【题目】如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=5,E是BC边上的一个动点,DF⊥AE,垂足为点F,连结CF
(1)若AE=BC
①求证:△ABE≌△DFA;②求四边形CDFE的周长;③求tan∠FCE的值;
(2)探究:当BE为何值时,△CDF是等腰三角形.
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【答案】(1)①证明见解析;②12;③
;(2)当BE为3或2.5或2时,△CDF是等腰三角形.
【解析】
(1)①如图1中,根据AAS证明:△ABE≌△DFA即可.
②利用勾股定理求出BE,即可解决问题.
③如图2中,过点F作FM⊥BC于点M.求出FM,MC即可解决问题.
(2)分三种情形分别求解即可解决问题.
解:(1)①如图1中,
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∵四边形ABCD是矩形,
∴AD=BC,AD∥BC,∠B=90°,∴∠AEB=∠DAF.
∵DF⊥AE,∴∠AFD=90°.
∴∠B=∠AFD=90°,
又∵AE=BC,
∴AE=AD,
∴△ABE≌△DFA(AAS).
②如图1中,在Rt△ABE中,∠B=90°,
根据勾股定理,得 BE=
=3,
∵△ABE≌△DFA,
∴DF=AB=DC=4,AF=BE=3.
∵AE=BC=5,∴EF=EC=2,
∴四边形CDFE的周长=2(DC+EC)=2×(4+2)=12.
③如图2中,过点F作FM⊥BC于点M.
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,
在Rt△FME中,
,
,
在Rt△FMC中,
.
(2)如图3﹣1中,当DF=DC时,则DF=DC=AB=4.
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∵∠AEB=∠DAF,∠B=∠AFD=90°,
∴△ABE≌△DFA(AAS).
∴AE=AD=5,
由②可知,BE=3,∴当BE=3时,△CDF是等腰三角形.…
如图3﹣2中,当CF=CD时,过点C作CG⊥DF,垂足为点H,交AD于点G,
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则CG∥AE,DH=FH.
∴AG=GD=2.5.
∵CG∥AE,AG∥EC,
∴四边形AECG是平行四边形,
∴EC=AG=2.5,∴当BE=2.5时,△CDF是等腰三角形.…
如图3﹣中,当FC=FD时,过点F作FQ⊥DC,垂足为点Q.
则AD∥FQ∥BC,DQ=CQ,
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∴AF=FE=
AE.
∵∠B=∠AFD=90°,∠AEB=∠DAF,
∴△ABE∽△DFA,
∴
,即AD×BE=AF×AE.
设BE=x,
∴5x=
,
解得x1=2,x2=8(不符合题意,舍去)
∴当BE=2时,△CDF是等腰三角形.
综上所述,当BE为3或2.5或2时,△CDF是等腰三角形.