Question

12．如圖1，E，F(xiàn)分別是正方形ABCD的邊AB，AD的中點(diǎn)．AB=4，且將△AEF繞點(diǎn)A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)．
（1）如圖2，當(dāng)△AEF繞點(diǎn)A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°時(shí)，連結(jié)DF，BE，延長(zhǎng)BE交DF于點(diǎn)P，求BP的長(zhǎng)．
（2）如圖3，在△AEF繞點(diǎn)A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，直線BE，DF相交于點(diǎn)P，則線段BE，DF有怎樣的關(guān)系？利用圖3的位置加以證明．
（3）如圖4，當(dāng)△AEF旋轉(zhuǎn)到圖4位置時(shí)，△AED與△AFB的面積關(guān)系如何？利用圖4證明．

Answer 1

分析 （1）先證△AEB≌△AFD得：∠DPE=∠DAB=90°，根據(jù)勾股定理求BE=$\sqrt{{2}^{2}+{4}^{2}}$=2$\sqrt{5}$，利用同角的三角函數(shù)列式可求BP的長(zhǎng)；
（2）BE=DF且BE⊥DF，同理先證明△AEB≌△AFD，所以BE=DF，∠FDA=∠ABE，根據(jù)兩個(gè)三角形中有兩組角對(duì)應(yīng)相等，則第三個(gè)角也對(duì)應(yīng)相等得：∠DPM=∠MAB=90°，則BP⊥DF；
（3）如圖4，因?yàn)閺膱D形中看，△AED與△AFB有兩對(duì)應(yīng)邊分別為正方形的邊長(zhǎng)AB和AD，只要證明對(duì)應(yīng)邊上的高相等即可，作高EG和FH，證明△AEG≌△AFH可得結(jié)論．

解答 解：（1）∵四邊形ABCD為正方形，
∴AB=AD=4，∠DAB=90°，
如圖1，∵E，F(xiàn)分別是正方形ABCD的邊AB，AD的中點(diǎn)，
∴AE=AF=2，
由旋轉(zhuǎn)得：圖2中的AE=AF=2，
在△AFD和△AEB中，
∵$\left\{\begin{array}{l}{AE=AF}\\{∠EAB=∠FAD=90°}\\{AB=AD}\end{array}\right.$，
∴△AFD≌△AEB（SAS），
∴∠ADF=∠ABE，
∵∠AEB=∠DEP，
∴∠DPE=∠DAB=90°，
在Rt△AEB中，AE=2，AB=4，
由勾股定理得：BE=$\sqrt{{2}^{2}+{4}^{2}}$=2$\sqrt{5}$，
cos∠ABE=$\frac{BP}{BF}=\frac{AB}{BE}$，
∴$\frac{BP}{2+4}=\frac{4}{2\sqrt{5}}$，
BP=$\frac{12\sqrt{5}}{5}$；
（2）BE=DF且BE⊥DF，
理由如下：
由旋轉(zhuǎn)得：∠EAB=∠FAD，
∵AE=AF，AB=AD，
∴△AEB≌△AFD，
∴BE=DF，∠FDA=∠ABE，
∵∠PMD=∠AMB，
∴∠DPM=∠MAB=90°，
∴BP⊥DF，即BE⊥DF；
（3）如圖4，△AED與△AFB的面積相等，理由是：
過(guò)F作FH⊥AB，交BA延長(zhǎng)線于H，過(guò)E作EG⊥AD于G，
∵∠EAF=90°，
∴∠EAH+∠FAH=90°，
∵∠HAD=90°，
∴∠EAH+∠EAG=90°，
∴∠FAH=∠EAG，
∵AE=AF，∠EGA=∠AHF=90°，
∴△AEG≌△AFH，
∴EG=FH，
∵S_△AED=$\frac{1}{2}$AD•EG，
S_△ABF=$\frac{1}{2}$AB•FH，
∵AB=AD，
∴S_△AED=S_△AFB．

點(diǎn)評(píng) 此題是四邊形綜合題，主要考查了全等三角形的判定和性質(zhì)，勾股定理，直角三角形的性質(zhì)和旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)，是�？碱}型，第三問(wèn)的關(guān)鍵是作出輔助線，即兩個(gè)高線．