12. 定义:若一个四边形中存在相邻两边的平方和等于一条对角线的平方,则称该四边形为“勾股四边形”。如图,将$△ ABC$绕顶点B按顺时针方向转动$60°$,得到$△ DBE$,连接AD,DC,CE,已知$∠ DCB=30°$。
(1)求证:$△ BCE$是等边三角形;
(2)求证:$DC^2+BC^2=AC^2$,即四边形ABCD是“勾股四边形”。

(1)求证:$△ BCE$是等边三角形;
(2)求证:$DC^2+BC^2=AC^2$,即四边形ABCD是“勾股四边形”。
答案
证明:
(1) 由旋转的性质可得 $△ ABC ≌ △ DBE$,
$\therefore BC = BE$,
又$\because$ 旋转角 $∠ CBE = 60°$,
$\therefore △ BCE$ 是等边三角形。
(2) 由(1)知 $△ BCE$ 是等边三角形,
$\therefore BC = CE$,$∠ BCE = 60°$,
$\because ∠ DCB = 30°$,
$\therefore ∠ DCB + ∠ BCE = 30° + 60° = 90°$,即 $∠ DCE = 90°$,
$\therefore △ DCE$ 是直角三角形,
由勾股定理得:$DC^2 + CE^2 = DE^2$,
又由旋转的性质得 $AC = DE$,
将 $CE=BC$、$DE=AC$ 代入得:$DC^2 + BC^2 = AC^2$,
$\therefore$ 四边形 $ABCD$ 中存在相邻两边 $DC$、$BC$ 的平方和等于对角线 $AC$ 的平方,即四边形 $ABCD$ 是“勾股四边形”。
(1) 由旋转的性质可得 $△ ABC ≌ △ DBE$,
$\therefore BC = BE$,
又$\because$ 旋转角 $∠ CBE = 60°$,
$\therefore △ BCE$ 是等边三角形。
(2) 由(1)知 $△ BCE$ 是等边三角形,
$\therefore BC = CE$,$∠ BCE = 60°$,
$\because ∠ DCB = 30°$,
$\therefore ∠ DCB + ∠ BCE = 30° + 60° = 90°$,即 $∠ DCE = 90°$,
$\therefore △ DCE$ 是直角三角形,
由勾股定理得:$DC^2 + CE^2 = DE^2$,
又由旋转的性质得 $AC = DE$,
将 $CE=BC$、$DE=AC$ 代入得:$DC^2 + BC^2 = AC^2$,
$\therefore$ 四边形 $ABCD$ 中存在相邻两边 $DC$、$BC$ 的平方和等于对角线 $AC$ 的平方,即四边形 $ABCD$ 是“勾股四边形”。
13. 如图,在△ABC中,AB=AC,DE是过点A的直线,BD⊥DE于点D,CE⊥DE于点E。
(1)如图1,若点B,C在DE的同侧,且AD=CE,求证:AB⊥AC。
(2)如图2,若点B,C在DE的两侧,且AD=CE,其他条件不变,AB与AC仍垂直吗?若是,请给出证明;若不是,请说明理由。

(1)如图1,若点B,C在DE的同侧,且AD=CE,求证:AB⊥AC。
(2)如图2,若点B,C在DE的两侧,且AD=CE,其他条件不变,AB与AC仍垂直吗?若是,请给出证明;若不是,请说明理由。
答案
(1) 证明:
∵ $BD⊥ DE$,$CE⊥ DE$,
∴ $∠ D = ∠ E = 90°$。
在$\mathrm{Rt}△ ABD$和$\mathrm{Rt}△ CAE$中,
$\begin{cases}AB = AC \\AD = CE\end{cases}$
∴ $\mathrm{Rt}△ ABD ≌ \mathrm{Rt}△ CAE\ (\mathrm{HL})$。
∴ $∠ BAD = ∠ ACE$。
∵ 在$\mathrm{Rt}△ CAE$中,$∠ ACE + ∠ CAE = 90°$,
∴ $∠ BAD + ∠ CAE = 90°$,
∴ $∠ BAC = 180° - (∠ BAD + ∠ CAE) = 90°$,
即 $AB⊥ AC$。
---
(2) 解:$AB$与$AC$仍垂直,证明如下:
∵ $BD⊥ DE$,$CE⊥ DE$,
∴ $∠ ADB = ∠ CEA = 90°$。
在$\mathrm{Rt}△ ABD$和$\mathrm{Rt}△ CAE$中,
$\begin{cases}AB = AC \\AD = CE\end{cases}$
∴ $\mathrm{Rt}△ ABD ≌ \mathrm{Rt}△ CAE\ (\mathrm{HL})$。
∴ $∠ BAD = ∠ ACE$。
∵ 在$\mathrm{Rt}△ CAE$中,$∠ ACE + ∠ CAE = 90°$,
∴ $∠ BAD + ∠ CAE = 90°$,
即 $∠ BAC = 90°$,
∴ $AB⊥ AC$。
∵ $BD⊥ DE$,$CE⊥ DE$,
∴ $∠ D = ∠ E = 90°$。
在$\mathrm{Rt}△ ABD$和$\mathrm{Rt}△ CAE$中,
$\begin{cases}AB = AC \\AD = CE\end{cases}$
∴ $\mathrm{Rt}△ ABD ≌ \mathrm{Rt}△ CAE\ (\mathrm{HL})$。
∴ $∠ BAD = ∠ ACE$。
∵ 在$\mathrm{Rt}△ CAE$中,$∠ ACE + ∠ CAE = 90°$,
∴ $∠ BAD + ∠ CAE = 90°$,
∴ $∠ BAC = 180° - (∠ BAD + ∠ CAE) = 90°$,
即 $AB⊥ AC$。
---
(2) 解:$AB$与$AC$仍垂直,证明如下:
∵ $BD⊥ DE$,$CE⊥ DE$,
∴ $∠ ADB = ∠ CEA = 90°$。
在$\mathrm{Rt}△ ABD$和$\mathrm{Rt}△ CAE$中,
$\begin{cases}AB = AC \\AD = CE\end{cases}$
∴ $\mathrm{Rt}△ ABD ≌ \mathrm{Rt}△ CAE\ (\mathrm{HL})$。
∴ $∠ BAD = ∠ ACE$。
∵ 在$\mathrm{Rt}△ CAE$中,$∠ ACE + ∠ CAE = 90°$,
∴ $∠ BAD + ∠ CAE = 90°$,
即 $∠ BAC = 90°$,
∴ $AB⊥ AC$。
14. 如图1,∠1,∠2是四边形ABCD的两个不相邻的外角。
(1)猜想∠1+∠2与∠A,∠C的数量关系并说明理由。
(2)如图2,在四边形ABCD中,∠ABC与∠ADC的平分线交于点O。若∠A=50°,∠C=150°,求∠BOD的度数。
(3)如图3,BO,DO分别是四边形ABCD外角∠CBE,∠CDF的平分线,猜想∠A,∠C与∠O的数量关系并证明。

(1)猜想∠1+∠2与∠A,∠C的数量关系并说明理由。
(2)如图2,在四边形ABCD中,∠ABC与∠ADC的平分线交于点O。若∠A=50°,∠C=150°,求∠BOD的度数。
(3)如图3,BO,DO分别是四边形ABCD外角∠CBE,∠CDF的平分线,猜想∠A,∠C与∠O的数量关系并证明。
答案
解:
(1) ∠1 + ∠2 = ∠A + ∠C,理由如下:
由邻补角的定义,得∠1 + ∠ABC = 180°,∠2 + ∠ADC = 180°,
因此∠1 + ∠2 + ∠ABC + ∠ADC = 360°。
因为四边形ABCD的内角和为$(4-2)×180°=360°$,
所以∠A + ∠ABC + ∠C + ∠ADC = 360°,
对比两式可得∠1 + ∠2 = ∠A + ∠C。
(2) 因为四边形ABCD内角和为360°,∠A=50°,∠C=150°,
所以∠ABC + ∠ADC = 360° - ∠A - ∠C = 360° - 50° - 150° = 160°。
因为BO平分∠ABC,DO平分∠ADC,
所以$∠ OBC = \frac{1}{2}∠ ABC$,$∠ ODC = \frac{1}{2}∠ ADC$,
因此$∠ OBC + ∠ ODC = \frac{1}{2}(∠ ABC + ∠ ADC) = \frac{1}{2} × 160° = 80°$。
在四边形OBCD中,内角和为360°,
所以$∠ BOD = 360° - (∠ OBC + ∠ ODC + ∠ C) = 360° - (80° + 150°) = 130°$。
(3) 猜想:$∠ C - ∠ A = 2∠ O$,证明如下:
因为BO平分∠CBE,DO平分∠CDF,
所以$∠ OBE = \frac{1}{2}∠ CBE$,$∠ ODF = \frac{1}{2}∠ CDF$。
由邻补角定义,得∠CBE = 180° - ∠ABC,∠CDF = 180° - ∠ADC,
所以$∠ CBE + ∠ CDF = 360° - (∠ ABC + ∠ ADC)$。
又因为四边形ABCD内角和为360°,所以∠ABC + ∠ADC = 360° - ∠A - ∠C,
代入得$∠ CBE + ∠ CDF = 360° - (360° - ∠ A - ∠ C) = ∠ A + ∠ C$,
因此$∠ OBE + ∠ ODF = \frac{1}{2}(∠ CBE + ∠ CDF) = \frac{1}{2}(∠ A + ∠ C)$。
在四边形ABOD中,内角和为360°,
所以∠A + ∠ABO + ∠O + ∠ADO = 360°。
又因为∠ABO = 180° - ∠OBE,∠ADO = 180° - ∠ODF,
代入得$∠ A + 180° - ∠ OBE + ∠ O + 180° - ∠ ODF = 360°$,
整理得$∠ A + ∠ O = ∠ OBE + ∠ ODF$,
即$∠ A + ∠ O = \frac{1}{2}(∠ A + ∠ C)$,
两边同乘2得$2∠ A + 2∠ O = ∠ A + ∠ C$,
化简得$∠ C - ∠ A = 2∠ O$。
(1) ∠1 + ∠2 = ∠A + ∠C,理由如下:
由邻补角的定义,得∠1 + ∠ABC = 180°,∠2 + ∠ADC = 180°,
因此∠1 + ∠2 + ∠ABC + ∠ADC = 360°。
因为四边形ABCD的内角和为$(4-2)×180°=360°$,
所以∠A + ∠ABC + ∠C + ∠ADC = 360°,
对比两式可得∠1 + ∠2 = ∠A + ∠C。
(2) 因为四边形ABCD内角和为360°,∠A=50°,∠C=150°,
所以∠ABC + ∠ADC = 360° - ∠A - ∠C = 360° - 50° - 150° = 160°。
因为BO平分∠ABC,DO平分∠ADC,
所以$∠ OBC = \frac{1}{2}∠ ABC$,$∠ ODC = \frac{1}{2}∠ ADC$,
因此$∠ OBC + ∠ ODC = \frac{1}{2}(∠ ABC + ∠ ADC) = \frac{1}{2} × 160° = 80°$。
在四边形OBCD中,内角和为360°,
所以$∠ BOD = 360° - (∠ OBC + ∠ ODC + ∠ C) = 360° - (80° + 150°) = 130°$。
(3) 猜想:$∠ C - ∠ A = 2∠ O$,证明如下:
因为BO平分∠CBE,DO平分∠CDF,
所以$∠ OBE = \frac{1}{2}∠ CBE$,$∠ ODF = \frac{1}{2}∠ CDF$。
由邻补角定义,得∠CBE = 180° - ∠ABC,∠CDF = 180° - ∠ADC,
所以$∠ CBE + ∠ CDF = 360° - (∠ ABC + ∠ ADC)$。
又因为四边形ABCD内角和为360°,所以∠ABC + ∠ADC = 360° - ∠A - ∠C,
代入得$∠ CBE + ∠ CDF = 360° - (360° - ∠ A - ∠ C) = ∠ A + ∠ C$,
因此$∠ OBE + ∠ ODF = \frac{1}{2}(∠ CBE + ∠ CDF) = \frac{1}{2}(∠ A + ∠ C)$。
在四边形ABOD中,内角和为360°,
所以∠A + ∠ABO + ∠O + ∠ADO = 360°。
又因为∠ABO = 180° - ∠OBE,∠ADO = 180° - ∠ODF,
代入得$∠ A + 180° - ∠ OBE + ∠ O + 180° - ∠ ODF = 360°$,
整理得$∠ A + ∠ O = ∠ OBE + ∠ ODF$,
即$∠ A + ∠ O = \frac{1}{2}(∠ A + ∠ C)$,
两边同乘2得$2∠ A + 2∠ O = ∠ A + ∠ C$,
化简得$∠ C - ∠ A = 2∠ O$。
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