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1. 一题多解 如图,在 Rt△ABC 中,∠BAC = 90°,AD⊥BC 于点 D,BG 平分∠ABC 分别交 AD,AC 于点 E,G,EF//BC 交 AC 于点 F,求证:AE = CF.

答案:
证明 【证法一】转化法:如图所示,过点 E 作 EH//CF 交 BC 于点 H,
∴∠3 = ∠C,
∵∠BAC = 90°,AD⊥BC,
∴∠ABC + ∠C = 90°,
∠ABD + ∠BAD = 90°,
∴∠C = ∠BAD,
∴∠3 = ∠BAD.
∵BG 平分∠ABC,
∴∠2 = ∠1.
在△ABE 和△HBE 中,$\begin{cases} \angle BAE = \angle 3, \\ \angle 2 = \angle 1, \\ BE = BE, \end{cases}$
∴△ABE≌△HBE(AAS),
∴AE = HE.

∵EF//BC,EH//CF,
∴四边形 EHCF 是平行四边形,
∴HE = CF,
∴AE = CF.
【证法二】全等法:过点 E 作 EN⊥AB 于点 N,过点 F 作 FM⊥BC 于点 M,如图所示,
∴∠ANE = ∠CMF = 90°,
∵BG 是∠ABC 的平分线,AD⊥BC,
∴EN = ED.
∵AD⊥BC,FM⊥BC,
∴FM//ED,∠C + ∠2 = 90°.
∵EF//DM,
∴四边形 EDMF 是平行四边形,
∴ED = FM,
∴EN = FM.
∵∠BAC = ∠1 + ∠2 = 90°,∠C + ∠2 = 90°,
∴∠1 = ∠C.
在△ANE 和△CMF 中,
$\begin{cases} \angle 1 = \angle C, \\ \angle ANE = \angle CMF, \\ EN = FM, \end{cases}$
∴△ANE≌△CMF(AAS),
∴AE = CF.

证明 【证法一】转化法:如图所示,过点 E 作 EH//CF 交 BC 于点 H,
∴∠3 = ∠C,
∵∠BAC = 90°,AD⊥BC,
∴∠ABC + ∠C = 90°,
∠ABD + ∠BAD = 90°,
∴∠C = ∠BAD,
∴∠3 = ∠BAD.
∵BG 平分∠ABC,
∴∠2 = ∠1.
在△ABE 和△HBE 中,$\begin{cases} \angle BAE = \angle 3, \\ \angle 2 = \angle 1, \\ BE = BE, \end{cases}$
∴△ABE≌△HBE(AAS),
∴AE = HE.
∵EF//BC,EH//CF,
∴四边形 EHCF 是平行四边形,
∴HE = CF,
∴AE = CF.
【证法二】全等法:过点 E 作 EN⊥AB 于点 N,过点 F 作 FM⊥BC 于点 M,如图所示,
∴∠ANE = ∠CMF = 90°,
∵BG 是∠ABC 的平分线,AD⊥BC,
∴EN = ED.
∵AD⊥BC,FM⊥BC,
∴FM//ED,∠C + ∠2 = 90°.
∵EF//DM,
∴四边形 EDMF 是平行四边形,
∴ED = FM,
∴EN = FM.
∵∠BAC = ∠1 + ∠2 = 90°,∠C + ∠2 = 90°,
∴∠1 = ∠C.
在△ANE 和△CMF 中,
$\begin{cases} \angle 1 = \angle C, \\ \angle ANE = \angle CMF, \\ EN = FM, \end{cases}$
∴△ANE≌△CMF(AAS),
∴AE = CF.
4. 如图,在△ABC 中,∠BAC = 60°,D 是 AB 上一点,AC = BD,P 是 CD 的中点,连接 AP,求证:AP = $\frac{1}{2}BC$.

答案:
证明 延长 AP 至点 F,使得 PF = AP,连接 BF,DF,CF,如图,
∵P 是 CD 的中点,
∴CP = DP,
∵PF = AP,
∴四边形 ACFD 是平行四边形,
∴DF = AC = BD,DF//AC,
∴∠FDB = ∠BAC = 60°,
∴△BDF 是等边三角形,
∴BF = DF = AC,∠ABF = 60°,
∴∠ABF = ∠BAC,
在△ABC 和△BAF 中,$\begin{cases} AB = BA, \\ \angle BAC = \angle ABF, \\ AC = BF, \end{cases}$
∴△ABC≌△BAF(SAS),
∴AF = BC,
∴AP = $\frac{1}{2}$AF = $\frac{1}{2}$BC.

证明 延长 AP 至点 F,使得 PF = AP,连接 BF,DF,CF,如图,
∵P 是 CD 的中点,
∴CP = DP,
∵PF = AP,
∴四边形 ACFD 是平行四边形,
∴DF = AC = BD,DF//AC,
∴∠FDB = ∠BAC = 60°,
∴△BDF 是等边三角形,
∴BF = DF = AC,∠ABF = 60°,
∴∠ABF = ∠BAC,
在△ABC 和△BAF 中,$\begin{cases} AB = BA, \\ \angle BAC = \angle ABF, \\ AC = BF, \end{cases}$
∴△ABC≌△BAF(SAS),
∴AF = BC,
∴AP = $\frac{1}{2}$AF = $\frac{1}{2}$BC.
2. 如图,在四边形 ABCD 中,AB = CD,BC>AD,∠B = ∠C,求证:∠A = ∠D.

答案:
证明 过点 D 作 DE//AB 交 BC 于点 E,如图所示,
则∠B = ∠DEC,
∵∠B = ∠C,
∴∠DEC = ∠C,
∴DE = DC,
∵AB = CD,
∴AB = DE,
∴四边形 ABED 是平行四边形,
∴∠A = ∠BED,AD//BC,
∴∠ADE = ∠DEC = ∠C.
∵∠BED = ∠C + ∠EDC,
∴∠A = ∠ADE + ∠EDC = ∠ADC.

证明 过点 D 作 DE//AB 交 BC 于点 E,如图所示,
则∠B = ∠DEC,
∵∠B = ∠C,
∴∠DEC = ∠C,
∴DE = DC,
∵AB = CD,
∴AB = DE,
∴四边形 ABED 是平行四边形,
∴∠A = ∠BED,AD//BC,
∴∠ADE = ∠DEC = ∠C.
∵∠BED = ∠C + ∠EDC,
∴∠A = ∠ADE + ∠EDC = ∠ADC.
5. 如图,□ABCD 中,AB>AD,∠DAB 与∠ADC 的平分线交于点 E,∠ABC 与∠BCD 的平分线交于点 F,连接 EF,请证明:EF = AB - BC.

答案:
证明 延长 DE 交 AB 于点 M,如图,
∵四边形 ABCD 是平行四边形,
∴AD = BC,CD//AB,
∴∠ADC + ∠BAD = 180°,
∠CDM = ∠AME,
∵AE、DE 分别平分
∠DAB、∠ADC,
∴∠ADE + ∠DAE = 90°,∠ADM = ∠CDM,
∴∠AED = 90°,∠ADM = ∠AMD,
∴BC = AD = AM,
∴ED = EM,
∵四边形 ABCD 是平行四边形,
∴∠DAB = ∠BCD,
∵AE 平分∠DAB,CF 平分∠BCD,
∴∠DAE = ∠BCF,
同理可得∠ADE = ∠CBF = ∠ABF,
在△ADE 和△CBF 中,$\begin{cases} \angle ADE = \angle CBF, \\ AD = CB, \\ \angle DAE = \angle BCF, \end{cases}$
∴△ADE≌△CBF(ASA),
∴DE = BF,
∴EM = BF,
∵∠AMD = ∠ADM = ∠ABF,
∴EM//BF,
∴四边形 EFBM 是平行四边形,
∴EF = MB,
∵BM = AB - AM = AB - BC,
∴EF = AB - BC.

证明 延长 DE 交 AB 于点 M,如图,
∵四边形 ABCD 是平行四边形,
∴AD = BC,CD//AB,
∴∠ADC + ∠BAD = 180°,
∠CDM = ∠AME,
∵AE、DE 分别平分
∠DAB、∠ADC,
∴∠ADE + ∠DAE = 90°,∠ADM = ∠CDM,
∴∠AED = 90°,∠ADM = ∠AMD,
∴BC = AD = AM,
∴ED = EM,
∵四边形 ABCD 是平行四边形,
∴∠DAB = ∠BCD,
∵AE 平分∠DAB,CF 平分∠BCD,
∴∠DAE = ∠BCF,
同理可得∠ADE = ∠CBF = ∠ABF,
在△ADE 和△CBF 中,$\begin{cases} \angle ADE = \angle CBF, \\ AD = CB, \\ \angle DAE = \angle BCF, \end{cases}$
∴△ADE≌△CBF(ASA),
∴DE = BF,
∴EM = BF,
∵∠AMD = ∠ADM = ∠ABF,
∴EM//BF,
∴四边形 EFBM 是平行四边形,
∴EF = MB,
∵BM = AB - AM = AB - BC,
∴EF = AB - BC.
3. 如图,在△ABC 中,AB = AC,D 是 AB 延长线上一点,BD = AB,E 是 AB 的中点,连接 CD,CE,求证:CD = 2CE.

答案:
证明 如图所示,延长 CE 至点 F,使 EF = CE,连接 AF,BF,
∵AE = BE,
∴四边形 ACBF 是平行四边形.
∴BF = AC = AB = BD,
∴∠ABC = ∠ACB,
∴∠FBC = 180° - ∠ACB = 180° - ∠ABC = ∠DBC,
又
∵BC = BC,
∴△FBC≌△DBC(SAS),
∴CD = CF = 2CE.

证明 如图所示,延长 CE 至点 F,使 EF = CE,连接 AF,BF,
∵AE = BE,
∴四边形 ACBF 是平行四边形.
∴BF = AC = AB = BD,
∴∠ABC = ∠ACB,
∴∠FBC = 180° - ∠ACB = 180° - ∠ABC = ∠DBC,
又
∵BC = BC,
∴△FBC≌△DBC(SAS),
∴CD = CF = 2CE.
6. 如图,已知在△ABC 中,AB = AC,D 为 AB 上一点,E 为 AC 延长线上一点,BD = CE,连接 DE,求证:DE>BC.

答案:
证明 如图,过点 D 作 DF//BC,且 DF = BC,连接 EF,CD,CF,
∴四边形 DBCF 是平行四边形,
∴BD = CF,∠B = ∠DFC,
∵BD = CE,
∴CE = CF,
∴∠CEF = ∠CFE.
∵AB = AC,
∴∠ACB = ∠B = ∠DFC,
∵∠ACB = ∠CGE + ∠DEC > ∠DEC,
∴∠DFC > ∠DEC,
∴∠DFE = ∠DFC + ∠CFE > ∠DEC + ∠CEF = ∠DEF,
∴DE > DF,
∵DF = BC,
∴DE > BC.

证明 如图,过点 D 作 DF//BC,且 DF = BC,连接 EF,CD,CF,
∴四边形 DBCF 是平行四边形,
∴BD = CF,∠B = ∠DFC,
∵BD = CE,
∴CE = CF,
∴∠CEF = ∠CFE.
∵AB = AC,
∴∠ACB = ∠B = ∠DFC,
∵∠ACB = ∠CGE + ∠DEC > ∠DEC,
∴∠DFC > ∠DEC,
∴∠DFE = ∠DFC + ∠CFE > ∠DEC + ∠CEF = ∠DEF,
∴DE > DF,
∵DF = BC,
∴DE > BC.
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