10. 如图,在$□ ABCD$中,已知$E$是$BC$的中点,连接$AE$并延长交$DC$的延长线于点$F$.
(1) 求证:$AB=CF$.
(2) 连接$DE$,若$AD=2AB$,求证:$DE⊥ AF$.

(1) 求证:$AB=CF$.
(2) 连接$DE$,若$AD=2AB$,求证:$DE⊥ AF$.
答案
两问结论均得证,(1) AB=CF成立;(2) DE⊥AF成立。
解析
(1) 证明:
∵ 四边形ABCD是平行四边形,
∴ AB//DF,可得∠BAE = ∠CFE,∠ABE = ∠FCE,
∵ E是BC的中点,
∴ BE = CE,
在△ABE和△FCE中:
$\{\begin{array}{l}∠BAE = ∠CFE \\∠ABE = ∠FCE \\BE = CE\end{array} $
∴ △ABE ≌ △FCE(AAS),
由全等三角形对应边相等,即可证得AB = CF。
(2) 证明:
∵ 四边形ABCD是平行四边形,
∴ AB = CD,
结合(1)的结论AB = CF,可得DF = DC + CF = 2AB,
又已知AD = 2AB,因此AD = DF,即△ADF为等腰三角形,
由△ABE ≌ △FCE可得AE = EF,即DE是等腰△ADF底边AF上的中线,
根据等腰三角形三线合一的性质,即可证得DE⊥AF。
∵ 四边形ABCD是平行四边形,
∴ AB//DF,可得∠BAE = ∠CFE,∠ABE = ∠FCE,
∵ E是BC的中点,
∴ BE = CE,
在△ABE和△FCE中:
$\{\begin{array}{l}∠BAE = ∠CFE \\∠ABE = ∠FCE \\BE = CE\end{array} $
∴ △ABE ≌ △FCE(AAS),
由全等三角形对应边相等,即可证得AB = CF。
(2) 证明:
∵ 四边形ABCD是平行四边形,
∴ AB = CD,
结合(1)的结论AB = CF,可得DF = DC + CF = 2AB,
又已知AD = 2AB,因此AD = DF,即△ADF为等腰三角形,
由△ABE ≌ △FCE可得AE = EF,即DE是等腰△ADF底边AF上的中线,
根据等腰三角形三线合一的性质,即可证得DE⊥AF。
定义:若四边形有一组对角互补,一组邻边相等,且相等邻边的夹角为直角,像这样的图形称为“角等邻对补”四边形,简称“直等补”四边形.根据以上定义,解决下列问题.
(1) 如图1,以菱形ABCD的一边CD为边向外作正方形CDEF,M,N分别是菱形和正方形的对角线交点,连接MN.求证:① 四边形DMCN是“直等补”四边形;② 若$MN=\sqrt{2}$,求四边形DMCN的面积.
(2) 如图2,已知四边形ABCD是“直等补”四边形,其中$AB=BC=5$,$CD>AB$,过点B作$BE⊥CD$于点E且$BE=4$,连接BD.若P是线段BD上的动点,请你直接写出$△ PEC$的周长的最小值.

(1) 如图1,以菱形ABCD的一边CD为边向外作正方形CDEF,M,N分别是菱形和正方形的对角线交点,连接MN.求证:① 四边形DMCN是“直等补”四边形;② 若$MN=\sqrt{2}$,求四边形DMCN的面积.
(2) 如图2,已知四边形ABCD是“直等补”四边形,其中$AB=BC=5$,$CD>AB$,过点B作$BE⊥CD$于点E且$BE=4$,连接BD.若P是线段BD上的动点,请你直接写出$△ PEC$的周长的最小值.
答案
(1)① 证明如上;② 四边形DMCN的面积为$\boldsymbol{1}$;(2) △PEC的周长最小值为$\boldsymbol{3+\sqrt{65}}$。
解析
(1)① 证明:
∵ 四边形ABCD是菱形,
∴ AC⊥BD,即∠DMC=90°,
∵ 四边形CDEF是正方形,
∴ DF⊥CE,DN=CN,∠DNC=90°,
∴ ∠DMC + ∠DNC = 90° + 90° = 180°,满足一组对角互补的条件,
又∵ 邻边DN=CN,且相等邻边的夹角∠DNC=90°,
完全符合“直等补”四边形的定义,因此四边形DMCN是“直等补”四边形。
② 解:
设DM=a,MC=b,在Rt△DMC中,由勾股定理得$CD^2=a^2+b^2$,
在Rt△DNC中,DN=CN,∠DNC=90°,故$DN^2+CN^2=CD^2$,即$2DN^2=a^2+b^2$。
以M为原点,BD所在直线为y轴,AC所在直线为x轴建立平面直角坐标系,则D(0,a),C(b,0),
等腰Rt△DNC的直角顶点N的坐标为$(\frac{a+b}{2},\frac{a+b}{2})$,
由$MN=\sqrt{2}$,得$MN^2=(\frac{a+b}{2})^2 + (\frac{a+b}{2})^2=\frac{(a+b)^2}{2}=2$,解得$(a+b)^2=4$。
四边形DMCN的面积:
$S=S_{△ DMC}+S_{△ DNC}=\frac{1}{2}ab+\frac{1}{2}DN^2=\frac{1}{2}ab+\frac{1}{4}(a^2+b^2)=\frac{(a+b)^2}{4}=\frac{4}{4}=1$。
(2) 解:
由“直等补”四边形定义,AB=BC=5,相等邻边夹角∠ABC=90°,一组对角互补故∠ADC=90°。
过B作BF⊥AD交AD延长线于F,可证△ABF≌△CBE(AAS),得BF=BE=4,$AF=\sqrt{AB^2-BF^2}=3$,故CE=AF=3。
建立平面直角坐标系可得BD的直线方程为y=x+4,作E关于BD的对称点E'(-4,4),根据两点之间线段最短,PE+PC的最小值为$E'C=\sqrt{(3+4)^2+(0-4)^2}=\sqrt{65}$,因此△PEC的周长最小值为$3+\sqrt{65}$。
∵ 四边形ABCD是菱形,
∴ AC⊥BD,即∠DMC=90°,
∵ 四边形CDEF是正方形,
∴ DF⊥CE,DN=CN,∠DNC=90°,
∴ ∠DMC + ∠DNC = 90° + 90° = 180°,满足一组对角互补的条件,
又∵ 邻边DN=CN,且相等邻边的夹角∠DNC=90°,
完全符合“直等补”四边形的定义,因此四边形DMCN是“直等补”四边形。
② 解:
设DM=a,MC=b,在Rt△DMC中,由勾股定理得$CD^2=a^2+b^2$,
在Rt△DNC中,DN=CN,∠DNC=90°,故$DN^2+CN^2=CD^2$,即$2DN^2=a^2+b^2$。
以M为原点,BD所在直线为y轴,AC所在直线为x轴建立平面直角坐标系,则D(0,a),C(b,0),
等腰Rt△DNC的直角顶点N的坐标为$(\frac{a+b}{2},\frac{a+b}{2})$,
由$MN=\sqrt{2}$,得$MN^2=(\frac{a+b}{2})^2 + (\frac{a+b}{2})^2=\frac{(a+b)^2}{2}=2$,解得$(a+b)^2=4$。
四边形DMCN的面积:
$S=S_{△ DMC}+S_{△ DNC}=\frac{1}{2}ab+\frac{1}{2}DN^2=\frac{1}{2}ab+\frac{1}{4}(a^2+b^2)=\frac{(a+b)^2}{4}=\frac{4}{4}=1$。
(2) 解:
由“直等补”四边形定义,AB=BC=5,相等邻边夹角∠ABC=90°,一组对角互补故∠ADC=90°。
过B作BF⊥AD交AD延长线于F,可证△ABF≌△CBE(AAS),得BF=BE=4,$AF=\sqrt{AB^2-BF^2}=3$,故CE=AF=3。
建立平面直角坐标系可得BD的直线方程为y=x+4,作E关于BD的对称点E'(-4,4),根据两点之间线段最短,PE+PC的最小值为$E'C=\sqrt{(3+4)^2+(0-4)^2}=\sqrt{65}$,因此△PEC的周长最小值为$3+\sqrt{65}$。
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