21. (本小题6分)如图,在边长为1的正方形网格中,A,B均为网格线的交点.
(1) 作线段$A'B'$,使$A'B'$与AB关于直线l对称;
(2) 在直线l上找一点C,使得$AC+BC$的值最小.

(1) 作线段$A'B'$,使$A'B'$与AB关于直线l对称;
(2) 在直线l上找一点C,使得$AC+BC$的值最小.
答案
(1)
A点关于直线$l$的对称点$A'$:由于A点在直线$l$左侧1个单位,纵坐标与l相同,所以$A'$点在直线$l$右侧1个单位,纵坐标不变,即$A^{\prime}(4, 3)$。
B点关于直线$l$的对称点$B'$:由于B点在直线$l$左侧1个单位,且在A点下方2个单位,所以$B'$点在直线$l$右侧1个单位,且在$A'$点下方2个单位,即$B^{\prime}(4, 1)$。
连接$A^{\prime}$和$B^{\prime}$,得到线段$A^{\prime}B^{\prime}$,这就是与AB关于直线l对称的线段。
(2)
连接$A^{\prime}$和B,该连线与直线l的交点即为所求的点C。
由于$A^{\prime}$和B是关于直线l对称的两点,根据对称性质,线段$A^{\prime}B$与直线l的交点C会使得$AC + BC$的值最小,这是因为对于直线l上的任意其他点$C^{\prime}$,由于对称性,有$AC^{\prime}= A^{\prime}C^{\prime}$,而根据三角形两边之和大于第三边的性质,在$\bigtriangleup A^{\prime}C^{\prime}B$中,$A^{\prime}C^{\prime}+ C^{\prime}B > A^{\prime}B$,即$AC^{\prime}+ C^{\prime}B > AC + CB$(这里$AC = A^{\prime}C$),所以C点使得$AC + BC$的值最小。
A点关于直线$l$的对称点$A'$:由于A点在直线$l$左侧1个单位,纵坐标与l相同,所以$A'$点在直线$l$右侧1个单位,纵坐标不变,即$A^{\prime}(4, 3)$。
B点关于直线$l$的对称点$B'$:由于B点在直线$l$左侧1个单位,且在A点下方2个单位,所以$B'$点在直线$l$右侧1个单位,且在$A'$点下方2个单位,即$B^{\prime}(4, 1)$。
连接$A^{\prime}$和$B^{\prime}$,得到线段$A^{\prime}B^{\prime}$,这就是与AB关于直线l对称的线段。
(2)
连接$A^{\prime}$和B,该连线与直线l的交点即为所求的点C。
由于$A^{\prime}$和B是关于直线l对称的两点,根据对称性质,线段$A^{\prime}B$与直线l的交点C会使得$AC + BC$的值最小,这是因为对于直线l上的任意其他点$C^{\prime}$,由于对称性,有$AC^{\prime}= A^{\prime}C^{\prime}$,而根据三角形两边之和大于第三边的性质,在$\bigtriangleup A^{\prime}C^{\prime}B$中,$A^{\prime}C^{\prime}+ C^{\prime}B > A^{\prime}B$,即$AC^{\prime}+ C^{\prime}B > AC + CB$(这里$AC = A^{\prime}C$),所以C点使得$AC + BC$的值最小。
22. (本小题6分)在学习完乘法公式后,小华发现运用乘法公式可以优化运算过程,给不同类型的数学问题的解决带来方便.请运用乘法公式解决下列问题.
(1) 计算:$59.8× 60.2$;
(2) 如图,从一块直径为$2a+2b$的圆形钢板中挖去直径分别为2a与2b的两个圆,求剩下钢板的面积.

(1) 计算:$59.8× 60.2$;
(2) 如图,从一块直径为$2a+2b$的圆形钢板中挖去直径分别为2a与2b的两个圆,求剩下钢板的面积.
答案
(1)
$\;\;\;\;59.8×60.2$
$=(60 - 0.2)×(60+0.2)$
$=60^{2}-0.2^{2}$
$=3600 - 0.04$
$=3599.96$
(2)
已知大圆直径为$2a + 2b$,则大圆半径$R=\frac{2a + 2b}{2}=a + b$,根据圆的面积公式$S=\pi R^{2}$,可得大圆面积$S_{大}=\pi(a + b)^{2}=\pi(a^{2}+2ab + b^{2})$。
直径为$2a$的圆的半径$r_1 = a$,其面积$S_1=\pi a^{2}$;直径为$2b$的圆的半径$r_2 = b$,其面积$S_2=\pi b^{2}$。
剩下钢板的面积$S = S_{大}-S_1 - S_2$
$=\pi(a^{2}+2ab + b^{2})-\pi a^{2}-\pi b^{2}$
$=\pi a^{2}+2\pi ab+\pi b^{2}-\pi a^{2}-\pi b^{2}$
$=2\pi ab$
综上,答案依次为(1)$3599.96$;(2)$2\pi ab$。
$\;\;\;\;59.8×60.2$
$=(60 - 0.2)×(60+0.2)$
$=60^{2}-0.2^{2}$
$=3600 - 0.04$
$=3599.96$
(2)
已知大圆直径为$2a + 2b$,则大圆半径$R=\frac{2a + 2b}{2}=a + b$,根据圆的面积公式$S=\pi R^{2}$,可得大圆面积$S_{大}=\pi(a + b)^{2}=\pi(a^{2}+2ab + b^{2})$。
直径为$2a$的圆的半径$r_1 = a$,其面积$S_1=\pi a^{2}$;直径为$2b$的圆的半径$r_2 = b$,其面积$S_2=\pi b^{2}$。
剩下钢板的面积$S = S_{大}-S_1 - S_2$
$=\pi(a^{2}+2ab + b^{2})-\pi a^{2}-\pi b^{2}$
$=\pi a^{2}+2\pi ab+\pi b^{2}-\pi a^{2}-\pi b^{2}$
$=2\pi ab$
综上,答案依次为(1)$3599.96$;(2)$2\pi ab$。
23. (本小题8分)如图,在$\triangle ABC$中,$AC= BC$,$AD\perp BC$,$BE\perp AC$,垂足分别是D,E,AD与BE相交于点F,连接CF并延长,交AB于点G.求证:
(1) $\triangle ABD\cong \triangle BAE$;
(2) G为AB的中点.

(1) $\triangle ABD\cong \triangle BAE$;
(2) G为AB的中点.
答案
证明:
(1) 已知$AD \perp BC$,$BE \perp AC$,所以$\angle ADB = \angle AEB = 90^{\circ}$。
在$\triangle ABD$和$\triangle BAE$中,$\angle ADB = \angle AEB$,$\angle BAD = \angle ABE$(同为$\angle C$的余角),$AB = BA$(公共边)。
根据$AAS$(角角边)定理,可得$\triangle ABD \cong \triangle BAE$。
(2) 因为$\triangle ABD \cong \triangle BAE$,所以$AD = BE$(全等三角形对应边相等)。
已知$AC = BC$,根据等腰三角形三线合一的性质,可知$\triangle ABC$是等腰三角形,$CG$是顶角$\angle ACB$的角平分线(等腰三角形三线合一,$CG$所在直线是$AB$边上的中线、高线和$\angle ACB$的角平分线)。
在$\triangle ACF$和$\triangle BCF$中,$\angle CAF = \angle CBF$,$CF = CF$(公共边),$\angle ACF = \angle BCF$。
根据$ASA$(角边角)定理,可得$\triangle ACF \cong \triangle BCF$,所以$AF = BF$。
在$\triangle AFG$和$\triangle BFG$中,$\angle AFG = \angle BFG = 90^{\circ}$,$AF = BF$,$FG = FG$(公共边)。
根据$SAS$(边角边)定理,可得$\triangle AFG \cong \triangle BFG$,所以$AG = BG$,即$G$为$AB$的中点。
(1) 已知$AD \perp BC$,$BE \perp AC$,所以$\angle ADB = \angle AEB = 90^{\circ}$。
在$\triangle ABD$和$\triangle BAE$中,$\angle ADB = \angle AEB$,$\angle BAD = \angle ABE$(同为$\angle C$的余角),$AB = BA$(公共边)。
根据$AAS$(角角边)定理,可得$\triangle ABD \cong \triangle BAE$。
(2) 因为$\triangle ABD \cong \triangle BAE$,所以$AD = BE$(全等三角形对应边相等)。
已知$AC = BC$,根据等腰三角形三线合一的性质,可知$\triangle ABC$是等腰三角形,$CG$是顶角$\angle ACB$的角平分线(等腰三角形三线合一,$CG$所在直线是$AB$边上的中线、高线和$\angle ACB$的角平分线)。
在$\triangle ACF$和$\triangle BCF$中,$\angle CAF = \angle CBF$,$CF = CF$(公共边),$\angle ACF = \angle BCF$。
根据$ASA$(角边角)定理,可得$\triangle ACF \cong \triangle BCF$,所以$AF = BF$。
在$\triangle AFG$和$\triangle BFG$中,$\angle AFG = \angle BFG = 90^{\circ}$,$AF = BF$,$FG = FG$(公共边)。
根据$SAS$(边角边)定理,可得$\triangle AFG \cong \triangle BFG$,所以$AG = BG$,即$G$为$AB$的中点。
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