23. (10 分)如图,在 $Rt\triangle ABC$ 中,$\angle ACB = 90^{\circ}$,延长 $CA$ 到点 $D$,以 $AD$ 为直径作 $\odot O$,交 $BA$ 的延长线于点 $E$,延长 $BC$ 到点 $F$,使 $BF = EF$.
(1) 求证:$EF$ 是 $\odot O$ 的切线.
(2) 若 $AC = 2,CD = 7,\cos\angle DAE = \frac{4}{5}$,求 $EF$ 的长.

(1) 求证:$EF$ 是 $\odot O$ 的切线.
(2) 若 $AC = 2,CD = 7,\cos\angle DAE = \frac{4}{5}$,求 $EF$ 的长.
答案
(1) 证明:连接OE。
∵AD是⊙O的直径,∴∠AED=90°。
∵OA=OE,∴∠OAE=∠OEA。
∵BF=EF,∴∠FBE=∠FEB。
在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∴∠BAC+∠ABC=90°。
∵∠OAE=∠DAE=∠BAC(对顶角相等),设∠BAC=β,则∠ABC=90°-β,∠FEB=90°-β。
∵∠OEA=β,∠OEB=180°-∠OEA=180°-β,
∴∠OEF=∠OEB-∠FEB=(180°-β)-(90°-β)=90°。
∴OE⊥EF,又OE是⊙O半径,∴EF是⊙O的切线。
(2) ∵CD=7,AC=2,∴AD=CD-AC=5,⊙O半径OE=OA=5/2。
在Rt△AED中,cos∠DAE=AE/AD=4/5,AD=5,∴AE=4,DE=√(AD²-AE²)=3。
在Rt△ABC中,cos∠BAC=AC/AB=4/5,AC=2,∴AB=5/2,BC=√(AB²-AC²)=3/2。
设EF=BF=x,F在BC延长线上,坐标法设C(0,0),A(0,2),B(3/2,0),E(-12/5,26/5),F(f,0)。
由BF=EF得3/2 - f = √[(f+12/5)²+(26/5)²],解得x=65/12。
EF=65/12。
∵AD是⊙O的直径,∴∠AED=90°。
∵OA=OE,∴∠OAE=∠OEA。
∵BF=EF,∴∠FBE=∠FEB。
在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∴∠BAC+∠ABC=90°。
∵∠OAE=∠DAE=∠BAC(对顶角相等),设∠BAC=β,则∠ABC=90°-β,∠FEB=90°-β。
∵∠OEA=β,∠OEB=180°-∠OEA=180°-β,
∴∠OEF=∠OEB-∠FEB=(180°-β)-(90°-β)=90°。
∴OE⊥EF,又OE是⊙O半径,∴EF是⊙O的切线。
(2) ∵CD=7,AC=2,∴AD=CD-AC=5,⊙O半径OE=OA=5/2。
在Rt△AED中,cos∠DAE=AE/AD=4/5,AD=5,∴AE=4,DE=√(AD²-AE²)=3。
在Rt△ABC中,cos∠BAC=AC/AB=4/5,AC=2,∴AB=5/2,BC=√(AB²-AC²)=3/2。
设EF=BF=x,F在BC延长线上,坐标法设C(0,0),A(0,2),B(3/2,0),E(-12/5,26/5),F(f,0)。
由BF=EF得3/2 - f = √[(f+12/5)²+(26/5)²],解得x=65/12。
EF=65/12。
24. (11 分)在 $\triangle ABC$ 中,$\angle BAC = 90^{\circ},AB = AC$,点 $D$ 在边 $BC$ 上,$BC = 3BD$,将线段 $DB$ 绕点 $D$ 顺时针旋转至 $DE$,记旋转角为 $\alpha\ (0^{\circ}<\alpha<180^{\circ})$,连接 $BE,CE$,以 $CE$ 为斜边在其一侧作等腰直角三角形 $CEF$,连接 $AF$.
(1) 如图 1,求证:$\triangle CAF\sim\triangle CBE$,并求出 $\frac{AF}{BE}$ 的值.
(2) 如图 2,当 $B,E,F$ 三点共线时,连接 $AE$,请判断四边形 $AECF$ 的形状,并说明理由.


(1) 如图 1,求证:$\triangle CAF\sim\triangle CBE$,并求出 $\frac{AF}{BE}$ 的值.
(2) 如图 2,当 $B,E,F$ 三点共线时,连接 $AE$,请判断四边形 $AECF$ 的形状,并说明理由.
答案
(1) $\frac{AF}{BE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$;(2) 矩形。
解析
(1) 证明:
∵∠BAC=90°,AB=AC,∴△ABC为等腰直角三角形,∠ACB=45°,$\frac{AC}{BC}=\frac{\sqrt{2}}{2}$。
∵△CEF为等腰直角三角形(CE为斜边),∴∠ECF=45°,$\frac{CF}{CE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$。
∵∠ACB=∠ECF=45°,∴∠ACB-∠ACE=∠ECF-∠ACE,即∠BCE=∠ACF。
又∵$\frac{AC}{BC}=\frac{CF}{CE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$,∴△CAF∽△CBE。
∴$\frac{AF}{BE}=\frac{AC}{BC}=\frac{\sqrt{2}}{2}$。
(2) 四边形AECF是矩形。理由如下:
由(1)知△CAF∽△CBE,∴∠CAF=∠CBE,∠AFC=∠BEC,$\frac{AF}{BE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$。
∵B,E,F三点共线,△CEF为等腰直角三角形,∴∠FEC=45°,∠CFE=90°,∴∠BEC=180°-∠FEC=135°,∴∠AFC=135°。
∴∠AFE=∠AFC-∠CFE=135°-90°=45°,又∠FEC=45°,∴∠AFE=∠FEC,∴AF//EC。
∵△CAF∽△CBE,$\frac{AF}{BE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$,且$\frac{CF}{CE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$,∴$\frac{AF}{BE}=\frac{CF}{CE}$,又∠AFC=∠BEC,可证AF=EC(过程略)。
∴AF$\underline{\underline{//}}$EC,四边形AECF是平行四边形。
∵∠CFE=90°,∴平行四边形AECF是矩形。
∵∠BAC=90°,AB=AC,∴△ABC为等腰直角三角形,∠ACB=45°,$\frac{AC}{BC}=\frac{\sqrt{2}}{2}$。
∵△CEF为等腰直角三角形(CE为斜边),∴∠ECF=45°,$\frac{CF}{CE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$。
∵∠ACB=∠ECF=45°,∴∠ACB-∠ACE=∠ECF-∠ACE,即∠BCE=∠ACF。
又∵$\frac{AC}{BC}=\frac{CF}{CE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$,∴△CAF∽△CBE。
∴$\frac{AF}{BE}=\frac{AC}{BC}=\frac{\sqrt{2}}{2}$。
(2) 四边形AECF是矩形。理由如下:
由(1)知△CAF∽△CBE,∴∠CAF=∠CBE,∠AFC=∠BEC,$\frac{AF}{BE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$。
∵B,E,F三点共线,△CEF为等腰直角三角形,∴∠FEC=45°,∠CFE=90°,∴∠BEC=180°-∠FEC=135°,∴∠AFC=135°。
∴∠AFE=∠AFC-∠CFE=135°-90°=45°,又∠FEC=45°,∴∠AFE=∠FEC,∴AF//EC。
∵△CAF∽△CBE,$\frac{AF}{BE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$,且$\frac{CF}{CE}=\frac{\sqrt{2}}{2}$,∴$\frac{AF}{BE}=\frac{CF}{CE}$,又∠AFC=∠BEC,可证AF=EC(过程略)。
∴AF$\underline{\underline{//}}$EC,四边形AECF是平行四边形。
∵∠CFE=90°,∴平行四边形AECF是矩形。
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