1. 如图,$\triangle ABC$中,$\angle ABC = 45^{\circ}$,$D是\triangle ABC$外一点,$DC \perp AC$,连接$BD$。当$\angle DBC = 45^{\circ}$时,求证:$DC = AC$。

答案
如图,过点$C$作$CE\perp AB$于点$E$,作$CF\perp BD$交$BD$的延长线于点$F$.$\because \angle ABC=\angle DBC=45^{\circ}$,$\therefore BC$为$\angle ABD$的平分线,$\therefore CE=CF$.在四边形$BECF$中,$\because \angle EBF=\angle ABC+\angle OBC=90^{\circ}$,$\angle BEC=90^{\circ}$,$\angle BFC=90^{\circ}$,$\therefore \angle ECF=90^{\circ}$.$\because \angle ACD=90^{\circ}$,$\therefore \angle ACE+\angle ECD=\angle FCD+\angle ECD$,即$\angle ACE=\angle FCD$.$\because CE=CF$,$\angle CEA=\angle CFD=90^{\circ}$,$\therefore \triangle ACE\cong \triangle DCF(ASA)$,$\therefore DC=AC$.
2. 如图,$\triangle ABC$为等腰直角三角形,$\angle BAC = 90^{\circ}$,$AB = AC$,$D是AC$上一点。
(1) 若$\angle AEB = 45^{\circ}$,求证:$CE \perp BD$;
(2) 若$\angle AEC = 135^{\circ}$,求证:$CE \perp BD$。

(1) 若$\angle AEB = 45^{\circ}$,求证:$CE \perp BD$;
(2) 若$\angle AEC = 135^{\circ}$,求证:$CE \perp BD$。
答案
(1)如图①,过点$A$作$AF\perp AE$交$BE$于点$F$.$\because \angle AEB=45^{\circ}$,$\therefore \angle AFE=180^{\circ}-90^{\circ}-45^{\circ}=45^{\circ}$,$\therefore \triangle AEF$是等腰直角三角形,易证得$\triangle ABF\cong \triangle ACE(SAS)$,$\therefore \angle ABE=\angle ACE$.又$\because \angle ADB=\angle EDC$,$\angle ABE+\angle ADB=90^{\circ}$,$\therefore \angle ACE+\angle EDC=90^{\circ}$,$\therefore \angle BEC=90^{\circ}$,$\therefore CE\perp BD$.
(2)如图②,过点$A$作$AF\perp AE$交$CE$的延长线于点$F$.$\because \angle AEC=135^{\circ}$,$\therefore \angle AEF=45^{\circ}$,$\therefore \angle AFE=180^{\circ}-90^{\circ}-45^{\circ}=45^{\circ}$,$\therefore \triangle AEF$是等腰直角三角形,易证得$\triangle ABE\cong \triangle ACF(SAS)$,$\therefore \angle ABE=\angle ACE$.又$\because \angle ADB=\angle EDC$,$\angle ABE+\angle ADB=90^{\circ}$,$\therefore \angle ACE+\angle EDC=90^{\circ}$,$\therefore \angle BEC=90^{\circ}$,$\therefore CE\perp BD$.
技法点拨
模型:已知$AB=AC$,$\angle BAC=90^{\circ}$,$\angle APB=45^{\circ}$,解题策略是过点$A$作$AD\perp AP$,构造等腰直角三角形$ADP$,结论是$\triangle ABD\cong \triangle ACP$,$CP\perp BP$;已知$AB=AC$,$\angle BAC=90^{\circ}$,$\angle APC=135^{\circ}$,解题策略是过点$A$作$AD\perp AP$,构造等腰直角三角形$ADP$,结论是$\triangle ABP\cong \triangle ACD$,$CP\perp BP$;已知$AB=AC$,$\angle BAC=90^{\circ}$,$\angle APC=45^{\circ}$,解题策略是过点$A$作$AD\perp AP$,构造等腰直角三角形$ADP$,结论是$\triangle ABD\cong \triangle ACP$,$PD\perp BD$。
3. 如图①,$\triangle ABC和\triangle DCE$都是等腰直角三角形,点$D在AC$上,连接$BE$,取$BE的中点M$,连接$AM$,$DM$。
(1)$AM与DM$具有怎样的位置关系和数量关系?请说明理由。经过探究,小李得到了一种解题思路:如图②,延长$DM交AB于点N$,利用“三线合一”可证$AM \perp DM$,且$AM = DM$。请利用小李的思路将完整的解题过程写出来。
(2) 如图③,若将$\triangle DCE绕点C逆时针旋转45^{\circ}$,即恰好使$AC \perp CE$,$DC平分\angle ACE$。则$AM与DM$具有怎样的位置关系和数量关系?请说明理由。
(3) 若将$\triangle DCE绕点C$逆时针旋转任意角度,如图④,则$AM与DM$具有怎样的位置关系和数量关系?(直接写出结果)

(1)$AM与DM$具有怎样的位置关系和数量关系?请说明理由。经过探究,小李得到了一种解题思路:如图②,延长$DM交AB于点N$,利用“三线合一”可证$AM \perp DM$,且$AM = DM$。请利用小李的思路将完整的解题过程写出来。
(2) 如图③,若将$\triangle DCE绕点C逆时针旋转45^{\circ}$,即恰好使$AC \perp CE$,$DC平分\angle ACE$。则$AM与DM$具有怎样的位置关系和数量关系?请说明理由。
(3) 若将$\triangle DCE绕点C$逆时针旋转任意角度,如图④,则$AM与DM$具有怎样的位置关系和数量关系?(直接写出结果)
答案
(1)$\because \triangle ABC$和$\triangle DCE$都是等腰直角三角形,$\therefore DE// AB$.又$\because M$为$BE$的中点,$\therefore$易证$\triangle MDE\cong \triangle MNB(ASA)$,$\therefore DE=BN=DC$,$DM=MN$.$\because \triangle ABC$为等腰直角三角形,$\therefore AC=AB$,$\therefore AN=AD$.在等腰直角$\triangle ADN$中,$M$为$DN$的中点,$\therefore AM\perp DM$,$AM=DM$.
(2)$AM\perp DM$,$AM=DM$.理由:延长$DM$交$BC$于$N$,连接$AN$,$AD$.如图①,$\because \angle DEC+\angle BCE=180^{\circ}$,$\therefore DE// BC$,$\therefore$易证$\triangle MDE\cong \triangle MNB(ASA)$,$\therefore BN=DE=DC$,$DM=MN$,$\therefore \triangle ABN\cong \triangle ACD(SAS)$,$\therefore \angle BAN=\angle CAD$,$AN=AD$.$\because \angle BAN+\angle CAN=90^{\circ}$,则$\angle CAD+\angle CAN=90^{\circ}$,$\therefore \triangle ADN$为等腰直角三角形.在等腰直角三角形$ADN$中,$M$为$DN$的中点,$\therefore AM\perp DM$,$AM=DM$.
(3)$AM\perp DM$,$AM=DM$.解析:过点$B$作$BN// DE$,交$DM$的延长线于点$N$,连接$AN$,$AD$.如图②,$\therefore$易证$\triangle MDE\cong \triangle MNB(ASA)$,$\therefore \angle BNM=\angle EDM$,$DM=MN$,$BN=DE=DC$.记$AC$与$DM$的交点为$F$,在四边形$ABNF$和四边形$CEDF$中,$\angle BNF=\angle EDF$,$\angle AFN=\angle CFD$,$\therefore \angle ABN+\angle BAF=\angle DEC+\angle FCE$,则$45^{\circ}+\angle FCE=\angle ABN+90^{\circ}$.$\because \angle BCE=\angle FCE+\angle BCA=\angle FCE+45^{\circ}$,$\therefore \angle ABN+90^{\circ}=\angle BCE$,且$\angle BCE=\angle ACD+\angle ECD+\angle BCA=\angle ACD+90^{\circ}$,$\therefore \angle ABN=\angle ACD$,$\therefore \triangle ABN\cong \triangle ACD(SAS)$,$\therefore AD=AN$,$\angle CAD=\angle BAN$,$\therefore \angle DAN=\angle CAD+\angle CAN=\angle CAN+\angle BAN=\angle BAC=90^{\circ}$,$\therefore \triangle ADN$为等腰直角三角形.在等腰直角三角形$ADN$中,$M$为$DN$的中点,$\therefore AM\perp DM$,$AM=DM$.
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