22. 如图,在等边三角形 ABC 中,点 D,E 分别是 BC,AC 边上的一点(点 D 不与端点重合),且 BD<CD,BD=CE,连接 AD,BE.
(1)求证:△ABD≌△BCE.
(2)将△ABD 沿 AB 翻折,得到△ABF.在 AD 上取一点 O,使∠FOD=∠BAC,延长 FO 交 AC 于点 P.
①求证:四边形 BEPF 是平行四边形.
②若 BD=$\frac{2}{5}$BC,试求线段 AD 和 CP 之间的数量关系.

(1)求证:△ABD≌△BCE.
(2)将△ABD 沿 AB 翻折,得到△ABF.在 AD 上取一点 O,使∠FOD=∠BAC,延长 FO 交 AC 于点 P.
①求证:四边形 BEPF 是平行四边形.
②若 BD=$\frac{2}{5}$BC,试求线段 AD 和 CP 之间的数量关系.
答案
(1) 证明:
∵ △ABC是等边三角形,
∴ AB=BC,∠ABD=∠BCE=60°,
在△ABD和△BCE中,
$\begin{cases}AB=BC \\∠ABD=∠BCE \\BD=CE\end{cases}$
∴ △ABD≌△BCE(SAS)。
---
(2) ① 证明:
由翻折的性质得:BF=BD,∠ABF=∠ABD=60°,
∵ △ABC是等边三角形,
∴ ∠ABC=∠BAC=∠C=60°,
∴ ∠FBC=∠ABF + ∠ABC=120°,
∴ ∠FBC + ∠C=180°,
∴ BF//AC,即BF//PE。
∵ 点O在AD上,即A、O、D共线,
∴ ∠AOF=180°-∠FOD,
又∵ ∠FOD=∠BAC=60°,
∴ ∠AOF=120°,
∵ ∠FOD是△AOP的外角,
∴ ∠FOD=∠OAP + ∠APO=60°,
又∵ ∠BAC=∠BAD + ∠OAP=60°,
∴ ∠APO=∠BAD,
由(1)中△ABD≌△BCE得∠BAD=∠CBE,
∴ ∠APO=∠CBE,
∴ FP//BE,
∵ BF//PE,FP//BE,
∴ 四边形BEPF是平行四边形。
---
② 解:
设BC=5k,由$BD=\frac{2}{5}BC$得BD=2k,
∵ BD=CE,∴ CE=2k,
∵ 四边形BEPF是平行四边形,
∴ PE=BF,
由翻折性质得BF=BD=2k,
∴ PE=2k,
由点P、E在AC上,顺序为A-P-E-C,得CP=PE+CE=2k+2k=4k。
过A作AH⊥BC于H,
∵ △ABC是等边三角形,
∴ $BH=\frac{1}{2}BC=\frac{5}{2}k$,$AH=\frac{\sqrt{3}}{2}BC=\frac{5\sqrt{3}}{2}k$,
∴ $DH=BH-BD=\frac{5}{2}k-2k=\frac{1}{2}k$,
在Rt△AHD中,由勾股定理:
$AD^2=AH^2+DH^2=(\frac{5\sqrt{3}}{2}k)^2+(\frac{1}{2}k)^2=19k^2$,
∴ $AD=\sqrt{19}k$,
∵ CP=4k,即$k=\frac{CP}{4}$,代入得:
$AD=\frac{\sqrt{19}}{4}CP$,即$4AD=\sqrt{19}CP$。
最终结论:线段AD和CP的数量关系为$\boldsymbol{4AD=\sqrt{19}CP}$。
∵ △ABC是等边三角形,
∴ AB=BC,∠ABD=∠BCE=60°,
在△ABD和△BCE中,
$\begin{cases}AB=BC \\∠ABD=∠BCE \\BD=CE\end{cases}$
∴ △ABD≌△BCE(SAS)。
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(2) ① 证明:
由翻折的性质得:BF=BD,∠ABF=∠ABD=60°,
∵ △ABC是等边三角形,
∴ ∠ABC=∠BAC=∠C=60°,
∴ ∠FBC=∠ABF + ∠ABC=120°,
∴ ∠FBC + ∠C=180°,
∴ BF//AC,即BF//PE。
∵ 点O在AD上,即A、O、D共线,
∴ ∠AOF=180°-∠FOD,
又∵ ∠FOD=∠BAC=60°,
∴ ∠AOF=120°,
∵ ∠FOD是△AOP的外角,
∴ ∠FOD=∠OAP + ∠APO=60°,
又∵ ∠BAC=∠BAD + ∠OAP=60°,
∴ ∠APO=∠BAD,
由(1)中△ABD≌△BCE得∠BAD=∠CBE,
∴ ∠APO=∠CBE,
∴ FP//BE,
∵ BF//PE,FP//BE,
∴ 四边形BEPF是平行四边形。
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② 解:
设BC=5k,由$BD=\frac{2}{5}BC$得BD=2k,
∵ BD=CE,∴ CE=2k,
∵ 四边形BEPF是平行四边形,
∴ PE=BF,
由翻折性质得BF=BD=2k,
∴ PE=2k,
由点P、E在AC上,顺序为A-P-E-C,得CP=PE+CE=2k+2k=4k。
过A作AH⊥BC于H,
∵ △ABC是等边三角形,
∴ $BH=\frac{1}{2}BC=\frac{5}{2}k$,$AH=\frac{\sqrt{3}}{2}BC=\frac{5\sqrt{3}}{2}k$,
∴ $DH=BH-BD=\frac{5}{2}k-2k=\frac{1}{2}k$,
在Rt△AHD中,由勾股定理:
$AD^2=AH^2+DH^2=(\frac{5\sqrt{3}}{2}k)^2+(\frac{1}{2}k)^2=19k^2$,
∴ $AD=\sqrt{19}k$,
∵ CP=4k,即$k=\frac{CP}{4}$,代入得:
$AD=\frac{\sqrt{19}}{4}CP$,即$4AD=\sqrt{19}CP$。
最终结论:线段AD和CP的数量关系为$\boldsymbol{4AD=\sqrt{19}CP}$。
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