Question

【题目】数学课上，张老师出示了问题：如图1，AC，BD是四边形ABCD的对角线，若∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=60°，则线段BC，CD，AC三者之间有何等量关系？
经过思考，小明展示了一种正确的思路：如图2，延长CB到E，使BE=CD，连接AE，证得△ABE≌△ADC，从而容易证明△ACE是等边三角形，故AC=CE，所以AC=BC+CD．
小亮展示了另一种正确的思路：如图3，将△ABC绕着点A逆时针旋转60°，使AB与AD重合，从而容易证明△ACF是等边三角形，故AC=CF，所以AC=BC+CD．
在此基础上，同学们作了进一步的研究：

（1）小颖提出：如图4，如果把“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=60°”改为“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=45°”，其它条件不变，那么线段BC，CD，AC三者之间有何等量关系？针对小颖提出的问题，请你写出结论，并给出证明．
（2）小华提出：如图5，如果把“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=60°”改为“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=α”，其它条件不变，那么线段BC，CD，AC三者之间有何等量关系？针对小华提出的问题，请你写出结论，不用证明．

Answer 1

【答案】
（1）

解：BC+CD= AC；

理由：如图1，

延长CD至E，使DE=BC，

∵∠ABD=∠ADB=45°，

∴AB=AD，∠BAD=180°﹣∠ABD﹣∠ADB=90°，

∵∠ACB=∠ACD=45°，

∴∠ACB+∠ACD=45°，

∴∠BAD+∠BCD=180°，

∴∠ABC+∠ADC=180°，

∵∠ADC+∠ADE=180°，

∴∠ABC=∠ADE，

在△ABC和△ADE中， ，

∴△ABC≌△ADE（SAS），

∴∠ACB=∠AED=45°，AC=AE，

∴△ACE是等腰直角三角形，

∴CE= AC，

∵CE=CE+DE=CD+BC，

∴BC+CD= AC

（2）

解：BC+CD=2ACcosα．理由：如图2，

延长CD至E，使DE=BC，

∵∠ABD=∠ADB=α，

∴AB=AD，∠BAD=180°﹣∠ABD﹣∠ADB=180°﹣2α，

∵∠ACB=∠ACD=α，

∴∠ACB+∠ACD=2α，

∴∠BAD+∠BCD=180°，

∴∠ABC+∠ADC=180°，

∵∠ADC+∠ADE=180°，

∴∠ABC=∠ADE，

在△ABC和△ADE中， ，

∴△ABC≌△ADE（SAS），

∴∠ACB=∠AED=α，AC=AE，

∴∠AEC=α，

过点A作AF⊥CE于F，

∴CE=2CF，在Rt△ACF中，∠ACD=α，CF=ACcos∠ACD=ACcosα，

∴CE=2CF=2ACcosα，

∵CE=CD+DE=CD+BC，

∴BC+CD=2ACcosα

【解析】（1）先判断出∠ADE=∠ABC，即可得出△ACE是等腰三角形，再得出∠AEC=45°，即可得出等腰直角三角形，即可；（判断∠ADE=∠ABC也可以先判断出点A，B，C，D四点共圆）（2）先判断出∠ADE=∠ABC，即可得出△ACE是等腰三角形，再用三角函数即可得出结论．