2. 已知点E、F是菱形ABCD内的两点,$AE// CF$,$CE// AF$,连接BE,DF. 
(1)如图1,求证:$BE=DF$.
(2)连接AC与EF交于点O,已知$AC=EF$.
①如图2,若$∠ AOE=90°$,$AE=BE$,求$∠ ABC$的度数.
②如图3,若$AC=4$,$BC=5$,当$EF// BC$时,求$\frac{S_{△ BCE}}{S_{△ ABE}}$的值.
(1)如图1,求证:$BE=DF$.
(2)连接AC与EF交于点O,已知$AC=EF$.
①如图2,若$∠ AOE=90°$,$AE=BE$,求$∠ ABC$的度数.
②如图3,若$AC=4$,$BC=5$,当$EF// BC$时,求$\frac{S_{△ BCE}}{S_{△ ABE}}$的值.
答案
(1) 证明:
$\because AE// CF$,$CE// AF$,
$\therefore$ 四边形$AECF$是平行四边形,
$\therefore AE=CF$。
$\because$ 四边形$ABCD$是菱形,
$\therefore AB=CD$,$AB// CD$,$∠ BAD=∠ BCD$。
$\because AE// CF$,
$\therefore ∠ EAF=∠ ECF$,
$\therefore ∠ BAD-∠ EAF=∠ BCD-∠ ECF$,即$∠ BAE=∠ DCF$。
在$△ ABE$和$△ CDF$中:
$\begin{cases}AB=CD \\∠ BAE=∠ DCF \\AE=CF\end{cases}$
$\therefore △ ABE≌△ CDF(\mathrm{SAS})$,
$\therefore BE=DF$。
---
(2) ① 解:
$\because$ 四边形$AECF$是平行四边形,且$∠ AOE=90°$,即$AC⊥ EF$,
$\therefore$ 平行四边形$AECF$是菱形。
又$\because AC=EF$,
$\therefore$ 菱形$AECF$是正方形,
$\therefore AE=EC$,$∠ AEC=90°$。
$\because AE=BE$,
$\therefore BE=AE=EC$。
$\because$ 菱形$ABCD$中$AB=BC$,$BE=BE$,
$\therefore △ ABE≌△ CBE(\mathrm{SSS})$,
$\therefore ∠ AEB=∠ CEB$。
$\because ∠ AEB+∠ CEB+∠ AEC=360°$,
$\therefore ∠ AEB=∠ CEB=\frac{360°-90°}{2}=135°$。
在$△ ABE$中,$AE=BE$,
$\therefore ∠ ABE=\frac{180°-135°}{2}=22.5°$,
同理$∠ CBE=22.5°$,
$\therefore ∠ ABC=∠ ABE+∠ CBE=45°$。
---
(2) ② 解:
设$AC$与$BD$交于点$G$,
$\because$ 菱形$ABCD$中,$AC⊥ BD$,$AG=GC=\frac{AC}{2}=2$,
在$\mathrm{Rt}△ BCG$中,$BG=\sqrt{BC^2-GC^2}=\sqrt{5^2-2^2}=\sqrt{21}$。
$\because$ 四边形$AECF$是平行四边形,
$\therefore O$是$AC$中点,即$O$与$G$重合,
$\therefore OE=\frac{EF}{2}=\frac{AC}{2}=2$。
$\because EF// BC$,
$\therefore E$到$BC$的距离等于$O$到$BC$的距离,
$\therefore S_{△ BCE}=S_{△ BCG}=\frac{1}{2}· GC· BG=\frac{1}{2}×2×\sqrt{21}=\sqrt{21}$。
建立平面直角坐标系:令$O$为原点,$A(0,2)$,$C(0,-2)$,$B(-\sqrt{21},0)$,
由$EF// BC$,$OE=2$,可得$E$点坐标为$(-\frac{2\sqrt{21}}{5},\frac{4}{5})$。
由鞋带公式计算$S_{△ ABE}$:
$S_{△ ABE}=\frac{1}{2}\left|0×(0-\frac{4}{5})+(-\sqrt{21})×(\frac{4}{5}-2)+(-\frac{2\sqrt{21}}{5})×(2-0)\right|=\frac{\sqrt{21}}{5}$。
$\therefore \frac{S_{△ BCE}}{S_{△ ABE}}=\frac{\sqrt{21}}{\frac{\sqrt{21}}{5}}=5$。
---
最终结论:
(1) 证明成立;
(2) ① $∠ ABC=45°$;② 比值为$\boldsymbol{5}$。
$\because AE// CF$,$CE// AF$,
$\therefore$ 四边形$AECF$是平行四边形,
$\therefore AE=CF$。
$\because$ 四边形$ABCD$是菱形,
$\therefore AB=CD$,$AB// CD$,$∠ BAD=∠ BCD$。
$\because AE// CF$,
$\therefore ∠ EAF=∠ ECF$,
$\therefore ∠ BAD-∠ EAF=∠ BCD-∠ ECF$,即$∠ BAE=∠ DCF$。
在$△ ABE$和$△ CDF$中:
$\begin{cases}AB=CD \\∠ BAE=∠ DCF \\AE=CF\end{cases}$
$\therefore △ ABE≌△ CDF(\mathrm{SAS})$,
$\therefore BE=DF$。
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(2) ① 解:
$\because$ 四边形$AECF$是平行四边形,且$∠ AOE=90°$,即$AC⊥ EF$,
$\therefore$ 平行四边形$AECF$是菱形。
又$\because AC=EF$,
$\therefore$ 菱形$AECF$是正方形,
$\therefore AE=EC$,$∠ AEC=90°$。
$\because AE=BE$,
$\therefore BE=AE=EC$。
$\because$ 菱形$ABCD$中$AB=BC$,$BE=BE$,
$\therefore △ ABE≌△ CBE(\mathrm{SSS})$,
$\therefore ∠ AEB=∠ CEB$。
$\because ∠ AEB+∠ CEB+∠ AEC=360°$,
$\therefore ∠ AEB=∠ CEB=\frac{360°-90°}{2}=135°$。
在$△ ABE$中,$AE=BE$,
$\therefore ∠ ABE=\frac{180°-135°}{2}=22.5°$,
同理$∠ CBE=22.5°$,
$\therefore ∠ ABC=∠ ABE+∠ CBE=45°$。
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(2) ② 解:
设$AC$与$BD$交于点$G$,
$\because$ 菱形$ABCD$中,$AC⊥ BD$,$AG=GC=\frac{AC}{2}=2$,
在$\mathrm{Rt}△ BCG$中,$BG=\sqrt{BC^2-GC^2}=\sqrt{5^2-2^2}=\sqrt{21}$。
$\because$ 四边形$AECF$是平行四边形,
$\therefore O$是$AC$中点,即$O$与$G$重合,
$\therefore OE=\frac{EF}{2}=\frac{AC}{2}=2$。
$\because EF// BC$,
$\therefore E$到$BC$的距离等于$O$到$BC$的距离,
$\therefore S_{△ BCE}=S_{△ BCG}=\frac{1}{2}· GC· BG=\frac{1}{2}×2×\sqrt{21}=\sqrt{21}$。
建立平面直角坐标系:令$O$为原点,$A(0,2)$,$C(0,-2)$,$B(-\sqrt{21},0)$,
由$EF// BC$,$OE=2$,可得$E$点坐标为$(-\frac{2\sqrt{21}}{5},\frac{4}{5})$。
由鞋带公式计算$S_{△ ABE}$:
$S_{△ ABE}=\frac{1}{2}\left|0×(0-\frac{4}{5})+(-\sqrt{21})×(\frac{4}{5}-2)+(-\frac{2\sqrt{21}}{5})×(2-0)\right|=\frac{\sqrt{21}}{5}$。
$\therefore \frac{S_{△ BCE}}{S_{△ ABE}}=\frac{\sqrt{21}}{\frac{\sqrt{21}}{5}}=5$。
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最终结论:
(1) 证明成立;
(2) ① $∠ ABC=45°$;② 比值为$\boldsymbol{5}$。
3. 教练组想了解青少年训练营甲、乙、丙三名队员射击训练的成绩,在对每名队员的10次射击成绩进行统计后,绘制了如下统计图(不完整):

根据以上信息,回答下列问题:
(1)甲队员成绩的众数为环,乙队员成绩的中位数为环.
(2)①从平均数和方差角度分析,你认为甲、乙两名队员中哪一位射击的整体水平高一些? . ②如果乙队员再射击1次,命中8环,那么乙队员的射击成绩会发生改变的统计量是(填“平均数”或“众数”或“中位数”).
(3)若丙队员10次成绩的众数、中位数、平均数均大于甲队员,请在图②中补全丙队员的成绩,并分析说明.(画出一种情况即可)
根据以上信息,回答下列问题:
(1)甲队员成绩的众数为环,乙队员成绩的中位数为环.
(2)①从平均数和方差角度分析,你认为甲、乙两名队员中哪一位射击的整体水平高一些? . ②如果乙队员再射击1次,命中8环,那么乙队员的射击成绩会发生改变的统计量是(填“平均数”或“众数”或“中位数”).
(3)若丙队员10次成绩的众数、中位数、平均数均大于甲队员,请在图②中补全丙队员的成绩,并分析说明.(画出一种情况即可)
答案
解:
(1) 甲的成绩中8环出现4次,出现次数最多,故众数为8环;
将乙的10次成绩从小到大排序:6,6,6,6,7,7,8,9,9,10,第5、第6个数据均为7,中位数为$\frac{7+7}{2}=7$环。
答案:8;7
(2) ① 计算得:
$\overline{x}_甲=\frac{6×1 + 7×2 + 8×4 + 9×2 + 10×1}{10}=8$,
$s^2_甲=\frac{1}{10}×[(6-8)^2 + 2×(7-8)^2 + 4×(8-8)^2 + 2×(9-8)^2 + (10-8)^2]=1.2$,
$\overline{x}_乙=\frac{6×4 + 7×2 + 8×1 + 9×2 + 10×1}{10}=7.4$,
$s^2_乙=\frac{1}{10}×[4×(6-7.4)^2 + 2×(7-7.4)^2 + (8-7.4)^2 + 2×(9-7.4)^2 + (10-7.4)^2]=2.04$,
因为$\overline{x}_甲>\overline{x}_乙$,且$s^2_甲<s^2_乙$,甲的平均成绩更高且成绩更稳定,所以甲射击的整体水平高一些。
② 乙新增1次命中8环后,11次成绩的平均数变为$\frac{74+8}{11}\approx7.45$,发生改变;原众数为6,新增后众数仍为6,不变;11次成绩排序后中位数为第6个数据,仍为7,不变,故发生改变的统计量是平均数。
答案:甲;平均数
(3) 补全方式:丙的成绩中8环次数为0,9环次数为6,对应统计图中8环的柱高为0,9环的柱高为6。
验证:甲的众数为8,中位数为8,平均数为8。
丙的总次数:$1+2+0+6+1=10$,
丙的众数为9,$9>8$;
将丙的成绩从小到大排序:6,7,7,9,9,9,9,9,9,10,中位数为$\frac{9+9}{2}=9$,$9>8$;
丙的平均数为$\frac{6×1 +7×2 +9×6 +10×1}{10}=8.4$,$8.4>8$,满足所有条件。
(1) 甲的成绩中8环出现4次,出现次数最多,故众数为8环;
将乙的10次成绩从小到大排序:6,6,6,6,7,7,8,9,9,10,第5、第6个数据均为7,中位数为$\frac{7+7}{2}=7$环。
答案:8;7
(2) ① 计算得:
$\overline{x}_甲=\frac{6×1 + 7×2 + 8×4 + 9×2 + 10×1}{10}=8$,
$s^2_甲=\frac{1}{10}×[(6-8)^2 + 2×(7-8)^2 + 4×(8-8)^2 + 2×(9-8)^2 + (10-8)^2]=1.2$,
$\overline{x}_乙=\frac{6×4 + 7×2 + 8×1 + 9×2 + 10×1}{10}=7.4$,
$s^2_乙=\frac{1}{10}×[4×(6-7.4)^2 + 2×(7-7.4)^2 + (8-7.4)^2 + 2×(9-7.4)^2 + (10-7.4)^2]=2.04$,
因为$\overline{x}_甲>\overline{x}_乙$,且$s^2_甲<s^2_乙$,甲的平均成绩更高且成绩更稳定,所以甲射击的整体水平高一些。
② 乙新增1次命中8环后,11次成绩的平均数变为$\frac{74+8}{11}\approx7.45$,发生改变;原众数为6,新增后众数仍为6,不变;11次成绩排序后中位数为第6个数据,仍为7,不变,故发生改变的统计量是平均数。
答案:甲;平均数
(3) 补全方式:丙的成绩中8环次数为0,9环次数为6,对应统计图中8环的柱高为0,9环的柱高为6。
验证:甲的众数为8,中位数为8,平均数为8。
丙的总次数:$1+2+0+6+1=10$,
丙的众数为9,$9>8$;
将丙的成绩从小到大排序:6,7,7,9,9,9,9,9,9,10,中位数为$\frac{9+9}{2}=9$,$9>8$;
丙的平均数为$\frac{6×1 +7×2 +9×6 +10×1}{10}=8.4$,$8.4>8$,满足所有条件。
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