∠DCE=45°,∠GCD=180°-2×45°=90°,∠GCE=∠GCD-∠DCE=45°=∠DCE。
∵CF=CD,CE=CE,∠DCE=∠FCE,
∴△DCE≌△FCE(SAS),∴ED=EF,∠CDE=∠CFE。
∵E是AD中点,∴AE=ED,∴AE=EF。
∵AB//CD,∴∠A+∠CDE=180°,又∠CFE+∠GFE=180°,∠CDE=∠CFE,
∴∠A=∠GFE。
在△AEF中,AE=EF,∴∠EAF=∠EFA=∠A=∠GFE,
∴∠GAF=∠GFA,∴AG=GF。
结论:AG=GF。
证明:
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB//CD,∠A=∠BCD,AD=BC,AB=CD。
设∠DCE=α,∵∠BGC=2α,AB//CD,
∴∠BGC+∠GCD=180°(同旁内角互补),∠AGC=∠GCD(内错角相等)。
∴∠GCD=180°-2α,∠AGC=180°-2α。
在△BGC中,∠B=∠D=180°-∠A,∠BCG=∠BCD-∠GCD=∠A-(180°-2α),
由内角和定理:∠B+∠BGC+∠BCG=180°,
即(180°-∠A)+2α+(∠A-180°+2α)=180°,化简得4α=180°,∴α=45°。
∴∠DCE=45°,∠GCD=180°-2×45°=90°,∠GCE=∠GCD-∠DCE=45°=∠DCE。
∵CF=CD,CE=CE,∠DCE=∠FCE,
∴△DCE≌△FCE(SAS),∴ED=EF,∠CDE=∠CFE。
∵E是AD中点,∴AE=ED,∴AE=EF。
∵AB//CD,∴∠A+∠CDE=180°,又∠CFE+∠GFE=180°,∠CDE=∠CFE,
∴∠A=∠GFE。
在△AEF中,AE=EF,∴∠EAF=∠EFA=∠A=∠GFE,
∴∠GAF=∠GFA,∴AG=GF。
结论:AG=GF。
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