如图1、图2,已知菱形ABCD,∠B=60°,M、N分别是BC、CD上一点,连接AM、AN.
(1)如图1,当M、N分别是BC、CD中点时,求证:AM=AN;
(2)如图2,当BM=CN时,求∠MAN的度数;
(3)如图3,若将条件改为:已知菱形ABCD,∠B=α°(∠B是锐角,α是常数),M是线段BD上一点,N是直线CD上一点,设∠BAM=x°,∠DAN=y°.探究并说明当x、y满足怎样的数量关系时,线段AM=AN.
网友回答
解:(1)连接AC,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=AC,AC平分∠BCD,
又∵∠B=60°,
∴△ABC是等边三角形,
∵M是BC中点,
∴AM⊥BC,
同理:AN⊥CD,
∴AM=AN;
(2)连AC,由(1)得△ABC和△ACD是等边三角形,
∴AC=AB,∠ACD=∠B=∠BAC=60°,
又∵BM=CN,
∴△ABM≌△ACN,
∴∠BAM=∠CAN,
∵∠BAM+∠CAM=∠BAC=60°,
∴∠CAN+∠CAM=60°,
即∠MAN=60°;
(3)当x=y或x+y=180-2α时,线段AM=AN,
解法1:①如图3,因为菱形ABCD关于直线AC轴对称,显然当DN=BM时,△ABM≌△ADN,
得AM=AN,∠BAM=∠DAN,即x=y,
(此时AN与AM关于直线AC轴对称)
②如图4,若AN=AM,且AN不是AM关于直线,
AC轴对称线段时,作DN1=BM,
由①得∠DAN1=∠BAM=x°,AM=AN1,
∴AN=AN1,
∴∠ANN1=∠AN1N=∠DAN1+∠D=x°+α°,
∴∠NAN1=180°-2(x°+α°),
∴∠DAN=∠NAN1+∠DAN1=180°-2(x°+α°)+x°,
即y=180°-2(x°+α°)+x°,
整理得:x+y=180-2α.
解法2:①如图3,当x=y时,∠BAM=∠DAN,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=AD,∠B=∠ADC,
∴△ABM≌△ADN,
∴AM=AN.
②如图5,当x+y=180-2α时,
即∠BAM+∠DAN=180°-2∠B,
作AE⊥BC于E,作AF⊥CD于F,连AC,
得∠EAF+∠BCD=180°,AC平分∠BCD,
∴AE=AF,
∵∠B+∠BCD=∠B+∠BAD=180°,
∴∠EAF=∠B=α°,
∠BAM+∠DAN+∠MAN=180°-∠B,
∵∠BAM+∠DAN=180°-2∠B,
∴∠MAN=∠B=α°,
∴∠EAF=∠MAN,
∴∠MAE=∠NAF,
∴△AME≌△ANF,
∴AM=AN.
解析分析:(1)首先连接AC,由四边形ABCD是菱形,即可得AB=BC=CD=AC,AC平分∠BCD,又由∠B=60°,证得△ABC是等边三角形,由三线合一,即可得AM⊥BC,同理AN⊥CD,即可得AM=AN;
(2)连AC,由(1)得△ABC和△ACD是等边三角形,则可证得△ABM≌△ACN,即可求得∠MAN的度数;
(3)①如图3,由菱形ABCD关于直线AC轴对称,显然当DN=BM时,△ABM≌△ADN,得AM=AN,∠BAM=∠DAN,即x=y,注意此时AN与AM关于直线AC轴对称;又由②如图4,若AN=AM,且AN不是AM关于直线,AC轴对称线段时,作DN1=BM,由①得∠DAN1=∠BAM=x°,AM=AN1,则可得∠DAN=∠NAN1+∠DAN1=180°-2(x°+α°)+x°,整理即可得:x+y=180-2α.
点评:此题考查了菱形的性质,等边三角形的判定与性质,全等三角形的判定与性质等知识.此题综合性很强,解题的关键是注意方程思想与数形结合思想的应用.