2. (1) 如图$4 - 4 - 14$①,在四边形$ABCD$中,$AB = AD$,$∠ B = ∠ D = 90°$,$E$,$F$分别是边$BC$,$CD$上的点,且$∠ EAF = \dfrac{1}{2}∠ BAD$。请直接写出线段$EF$,$BE$,$FD$之间的数量关系:
(2) 如图$4 - 4 - 14$②,在四边形$ABCD$中,$AB = AD$,$∠ B+∠ D = 180°$,$E$,$F$分别是边$BC$,$CD$上的点,且$∠ EAF = \dfrac{1}{2}∠ BAD$,(1)中的结论是否仍然成立?请写出解题过程。
(3) 在四边形$ABCD$中,$AB = AD$,$∠ B+∠ D = 180°$,$E$,$F$分别是边$BC$,$CD$所在直线上的点,且$∠ EAF = \dfrac{1}{2}∠ BAD$。请直接写出线段$EF$,$BE$,$FD$之间的数量关系:



EF = BE + FD
。(2) 如图$4 - 4 - 14$②,在四边形$ABCD$中,$AB = AD$,$∠ B+∠ D = 180°$,$E$,$F$分别是边$BC$,$CD$上的点,且$∠ EAF = \dfrac{1}{2}∠ BAD$,(1)中的结论是否仍然成立?请写出解题过程。
(3) 在四边形$ABCD$中,$AB = AD$,$∠ B+∠ D = 180°$,$E$,$F$分别是边$BC$,$CD$所在直线上的点,且$∠ EAF = \dfrac{1}{2}∠ BAD$。请直接写出线段$EF$,$BE$,$FD$之间的数量关系:
EF = BE + FD或EF = BE - FD或EF = FD - BE
。答案
2. 解:(1)EF = BE + FD 解析:如答图4 - 4 - 2①,延长EB到点G,使BG = DF,连接AG。
在△ABG和△ADF中,
$\begin{cases}AB = AD,\\∠ABG = ∠ADF,\\BG = DF,\end{cases}$
所以△ABG ≌ △ADF(SAS)。
所以AG = AF,∠1 = ∠2,
所以∠1 + ∠3 = ∠2 + ∠3。又∠EAF = $\frac{1}{2}$∠BAD,所以∠1 + ∠3 = ∠2 + ∠3 = $\frac{1}{2}$∠BAD。
所以∠GAE = ∠EAF。
又AE = AE,
易证△AEG ≌ △AEF。
所以EG = EF。
因为EG = BE + BG,
所以EF = BE + FD。
(2)(1)中的结论仍然成立。
如答图4 - 4 - 2②,延长EB到点G,使BG = DF,连接AG。
因为∠ABC + ∠ADF = 180°,∠ABG + ∠ABC = 180°,
所以∠ABG = ∠ADF。
在△ABG和△ADF中,
$\begin{cases}AB = AD,\\∠ABG = ∠ADF,\\BG = DF,\end{cases}$
所以△ABG ≌ △ADF(SAS)。
所以AG = AF,∠1 = ∠2,
所以∠1 + ∠3 = ∠2 + ∠3。又∠EAF = $\frac{1}{2}$∠BAD,所以∠1 + ∠3 = ∠2 + ∠3 = $\frac{1}{2}$∠BAD。
所以∠GAE = ∠EAF。
又AE = AE,
所以△AEG ≌ △AEF。
所以EG = EF。
因为EG = BE + BG,
所以EF = BE + FD。
(3)EF = BE + FD或EF = BE - FD或EF = FD - BE
3. (1) 如图$4 - 4 - 15$①,已知在$△ ABC$中,$∠ BAC = 90°$,$AB = AC$,直线$m$经过点$A$,$BD⊥$直线$m$于点$D$,$CE⊥$直线$m$于点$E$,猜想$DE$,$BD$,$CE$之间的数量关系为
(2) 如图$4 - 4 - 15$②,将(1)中的条件改为在$△ ABC$中,$AB = AC$,$D$,$A$,$E$三点都在直线$m$上,并且$∠ BDA = ∠ AEC = ∠ BAC=α$,$α$为任意锐角或钝角,请问(1)中的结论是否仍然成立?若成立,请写出解题过程;若不成立,请说明理由。
(3) 如图$4 - 4 - 15$③,在$△ ABC$中,$∠ BAC$是钝角,$AB = AC$,$∠ BAD>∠ CAE$,$∠ BDA = ∠ AEC = ∠ BAC$,直线$m$与$BC$的延长线交于点$F$,若$BC = 2CF$,$△ ABC$的面积是$12$,求$△ ABD$与$△ CEF$的面积之和。

DE = BD + CE
。(2) 如图$4 - 4 - 15$②,将(1)中的条件改为在$△ ABC$中,$AB = AC$,$D$,$A$,$E$三点都在直线$m$上,并且$∠ BDA = ∠ AEC = ∠ BAC=α$,$α$为任意锐角或钝角,请问(1)中的结论是否仍然成立?若成立,请写出解题过程;若不成立,请说明理由。
(3) 如图$4 - 4 - 15$③,在$△ ABC$中,$∠ BAC$是钝角,$AB = AC$,$∠ BAD>∠ CAE$,$∠ BDA = ∠ AEC = ∠ BAC$,直线$m$与$BC$的延长线交于点$F$,若$BC = 2CF$,$△ ABC$的面积是$12$,求$△ ABD$与$△ CEF$的面积之和。
答案
3. 解:(1)DE = BD + CE 解析:因为BD ⊥ 直线m,CE ⊥ 直线m,
所以∠BDA = ∠CEA = 90°。
所以∠BAD + ∠ABD = 90°。
因为∠BAC = 90°,
所以∠BAD + ∠CAE = 90°。
所以∠CAE = ∠ABD。
在△ADB和△CEA中,
$\begin{cases}∠ABD = ∠CAE,\\∠BDA = ∠AEC,\\AB = CA,\end{cases}$
所以△ADB ≌ △CEA(AAS),
所以BD = AE,AD = CE,
所以DE = AE + AD = BD + CE。
故答案为DE = BD + CE。
(2)(1)中的结论仍然成立。
因为∠BDA = ∠BAC = α,
所以 ∠DBA + ∠BAD = ∠BAD + ∠CAE = 180° - α,
所以∠CAE = ∠ABD。
在△ADB和△CEA中,
$\begin{cases}∠ABD = ∠CAE,\\∠BDA = ∠AEC,\\AB = CA,\end{cases}$
所以△ADB ≌ △CEA(AAS),
所以BD = AE,AD = CE,
所以DE = AE + AD = BD + CE。
(3)因为 ∠BAD > ∠CAE,∠BDA = ∠AEC = ∠BAC,所以∠DBA + ∠BAD = ∠BAD + ∠CAE,
所以∠CAE = ∠ABD。
在△ABD和△CAE中,
$\begin{cases}∠ABD = ∠CAE,\\∠BDA = ∠AEC,\\AB = CA,\end{cases}$
所以△ABD ≌ △CAE(AAS)。
所以 $S_{△ABD} = S_{△CAE}$。
设△ABC的底边BC上的高为h,则△ACF的底边CF上的高也为h,
所以 $S_{△ABC} = \frac{1}{2}BC · h = 12$,$S_{△ACF} = \frac{1}{2}CF · h$。
因为BC = 2CF,
所以 $S_{△ACF} = 6$。
因为 $S_{△ACF} = S_{△CEF} + S_{△CEA} = S_{△CEF} + S_{△ABD} = 6$,
所以△ABD与△CEF的面积之和为6。
所以∠BDA = ∠CEA = 90°。
所以∠BAD + ∠ABD = 90°。
因为∠BAC = 90°,
所以∠BAD + ∠CAE = 90°。
所以∠CAE = ∠ABD。
在△ADB和△CEA中,
$\begin{cases}∠ABD = ∠CAE,\\∠BDA = ∠AEC,\\AB = CA,\end{cases}$
所以△ADB ≌ △CEA(AAS),
所以BD = AE,AD = CE,
所以DE = AE + AD = BD + CE。
故答案为DE = BD + CE。
(2)(1)中的结论仍然成立。
因为∠BDA = ∠BAC = α,
所以 ∠DBA + ∠BAD = ∠BAD + ∠CAE = 180° - α,
所以∠CAE = ∠ABD。
在△ADB和△CEA中,
$\begin{cases}∠ABD = ∠CAE,\\∠BDA = ∠AEC,\\AB = CA,\end{cases}$
所以△ADB ≌ △CEA(AAS),
所以BD = AE,AD = CE,
所以DE = AE + AD = BD + CE。
(3)因为 ∠BAD > ∠CAE,∠BDA = ∠AEC = ∠BAC,所以∠DBA + ∠BAD = ∠BAD + ∠CAE,
所以∠CAE = ∠ABD。
在△ABD和△CAE中,
$\begin{cases}∠ABD = ∠CAE,\\∠BDA = ∠AEC,\\AB = CA,\end{cases}$
所以△ABD ≌ △CAE(AAS)。
所以 $S_{△ABD} = S_{△CAE}$。
设△ABC的底边BC上的高为h,则△ACF的底边CF上的高也为h,
所以 $S_{△ABC} = \frac{1}{2}BC · h = 12$,$S_{△ACF} = \frac{1}{2}CF · h$。
因为BC = 2CF,
所以 $S_{△ACF} = 6$。
因为 $S_{△ACF} = S_{△CEF} + S_{△CEA} = S_{△CEF} + S_{△ABD} = 6$,
所以△ABD与△CEF的面积之和为6。
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