14. 在 $ \triangle ABC $ 中,$ \angle BAC = 90^{\circ} $,$ AB = AC $,$ D $ 是 $ AC $ 边上一点,连接 $ BD $,$ EC \perp AC $,$ AE = BD $,$ AE $ 与 $ BC $ 交于点 $ F $.
(1) 求证:$ AD = CE $;
(2) 当 $ AD = CF $ 时,求证:$ BD $ 平分 $ \angle ABC $.

(1) 求证:$ AD = CE $;
(2) 当 $ AD = CF $ 时,求证:$ BD $ 平分 $ \angle ABC $.
答案
(1) ∵∠BAC=90°,EC⊥AC,∴∠BAD=∠ACE=90°。
在Rt△ABD和Rt△CAE中,
∵AB=AC,BD=AE,
∴Rt△ABD≌Rt△CAE(HL),
∴AD=CE。
(2) ∵AD=CF,由(1)知AD=CE,∴CE=CF。
∵EC⊥AC,∠ACE=90°,△ABC为等腰直角三角形,∠ACB=45°,
∴∠ECF=∠ACE-∠ACB=90°-45°=45°。
∵CE=CF,∴∠CEF=∠CFE=(180°-∠ECF)/2=(180°-45°)/2=67.5°。
由(1)Rt△ABD≌Rt△CAE,得∠ADB=∠CEA=∠CEF=67.5°。
在Rt△ABD中,∠ABD=90°-∠ADB=90°-67.5°=22.5°。
∵∠ABC=45°,∴∠CBD=∠ABC-∠ABD=45°-22.5°=22.5°,
∴∠ABD=∠CBD,即BD平分∠ABC。
在Rt△ABD和Rt△CAE中,
∵AB=AC,BD=AE,
∴Rt△ABD≌Rt△CAE(HL),
∴AD=CE。
(2) ∵AD=CF,由(1)知AD=CE,∴CE=CF。
∵EC⊥AC,∠ACE=90°,△ABC为等腰直角三角形,∠ACB=45°,
∴∠ECF=∠ACE-∠ACB=90°-45°=45°。
∵CE=CF,∴∠CEF=∠CFE=(180°-∠ECF)/2=(180°-45°)/2=67.5°。
由(1)Rt△ABD≌Rt△CAE,得∠ADB=∠CEA=∠CEF=67.5°。
在Rt△ABD中,∠ABD=90°-∠ADB=90°-67.5°=22.5°。
∵∠ABC=45°,∴∠CBD=∠ABC-∠ABD=45°-22.5°=22.5°,
∴∠ABD=∠CBD,即BD平分∠ABC。
15. 如图 1,点 $ P $,$ Q $ 分别是边长为 $ 4\ cm $ 的等边三角形 $ ABC $ 的边 $ AB $,$ BC $ 上的动点,$ P $,$ Q $ 从顶点 $ A $,$ B $ 同时出发,分别沿 $ AB $,$ BC $ 运动,且它们的速度都为 $ 1\ cm/s $.
(1) 连接 $ AQ $,$ CP $ 交于点 $ M $,则在 $ P $,$ Q $ 运动的过程中,$ \angle CMQ $ 的度数变化吗?若变化,请说明理由;若不变,请求出它的度数.
(2) 运动多少秒时,$ \triangle PBQ $ 是直角三角形?
(3) 如图 2,若 $ P $,$ Q $ 在运动到终点后继续在射线 $ AB $,$ BC $ 上运动,直线 $ AQ $,$ CP $ 的交点为 $ M $,则 $ \angle CMQ $ 的度数变化吗?若变化,请说明理由;若不变,请求出它的度数.

(1) 连接 $ AQ $,$ CP $ 交于点 $ M $,则在 $ P $,$ Q $ 运动的过程中,$ \angle CMQ $ 的度数变化吗?若变化,请说明理由;若不变,请求出它的度数.
(2) 运动多少秒时,$ \triangle PBQ $ 是直角三角形?
(3) 如图 2,若 $ P $,$ Q $ 在运动到终点后继续在射线 $ AB $,$ BC $ 上运动,直线 $ AQ $,$ CP $ 的交点为 $ M $,则 $ \angle CMQ $ 的度数变化吗?若变化,请说明理由;若不变,请求出它的度数.
答案
(1) 不变,60°。
证明:∵△ABC为等边三角形,∴AB=AC,∠ABQ=∠CAP=60°。
∵P、Q速度相同,运动t秒后,AP=BQ=t。
在△ABQ和△CAP中,$\left\{\begin{array}{l}AB=CA\\ \angle ABQ=\angle CAP\\ BQ=AP\end{array}\right.$,∴△ABQ≌△CAP(SAS)。
∴∠BAQ=∠ACP。
∵∠CMQ=∠ACP+∠QAC,∠BAQ+∠QAC=∠BAC=60°,
∴∠CMQ=∠BAQ+∠QAC=60°。
(2) 设运动t秒时,△PBQ为直角三角形。
BP=4-t,BQ=t,∠B=60°。
①若∠BPQ=90°,则∠BQP=30°,∴BQ=2BP,即$t=2(4-t)$,解得$t=\frac{8}{3}$。
②若∠BQP=90°,则∠BPQ=30°,∴BP=2BQ,即$4-t=2t$,解得$t=\frac{4}{3}$。
综上,$t=\frac{4}{3}$秒或$\frac{8}{3}$秒。
(3) 不变,60°。
证明:运动t秒(t>4)后,AP=BQ=t,BP=t-4,CQ=t-4。
∵△ABC为等边三角形,∴AB=AC,∠CAP=∠ABQ=60°(∠CAP=∠CAB=60°,∠ABQ=180°-∠ABC=120°错误,应为∠ABQ=∠ABC=60°延长线仍同向)。
在△ABQ和△CAP中,$\left\{\begin{array}{l}AB=CA\\ \angle ABQ=\angle CAP\\ BQ=AP\end{array}\right.$,∴△ABQ≌△CAP(SAS)。
∴∠BAQ=∠ACP。
∵∠CMQ=∠QCB+∠QAC,∠QCB=60°,∠QAC=∠BAQ=∠ACP,
∴∠CMQ=60°。
答案
(1) 不变,60°;
(2) $\frac{4}{3}$秒或$\frac{8}{3}$秒;
(3) 不变,60°。
证明:∵△ABC为等边三角形,∴AB=AC,∠ABQ=∠CAP=60°。
∵P、Q速度相同,运动t秒后,AP=BQ=t。
在△ABQ和△CAP中,$\left\{\begin{array}{l}AB=CA\\ \angle ABQ=\angle CAP\\ BQ=AP\end{array}\right.$,∴△ABQ≌△CAP(SAS)。
∴∠BAQ=∠ACP。
∵∠CMQ=∠ACP+∠QAC,∠BAQ+∠QAC=∠BAC=60°,
∴∠CMQ=∠BAQ+∠QAC=60°。
(2) 设运动t秒时,△PBQ为直角三角形。
BP=4-t,BQ=t,∠B=60°。
①若∠BPQ=90°,则∠BQP=30°,∴BQ=2BP,即$t=2(4-t)$,解得$t=\frac{8}{3}$。
②若∠BQP=90°,则∠BPQ=30°,∴BP=2BQ,即$4-t=2t$,解得$t=\frac{4}{3}$。
综上,$t=\frac{4}{3}$秒或$\frac{8}{3}$秒。
(3) 不变,60°。
证明:运动t秒(t>4)后,AP=BQ=t,BP=t-4,CQ=t-4。
∵△ABC为等边三角形,∴AB=AC,∠CAP=∠ABQ=60°(∠CAP=∠CAB=60°,∠ABQ=180°-∠ABC=120°错误,应为∠ABQ=∠ABC=60°延长线仍同向)。
在△ABQ和△CAP中,$\left\{\begin{array}{l}AB=CA\\ \angle ABQ=\angle CAP\\ BQ=AP\end{array}\right.$,∴△ABQ≌△CAP(SAS)。
∴∠BAQ=∠ACP。
∵∠CMQ=∠QCB+∠QAC,∠QCB=60°,∠QAC=∠BAQ=∠ACP,
∴∠CMQ=60°。
答案
(1) 不变,60°;
(2) $\frac{4}{3}$秒或$\frac{8}{3}$秒;
(3) 不变,60°。
解析
(1)不变,$\angle CMQ=60^\circ$
(2)运动$\frac{4}{3}$秒或$\frac{8}{3}$秒时,$\triangle PBQ$是直角三角形
(3)不变,$\angle CMQ=60^\circ$
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