9. 如图,点 $E$,$F$ 分别在矩形 $ABCD$ 的边 $BC$,$CD$ 上,且 $BE = DF$,连接 $EF$,若 $∠ CEF = 45°$. 求证:矩形 $ABCD$ 是正方形.

答案
证明:
∵ 四边形 $ABCD$ 是矩形,
∴ $∠ C = 90°$,$BC = AD$,$CD = AB$。
在 $△ CEF$ 中,$∠ C = 90°$,$∠ CEF = 45°$,
∴ $∠ CFE = 180° - 90° - 45° = 45°$,
∴ $∠ CEF = ∠ CFE$,
∴ $CE = CF$(等角对等边)。
∵ $BE = DF$,
∴ $BC = BE + CE = DF + CF = CD$。
∵ 矩形 $ABCD$ 中相邻两边 $BC = CD$,
∴ 矩形 $ABCD$ 是正方形(有一组邻边相等的矩形是正方形)。
结论:矩形 $ABCD$ 是正方形。
∵ 四边形 $ABCD$ 是矩形,
∴ $∠ C = 90°$,$BC = AD$,$CD = AB$。
在 $△ CEF$ 中,$∠ C = 90°$,$∠ CEF = 45°$,
∴ $∠ CFE = 180° - 90° - 45° = 45°$,
∴ $∠ CEF = ∠ CFE$,
∴ $CE = CF$(等角对等边)。
∵ $BE = DF$,
∴ $BC = BE + CE = DF + CF = CD$。
∵ 矩形 $ABCD$ 中相邻两边 $BC = CD$,
∴ 矩形 $ABCD$ 是正方形(有一组邻边相等的矩形是正方形)。
结论:矩形 $ABCD$ 是正方形。
10. 如图,正方形 $ABCD$ 中,$AB = 3\sqrt{2}$,点 $E$ 是对角线 $AC$ 上的一点,连接 $DE$. 过点 $E$ 作 $EF ⊥ ED$,交 $AB$ 于点 $F$,以 $DE$,$EF$ 为邻边作矩形 $DEFG$,连接 $AG$.
(1)求证:矩形 $DEFG$ 是正方形.
(2)求 $AG + AE$ 的值.
(3)若 $F$ 恰为 $AB$ 的中点,求正方形 $DEFG$ 的面积.

(1)求证:矩形 $DEFG$ 是正方形.
(2)求 $AG + AE$ 的值.
(3)若 $F$ 恰为 $AB$ 的中点,求正方形 $DEFG$ 的面积.
答案
10. (1) 证明:
过点$E$作$EM⊥ AD$于$M,$$EN⊥ AB$于$N。$
因为四边形$ABCD$是正方形,$AC$是对角线,
所以$EM=EN$(角平分线的性质),$∠ DAB=90°,$
故$∠ MEN=90°。$
因为$EF⊥ ED,$所以$∠ DEF=90°,$
则$∠ DEM+∠ MEF=∠ FEN+∠ MEF=90°,$即$∠ DEM=∠ FEN。$
在$△ DEM$和$△ FEN$中,
$\begin{cases}∠ DME=∠ FNE=90°\\EM=EN\\∠ DEM=∠ FEN\end{cases}$
所以$△ DEM≌△ FEN(ASA),$
因此$DE=EF。$
因为四边形$DEFG$是矩形,且$DE=EF,$
所以矩形$DEFG$是正方形(有一组邻边相等的矩形是正方形)。
(2) 解:
因为四边形$DEFG$是正方形,四边形$ABCD$是正方形,
所以$AD=CD,$$DE=DG,$$∠ ADC=∠ EDG=90°,$
则$∠ ADC-∠ ADE=∠ EDG-∠ ADE,$即$∠ CDE=∠ ADG。$
在$△ CDE$和$△ ADG$中,
$\begin{cases}CD=AD\\∠ CDE=∠ ADG\\DE=DG\end{cases}$
所以$△ CDE≌△ ADG(SAS),$
因此$CE=AG,$
所以$AG+AE=CE+AE=AC。$
在正方形$ABCD$中,$AB=3\sqrt{2},$
则$AC=\sqrt{2}AB=\sqrt{2}×3\sqrt{2}=6,$
故$AG+AE=6。$
(3) 解:
因为$F$为$AB$的中点,$AB=3\sqrt{2},$
所以$AF=\frac{3\sqrt{2}}{2}。$
设$AE=x,$则$CE=AC-AE=6-x,$
由
(2)知$AG=CE=6-x。$
因为四边形$DEFG$是正方形,所以$FG=DE,$
在$Rt△ AFG$中,$FG^2=AG^2+AF^2,$
代入$AG=6-x,$$AF=\frac{3\sqrt{2}}{2},$
结合$Rt△ ADE$中$DE^2=AD^2+AE^2-2AD· AE·\cos45°$($AD=3\sqrt{2},$$\cos45°=\frac{\sqrt{2}}{2}$),
解得$x=\frac{9\sqrt{2}}{4},$
则$DE^2=(\frac{9\sqrt{2}}{4})^2+(\frac{9\sqrt{2}}{4}-3\sqrt{2})^2=\frac{45}{4},$
所以正方形$DEFG$的面积为$\frac{45}{4}。$
1. 平行四边形的概念.
两组对边的四边形是平行四边形.
两组对边的四边形是平行四边形.
答案
分别平行
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