2. 在$△ ABC$中,$∠ B=∠ C=α(0°<α<45°)$,$AM⊥ BC$于点$M$,$D$是线段$MC$上的动点(不与点$M$,$C$重合),将线段$DM$绕点$D$顺时针旋转$2α$得到线段$DE$.
(1)如图1,当点$E$在线段$AC$上时,求证:$D$是$MC$的中点;
(2)如图2,若在线段$BM$上存在点$F$,连接$AF$. 请画出$△ ABF$绕点$A$逆时针方向旋转后的$△ ACG$,使得点$B$与点$C$重合;
(3)如图3,若在线段$BM$上存在点$F$,满足$DF=DC$,连接$AE$,$EF$. 求$∠ AEF$的大小.

(1)如图1,当点$E$在线段$AC$上时,求证:$D$是$MC$的中点;
(2)如图2,若在线段$BM$上存在点$F$,连接$AF$. 请画出$△ ABF$绕点$A$逆时针方向旋转后的$△ ACG$,使得点$B$与点$C$重合;
(3)如图3,若在线段$BM$上存在点$F$,满足$DF=DC$,连接$AE$,$EF$. 求$∠ AEF$的大小.
答案
2. (1)证明:由旋转的性质,得DM = DE,∠MDE = 2α。
∵ ∠C = α,
∴∠DEC = ∠MDE − ∠C = α,
∴∠C = ∠DEC,
∴DE = DC,
∴DM = DC,即 D 是 MC 的中点。
(2)作图,如图1所示。
(3)如图2,延长 FE 到 H,使 FE=EH,连接 CH,AH。
∵DF=DC,
∴DE是△FCH 的中位线,
∴DE//CH,CH=2DE。由旋转的性质,得 DM=DE,∠MDE=2α,
∴∠FCH=2α。
∵∠B=∠C=α,
∴∠ACH=α,△ABC是等腰三角形,
∴∠B=∠ACH,AB=AC。设 DM=DE=m,CD=n,则 CH=2m,CM=m+n,DF=CD=n,
∴FM=DF−DM=n−m。
∵AM⊥BC,
∴BM=CM=m+n,
∴BF=BM−FM=m+n−(n−m)=2m,
∴CH = BF。在△ABF 和△ACH 中,AB = AC,∠B = ∠ACH,BF = CH,
∴△ABF≌△ACH(SAS),
∴AF=AH。
∵FE=EH,
∴AE⊥FH,即∠AEF=90°。
解析
【分析】
(1) 要证明D是MC中点,即证DM=DC。首先利用旋转的性质得到DM=DE、∠MDE=2α,再结合三角形外角的性质推导∠DEC与∠C相等,得到DE=DC,等量代换即可得证。
(2) 旋转作图需明确三要素:旋转中心为点A,旋转方向为逆时针,旋转角等于∠BAC(AB旋转后与AC重合),只需作∠CAG=∠BAF且AG=AF,连接CG即可得到所求三角形。
(3) 要求∠AEF的度数,结合DF=DC的条件,可构造中位线转化线段与角的关系:延长FE到H使FE=EH,可得DE是△FCH的中位线,得到CH与DE的数量、位置关系;再结合旋转性质和等腰△ABC的性质推导BF=CH,证明△ABF≌△ACH得到AF=AH,最后利用等腰三角形三线合一的性质即可推出AE⊥FH,得到∠AEF的度数。
【解析】
(1) 证明:由旋转的性质,得$DM = DE$,$∠MDE = 2α$。
∵ $∠C = α$,根据三角形外角的性质,$∠DEC = ∠MDE − ∠C = 2α-α=α$,
∴$∠C = ∠DEC$,
∴$DE = DC$,
∴$DM = DC$,即 D 是 MC 的中点。
(2) 以A为顶点、AC为边,在AC外侧作$∠CAG=∠BAF$,截取$AG=AF$,连接CG,所得△ACG即为所求,如图1所示。
(3) 解:如图2,延长 FE 到 H,使$FE=EH$,连接 CH,AH。
∵$DF=DC$,$FE=EH$,
∴DE是△FCH 的中位线,
∴$DE// CH$,$CH=2DE$。
由旋转的性质,得 $DM=DE$,$∠MDE=2α$,
∴$∠FCH=∠MDE=2α$。
∵$∠B=∠ACB=α$,
∴$∠ACH=∠FCH-∠ACB=α$,即$∠B=∠ACH$,
又$△ABC$中$∠B=∠ACB$,
∴$AB=AC$。
设 $DM=DE=m$,$CD=n$,则 $CH=2m$,$CM=m+n$,
∵$DF=CD=n$,
∴$FM=DF−DM=n−m$。
∵$AM⊥BC$,△ABC为等腰三角形,
∴$BM=CM=m+n$,
∴$BF=BM−FM=m+n−(n−m)=2m$,
∴$CH = BF$。
在△ABF 和△ACH 中,
$\begin{cases} AB = AC \\ ∠ B = ∠ ACH \\ BF = CH \end{cases}$
∴△ABF≌△ACH(SAS),
∴$AF=AH$。
又
∵$FE=EH$,
∴AE⊥FH(等腰三角形三线合一),即$∠AEF=90°$。
【答案】
(1) 证明见上述解析;
(2) 作图如图1所示:
(3) $\boldsymbol{∠AEF=90°}$
【知识点】
旋转的性质;全等三角形的判定与性质;等腰三角形的判定与性质
【点评】
本题是几何综合题,融合了旋转、三角形外角、中位线、全等三角形、等腰三角形等多个知识点,重点考查逻辑推理能力和辅助线构造能力,解题的核心是通过构造中位线搭建线段、角的等量关系,结合全等与等腰三角形的性质推导所求角度。
【难度系数】
0.6
(1) 要证明D是MC中点,即证DM=DC。首先利用旋转的性质得到DM=DE、∠MDE=2α,再结合三角形外角的性质推导∠DEC与∠C相等,得到DE=DC,等量代换即可得证。
(2) 旋转作图需明确三要素:旋转中心为点A,旋转方向为逆时针,旋转角等于∠BAC(AB旋转后与AC重合),只需作∠CAG=∠BAF且AG=AF,连接CG即可得到所求三角形。
(3) 要求∠AEF的度数,结合DF=DC的条件,可构造中位线转化线段与角的关系:延长FE到H使FE=EH,可得DE是△FCH的中位线,得到CH与DE的数量、位置关系;再结合旋转性质和等腰△ABC的性质推导BF=CH,证明△ABF≌△ACH得到AF=AH,最后利用等腰三角形三线合一的性质即可推出AE⊥FH,得到∠AEF的度数。
【解析】
(1) 证明:由旋转的性质,得$DM = DE$,$∠MDE = 2α$。
∵ $∠C = α$,根据三角形外角的性质,$∠DEC = ∠MDE − ∠C = 2α-α=α$,
∴$∠C = ∠DEC$,
∴$DE = DC$,
∴$DM = DC$,即 D 是 MC 的中点。
(2) 以A为顶点、AC为边,在AC外侧作$∠CAG=∠BAF$,截取$AG=AF$,连接CG,所得△ACG即为所求,如图1所示。
(3) 解:如图2,延长 FE 到 H,使$FE=EH$,连接 CH,AH。
∵$DF=DC$,$FE=EH$,
∴DE是△FCH 的中位线,
∴$DE// CH$,$CH=2DE$。
由旋转的性质,得 $DM=DE$,$∠MDE=2α$,
∴$∠FCH=∠MDE=2α$。
∵$∠B=∠ACB=α$,
∴$∠ACH=∠FCH-∠ACB=α$,即$∠B=∠ACH$,
又$△ABC$中$∠B=∠ACB$,
∴$AB=AC$。
设 $DM=DE=m$,$CD=n$,则 $CH=2m$,$CM=m+n$,
∵$DF=CD=n$,
∴$FM=DF−DM=n−m$。
∵$AM⊥BC$,△ABC为等腰三角形,
∴$BM=CM=m+n$,
∴$BF=BM−FM=m+n−(n−m)=2m$,
∴$CH = BF$。
在△ABF 和△ACH 中,
$\begin{cases} AB = AC \\ ∠ B = ∠ ACH \\ BF = CH \end{cases}$
∴△ABF≌△ACH(SAS),
∴$AF=AH$。
又
∵$FE=EH$,
∴AE⊥FH(等腰三角形三线合一),即$∠AEF=90°$。
【答案】
(1) 证明见上述解析;
(2) 作图如图1所示:
(3) $\boldsymbol{∠AEF=90°}$
【知识点】
旋转的性质;全等三角形的判定与性质;等腰三角形的判定与性质
【点评】
本题是几何综合题,融合了旋转、三角形外角、中位线、全等三角形、等腰三角形等多个知识点,重点考查逻辑推理能力和辅助线构造能力,解题的核心是通过构造中位线搭建线段、角的等量关系,结合全等与等腰三角形的性质推导所求角度。
【难度系数】
0.6
登录