已知菱形ABCD的边长为1.∠ADC=60°,等边△AEF两边分别交边DC、CB于点E、F.(1)特殊发现:如图1,若点E、F分别是边DC、CB的中点.求证:菱形AB

发布时间:2020-07-30 04:53:48

已知菱形ABCD的边长为1.∠ADC=60°,等边△AEF两边分别交边DC、CB于点E、F.
(1)特殊发现:如图1,若点E、F分别是边DC、CB的中点.求证:菱形ABCD对角线AC、BD交点O即为等边△AEF的外心;
(2)若点E、F始终分别在边DC、CB上移动.记等边△AEF的外心为点P.
①猜想验证:如图2.猜想△AEF的外心P落在哪一直线上,并加以证明;
②拓展运用:如图3,当△AEF面积最小时,过点P任作一直线分别交边DA于点M,交边DC的延长线于点N,试判断是否为定值?若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.

网友回答

(1)证明:如图1,分别连接OE、0F,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,BD平分∠ADC.AD=DC=BC,
∴∠COD=∠COB=∠AOD=90°.
∠ADO=∠ADC=×60°=30°,
又∵E、F分别为DC、CB中点,
∴OE=CD,OF=BC,AO=AD,
∴0E=OF=OA,
∴点O即为△AEF的外心.

(2)解:①猜想:外心P一定落在直线DB上.
证明:如图2,分别连接PE、PA,过点P分别作PI⊥CD于I,PJ⊥AD于J,
∴∠PIE=∠PJD=90°,
∵∠ADC=60°,
∴∠IPJ=360°-∠PIE-∠PJD-∠JDI=120°,
∵点P是等边△AEF的外心,
∴∠EPA=120°,PE=PA,
∴∠IPJ=∠EPA,
∴∠IPE=∠JPA,
∴△PIE≌△PJA,
∴PI=PJ,
∴点P在∠ADC的平分线上,即点P落在直线DB上.
②为定值2.
当AE⊥DC时.△AEF面积最小,
此时点E、F分别为DC、CB中点.
连接BD、AC交于点P,由(1)
可得点P即为△AEF的外心.
如图3.设MN交BC于点G,
设DM=x,DN=y(x≠0.y≠O),则CN=y-1,
∵BC∥DA,
∴△GBP≌△MDP.
∴BG=DM=x.
∴CG=1-x
∵BC∥DA,
∴△NCG∽△NDM,
∴,
∴,
∴x+y=2xy,
∴+=2,
即=2.

解析分析:(1)首先分别连接OE、0F,由四边形ABCD是菱形,即可得AC⊥BD,BD平分∠ADC.AO=DC=BC,又由E、F分别为DC、CB中点,即可证得0E=OF=OA,则可得点O即为△AEF的外心;(2)①首先分别连接PE、PA,过点P分别作PI⊥CD于I,PJ⊥AD于J,即可求得∠IPJ的度数,又由点P是等边△AEF的外心,易证得△PIE≌△PJA,可得PI=PJ,即点P在∠ADC的平分线上,即点P落在直线DB上.②当AE⊥DC时.△AEF面积最小,此时点E、F分别为DC、CB中点.连接BD、AC交于点P,由(1)可得点P即为△AEF的外心.由△GBP∽△MDP,即可为定值2.

点评:此题考查了相似三角形的判定与性质,三角形的外心的判定与性质,以及菱形的性质等知识.此题综合性很强,图形也比较复杂,解题的关键是方程思想与数形结合思想的应用.
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