26.【知识回顾】
△ABC是等边三角形,BM⊥AC于点M,P是射线BM上一动点,连接AP,将线段AP绕点A按逆时针方向旋转60°,得到线段AE,连接PE,CE。
(1)如图1,当BP=2时,CE=;
(2)如图2,点P在线段BM的延长线上,连接BE,当点P在线段EC上,AB=6时,求BE的长;
【变式应用】
(3)如图3,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=120°,G是BC的中点,点D在线段BG上,连接AD,将线段AD绕点A按逆时针方向旋转120°得到线段AE,连接CE,DE,N是DE的中点,连接GN并延长交AC于点F。求证:GF= $\frac{1}{2}$GC。

△ABC是等边三角形,BM⊥AC于点M,P是射线BM上一动点,连接AP,将线段AP绕点A按逆时针方向旋转60°,得到线段AE,连接PE,CE。
(1)如图1,当BP=2时,CE=;
(2)如图2,点P在线段BM的延长线上,连接BE,当点P在线段EC上,AB=6时,求BE的长;
【变式应用】
(3)如图3,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=120°,G是BC的中点,点D在线段BG上,连接AD,将线段AD绕点A按逆时针方向旋转120°得到线段AE,连接CE,DE,N是DE的中点,连接GN并延长交AC于点F。求证:GF= $\frac{1}{2}$GC。
答案
$\boldsymbol{2}$。
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(2)
∵$△ ABC$是等边三角形,$AB=6$,
∴$AB=AC=BC=6$,$∠ BAC=∠ ABC=∠ ACB=60°$,
∵$BM⊥ AC$,
∴$BM$平分$∠ ABC$,$AM=MC=3$,
∴$∠ ABP=30°$,
同(1)可证$△ BAP ≌ △ CAE \ (\mathrm{SAS})$,
∴$∠ ACE=∠ ABP=30°$,
∴$∠ BCE=∠ ACB+∠ ACE=90°$,
由旋转性质得$AP=AE$,$∠ PAE=60°$,
∴$△ APE$是等边三角形,即$AP=PE$,
∵$BM$垂直平分$AC$,
∴$AP=PC$,
∴$PC=PE$,
∵点$P$在线段$EC$上,
∴$EC=PC+PE=2PC$,
在$\mathrm{Rt}△ CMP$中,$∠ CMP=90°$,$∠ PCM=∠ ACE=30°$,$CM=3$,
∴$PC=\frac{CM}{\cos30°}=\frac{3}{\frac{\sqrt{3}}{2}}=2\sqrt{3}$,
∴$CE=2PC=4\sqrt{3}$,
在$\mathrm{Rt}△ BCE$中,$∠ BCE=90°$,$BC=6$,$CE=4\sqrt{3}$,
∴$BE=\sqrt{BC^2+CE^2}=\sqrt{6^2+(4\sqrt{3})^2}=\sqrt{36+48}=2\sqrt{21}$。
---
(3) 证明:
∵$AB=AC$,$∠ BAC=120°$,
∴$∠ B=∠ ACB=30°$,
由旋转性质得$AD=AE$,$∠ DAE=120°$,
∴$∠ BAC=∠ DAE$,
∴$∠ BAC - ∠ DAC=∠ DAE - ∠ DAC$,即$∠ BAD=∠ CAE$,
∴$△ BAD ≌ △ CAE \ (\mathrm{SAS})$,
∴$BD=CE$,$∠ ACE=∠ B=30°$,
∴$∠ ECB=∠ ACB+∠ ACE=60°$,
∵$N$是$DE$中点,$AD=AE$,$∠ DAE=120°$,
∴$AN⊥ DE$,$∠ DAN=60°$,
在$\mathrm{Rt}△ AND$中,$∠ AND=90°$,$∠ ADN=30°$,
∴$AD=2AN$,即$\frac{AD}{AN}=2$,
∵$G$是$BC$中点,$AB=AC$,
∴$AG⊥ BC$,$∠ BAG=∠ CAG=60°$,
在$\mathrm{Rt}△ AGC$中,$∠ AGC=90°$,$∠ ACG=30°$,
∴$AC=2AG$,即$\frac{AC}{AG}=2$,
又$AB=AC$,∴$\frac{AB}{AG}=2$,
∴$\frac{AB}{AG}=\frac{AD}{AN}=2$,
∵$∠ BAG=∠ DAN=60°$,
∴$∠ BAG - ∠ DAG=∠ DAN - ∠ DAG$,即$∠ BAD=∠ GAN$,
∴$△ BAD ∽ △ GAN$,
∴$∠ AGN=∠ B=30°$,
∵$∠ AGC=90°$,
∴$∠ FGC=∠ AGC - ∠ AGN=90°-30°=60°$,
在$△ GFC$中,$∠ GFC=180°-∠ FGC-∠ ACB=180°-60°-30°=90°$,
∴$△ GFC$是直角三角形,$∠ FCG=30°$,
∴$GF=\frac{1}{2}GC$。
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(2)
∵$△ ABC$是等边三角形,$AB=6$,
∴$AB=AC=BC=6$,$∠ BAC=∠ ABC=∠ ACB=60°$,
∵$BM⊥ AC$,
∴$BM$平分$∠ ABC$,$AM=MC=3$,
∴$∠ ABP=30°$,
同(1)可证$△ BAP ≌ △ CAE \ (\mathrm{SAS})$,
∴$∠ ACE=∠ ABP=30°$,
∴$∠ BCE=∠ ACB+∠ ACE=90°$,
由旋转性质得$AP=AE$,$∠ PAE=60°$,
∴$△ APE$是等边三角形,即$AP=PE$,
∵$BM$垂直平分$AC$,
∴$AP=PC$,
∴$PC=PE$,
∵点$P$在线段$EC$上,
∴$EC=PC+PE=2PC$,
在$\mathrm{Rt}△ CMP$中,$∠ CMP=90°$,$∠ PCM=∠ ACE=30°$,$CM=3$,
∴$PC=\frac{CM}{\cos30°}=\frac{3}{\frac{\sqrt{3}}{2}}=2\sqrt{3}$,
∴$CE=2PC=4\sqrt{3}$,
在$\mathrm{Rt}△ BCE$中,$∠ BCE=90°$,$BC=6$,$CE=4\sqrt{3}$,
∴$BE=\sqrt{BC^2+CE^2}=\sqrt{6^2+(4\sqrt{3})^2}=\sqrt{36+48}=2\sqrt{21}$。
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(3) 证明:
∵$AB=AC$,$∠ BAC=120°$,
∴$∠ B=∠ ACB=30°$,
由旋转性质得$AD=AE$,$∠ DAE=120°$,
∴$∠ BAC=∠ DAE$,
∴$∠ BAC - ∠ DAC=∠ DAE - ∠ DAC$,即$∠ BAD=∠ CAE$,
∴$△ BAD ≌ △ CAE \ (\mathrm{SAS})$,
∴$BD=CE$,$∠ ACE=∠ B=30°$,
∴$∠ ECB=∠ ACB+∠ ACE=60°$,
∵$N$是$DE$中点,$AD=AE$,$∠ DAE=120°$,
∴$AN⊥ DE$,$∠ DAN=60°$,
在$\mathrm{Rt}△ AND$中,$∠ AND=90°$,$∠ ADN=30°$,
∴$AD=2AN$,即$\frac{AD}{AN}=2$,
∵$G$是$BC$中点,$AB=AC$,
∴$AG⊥ BC$,$∠ BAG=∠ CAG=60°$,
在$\mathrm{Rt}△ AGC$中,$∠ AGC=90°$,$∠ ACG=30°$,
∴$AC=2AG$,即$\frac{AC}{AG}=2$,
又$AB=AC$,∴$\frac{AB}{AG}=2$,
∴$\frac{AB}{AG}=\frac{AD}{AN}=2$,
∵$∠ BAG=∠ DAN=60°$,
∴$∠ BAG - ∠ DAG=∠ DAN - ∠ DAG$,即$∠ BAD=∠ GAN$,
∴$△ BAD ∽ △ GAN$,
∴$∠ AGN=∠ B=30°$,
∵$∠ AGC=90°$,
∴$∠ FGC=∠ AGC - ∠ AGN=90°-30°=60°$,
在$△ GFC$中,$∠ GFC=180°-∠ FGC-∠ ACB=180°-60°-30°=90°$,
∴$△ GFC$是直角三角形,$∠ FCG=30°$,
∴$GF=\frac{1}{2}GC$。
解析
解:
(1)
∵△ABC是等边三角形,
∴$AB=AC$,$∠ BAC=60°$,
由旋转性质得$AP=AE$,$∠ PAE=60°$,
∴$∠ BAC - ∠ PAC = ∠ PAE - ∠ PAC$,即$∠ BAP=∠ CAE$,
∴$△ BAP ≌ △ CAE \ (\mathrm{SAS})$,
∴$CE=BP=2$。
(1)
∵△ABC是等边三角形,
∴$AB=AC$,$∠ BAC=60°$,
由旋转性质得$AP=AE$,$∠ PAE=60°$,
∴$∠ BAC - ∠ PAC = ∠ PAE - ∠ PAC$,即$∠ BAP=∠ CAE$,
∴$△ BAP ≌ △ CAE \ (\mathrm{SAS})$,
∴$CE=BP=2$。
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