如图,四边形ABCD是矩形,E是BD上的一点,∠BAE=∠BCE,∠AED=∠CED,点G是BC、AE延长线的交点,AG与CD相交于点F.(1)求证:四边形ABCD是正方形;(2)当AE=3EF时,判断FG与EF有何数量关系?并证明你的结论.

问题描述:

如图,四边形ABCD是矩形,E是BD上的一点,∠BAE=∠BCE,∠AED=∠CED,点G是BC、AE延长线的交点,AG与CD相交于点F.

(1)求证:四边形ABCD是正方形;
(2)当AE=3EF时,判断FG与EF有何数量关系?并证明你的结论.

(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠BAD=∠BCD=90°,
∵∠BAE=∠BCE,
∴∠BAD-∠BAE=∠BCD-∠BCE,
即∠DAE=∠DCE,
在△AED和△CED中,

∠DAE=∠DCE
∠AED=∠CED
DE=DE

∴△AED≌△CED(AAS),
∴AD=CD,
∵四边形ABCD是矩形,
∴四边形ABCD是正方形;
(2)当AE=3EF时,FG=8EF.    
证明:设EF=k,则AE=3k
∵△AED≌△CED,
∴CE=AE=3k,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AD∥BC,
∴∠G=∠DAE,
又∵∠DAE=∠DCE,
∴∠DCE=∠G,
又∵∠CEF=∠GEC,
∴△CEF∽△GEC,
EF
CE
CE
EG

k
3k
3k
EG

∴EG=9k,
∴FG=EG-EF=8k,
∴FG=8EF.
答案解析:(1)由∠BAE=∠BCE,∠AED=∠CED,利用三角形外角的性质,即可得∠CBE=∠ABE,又由四边形ABCD是矩形,即可证得△ABD与△BCD是等腰直角三角形,继而证得四边形ABCD是正方形;
(2)由题意易证得△ABE∽△FDE,△ADE∽△GBE,△ADF∽△GCF,由AE=3EF,利用相似三角形的对应边成比例,即可求得FG=8EF.
考试点:相似三角形的判定与性质;全等三角形的判定与性质;矩形的性质;正方形的判定.
知识点:此题考查了相似三角形的判定与性质、矩形的性质,正方形的判定与性质、等腰直角三角形的性质以及三角形外角的性质.此题难度适中,注意数形结合思想的应用.