4 如图,AD平分∠BAC,DE⊥AB交AB的延长线于点E,且BD=CD.
(1)求证:$∠ ABD + ∠ C = 180°$;
(2)若$AB=8$,$AC=10$,求$AE$的长.

(1)求证:$∠ ABD + ∠ C = 180°$;
(2)若$AB=8$,$AC=10$,求$AE$的长.
答案
(1) 证明:过点D作DF⊥AC于点F,
则∠AFD=∠CFD=90°.
因为AD平分∠BAC,DE⊥AB,所以∠EAD=∠FAD.
在△ADE和△ADF中,$\begin{cases} ∠E=∠AFD, \\ ∠EAD=∠FAD, \\ AD=AD, \end{cases}$
所以△ADE≌△ADF(AAS),
所以DE=DF,∠E=90°.
在Rt△DBE和Rt△DCF中,$\begin{cases} BD=CD, \\ DE=DF, \end{cases}$
所以Rt△DBE≌Rt△DCF(HL),所以∠DBE=∠C.
因为∠ABD+∠DBE=180°,所以∠ABD+∠C=180°.
(2) 解:由(1)知Rt△ADE≌Rt△ADF,BE=CF,
所以AE=AF,所以AB+BE=AC-CF.
因为AB=8,AC=10,
所以8+BE=10-BE,解得BE=1,
所以AE=AB+BE=8+1=9,
故线段AE的长为9.
则∠AFD=∠CFD=90°.
因为AD平分∠BAC,DE⊥AB,所以∠EAD=∠FAD.
在△ADE和△ADF中,$\begin{cases} ∠E=∠AFD, \\ ∠EAD=∠FAD, \\ AD=AD, \end{cases}$
所以△ADE≌△ADF(AAS),
所以DE=DF,∠E=90°.
在Rt△DBE和Rt△DCF中,$\begin{cases} BD=CD, \\ DE=DF, \end{cases}$
所以Rt△DBE≌Rt△DCF(HL),所以∠DBE=∠C.
因为∠ABD+∠DBE=180°,所以∠ABD+∠C=180°.
(2) 解:由(1)知Rt△ADE≌Rt△ADF,BE=CF,
所以AE=AF,所以AB+BE=AC-CF.
因为AB=8,AC=10,
所以8+BE=10-BE,解得BE=1,
所以AE=AB+BE=8+1=9,
故线段AE的长为9.
解析
【分析】
(1)要证明∠ABD + ∠C = 180°,已知∠ABD与它的邻补角∠DBE的和为180°,因此只需证∠C=∠DBE即可。结合AD是∠BAC的角平分线、DE⊥AB的条件,根据角平分线的性质,过D作DF⊥AC于F,可得到DE=DF,再结合BD=CD的条件,证明Rt△DBE和Rt△DCF全等,即可得到∠DBE=∠C,完成证明。
(2)求AE的长度时,利用(1)中的全等结论可得AE=AF、BE=CF,将AF转化为AC-CF,AE转化为AB+BE,代入已知的AB、AC长度列方程,即可求出BE的长度,进而得到AE的长。
【解析】
(1)证明:过点D作DF⊥AC于点F,
则∠AFD=∠CFD=90°。
因为AD平分∠BAC,DE⊥AB,所以∠EAD=∠FAD,∠E=90°。
在△ADE和△ADF中,
$\begin{cases} ∠E=∠AFD, \\ ∠EAD=∠FAD, \\ AD=AD, \end{cases}$
所以△ADE≌△ADF(AAS),
所以DE=DF。
在Rt△DBE和Rt△DCF中,
$\begin{cases} BD=CD, \\ DE=DF, \end{cases}$
所以Rt△DBE≌Rt△DCF(HL),
所以∠DBE=∠C。
因为∠ABD+∠DBE=180°,
所以∠ABD+∠C=180°。
(2)解:由(1)可知△ADE≌△ADF,Rt△DBE≌Rt△DCF,
所以AE=AF,BE=CF,
因此AF=AC - CF = AC - BE,
又因为AE=AB + BE,
所以AB + BE = AC - BE。
将AB=8,AC=10代入得:
$8 + BE = 10 - BE$,
解得$BE=1$,
所以$AE=AB + BE = 8 + 1 = 9$。
【答案】
(1)证明成立;(2)$\boxed{9}$
【知识点】
角平分线的性质、全等三角形的判定与性质、直角三角形全等的判定(HL)
【点评】
本题是角平分线与全等三角形结合的典型题型,解题核心是利用角平分线的性质作垂线构造全等三角形,通过全等实现角、线段的等量转化,解决角度和与线段长度求解的问题,能帮助学生掌握构造全等的常用辅助线技巧。
【难度系数】
0.7
(1)要证明∠ABD + ∠C = 180°,已知∠ABD与它的邻补角∠DBE的和为180°,因此只需证∠C=∠DBE即可。结合AD是∠BAC的角平分线、DE⊥AB的条件,根据角平分线的性质,过D作DF⊥AC于F,可得到DE=DF,再结合BD=CD的条件,证明Rt△DBE和Rt△DCF全等,即可得到∠DBE=∠C,完成证明。
(2)求AE的长度时,利用(1)中的全等结论可得AE=AF、BE=CF,将AF转化为AC-CF,AE转化为AB+BE,代入已知的AB、AC长度列方程,即可求出BE的长度,进而得到AE的长。
【解析】
(1)证明:过点D作DF⊥AC于点F,
则∠AFD=∠CFD=90°。
因为AD平分∠BAC,DE⊥AB,所以∠EAD=∠FAD,∠E=90°。
在△ADE和△ADF中,
$\begin{cases} ∠E=∠AFD, \\ ∠EAD=∠FAD, \\ AD=AD, \end{cases}$
所以△ADE≌△ADF(AAS),
所以DE=DF。
在Rt△DBE和Rt△DCF中,
$\begin{cases} BD=CD, \\ DE=DF, \end{cases}$
所以Rt△DBE≌Rt△DCF(HL),
所以∠DBE=∠C。
因为∠ABD+∠DBE=180°,
所以∠ABD+∠C=180°。
(2)解:由(1)可知△ADE≌△ADF,Rt△DBE≌Rt△DCF,
所以AE=AF,BE=CF,
因此AF=AC - CF = AC - BE,
又因为AE=AB + BE,
所以AB + BE = AC - BE。
将AB=8,AC=10代入得:
$8 + BE = 10 - BE$,
解得$BE=1$,
所以$AE=AB + BE = 8 + 1 = 9$。
【答案】
(1)证明成立;(2)$\boxed{9}$
【知识点】
角平分线的性质、全等三角形的判定与性质、直角三角形全等的判定(HL)
【点评】
本题是角平分线与全等三角形结合的典型题型,解题核心是利用角平分线的性质作垂线构造全等三角形,通过全等实现角、线段的等量转化,解决角度和与线段长度求解的问题,能帮助学生掌握构造全等的常用辅助线技巧。
【难度系数】
0.7
5 如图,AD为$△ ABC$的角平分线,直线$MN\bot AD$于点A,E为MN上的一点,$△ ABC$的周长记为R,$△ EBC$的周长记为S. 求证:$S>R$.

答案
证明:延长BA到点F,使得AF=AC,连接EF.
因为AD平分∠BAC,MN⊥AD,
所以∠FAE=∠MAB=90°-∠BAD=90°-∠CAD=∠CAE.
在△ACE和△AFE中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠CAE=∠FAE, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以△ACE≌△AFE(SAS),所以CE=FE.
在△BEF中,BE+EF>BF,
所以BE+CE>AB+AF,
所以BE+CE>AB+AC,
所以BC+BE+CE>BC+AB+AC,即S>R.
因为AD平分∠BAC,MN⊥AD,
所以∠FAE=∠MAB=90°-∠BAD=90°-∠CAD=∠CAE.
在△ACE和△AFE中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠CAE=∠FAE, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以△ACE≌△AFE(SAS),所以CE=FE.
在△BEF中,BE+EF>BF,
所以BE+CE>AB+AF,
所以BE+CE>AB+AC,
所以BC+BE+CE>BC+AB+AC,即S>R.
解析
【分析】
要证明S>R,首先观察两个周长的构成:△ABC周长R=AB+AC+BC,△EBC周长S=BE+CE+BC,二者有公共边BC,因此只需证明BE+CE>AB+AC即可。结合AD是角平分线、MN⊥AD的条件,可通过构造全等三角形转移线段:延长BA至F使AF=AC,连接EF,证明△ACE与△AFE全等,将CE转化为FE,AC转化为AF,再利用三角形三边关系推导线段不等式,最终得到周长的大小关系。
【解析】
1. 作辅助线:延长BA到点F,使得AF=AC,连接EF。
2. 推导角相等:因为AD平分∠BAC,所以∠BAD=∠CAD;又MN⊥AD,所以∠MAD=90°,因此∠FAE=∠MAB=90°-∠BAD,∠CAE=90°-∠CAD,等量代换得∠FAE=∠CAE。
3. 证明全等:在△ACE和△AFE中,AC=AF,∠CAE=∠FAE,AE=AE,根据SAS判定定理可得△ACE≌△AFE,因此CE=FE。
4. 利用三边关系推导:在△BEF中,根据三角形任意两边之和大于第三边,可得BE+EF>BF。而BF=AB+AF=AB+AC,结合CE=FE,可推出BE+CE>AB+AC。
5. 推导周长关系:不等式两边同时加公共边BC,得BC+BE+CE>BC+AB+AC,即S>R。
【答案】
证明:延长BA到点F,使得AF=AC,连接EF.
因为AD平分∠BAC,MN⊥AD,
所以∠FAE=∠MAB=90°-∠BAD=90°-∠CAD=∠CAE.
在△ACE和△AFE中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠CAE=∠FAE, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以△ACE≌△AFE(SAS),所以CE=FE.
在△BEF中,BE+EF>BF,
所以BE+CE>AB+AF,
所以BE+CE>AB+AC,
所以BC+BE+CE>BC+AB+AC,即S>R.
【知识点】
全等三角形的判定与性质;三角形三边关系;角平分线的定义
【点评】
本题是构造全等三角形解决线段和大小比较的典型题,通过构造轴对称型全等将分散的待比较线段转移到同一个三角形中,结合三角形三边关系完成周长的大小比较,解题的关键是根据已知的角平分线、垂直条件正确添加辅助线。
【难度系数】
0.6
要证明S>R,首先观察两个周长的构成:△ABC周长R=AB+AC+BC,△EBC周长S=BE+CE+BC,二者有公共边BC,因此只需证明BE+CE>AB+AC即可。结合AD是角平分线、MN⊥AD的条件,可通过构造全等三角形转移线段:延长BA至F使AF=AC,连接EF,证明△ACE与△AFE全等,将CE转化为FE,AC转化为AF,再利用三角形三边关系推导线段不等式,最终得到周长的大小关系。
【解析】
1. 作辅助线:延长BA到点F,使得AF=AC,连接EF。
2. 推导角相等:因为AD平分∠BAC,所以∠BAD=∠CAD;又MN⊥AD,所以∠MAD=90°,因此∠FAE=∠MAB=90°-∠BAD,∠CAE=90°-∠CAD,等量代换得∠FAE=∠CAE。
3. 证明全等:在△ACE和△AFE中,AC=AF,∠CAE=∠FAE,AE=AE,根据SAS判定定理可得△ACE≌△AFE,因此CE=FE。
4. 利用三边关系推导:在△BEF中,根据三角形任意两边之和大于第三边,可得BE+EF>BF。而BF=AB+AF=AB+AC,结合CE=FE,可推出BE+CE>AB+AC。
5. 推导周长关系:不等式两边同时加公共边BC,得BC+BE+CE>BC+AB+AC,即S>R。
【答案】
证明:延长BA到点F,使得AF=AC,连接EF.
因为AD平分∠BAC,MN⊥AD,
所以∠FAE=∠MAB=90°-∠BAD=90°-∠CAD=∠CAE.
在△ACE和△AFE中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠CAE=∠FAE, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以△ACE≌△AFE(SAS),所以CE=FE.
在△BEF中,BE+EF>BF,
所以BE+CE>AB+AF,
所以BE+CE>AB+AC,
所以BC+BE+CE>BC+AB+AC,即S>R.
【知识点】
全等三角形的判定与性质;三角形三边关系;角平分线的定义
【点评】
本题是构造全等三角形解决线段和大小比较的典型题,通过构造轴对称型全等将分散的待比较线段转移到同一个三角形中,结合三角形三边关系完成周长的大小比较,解题的关键是根据已知的角平分线、垂直条件正确添加辅助线。
【难度系数】
0.6
6 如图,已知$AC// BD$,$AE$,$BE$分别平分$∠ CAB$和$∠ DBA$,点$E$在线段$CD$上.
(1)求$∠ AEB$的度数;
(2)求证:$CE=DE$.

(1)求$∠ AEB$的度数;
(2)求证:$CE=DE$.
答案
(1) 解:因为AC//BD,所以∠CAB+∠ABD=180°.
因为AE平分∠CAB,所以∠EAB=$\frac{1}{2}$∠CAB,
同理可得∠EBA=$\frac{1}{2}$∠ABD,
所以∠EAB+∠EBA=90°,所以∠AEB=90°.
(2) 证明:在AB上截取AF=AC,连接EF.
在△ACE和△AFE中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠CAE=∠FAE, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以△ACE≌△AFE(SAS),
所以∠C=∠AFE,CE=FE.
因为∠AFE+∠EFB=180°,∠C+∠D=180°,
所以∠EFB=∠D.
在△BEF和△BED中,$\begin{cases} ∠EFB=∠D, \\ ∠EBF=∠EBD, \\ BE=BE, \end{cases}$
所以△BEF≌△BED(AAS),所以EF=ED,
因为CE=EF,所以CE=DE.
因为AE平分∠CAB,所以∠EAB=$\frac{1}{2}$∠CAB,
同理可得∠EBA=$\frac{1}{2}$∠ABD,
所以∠EAB+∠EBA=90°,所以∠AEB=90°.
(2) 证明:在AB上截取AF=AC,连接EF.
在△ACE和△AFE中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠CAE=∠FAE, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以△ACE≌△AFE(SAS),
所以∠C=∠AFE,CE=FE.
因为∠AFE+∠EFB=180°,∠C+∠D=180°,
所以∠EFB=∠D.
在△BEF和△BED中,$\begin{cases} ∠EFB=∠D, \\ ∠EBF=∠EBD, \\ BE=BE, \end{cases}$
所以△BEF≌△BED(AAS),所以EF=ED,
因为CE=EF,所以CE=DE.
解析
【分析】
(1)求解∠AEB的度数时,先由AC//BD的性质得到一组同旁内角互补,再结合角平分线的定义,可算出∠EAB与∠EBA的和,最后利用三角形内角和定理即可得出结果;
(2)证明CE=DE时,两条线段没有直接对应的全等三角形,因此采用截长法构造全等:在AB上截取AF=AC,先证△ACE和△AFE全等,将CE转化为FE,再证△BEF和△BED全等,将DE也转化为FE,通过等量代换即可得证。
【解析】
(1) 解:因为$AC// BD$,所以$∠ CAB+∠ ABD=180°$。
因为$AE$平分$∠ CAB$,所以$∠ EAB=\frac{1}{2}∠ CAB$,
同理可得$∠ EBA=\frac{1}{2}∠ ABD$,
所以$∠ EAB+∠ EBA=\frac{1}{2}(∠ CAB+∠ ABD)=90°$,
所以$∠ AEB=180°-(∠ EAB+∠ EBA)=90°$。
(2) 证明:在$AB$上截取$AF=AC$,连接$EF$。
在$△ ACE$和$△ AFE$中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠ CAE=∠ FAE, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以$△ ACE≌△ AFE(\mathrm{SAS})$,
所以$∠ C=∠ AFE$,$CE=FE$。
因为$∠ AFE+∠ EFB=180°$,$AC// BD$可得$∠ C+∠ D=180°$,
所以$∠ EFB=∠ D$。
在$△ BEF$和$△ BED$中,$\begin{cases} ∠ EFB=∠ D, \\ ∠ EBF=∠ EBD, \\ BE=BE, \end{cases}$
所以$△ BEF≌△ BED(\mathrm{AAS})$,所以$EF=ED$,
因为$CE=EF$,所以$CE=DE$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{90°}$;(2) 证明成立,过程见解析。
【知识点】
平行线的性质,全等三角形的判定与性质,角平分线的定义
【点评】
本题属于几何综合基础题,第一问难度较低,直接结合平行线、角平分线和三角形内角和的性质即可求解;第二问考查了截长补短构造全等三角形的常用技巧,该方法是解决线段等量证明、线段和差计算类问题的核心方法,需熟练掌握。
【难度系数】
0.6
(1)求解∠AEB的度数时,先由AC//BD的性质得到一组同旁内角互补,再结合角平分线的定义,可算出∠EAB与∠EBA的和,最后利用三角形内角和定理即可得出结果;
(2)证明CE=DE时,两条线段没有直接对应的全等三角形,因此采用截长法构造全等:在AB上截取AF=AC,先证△ACE和△AFE全等,将CE转化为FE,再证△BEF和△BED全等,将DE也转化为FE,通过等量代换即可得证。
【解析】
(1) 解:因为$AC// BD$,所以$∠ CAB+∠ ABD=180°$。
因为$AE$平分$∠ CAB$,所以$∠ EAB=\frac{1}{2}∠ CAB$,
同理可得$∠ EBA=\frac{1}{2}∠ ABD$,
所以$∠ EAB+∠ EBA=\frac{1}{2}(∠ CAB+∠ ABD)=90°$,
所以$∠ AEB=180°-(∠ EAB+∠ EBA)=90°$。
(2) 证明:在$AB$上截取$AF=AC$,连接$EF$。
在$△ ACE$和$△ AFE$中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠ CAE=∠ FAE, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以$△ ACE≌△ AFE(\mathrm{SAS})$,
所以$∠ C=∠ AFE$,$CE=FE$。
因为$∠ AFE+∠ EFB=180°$,$AC// BD$可得$∠ C+∠ D=180°$,
所以$∠ EFB=∠ D$。
在$△ BEF$和$△ BED$中,$\begin{cases} ∠ EFB=∠ D, \\ ∠ EBF=∠ EBD, \\ BE=BE, \end{cases}$
所以$△ BEF≌△ BED(\mathrm{AAS})$,所以$EF=ED$,
因为$CE=EF$,所以$CE=DE$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{90°}$;(2) 证明成立,过程见解析。
【知识点】
平行线的性质,全等三角形的判定与性质,角平分线的定义
【点评】
本题属于几何综合基础题,第一问难度较低,直接结合平行线、角平分线和三角形内角和的性质即可求解;第二问考查了截长补短构造全等三角形的常用技巧,该方法是解决线段等量证明、线段和差计算类问题的核心方法,需熟练掌握。
【难度系数】
0.6
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