菱形ABCD,AE垂直BC,AF垂直CD,AE=AF=5,EF=6,求菱形的边长
菱形ABCD,AE垂直BC,AF垂直CD,AE=AF=5,EF=6,求菱形的边长
好强的题,你绝对少给条件了,只能算出A的角度。
结论:菱形边长为125/24
先画出等腰△AEF(AE=AF=5,EF=6)。然后分别过E和F作AE和AF的垂线,交于点C。连接AC,交EF于H。则AC垂直平分EF。
【由于∠AEC和∠AFC都是直角,且AE=AF,AC=AC,
因此△AEC≌△AFC,
于是∠EAC=∠FAC,又AE=AF,AH=AH,
因此△AEH≌△AFH,
于是EH=FH,∠AHE=∠AHF,又由于∠EHF是平角
所以AC垂直平分EF】
在射线CE和CF上分别取点B和C,使得∠CAB=∠ACE,∠CAD=∠ACF。这样就作出了菱形ABCD。再连接BD交AC于点O。
【注:B一定在CE射线上,但是可能在CE之间(若∠EAF是钝角),也可能和E重合(若∠EAF是直角),也可能在E之外(若∠EAF是锐角);此题是第三种情况。无论那种情况,只要△AEF是等腰三角形,且三条边长都确定了,那么这个菱形就一定可以唯一地作出来。
先证ABCD是菱形:
作图的时候,规定了∠BAC=∠ACE,于是BA=BC;类似的有DA=DC;
又由于△AEC≌△AFC,所以∠ACE=∠ACF,所以△ABC≌△ADC,于是BC=DC,
这样四边形ABCD的四条边都相等,因此ABCD是菱形
再证唯一性:
证明唯一性也就是证明按照题设作出来的任何四边形ABCD都是全等的。
首先三条边长都确定的所有三角形都是全等的(边边边),因此△AEF确定了;于是∠EAF也确定了;又AC平分∠EAF,所以∠EAC也确定了;而∠ACE和∠EAC互余,所以∠ACE也确定了;
又AE⊥EC,所以∠AEC也是确定的;由于∠EAC,∠AEC和AE都是确定的,所以△AEC也是确定的,因而AC也确定了;
而作图的时候,规定了∠BAC=∠ACE,又由于∠ACE和AC也都确定,因此△ABC也确定,类似的△ADC也是确定的,这样四边形ABCD的四条边和四个角都是确定的,于是菱形ABCD是唯一的。】
以上只是前奏,下面进入正题:
由于AC垂直平分EF,因此EH=EF/2=3,且△AEH是直角三角形,根据勾股定理以及AE和EH的长度,求出AH=4。
由于ABCD是菱形,所以BD垂直平分AC,于是OC=AC/2
因为∠AEC=∠AHE,∠EAC=∠HAE,所以△AEC∽△AHE,于是AC/AE=AE/AH,以及EC/AE=EH/AH,因此AC=AE²/AH,EC=AE·EH/AH;
类似的,有△CHE∽△EHA,因此HC/EH=EH/AH,因此HC=EH²/AH;
还有△CHE∽△COB,于是BC/EC=OC/HC,因此BC=OC·EC/HC;
综合以上结果,我们可以算出:
BC=OC·EC/HC
=(AC/2)·EC/HC
=AC·EC/(2HC)
=(AE²/AH)·(AE·EH/AH)/(2EH²/AH)
=AE³/(2EH·AH)
=5³/(2×3×4)
=125/24
因为BC是菱形ABCD的一条边,因此菱形ABCD的边长就是125/24。
提供给你一个思路吧,整个过程主体用到的是三角形相似定理,通过所给条件(棱形及AE=AF)对角度进行符号计算,推出一系列的三角形相似,再通过已知的3条线的长度进行必要的代数计算,就能得到棱形的边长了,结果=125/24.
设AC于BD角于点O,AC与EF交于点H,则AC垂直平分EF,又AE⊥BC,AF⊥CD,∠AEC=∠BOC,∠BCO=∠ACE,得△ACE∽△BCO,
同样可以推得△ECH∽△AEH,剩下的我就不多说了,自己去解吧.