Question

【題目】如圖，已知△ABC，分別以AB,AC為直角邊，向外作等腰直角三角形ABE和等腰直角三角形ACD，∠EAB=∠DAC=90°，連結BD,CE交于點F，設AB=m，BC=n.

（1）求證：∠BDA=∠ECA.

（2）若m=，n=3，∠ABC=75°，求BD的長.

（3）當∠ABC=____時，BD最大，最大值為____（用含m，n的代數式表示）

（4）試探究線段BF,AE,EF三者之間的數量關系。

Answer 1

【答案】135° m+n

【解析】

試題

（1）由已知條件證△ABD≌△AEC，即可得到∠BDA=∠CEA；

（2）過點E作EG⊥CB交CB的延長線于點G，由已知條件易得∠EBG=60°，BE=2，這樣在Rt△BEG中可得EG=，BG=1，結合BC=n=3，可得GC=4，由長可得EC=，結合△ABD≌△AEC可得BD=EC=；

（3）由（2）可知，BE=，BC=n，因此當E、B、C三點共線時，EC最大=BE+BC=，此時BD最大=EC最大=；

（4）由△ABD≌△AEC可得∠AEC=∠ABD，結合△ABE是等腰直角三角形可得△EFB是直角三角形及BE2=2AE2，從而可得EF2=BE2-BF2=2AE2-BF2.

試題解析：

（1）∵△ABE和△ACD都是等腰直角三角形，且∠EAB=∠DAC=90°，

∴AE=AB，AC=AD，∠EAB+∠BAC=∠BAC+∠DAC，即∠EAC=∠BAD，

∴△EAC≌△BAD，

∴∠BDA=∠ECA；

（2）如下圖，過點E作EG⊥CB交CB的延長線于點G，

∴∠EGB=90°，

∵在等腰直角△ABE，∠BAE=90°，AB=m= ，

∴∠ABE=45°，BE=2，

∵∠ABC=75°，

∴∠EBG=180°-75°-45°=60°，

∴BG=1，EG=，

∴GC=BG+BC=4，

∴CE=，

∵△EAC≌△BAD，

∴BD=EC=；

（3）由（2）可知，BE=，BC=n，因此當E、B、C三點共線時，EC最大=BE+BC=，

∵BD=EC，

∴BD最大=EC最大=，此時∠ABC=180°-∠ABE=180°-45°=135°，

即當∠ABC=135°時，BD最大=；

（4）∵△ABD≌△AEC，

∴∠AEC=∠ABD，

∵在等腰直角△ABE中，∠AEC+∠CEB+∠ABE=90°，

∴∠ABD+∠ABE+∠CEB=90°，

∴∠BFE=180°-90°=90°，

∴EF2+BF2=BE2，

又∵在等腰Rt△ABE中，BE2=2AE2，

∴2AE2=EF2+BF2.