8. 如图 21.3 - 29,在 $△ ABC$ 中,$AD$ 是角平分线,$DE// AC$ 交 $AB$ 于点 $E$,$DF// AB$ 交 $AC$ 于点 $F$。
(1) 判断四边形 $AEDF$ 的形状,并证明你的结论。
(2) 当 $△ ABC$ 满足什么条件时,四边形 $AEDF$ 是正方形?为什么?

(1) 判断四边形 $AEDF$ 的形状,并证明你的结论。
(2) 当 $△ ABC$ 满足什么条件时,四边形 $AEDF$ 是正方形?为什么?
答案
(1) 四边形$AEDF$是菱形。
证明:
$\because DE// AC$,$DF// AB$,
$\therefore$ 四边形$AEDF$是平行四边形(两组对边分别平行的四边形是平行四边形)。
$\because AD$是$△ ABC$的角平分线,
$\therefore ∠ EAD = ∠ FAD$。
$\because DE// AC$,
$\therefore ∠ EDA = ∠ FAD$,
$\therefore ∠ EAD = ∠ EDA$,
$\therefore AE = DE$,
$\therefore$ 平行四边形$AEDF$是菱形(一组邻边相等的平行四边形是菱形)。
(2) 当$△ ABC$满足$∠ BAC = 90°$时,四边形$AEDF$是正方形。
理由:
$\because ∠ BAC = 90°$,四边形$AEDF$是菱形,
$\therefore$ 菱形$AEDF$是正方形(有一个角是直角的菱形是正方形)。
证明:
$\because DE// AC$,$DF// AB$,
$\therefore$ 四边形$AEDF$是平行四边形(两组对边分别平行的四边形是平行四边形)。
$\because AD$是$△ ABC$的角平分线,
$\therefore ∠ EAD = ∠ FAD$。
$\because DE// AC$,
$\therefore ∠ EDA = ∠ FAD$,
$\therefore ∠ EAD = ∠ EDA$,
$\therefore AE = DE$,
$\therefore$ 平行四边形$AEDF$是菱形(一组邻边相等的平行四边形是菱形)。
(2) 当$△ ABC$满足$∠ BAC = 90°$时,四边形$AEDF$是正方形。
理由:
$\because ∠ BAC = 90°$,四边形$AEDF$是菱形,
$\therefore$ 菱形$AEDF$是正方形(有一个角是直角的菱形是正方形)。
9. 如图 21.3 - 30,在正方形 $ABCD$ 中,点 $E$ 在 $BC$ 边上(与点 $B$,$C$ 不重合),连接 $AE$,过点 $E$ 作 $AE$ 的垂线,交 $DC$ 于点 $M$,延长 $EM$ 到点 $F$,使 $EF = AE$,连接 $FC$。
(1) 依题意补全图形;
(2) 用等式表示线段 $BE$ 与 $CF$ 的数量关系,并证明。

(1) 依题意补全图形;
(2) 用等式表示线段 $BE$ 与 $CF$ 的数量关系,并证明。
答案
(1) 补全图形:过点E作AE的垂线交DC于点M,延长EM到点F,使EF=AE,连接FC,图形按此描述绘制即可。
(2) 结论:$\boldsymbol{CF=\sqrt{2}BE}$
证明:
过点F作$FG ⊥ BC$,交BC的延长线于点G,
∵ 四边形ABCD是正方形,
∴ $∠ B=90°$,$AB=BC$,
∴ $∠ BAE + ∠ AEB=90°$,
∵ $AE ⊥ EF$,
∴ $∠ AEF=90°$,
∴ $∠ AEB + ∠ FEG=90°$,
∴ $∠ BAE=∠ FEG$,
在$△ ABE$和$△ EGF$中,
$\begin{cases}∠ B=∠ G=90° \\∠ BAE=∠ GEF \\AE=EF\end{cases}$
∴ $△ ABE ≌ △ EGF$(AAS),
∴ $AB=EG$,$BE=FG$,
∵ $AB=BC$,
∴ $BC=EG$,
∵ $BC=BE+EC$,$EG=EC+CG$,
∴ $BE+EC=EC+CG$,
∴ $BE=CG$,
∴ $FG=CG$,
∴ $△ FCG$是等腰直角三角形,
∴ $CF=\sqrt{2}FG$,
又∵ $FG=BE$,
∴ $CF=\sqrt{2}BE$。
(2) 结论:$\boldsymbol{CF=\sqrt{2}BE}$
证明:
过点F作$FG ⊥ BC$,交BC的延长线于点G,
∵ 四边形ABCD是正方形,
∴ $∠ B=90°$,$AB=BC$,
∴ $∠ BAE + ∠ AEB=90°$,
∵ $AE ⊥ EF$,
∴ $∠ AEF=90°$,
∴ $∠ AEB + ∠ FEG=90°$,
∴ $∠ BAE=∠ FEG$,
在$△ ABE$和$△ EGF$中,
$\begin{cases}∠ B=∠ G=90° \\∠ BAE=∠ GEF \\AE=EF\end{cases}$
∴ $△ ABE ≌ △ EGF$(AAS),
∴ $AB=EG$,$BE=FG$,
∵ $AB=BC$,
∴ $BC=EG$,
∵ $BC=BE+EC$,$EG=EC+CG$,
∴ $BE+EC=EC+CG$,
∴ $BE=CG$,
∴ $FG=CG$,
∴ $△ FCG$是等腰直角三角形,
∴ $CF=\sqrt{2}FG$,
又∵ $FG=BE$,
∴ $CF=\sqrt{2}BE$。
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