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1. 如图,在四边形 $ABCD$ 中,对角线 $AC$ 和 $BD$ 相交于点 $O$,$AC = BD$,$M$、$P$、$N$ 分别是边 $AB$、$BC$、$CD$ 的中点,连接 $MN$,分别交 $AC$、$BD$ 于点 $F$、$E$,$Q$ 是 $MN$ 的中点,连接 $PQ$,求证:$PQ\perp MN$。(M8202004)

答案:
证明 如图,连接 PM、PN.
∵ M、P 分别是边 AB、BC 的中点,
∴ $PM// AC$, $PM = \frac{1}{2}AC$.
∵ N、P 分别是边 CD、BC 的中点,
∴ $PN// BD$, $PN = \frac{1}{2}BD$,
又
∵ $AC = BD$,
∴ $PM = PN$.
∵ Q 是 MN 的中点,
∴ $PQ\perp MN$.

证明 如图,连接 PM、PN.
∵ M、P 分别是边 AB、BC 的中点,
∴ $PM// AC$, $PM = \frac{1}{2}AC$.
∵ N、P 分别是边 CD、BC 的中点,
∴ $PN// BD$, $PN = \frac{1}{2}BD$,
又
∵ $AC = BD$,
∴ $PM = PN$.
∵ Q 是 MN 的中点,
∴ $PQ\perp MN$.
2.(2024 山东潍坊一模)如图,在 $\triangle ABC$ 中,$D$ 是 $BC$ 边的中点,$AE$ 是 $\angle BAC$ 的平分线,$AE\perp CE$ 于点 $E$,连接 $DE$。若 $AC = 5$,$DE = 1$,则 $AB$ 等于( )(M8202004)

A.7
B.6.5
C.6
D.5.5
A.7
B.6.5
C.6
D.5.5
答案:
A 如图,延长 CE 交 AB 于点 F.
∵ AE 平分∠BAC, $AE\perp CE$,
∴ $∠EAF = ∠EAC$,
$∠AEF = ∠AEC$,
在△EAF 与△EAC 中,
$\begin{cases}∠EAF = ∠EAC, \\AE = AE, \\∠AEF = ∠AEC,\end{cases}$
∴ $△EAF\cong△EAC(ASA)$,
∴ $AF = AC = 5$, $EF = EC$,
又
∵ D 是 BC 的中点,
∴ DE 是△BCF 的中位线,
∴ $BF = 2DE = 2$,
∴ $AB = AF + BF = 5 + 2 = 7$.故选 A.

A 如图,延长 CE 交 AB 于点 F.
∵ AE 平分∠BAC, $AE\perp CE$,
∴ $∠EAF = ∠EAC$,
$∠AEF = ∠AEC$,
在△EAF 与△EAC 中,
$\begin{cases}∠EAF = ∠EAC, \\AE = AE, \\∠AEF = ∠AEC,\end{cases}$
∴ $△EAF\cong△EAC(ASA)$,
∴ $AF = AC = 5$, $EF = EC$,
又
∵ D 是 BC 的中点,
∴ DE 是△BCF 的中位线,
∴ $BF = 2DE = 2$,
∴ $AB = AF + BF = 5 + 2 = 7$.故选 A.
3. 如图,$\triangle ABC$ 中,$AB = 8$,$AD$ 为 $\triangle ABC$ 的外角平分线,且 $AD\perp CD$ 于点 $D$,$E$ 为 $BC$ 的中点,连接 $DE$,若 $DE = 10$,则 $AC$ 的长为(M8202004)( )

A.12
B.14
C.16
D.18
A.12
B.14
C.16
D.18
答案:
A 如图,延长 BA、CD 交于点 F,
∵ AD 平分∠FAC,
∴ $∠DAF = ∠DAC$,
∵ $AD\perp CD$,
∴ $∠ADF = ∠ADC = 90^{\circ}$,
在△ADF 和△ADC 中,
$\begin{cases}∠DAF = ∠DAC, \\AD = AD, \\∠ADF = ∠ADC,\end{cases}$
∴ $△ADF\cong△ADC(ASA)$,
∴ $CD = DF$, $AC = AF$,
∵ $CD = DF$,E 为 BC 的中点,
∴ DE 是△BCF 的中位线,
∴ $BF = 2DE = 20$,
∴ $AF = BF - AB = 20 - 8 = 12$,
∴ $AC = AF = 12$,故选 A.

A 如图,延长 BA、CD 交于点 F,
∵ AD 平分∠FAC,
∴ $∠DAF = ∠DAC$,
∵ $AD\perp CD$,
∴ $∠ADF = ∠ADC = 90^{\circ}$,
在△ADF 和△ADC 中,
$\begin{cases}∠DAF = ∠DAC, \\AD = AD, \\∠ADF = ∠ADC,\end{cases}$
∴ $△ADF\cong△ADC(ASA)$,
∴ $CD = DF$, $AC = AF$,
∵ $CD = DF$,E 为 BC 的中点,
∴ DE 是△BCF 的中位线,
∴ $BF = 2DE = 20$,
∴ $AF = BF - AB = 20 - 8 = 12$,
∴ $AC = AF = 12$,故选 A.
4. 如图,在四边形 $ABCD$ 中,$AC\perp BC$ 于点 $C$,$AD// BC$,$BC = 3$,$AC = 4$,$AD = 6$,$M$ 是 $BD$ 的中点,则 $CM$ 的长为( )

A.$\frac{3}{2}$
B.2
C.$\frac{5}{2}$
D.3
A.$\frac{3}{2}$
B.2
C.$\frac{5}{2}$
D.3
答案:
C 如图,延长 BC 到 E,使 $CE = BC$,则 $BE = 2BC = 6 = AD$,
∵ $AD// BC$,
∴ 四边形 ABED 是平行四边形,
∵ M 是 BD 的中点, $BC = CE$,
∴ $CM = \frac{1}{2}DE = \frac{1}{2}AB$,
∵ $AC\perp BC$,
∴ $AB = \sqrt{AC^{2}+BC^{2}} = \sqrt{4^{2}+3^{2}} = 5$,
∴ $CM = \frac{5}{2}$.

C 如图,延长 BC 到 E,使 $CE = BC$,则 $BE = 2BC = 6 = AD$,
∵ $AD// BC$,
∴ 四边形 ABED 是平行四边形,
∵ M 是 BD 的中点, $BC = CE$,
∴ $CM = \frac{1}{2}DE = \frac{1}{2}AB$,
∵ $AC\perp BC$,
∴ $AB = \sqrt{AC^{2}+BC^{2}} = \sqrt{4^{2}+3^{2}} = 5$,
∴ $CM = \frac{5}{2}$.
5. 如图,在 $\triangle ABC$ 中,$\angle ABC = 90^{\circ}$,$AB = BC$,$BD\perp AC$ 于点 $D$,$CE$ 平分 $\angle ACB$,交 $AB$ 于点 $E$,交 $BD$ 于点 $F$。
(1) 求证:$\triangle BEF$ 是等腰三角形。
(2) 求证:$BD=\frac{1}{2}(BC + BF)$。

(1) 求证:$\triangle BEF$ 是等腰三角形。
(2) 求证:$BD=\frac{1}{2}(BC + BF)$。
答案:
证明 (1)
∵ $AB = BC$, $BD\perp AC$ 于点 D,
∴ $∠ABD = ∠CBD$, $AD = CD$,
∵ $∠ABC = 90^{\circ}$,
∴ $∠ACB = 45^{\circ}$,
∵ CE 平分∠ACB,
∴ $∠ECB = ∠ACE = 22.5^{\circ}$,
∴ $∠BEF = 67.5^{\circ}$, $∠BFE = ∠CFD = 67.5^{\circ}$,
∴ $∠BEF = ∠BFE$,
∴ $BE = BF$,
∴ △BEF 是等腰三角形.
(2)如图,延长 AB 至点 M,使得 $BM = AB$,连接 CM,
∵ D 是 AC 的中点,
∴ $BD// MC$, $BD = \frac{1}{2}MC$,
∴ $∠BFE = ∠MCE$,
由(1)得 $∠BEF = ∠BFE$, $BE = BF$,
∴ $∠BEF = ∠MCE$,
∴ $ME = MC$,
∴ $BD = \frac{1}{2}MC = \frac{1}{2}ME = \frac{1}{2}(MB + BE) = \frac{1}{2}(BC + BF)$.

证明 (1)
∵ $AB = BC$, $BD\perp AC$ 于点 D,
∴ $∠ABD = ∠CBD$, $AD = CD$,
∵ $∠ABC = 90^{\circ}$,
∴ $∠ACB = 45^{\circ}$,
∵ CE 平分∠ACB,
∴ $∠ECB = ∠ACE = 22.5^{\circ}$,
∴ $∠BEF = 67.5^{\circ}$, $∠BFE = ∠CFD = 67.5^{\circ}$,
∴ $∠BEF = ∠BFE$,
∴ $BE = BF$,
∴ △BEF 是等腰三角形.
(2)如图,延长 AB 至点 M,使得 $BM = AB$,连接 CM,
∵ D 是 AC 的中点,
∴ $BD// MC$, $BD = \frac{1}{2}MC$,
∴ $∠BFE = ∠MCE$,
由(1)得 $∠BEF = ∠BFE$, $BE = BF$,
∴ $∠BEF = ∠MCE$,
∴ $ME = MC$,
∴ $BD = \frac{1}{2}MC = \frac{1}{2}ME = \frac{1}{2}(MB + BE) = \frac{1}{2}(BC + BF)$.
6. 如图,在 $\triangle ABC$ 中,$\angle C = 90^{\circ}$,$CA = CB$,$E$,$F$ 分别为 $CA$,$CB$ 上的点,$CE = CF$,$M$,$N$ 分别为 $AF$,$BE$ 的中点,求证:$AE=\sqrt{2}MN$。

答案:
证明 如图,取 AB 的中点 G,连接 MG,NG,
∵ M,N 分别为 AF,BE 的中点,
∴ $NG = \frac{1}{2}AE$, $NG// AE$, $MG = \frac{1}{2}BF$, $MG// BF$,
∴ $∠BGN = ∠BAC$, $∠AGM = ∠ABC$,
∵ $CA = CB$, $CE = CF$, $AC\perp BC$,
∴ $AE = BF$, $NG\perp MG$,
∴ $MG = NG$, $∠MGN = 90^{\circ}$,
∴ △MNG 是等腰直角三角形,
∴ $MN = \sqrt{NG^{2}+GM^{2}} = \sqrt{2}NG$,即 $NG = \frac{\sqrt{2}}{2}MN$,
∴ $AE = 2NG = 2\times\frac{\sqrt{2}}{2}MN = \sqrt{2}MN$,即 $AE = \sqrt{2}MN$.

证明 如图,取 AB 的中点 G,连接 MG,NG,
∵ M,N 分别为 AF,BE 的中点,
∴ $NG = \frac{1}{2}AE$, $NG// AE$, $MG = \frac{1}{2}BF$, $MG// BF$,
∴ $∠BGN = ∠BAC$, $∠AGM = ∠ABC$,
∵ $CA = CB$, $CE = CF$, $AC\perp BC$,
∴ $AE = BF$, $NG\perp MG$,
∴ $MG = NG$, $∠MGN = 90^{\circ}$,
∴ △MNG 是等腰直角三角形,
∴ $MN = \sqrt{NG^{2}+GM^{2}} = \sqrt{2}NG$,即 $NG = \frac{\sqrt{2}}{2}MN$,
∴ $AE = 2NG = 2\times\frac{\sqrt{2}}{2}MN = \sqrt{2}MN$,即 $AE = \sqrt{2}MN$.
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