21. (10分)如图①,在△ABC中,∠ACB= 90°,AC= BC,直线MN经过点C,且AD⊥MN于点D,BE⊥MN于点E.
(1)证明:△ADC≌△CEB.
(2)证明:AD+BE= DE.
(3)当直线MN绕点C旋转到图②的位置时,试问DE,AD,BE具有怎样的等量关系?请写出这个等量关系,并证明.

(1)证明:△ADC≌△CEB.
(2)证明:AD+BE= DE.
(3)当直线MN绕点C旋转到图②的位置时,试问DE,AD,BE具有怎样的等量关系?请写出这个等量关系,并证明.
答案
(1)∵AD⊥MN于点D,BE⊥MN于点E,
∴∠ADC = ∠CEB = 90°,∴∠DAC + ∠DCA = 90°。
又∠ACB = 90°,∴∠DCA + ∠BCE = 90°,
∴∠DAC = ∠BCE。
又AC = BC,∴△ADC≌△CEB。
(2)由(1)知△ADC≌△CEB,∴AD = CE,DC = BE。
∵CE + DC = DE,∴AD + BE = DE。
(3)DE + BE = AD。证明如下:
∵∠ACD + ∠BCE = 90°,∠BCE + ∠CBE = 90°,
∴∠ACD = ∠CBE。
又AC = BC,∠ADC = ∠CEB,∴△ADC≌△CEB,
∴AD = CE,CD = BE。又DE + CD = CE,∴DE + BE = AD。
∴∠ADC = ∠CEB = 90°,∴∠DAC + ∠DCA = 90°。
又∠ACB = 90°,∴∠DCA + ∠BCE = 90°,
∴∠DAC = ∠BCE。
又AC = BC,∴△ADC≌△CEB。
(2)由(1)知△ADC≌△CEB,∴AD = CE,DC = BE。
∵CE + DC = DE,∴AD + BE = DE。
(3)DE + BE = AD。证明如下:
∵∠ACD + ∠BCE = 90°,∠BCE + ∠CBE = 90°,
∴∠ACD = ∠CBE。
又AC = BC,∠ADC = ∠CEB,∴△ADC≌△CEB,
∴AD = CE,CD = BE。又DE + CD = CE,∴DE + BE = AD。
22. (12分)课本中,把长与宽之比为√2的矩形纸片称为标准纸.请思考解决下列问题:
(1)将一张标准纸ABCD(AB<BC)对开,如图①所示,所得的矩形纸片ABEF是否是标准纸?请给予证明.

(2)在一次综合实践课上,小明尝试着将矩形纸片ABCD(AB<BC)进行如下操作:
第一步:沿过A点的直线折叠,使B点落在AD边上点F处,折痕为AE(如图②甲);
第二步:沿过D点的直线折叠,使C点落在AD边上点N处,折痕为DG(如图②乙),此时E点恰好落在AE边上的点M处;
第三步:沿直线DM折叠(如图②丙),此时点G恰好与N点重合.
请你探究:矩形纸片ABCD是不是一张标准纸?并说明理由.

(3)不难发现:将一张标准纸按图③一次又一次对开后,所得的矩形纸片都是标准纸.现有一张标准纸ABCD,AB= 1,BC= √2,问第5次对开后所得标准纸的周长是多少?

(1)将一张标准纸ABCD(AB<BC)对开,如图①所示,所得的矩形纸片ABEF是否是标准纸?请给予证明.
(2)在一次综合实践课上,小明尝试着将矩形纸片ABCD(AB<BC)进行如下操作:
第一步:沿过A点的直线折叠,使B点落在AD边上点F处,折痕为AE(如图②甲);
第二步:沿过D点的直线折叠,使C点落在AD边上点N处,折痕为DG(如图②乙),此时E点恰好落在AE边上的点M处;
第三步:沿直线DM折叠(如图②丙),此时点G恰好与N点重合.
请你探究:矩形纸片ABCD是不是一张标准纸?并说明理由.
(3)不难发现:将一张标准纸按图③一次又一次对开后,所得的矩形纸片都是标准纸.现有一张标准纸ABCD,AB= 1,BC= √2,问第5次对开后所得标准纸的周长是多少?
答案
(1)是标准纸。证明如下:
∵矩形ABCD是标准纸,∴$\frac{BC}{AB}=\sqrt{2}$。
由对开的含义知,$AF=\frac{1}{2}BC$,
∴$\frac{AB}{AF}=\frac{AB}{\frac{1}{2}BC}=2\cdot\frac{AB}{BC}=\frac{2}{\sqrt{2}}=\sqrt{2}$,
∴矩形纸片ABEF是标准纸。
(2)是标准纸,理由如下:
设AB = CD = a,
由图形折叠可知,DN = CD = DG = a,DG⊥EM,
由图形折叠可知△ABE≌△AFE,
∴$∠DAE=\frac{1}{2}∠BAD = 45^{\circ}$,
∴△ADG是等腰直角三角形,
∴在Rt△ADG中,$AD=\sqrt{2}DG=\sqrt{2}a$,∴$\frac{AD}{AB}=\frac{\sqrt{2}a}{a}=\sqrt{2}$,
∴矩形纸片ABCD是一张标准纸。
(3)对开次数与所得标准纸的周长有如下对应关系:
第1次,周长为$2×(1+\frac{\sqrt{2}}{2})=2+\sqrt{2}$;
第2次,周长为$2×(\frac{1}{2}+\frac{\sqrt{2}}{2})=1+\sqrt{2}$;
第3次,周长为$2×(\frac{1}{2}+\frac{\sqrt{2}}{4})=1+\frac{\sqrt{2}}{2}$;
第4次,周长为$2×(\frac{1}{4}+\frac{\sqrt{2}}{4})=\frac{1+\sqrt{2}}{2}$;
第5次,周长为$2×(\frac{1}{4}+\frac{\sqrt{2}}{8})=\frac{2+\sqrt{2}}{4}$。
∵矩形ABCD是标准纸,∴$\frac{BC}{AB}=\sqrt{2}$。
由对开的含义知,$AF=\frac{1}{2}BC$,
∴$\frac{AB}{AF}=\frac{AB}{\frac{1}{2}BC}=2\cdot\frac{AB}{BC}=\frac{2}{\sqrt{2}}=\sqrt{2}$,
∴矩形纸片ABEF是标准纸。
(2)是标准纸,理由如下:
设AB = CD = a,
由图形折叠可知,DN = CD = DG = a,DG⊥EM,
由图形折叠可知△ABE≌△AFE,
∴$∠DAE=\frac{1}{2}∠BAD = 45^{\circ}$,
∴△ADG是等腰直角三角形,
∴在Rt△ADG中,$AD=\sqrt{2}DG=\sqrt{2}a$,∴$\frac{AD}{AB}=\frac{\sqrt{2}a}{a}=\sqrt{2}$,
∴矩形纸片ABCD是一张标准纸。
(3)对开次数与所得标准纸的周长有如下对应关系:
第1次,周长为$2×(1+\frac{\sqrt{2}}{2})=2+\sqrt{2}$;
第2次,周长为$2×(\frac{1}{2}+\frac{\sqrt{2}}{2})=1+\sqrt{2}$;
第3次,周长为$2×(\frac{1}{2}+\frac{\sqrt{2}}{4})=1+\frac{\sqrt{2}}{2}$;
第4次,周长为$2×(\frac{1}{4}+\frac{\sqrt{2}}{4})=\frac{1+\sqrt{2}}{2}$;
第5次,周长为$2×(\frac{1}{4}+\frac{\sqrt{2}}{8})=\frac{2+\sqrt{2}}{4}$。
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