14. 如图,$BD = CD$,$∠ ABD = ∠ ACD = 90^{\circ}$,点$E$,$F$分别在$AB$,$AC$上,$ED$平分$∠ BEF$。
(1) 求证:$FD$平分$∠ EFC$;
(2) 若$EF = 7$,$AF = 8$,$AE = 6$,求$BE + CF$的值。

(1) 求证:$FD$平分$∠ EFC$;
(2) 若$EF = 7$,$AF = 8$,$AE = 6$,求$BE + CF$的值。
答案
(1) 证明见上;(2) 7。
解析
(1) 过点D作DG⊥EF于G。
∵ED平分∠BEF,∠ABD=90°,DG⊥EF,
∴DB=DG(角平分线上的点到角两边距离相等)。
∵BD=CD,∴DG=CD。
∵∠ACD=90°,即DC⊥FC,DG⊥EF,
∴FD平分∠EFC(到角两边距离相等的点在角平分线上)。
(2) 在Rt△EBD和Rt△EGD中,
$\{\begin{array}{l} ED=ED \\ DB=DG \end{array} $,
∴Rt△EBD≌Rt△EGD(HL),∴BE=EG。
同理,Rt△FCD≌Rt△FGD(HL),∴CF=FG。
∵EF=EG+FG,∴EF=BE+CF。
∵EF=7,∴BE+CF=7。
∵ED平分∠BEF,∠ABD=90°,DG⊥EF,
∴DB=DG(角平分线上的点到角两边距离相等)。
∵BD=CD,∴DG=CD。
∵∠ACD=90°,即DC⊥FC,DG⊥EF,
∴FD平分∠EFC(到角两边距离相等的点在角平分线上)。
(2) 在Rt△EBD和Rt△EGD中,
$\{\begin{array}{l} ED=ED \\ DB=DG \end{array} $,
∴Rt△EBD≌Rt△EGD(HL),∴BE=EG。
同理,Rt△FCD≌Rt△FGD(HL),∴CF=FG。
∵EF=EG+FG,∴EF=BE+CF。
∵EF=7,∴BE+CF=7。
15. 端午节临近,某班计划在劳动课上包粽子,需使用糯米和红豆两款材料。购买$3$包糯米和$2$包红豆需$84$元,购买$2$包糯米和$3$包红豆需$86$元。
(1) 购买一包糯米和一包红豆各需多少元?
(2) 该班打算购买糯米和红豆共$20$包,总费用不超过$330$元,则至少购买糯米多少包?
(1) 购买一包糯米和一包红豆各需多少元?
(2) 该班打算购买糯米和红豆共$20$包,总费用不超过$330$元,则至少购买糯米多少包?
答案
(1) 设购买一包糯米需$x$元,一包红豆需$y$元。
根据题意,列出方程组:
$\begin{cases}3x + 2y = 84, \\2x + 3y = 86.\end{cases}$
解这个方程组,首先将第一个方程乘以2,第二个方程乘以3,得到:
$\begin{cases}6x + 4y = 168, \\6x + 9y = 258.\end{cases}$
然后,用第二个新方程减去第一个新方程,得到:
$5y = 90 \implies y = 18 \text((元),(方程2)*3-(方程1)*2:$
$6x + 9y -6x -4y=258-168$
将$y = 18$代入原方程组的任一方程求解$x$,例如代入$3x + 2y = 84$,得到:
$3x + 2 × 18 = 84 \implies 3x = 48 \implies x = 16 \mathrm{( 元)}$
所以,购买一包糯米需16元,一包红豆需18元。
(2) 设购买糯米$a$包,则购买红豆$(20 - a)$包。
根据题意和第一问的结果,列出不等式:
$16a + 18(20 - a) ≤ 330$,
去括号得:
$16a + 360 - 18a ≤ 330$,
移项得:
$16a - 18a ≤ 330-360$
合并同类项得:
$-2a ≤ -30$
系数化为$1$得:
$a ≥ 15$,
所以,至少需要购买糯米15包。
根据题意,列出方程组:
$\begin{cases}3x + 2y = 84, \\2x + 3y = 86.\end{cases}$
解这个方程组,首先将第一个方程乘以2,第二个方程乘以3,得到:
$\begin{cases}6x + 4y = 168, \\6x + 9y = 258.\end{cases}$
然后,用第二个新方程减去第一个新方程,得到:
$5y = 90 \implies y = 18 \text((元),(方程2)*3-(方程1)*2:$
$6x + 9y -6x -4y=258-168$
将$y = 18$代入原方程组的任一方程求解$x$,例如代入$3x + 2y = 84$,得到:
$3x + 2 × 18 = 84 \implies 3x = 48 \implies x = 16 \mathrm{( 元)}$
所以,购买一包糯米需16元,一包红豆需18元。
(2) 设购买糯米$a$包,则购买红豆$(20 - a)$包。
根据题意和第一问的结果,列出不等式:
$16a + 18(20 - a) ≤ 330$,
去括号得:
$16a + 360 - 18a ≤ 330$,
移项得:
$16a - 18a ≤ 330-360$
合并同类项得:
$-2a ≤ -30$
系数化为$1$得:
$a ≥ 15$,
所以,至少需要购买糯米15包。
16. 提升题 如图,已知$BN$是$∠ ABC$的平分线,$P$为$BN$上的一点,$PF⊥ BC$于点$F$,$PA = PC$。
(1) 求证:$∠ PCB + ∠ BAP = 180^{\circ}$;
(2) 若$BC = 12\mathrm{cm}$,$AB = 6\mathrm{cm}$,$PA = 5\mathrm{cm}$,求$BP$的长。

(1) 求证:$∠ PCB + ∠ BAP = 180^{\circ}$;
(2) 若$BC = 12\mathrm{cm}$,$AB = 6\mathrm{cm}$,$PA = 5\mathrm{cm}$,求$BP$的长。
答案
(1) 过点P作PE⊥AB,交BA的延长线于点E。
∵BN是∠ABC的平分线,PF⊥BC,PE⊥AB,
∴PE=PF(角平分线的性质)。
在Rt△PEA和Rt△PFC中,
∵PA=PC,PE=PF,
∴Rt△PEA≌Rt△PFC(HL)。
∴∠PAE=∠PCB。
∵∠PAE+∠BAP=180°(平角定义),
∴∠PCB+∠BAP=180°。
(2) 设AE=CF=x。
∵Rt△PEA≌Rt△PFC,∴AE=CF=x。
∵BE=AB+AE=6+x,BF=BC-CF=12-x,
又∵PE=PF,BP=BP,
∴Rt△PEB≌Rt△PFB(HL),∴BE=BF。
∴6+x=12-x,解得x=3。
∴AE=3cm,在Rt△PEA中,PE=√(PA²-AE²)=√(5²-3²)=4cm。
在Rt△PEB中,BE=6+x=9cm,
∴BP=√(BE²+PE²)=√(9²+4²)=√97cm。
(1) 得证;(2) BP的长为√97cm。
∵BN是∠ABC的平分线,PF⊥BC,PE⊥AB,
∴PE=PF(角平分线的性质)。
在Rt△PEA和Rt△PFC中,
∵PA=PC,PE=PF,
∴Rt△PEA≌Rt△PFC(HL)。
∴∠PAE=∠PCB。
∵∠PAE+∠BAP=180°(平角定义),
∴∠PCB+∠BAP=180°。
(2) 设AE=CF=x。
∵Rt△PEA≌Rt△PFC,∴AE=CF=x。
∵BE=AB+AE=6+x,BF=BC-CF=12-x,
又∵PE=PF,BP=BP,
∴Rt△PEB≌Rt△PFB(HL),∴BE=BF。
∴6+x=12-x,解得x=3。
∴AE=3cm,在Rt△PEA中,PE=√(PA²-AE²)=√(5²-3²)=4cm。
在Rt△PEB中,BE=6+x=9cm,
∴BP=√(BE²+PE²)=√(9²+4²)=√97cm。
(1) 得证;(2) BP的长为√97cm。
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