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17. $ \triangle ABC $ 在平面直角坐标系中的位置如图所示.将 $ \triangle ABC $ 先向下平移 4 个单位长度,再向右平移 3 个单位长度,画出平移后的 $ \triangle A_1B_1C_1 $,并计算 $ \triangle A_1B_1C_1 $ 的面积.

答案:
如图,$\triangle A_{1}B_{1}C_{1}$ 是所求作的图形,$\triangle A_{1}B_{1}C_{1}$ 的面积 $= 2 \times 2 - \frac{1}{2} \times 1 \times 1 - 2 \times \frac{1}{2} \times 2 \times 1 = \frac{3}{2}$。
如图,$\triangle A_{1}B_{1}C_{1}$ 是所求作的图形,$\triangle A_{1}B_{1}C_{1}$ 的面积 $= 2 \times 2 - \frac{1}{2} \times 1 \times 1 - 2 \times \frac{1}{2} \times 2 \times 1 = \frac{3}{2}$。
18. 如图,在正方形 $ ABCD $ 中,$ E $ 为 $ AB $ 的中点,$ F $ 是 $ AD $ 上一点,且 $ AF= \frac{1}{4}AD $.证明:$ \triangle FEC $ 是直角三角形.

答案:
设正方形 $ABCD$ 的边长为 $4a$。
∵ $E$ 为 $AB$ 的中点,$AF = \frac{1}{4}AD$,
∴ $AE = EB = 2a$,$AF = a$,$FD = 3a$。
在 $Rt\triangle AEF$ 中,$EF^{2} = AE^{2} + AF^{2} = 5a^{2}$,
在 $Rt\triangle BCE$ 中,$CE^{2} = BE^{2} + BC^{2} = 20a^{2}$,
在 $Rt\triangle CDF$ 中,$CF^{2} = DF^{2} + CD^{2} = 25a^{2}$,
∴ $CF^{2} = CE^{2} + EF^{2}$,
∴ $\triangle FEC$ 是直角三角形。
∵ $E$ 为 $AB$ 的中点,$AF = \frac{1}{4}AD$,
∴ $AE = EB = 2a$,$AF = a$,$FD = 3a$。
在 $Rt\triangle AEF$ 中,$EF^{2} = AE^{2} + AF^{2} = 5a^{2}$,
在 $Rt\triangle BCE$ 中,$CE^{2} = BE^{2} + BC^{2} = 20a^{2}$,
在 $Rt\triangle CDF$ 中,$CF^{2} = DF^{2} + CD^{2} = 25a^{2}$,
∴ $CF^{2} = CE^{2} + EF^{2}$,
∴ $\triangle FEC$ 是直角三角形。
19. 如图,在 $ \square ABCD $ 中,点 $ E,F,G,H $ 分别在边 $ AB,BC,CD,DA $ 上,$ AE = CG $,$ AH = CF $.
(1) 求证:$ \triangle AEH\cong\triangle CGF $;
(2) 若 $ EG $ 平分 $ \angle HEF $,求证:四边形 $ EFGH $ 是菱形.

(1) 求证:$ \triangle AEH\cong\triangle CGF $;
(2) 若 $ EG $ 平分 $ \angle HEF $,求证:四边形 $ EFGH $ 是菱形.
答案:
(1)
∵ 四边形 $ABCD$ 是平行四边形,
∴ $\angle A = \angle C$。
在 $\triangle AEH$ 与 $\triangle CGF$ 中,$\begin{cases} AE = CG, \\ \angle A = \angle C, \\ AH = CF, \end{cases}$
∴ $\triangle AEH \cong \triangle CGF$。
(2)
∵ 四边形 $ABCD$ 是平行四边形,
∴ $AD = BC$,$AB = CD$,$\angle B = \angle D$。
∵ $AE = CG$,$AH = CF$,
∴ $EB = DG$,$HD = BF$。
∴ $\triangle BEF \cong \triangle DGH$。
∴ $EF = HG$。
又
∵ $\triangle AEH \cong \triangle CGF$,
∴ $EH = GF$。
∴ 四边形 $HEFG$ 为平行四边形。
∴ $EH // FG$,
∴ $\angle HEG = \angle FGE$。
∵ $EG$ 平分 $\angle HEF$,
∴ $\angle HEG = \angle FEG$,
∴ $\angle FGE = \angle FEG$,
∴ $EF = GF$,
∴ 四边形 $EFGH$ 是菱形。
(1)
∵ 四边形 $ABCD$ 是平行四边形,
∴ $\angle A = \angle C$。
在 $\triangle AEH$ 与 $\triangle CGF$ 中,$\begin{cases} AE = CG, \\ \angle A = \angle C, \\ AH = CF, \end{cases}$
∴ $\triangle AEH \cong \triangle CGF$。
(2)
∵ 四边形 $ABCD$ 是平行四边形,
∴ $AD = BC$,$AB = CD$,$\angle B = \angle D$。
∵ $AE = CG$,$AH = CF$,
∴ $EB = DG$,$HD = BF$。
∴ $\triangle BEF \cong \triangle DGH$。
∴ $EF = HG$。
又
∵ $\triangle AEH \cong \triangle CGF$,
∴ $EH = GF$。
∴ 四边形 $HEFG$ 为平行四边形。
∴ $EH // FG$,
∴ $\angle HEG = \angle FGE$。
∵ $EG$ 平分 $\angle HEF$,
∴ $\angle HEG = \angle FEG$,
∴ $\angle FGE = \angle FEG$,
∴ $EF = GF$,
∴ 四边形 $EFGH$ 是菱形。
20. 如图,在 $ \triangle ABC $ 中,$ \angle ABC = 90^{\circ} $,$ E $ 为 $ AC $ 的中点.
操作:过点 $ C $ 作 $ BE $ 的垂线,过点 $ A $ 作 $ BE $ 的平行线,两直线相交于点 $ D $,在 $ AD $ 的延长线上截取 $ DF = BE $.连结 $ EF,BD $.
(1) 试判断 $ EF $ 与 $ BD $ 之间具有怎样的关系.并证明你所得的结论;
(2) 如果 $ AF = 13 $,$ CD = 6 $,求 $ AC $ 的长.

操作:过点 $ C $ 作 $ BE $ 的垂线,过点 $ A $ 作 $ BE $ 的平行线,两直线相交于点 $ D $,在 $ AD $ 的延长线上截取 $ DF = BE $.连结 $ EF,BD $.
(1) 试判断 $ EF $ 与 $ BD $ 之间具有怎样的关系.并证明你所得的结论;
(2) 如果 $ AF = 13 $,$ CD = 6 $,求 $ AC $ 的长.
答案:
操作如图所示。
(1) $EF$ 与 $BD$ 互相垂直平分。
证明如下:连结 $DE$,$BF$,
∵ $BE // DF$,$BE = DF$,
∴ 四边形 $BEDF$ 是平行四边形。
∵ $CD \perp BE$,
∴ $CD \perp AD$。
∵ $\angle ABC = 90^{\circ}$,$E$ 为 $AC$ 的中点,
∴ $BE = DE = \frac{1}{2}AC$,
∴ 平行四边形 $BEDF$ 是菱形,
∴ $EF$ 与 $BD$ 互相垂直平分。
(2) 设 $DF = BE = x$,则 $AC = 2x$,$AD = AF - DF = 13 - x$,
在 $Rt\triangle ACD$ 中,
∵ $AD^{2} + CD^{2} = AC^{2}$,
∴ $(13 - x)^{2} + 6^{2} = (2x)^{2}$,
即 $3x^{2} + 26x - 205 = 0$,解得 $x_{1} = -\frac{41}{3}$(舍去),$x_{2} = 5$,
∴ $AC = 10$,故 $AC$ 的长是 $10$。
操作如图所示。
(1) $EF$ 与 $BD$ 互相垂直平分。
证明如下:连结 $DE$,$BF$,
∵ $BE // DF$,$BE = DF$,
∴ 四边形 $BEDF$ 是平行四边形。
∵ $CD \perp BE$,
∴ $CD \perp AD$。
∵ $\angle ABC = 90^{\circ}$,$E$ 为 $AC$ 的中点,
∴ $BE = DE = \frac{1}{2}AC$,
∴ 平行四边形 $BEDF$ 是菱形,
∴ $EF$ 与 $BD$ 互相垂直平分。
(2) 设 $DF = BE = x$,则 $AC = 2x$,$AD = AF - DF = 13 - x$,
在 $Rt\triangle ACD$ 中,
∵ $AD^{2} + CD^{2} = AC^{2}$,
∴ $(13 - x)^{2} + 6^{2} = (2x)^{2}$,
即 $3x^{2} + 26x - 205 = 0$,解得 $x_{1} = -\frac{41}{3}$(舍去),$x_{2} = 5$,
∴ $AC = 10$,故 $AC$ 的长是 $10$。
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