【问题情境】
综合实践课上,刘老师让同学们根据以下情境提出问题并解答:如图1,在等边三角形ABC的内部取一点E,连接CE,以CE为一边,在CE的右侧作等边三角形CDE,连接AD,BE,且B,D,E三点恰好在同一条直线上。
【猜想结论】
(1)兴趣小组提出了下列问题,请你帮助同学们解答。
①求证:$△ BCE ≌ △ ACD$。
②探究线段AD,BD,CD之间的数量关系,请你直接写出结论:______。
【深入探究】
(2)创新小组在兴趣小组的基础上继续探究:如图2,在等边三角形ABC的边AC的右侧取一点M,连接AM,使$AM=AC$,连接BM,交AC于点D,$∠ MAC$的平分线AN与BM交于点N,连接CN。
①求$∠ BNC$的度数。
②直接写出线段AN,BN,CN之间的数量关系。


综合实践课上,刘老师让同学们根据以下情境提出问题并解答:如图1,在等边三角形ABC的内部取一点E,连接CE,以CE为一边,在CE的右侧作等边三角形CDE,连接AD,BE,且B,D,E三点恰好在同一条直线上。
【猜想结论】
(1)兴趣小组提出了下列问题,请你帮助同学们解答。
①求证:$△ BCE ≌ △ ACD$。
②探究线段AD,BD,CD之间的数量关系,请你直接写出结论:______。
【深入探究】
(2)创新小组在兴趣小组的基础上继续探究:如图2,在等边三角形ABC的边AC的右侧取一点M,连接AM,使$AM=AC$,连接BM,交AC于点D,$∠ MAC$的平分线AN与BM交于点N,连接CN。
①求$∠ BNC$的度数。
②直接写出线段AN,BN,CN之间的数量关系。
答案
(1)① 证明如上;② $\boldsymbol{BD=AD+CD}$
(2)① $\boldsymbol{∠ BNC=60°}$;② $\boldsymbol{BN=AN+CN}$
(2)① $\boldsymbol{∠ BNC=60°}$;② $\boldsymbol{BN=AN+CN}$
解析
(1)① 证明:
∵ $△ ABC$和$△ CDE$都是等边三角形,
$\therefore BC=AC$,$CE=CD$,$∠ BCA=∠ ECD=60°$,
$\therefore ∠ BCA - ∠ ECA = ∠ ECD - ∠ ECA$,即$∠ BCE=∠ ACD$,
在$△ BCE$和$△ ACD$中:
$\begin{cases}BC=AC \\∠ BCE=∠ ACD \\CE=CD\end{cases}$
$\therefore △ BCE ≌ △ ACD$(SAS)。
② 由$△ BCE ≌ △ ACD$可得$AD=BE$,
$\because △ CDE$是等边三角形,$\therefore CD=DE$,
又$\because B,D,E$三点共线,$\therefore BD=BE+DE$,代入得$BD=AD+CD$。
(2)① 求解$∠ BNC$:
$\because △ ABC$是等边三角形,$\therefore AB=AC$,$∠ BAC=60°$,
$\because AM=AC$,$\therefore AB=AM$,
$\because AN$平分$∠ MAC$,$\therefore ∠ CAN=∠ MAN$,
在$△ ANC$和$△ ANM$中:
$\begin{cases}AC=AM \\∠ CAN=∠ MAN \\AN=AN\end{cases}$
$\therefore △ ANC ≌ △ ANM$(SAS),
$\therefore ∠ ACN=∠ AMN$,
又$\because AB=AM$,$\therefore ∠ ABM=∠ AMN$,可得$∠ ABM=∠ ACN$,
$\because ∠ ADB=∠ NDC$(对顶角相等),在$△ ABD$中,$∠ ABM + ∠ ADB = 180° - ∠ BAC=120°$,
$\therefore ∠ ACN + ∠ NDC=120°$,
在$△ NDC$中,$∠ BNC=180° - (∠ ACN + ∠ NDC)=60°$。
② 推导线段关系:
在$BN$上截取点$F$,使$BF=CN$,连接$AF$,
$\because AB=AC$,$∠ ABF=∠ ACN$,$BF=CN$,
$\therefore △ ABF ≌ △ ACN$(SAS),
$\therefore AF=AN$,$∠ BAF=∠ CAN$,
$\therefore ∠ BAF + ∠ FAC = ∠ CAN + ∠ FAC$,即$∠ BAC=∠ FAN=60°$,
$\therefore △ AFN$是等边三角形,得$FN=AN$,
因此$BN=BF+FN=CN+AN$,即$BN=AN+CN$。
∵ $△ ABC$和$△ CDE$都是等边三角形,
$\therefore BC=AC$,$CE=CD$,$∠ BCA=∠ ECD=60°$,
$\therefore ∠ BCA - ∠ ECA = ∠ ECD - ∠ ECA$,即$∠ BCE=∠ ACD$,
在$△ BCE$和$△ ACD$中:
$\begin{cases}BC=AC \\∠ BCE=∠ ACD \\CE=CD\end{cases}$
$\therefore △ BCE ≌ △ ACD$(SAS)。
② 由$△ BCE ≌ △ ACD$可得$AD=BE$,
$\because △ CDE$是等边三角形,$\therefore CD=DE$,
又$\because B,D,E$三点共线,$\therefore BD=BE+DE$,代入得$BD=AD+CD$。
(2)① 求解$∠ BNC$:
$\because △ ABC$是等边三角形,$\therefore AB=AC$,$∠ BAC=60°$,
$\because AM=AC$,$\therefore AB=AM$,
$\because AN$平分$∠ MAC$,$\therefore ∠ CAN=∠ MAN$,
在$△ ANC$和$△ ANM$中:
$\begin{cases}AC=AM \\∠ CAN=∠ MAN \\AN=AN\end{cases}$
$\therefore △ ANC ≌ △ ANM$(SAS),
$\therefore ∠ ACN=∠ AMN$,
又$\because AB=AM$,$\therefore ∠ ABM=∠ AMN$,可得$∠ ABM=∠ ACN$,
$\because ∠ ADB=∠ NDC$(对顶角相等),在$△ ABD$中,$∠ ABM + ∠ ADB = 180° - ∠ BAC=120°$,
$\therefore ∠ ACN + ∠ NDC=120°$,
在$△ NDC$中,$∠ BNC=180° - (∠ ACN + ∠ NDC)=60°$。
② 推导线段关系:
在$BN$上截取点$F$,使$BF=CN$,连接$AF$,
$\because AB=AC$,$∠ ABF=∠ ACN$,$BF=CN$,
$\therefore △ ABF ≌ △ ACN$(SAS),
$\therefore AF=AN$,$∠ BAF=∠ CAN$,
$\therefore ∠ BAF + ∠ FAC = ∠ CAN + ∠ FAC$,即$∠ BAC=∠ FAN=60°$,
$\therefore △ AFN$是等边三角形,得$FN=AN$,
因此$BN=BF+FN=CN+AN$,即$BN=AN+CN$。
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