13. 如图6-33,以BC为底边的等腰三角形ABC,点D,E,G分别在BC,AB,AC上,且$EG // BC$,$DE // AC$,延长GE至点F,使得$BE = BF$.

(1)求证:四边形BDEF为平行四边形;
(2)当$\angle C = 45^{\circ}$,$BD = 2$时,求D,F两点间的距离.
(1)求证:四边形BDEF为平行四边形;
(2)当$\angle C = 45^{\circ}$,$BD = 2$时,求D,F两点间的距离.
答案
【解析】:
### $(1)$ 证明四边形$BDEF$为平行四边形
- 已知$\triangle ABC$是以$BC$为底边的等腰三角形,根据等腰三角形的性质可得$\angle ABC=\angle C$。
- 因为$EG// BC$,$DE// AC$,根据“两组对边分别平行的四边形是平行四边形”可知四边形$CDEG$是平行四边形,所以$\angle DEG = \angle C$。
- 又因为$EG// BC$,根据“两直线平行,同位角相等”可得$\angle AEG=\angle ABC$,再由对顶角相等可知$\angle BEF=\angle AEG$,所以$\angle BEF=\angle ABC$。
- 已知$BE = BF$,根据“等边对等角”可得$\angle BFE=\angle BEF$,所以$\angle BFE=\angle DEG$,根据“内错角相等,两直线平行”可得$BF// DE$。
- 又因为$EG// BC$,即$FE// BD$,根据“两组对边分别平行的四边形是平行四边形”,所以四边形$BDEF$为平行四边形。
### $(2)$ 求$D$,$F$两点间的距离
过点$F$作$FM\perp BD$交$DB$的延长线于点$M$。
因为$\angle C = 45^{\circ}$,$\angle ABC=\angle C$,所以$\angle ABC = 45^{\circ}$,则$\angle BEF=\angle ABC = 45^{\circ}$。
又因为$BE = BF$,所以$\angle BFE=\angle BEF = 45^{\circ}$,那么$\angle EBF = 90^{\circ}$。
由于四边形$BDEF$是平行四边形,所以$BF = DE$,$EF = BD = 2$,$BF// DE$,所以$\angle EDB=\angle EBF = 90^{\circ}$。
因为四边形$CDEG$是平行四边形,所以$DE = CG$,$EG = CD$,又因为$\triangle ABC$是等腰三角形,$EG// BC$,所以$AE = AG$,$BE = CG$,则$BE = DE$。
设$BE = DE = x$,在$Rt\triangle BDE$中,由勾股定理$BD^{2}+DE^{2}=BE^{2}$(这里$BD = 2$),可得$x^{2}+x^{2}=2^{2}$,即$2x^{2}=4$,解得$x=\sqrt{2}$(负根舍去),所以$BF = DE=\sqrt{2}$。
因为$\angle FBM = 180^{\circ}-\angle EBF-\angle ABC=45^{\circ}$,$\angle FMB = 90^{\circ}$,所以$\triangle FMB$是等腰直角三角形。
根据等腰直角三角形的性质,$FM = BM$,由勾股定理$FM^{2}+BM^{2}=BF^{2}$,可得$2FM^{2}=(\sqrt{2})^{2}$,解得$FM = BM = 1$。
则$DM=BD + BM=2 + 1=3$。
在$Rt\triangle FMD$中,根据勾股定理$DF=\sqrt{FM^{2}+DM^{2}}=\sqrt{1^{2}+3^{2}}=\sqrt{1 + 9}=\sqrt{10}$。
【答案】:
$(1)$ 证明过程如上述解析;$(2)$$\boldsymbol{\sqrt{10}}$
### $(1)$ 证明四边形$BDEF$为平行四边形
- 已知$\triangle ABC$是以$BC$为底边的等腰三角形,根据等腰三角形的性质可得$\angle ABC=\angle C$。
- 因为$EG// BC$,$DE// AC$,根据“两组对边分别平行的四边形是平行四边形”可知四边形$CDEG$是平行四边形,所以$\angle DEG = \angle C$。
- 又因为$EG// BC$,根据“两直线平行,同位角相等”可得$\angle AEG=\angle ABC$,再由对顶角相等可知$\angle BEF=\angle AEG$,所以$\angle BEF=\angle ABC$。
- 已知$BE = BF$,根据“等边对等角”可得$\angle BFE=\angle BEF$,所以$\angle BFE=\angle DEG$,根据“内错角相等,两直线平行”可得$BF// DE$。
- 又因为$EG// BC$,即$FE// BD$,根据“两组对边分别平行的四边形是平行四边形”,所以四边形$BDEF$为平行四边形。
### $(2)$ 求$D$,$F$两点间的距离
过点$F$作$FM\perp BD$交$DB$的延长线于点$M$。
因为$\angle C = 45^{\circ}$,$\angle ABC=\angle C$,所以$\angle ABC = 45^{\circ}$,则$\angle BEF=\angle ABC = 45^{\circ}$。
又因为$BE = BF$,所以$\angle BFE=\angle BEF = 45^{\circ}$,那么$\angle EBF = 90^{\circ}$。
由于四边形$BDEF$是平行四边形,所以$BF = DE$,$EF = BD = 2$,$BF// DE$,所以$\angle EDB=\angle EBF = 90^{\circ}$。
因为四边形$CDEG$是平行四边形,所以$DE = CG$,$EG = CD$,又因为$\triangle ABC$是等腰三角形,$EG// BC$,所以$AE = AG$,$BE = CG$,则$BE = DE$。
设$BE = DE = x$,在$Rt\triangle BDE$中,由勾股定理$BD^{2}+DE^{2}=BE^{2}$(这里$BD = 2$),可得$x^{2}+x^{2}=2^{2}$,即$2x^{2}=4$,解得$x=\sqrt{2}$(负根舍去),所以$BF = DE=\sqrt{2}$。
因为$\angle FBM = 180^{\circ}-\angle EBF-\angle ABC=45^{\circ}$,$\angle FMB = 90^{\circ}$,所以$\triangle FMB$是等腰直角三角形。
根据等腰直角三角形的性质,$FM = BM$,由勾股定理$FM^{2}+BM^{2}=BF^{2}$,可得$2FM^{2}=(\sqrt{2})^{2}$,解得$FM = BM = 1$。
则$DM=BD + BM=2 + 1=3$。
在$Rt\triangle FMD$中,根据勾股定理$DF=\sqrt{FM^{2}+DM^{2}}=\sqrt{1^{2}+3^{2}}=\sqrt{1 + 9}=\sqrt{10}$。
【答案】:
$(1)$ 证明过程如上述解析;$(2)$$\boldsymbol{\sqrt{10}}$
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