題:如圖,已知E是正方形ABCD外一點,滿足BE=BD,CE∥BD,BE交CD于F,
求證:DE=DF.
分析:欲證DE=DF,設法證明∠DEF=∠DFE.
從已知出發,根據已知條件聯想到其相關的性質。
由四邊形ABCD是正方形,可得該四邊形四邊相等,四個角都是直角,對角線與邊的夾角為45°;
由BE=BD,可得∠BED=∠BDE;
由CE∥BD,可得∠BEC=∠DBE,∠DCE=∠BDC=45°.
經過探索,以上這些條件仍然不足以證明∠DEF=∠DFE.
考慮添加輔助線.注意到正方形對角線互相垂直評分且相等,為了利用這個性質,連接AC,交BD于點O(如圖2).則
AC⊥BD,OC=BD/2.
因為CE∥BD,所以AC⊥CE,
從而有∠DOC=∠OCE=90°.
考慮到這兩個直角,再作EG⊥BD于G(如圖2),
則四邊形OCEG是矩形,
所以EG=OC=BD/2.
注意到直角三角形BGE中,
因為BE=BD,所以EG=BE/2,
所以∠EBG=30°.
這是個偉大的發現,發現了∠EBG為30°,接下來的問題就不成問題了.
證明:連接AC,交BD于點O(如圖2).則
AC⊥BD,OC=BD/2.
因為CE∥BD,所以AC⊥CE,
作EG⊥BD于G(如圖2),
則四邊形OCEG是矩形,
所以EG=OC=BD/2.
在直角ΔBGE中,
因為BE=BD,
所以EG=BE/2,
所以∠EBG=30°,
所以∠BDE=∠BED
=(180°-30°)/2=75°,
因為∠BDC=45°,
所以∠EDF=30°,
所以∠DFE=180°-30°-75°=75°,
所以∠DFE=∠DEF,
所以DE=DF.
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