Question

在△ABC中，∠ACB=45°．點(diǎn)D（與點(diǎn)B、C不重合）為射線BC上一動(dòng)點(diǎn)，連接AD，以AD為一邊且在AD的右側(cè)作正方形ADEF．
（1）如果AB=AC．如圖①，且點(diǎn)D在線段BC上運(yùn)動(dòng)．試判斷線段CF與BD之間的位置關(guān)系，并證明你的結(jié)論．
（2）如果AB≠AC，如圖②，且點(diǎn)D在線段BC上運(yùn)動(dòng)．（1）中結(jié)論是否成立，為什么？
（3）若正方形ADEF的邊DE所在直線與線段CF所在直線相交于點(diǎn)P，設(shè)AC=，BC=3，CD=x，求線段CP的長(zhǎng)．（用含x的式子表示）

Answer 1

解：（1）CF與BD位置關(guān)系是垂直；
證明如下：
∵AB=AC，∠ACB=45°，
∴∠ABC=45°．
由正方形ADEF得AD=AF，
∵∠DAF=∠BAC=90°，
∴∠DAB=∠FAC，
∴△DAB≌△FAC（SAS），
∴∠ACF=∠ABD．
∴∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°．
即CF⊥BD．

（2）AB≠AC時(shí)，CF⊥BD的結(jié)論成立．
理由是：
過(guò)點(diǎn)A作GA⊥AC交BC于點(diǎn)G，
∵∠ACB=45°，
∴∠AGD=45°，
∴AC=AG，
同理可證：△GAD≌△CAF
∴∠ACF=∠AGD=45°，∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°，
即CF⊥BD．

（3）過(guò)點(diǎn)A作AQ⊥BC交CB的延長(zhǎng)線于點(diǎn)Q，
①點(diǎn)D在線段BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)，
∵∠BCA=45°，可求出AQ=CQ=4．
∴DQ=4-x，△AQD∽△DCP，
∴，
∴，
∴．
②點(diǎn)D在線段BC延長(zhǎng)線上運(yùn)動(dòng)時(shí)，
∵∠BCA=45°，
∴AQ=CQ=4，
∴DQ=4+x．
過(guò)A作AQ⊥BC，
∴∠Q=∠FAC=90°，∠ADQ=∠AFC，
則△AQD∽△ACF．
∴CF⊥BD，
∴△AQD∽△DCP，
∴，
∴，
∴．
分析：（1）由∠ACB=45°，AB=AC，得∠ABD=∠ACB=45°；∴∠BAC=90°，由正方形ADEF，可得∠DAF=90°，AD=AF，∠DAF=∠DAC+∠CAF；∠BAC=∠BAD+∠DAC；∴∠CAF=∠BAD．可證△DAB≌△FAC（SAS），得∠ACF=∠ABD=45°，
∴∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°．即CF⊥BD．
（2）過(guò)點(diǎn)A作AG⊥AC交BC于點(diǎn)G，可得出AC=AG，易證：△GAD≌△CAF，所以∠ACF=∠AGD=45°，∠BCF=∠ACB+∠ACF=90°．即CF⊥BD．
（3）若正方形ADEF的邊DE所在直線與線段CF所在直線相交于點(diǎn)P，設(shè)AC=，BC=3，CD=x，求線段CP的長(zhǎng)．考慮點(diǎn)D的位置，分兩種情況去解答．①點(diǎn)D在線段BC上運(yùn)動(dòng)，已知∠BCA=45°，可求出AQ=CQ=4．即DQ=4-x，易證△AQD∽△DCP，∴，∴，問(wèn)題可求．②點(diǎn)D在線段BC延長(zhǎng)線上運(yùn)動(dòng)時(shí)，∵∠BCA=45°，可求出AQ=CQ=4，∴DQ=4+x．過(guò)A作AQ⊥BC交CB延長(zhǎng)線于點(diǎn)Q，則△AGD∽△ACF，得CF⊥BD，由△AQD∽△DCP，得，∴，問(wèn)題解決．
點(diǎn)評(píng)：此題綜合性強(qiáng)，須運(yùn)用所學(xué)全等、相似、正方形等知識(shí)點(diǎn)，屬能力拔高性的類型．