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解:图中相等的锐角有$\angle ACB=\angle DBC$,$\angle AEB=\angle DEC$,$\angle ABD = \angle DCA$。
证明如下:
- 证明$\angle ACB=\angle DBC$:
在$Rt\triangle ABC$和$Rt\triangle DCB$中,$\left\{\begin{array}{l}AB = DC\\BC = CB\end{array}\right.$(已知$AB = DC$,$BC$为公共边)。
根据$HL$(斜边 - 直角边)定理,可得$Rt\triangle ABC\cong Rt\triangle DCB$。
由全等三角形的对应角相等,所以$\angle ACB=\angle DBC$。
- 证明$\angle AEB=\angle DEC$:
因为$\angle AEB$与$\angle DEC$是对顶角,根据对顶角的性质:对顶角相等,所以$\angle AEB=\angle DEC$。
- 证明$\angle ABD=\angle DCA$:
因为$\angle A=\angle D = 90^{\circ}$,$\angle AEB=\angle DEC$(已证)。
根据三角形内角和为$180^{\circ}$,在$\triangle ABE$中,$\angle ABD=180^{\circ}-\angle A-\angle AEB$;在$\triangle DCE$中,$\angle DCA=180^{\circ}-\angle D-\angle DEC$。
所以$\angle ABD=\angle DCA$。
综上,图中相等的锐角为$\boldsymbol{\angle ACB=\angle DBC}$,$\boldsymbol{\angle AEB=\angle DEC}$,$\boldsymbol{\angle ABD = \angle DCA}$。
解:图中相等的锐角有$\angle ACB=\angle DBC$,$\angle AEB=\angle DEC$,$\angle ABD = \angle DCA$。
证明如下:
- 证明$\angle ACB=\angle DBC$:
在$Rt\triangle ABC$和$Rt\triangle DCB$中,$\left\{\begin{array}{l}AB = DC\\BC = CB\end{array}\right.$(已知$AB = DC$,$BC$为公共边)。
根据$HL$(斜边 - 直角边)定理,可得$Rt\triangle ABC\cong Rt\triangle DCB$。
由全等三角形的对应角相等,所以$\angle ACB=\angle DBC$。
- 证明$\angle AEB=\angle DEC$:
因为$\angle AEB$与$\angle DEC$是对顶角,根据对顶角的性质:对顶角相等,所以$\angle AEB=\angle DEC$。
- 证明$\angle ABD=\angle DCA$:
因为$\angle A=\angle D = 90^{\circ}$,$\angle AEB=\angle DEC$(已证)。
根据三角形内角和为$180^{\circ}$,在$\triangle ABE$中,$\angle ABD=180^{\circ}-\angle A-\angle AEB$;在$\triangle DCE$中,$\angle DCA=180^{\circ}-\angle D-\angle DEC$。
所以$\angle ABD=\angle DCA$。
综上,图中相等的锐角为$\boldsymbol{\angle ACB=\angle DBC}$,$\boldsymbol{\angle AEB=\angle DEC}$,$\boldsymbol{\angle ABD = \angle DCA}$。
解:
方法一(利用等腰三角形性质)
因为$AB = AC$,所以$\angle B=\angle C$;因为$AD = AE$,所以$\angle ADE=\angle AED$。
又因为$\angle ADE=\angle B+\angle BAD$,$\angle AED=\angle C+\angle CAE$,且$\angle B=\angle C$,所以$\angle BAD=\angle CAE$。
在$\triangle ABD$和$\triangle ACE$中:
$\begin{cases}AB = AC\\\angle BAD=\angle CAE\\AD = AE\end{cases}$
根据$SAS$(边角边)定理,可得$\triangle ABD\cong\triangle ACE$。
所以$BD = CE$。
因为$BD = CE$,所以$BD + DE=CE + DE$,即$BE = CD$。
方法二(利用等腰三角形“三线合一”的拓展)
过点$A$作$AH\perp BC$于点$H$。
因为$AB = AC$,$AH\perp BC$,根据等腰三角形“三线合一”,可得$BH = CH$。
因为$AD = AE$,$AH\perp DE$,根据等腰三角形“三线合一”,可得$DH = EH$。
那么$BH - DH=CH - EH$,即$BD = CE$;$BH+EH = CH + DH$,即$BE = CD$。
综上,图中相等的线段还有$BD = CE$,$BE = CD$。
解:
方法一(利用等腰三角形性质)
因为$AB = AC$,所以$\angle B=\angle C$;因为$AD = AE$,所以$\angle ADE=\angle AED$。
又因为$\angle ADE=\angle B+\angle BAD$,$\angle AED=\angle C+\angle CAE$,且$\angle B=\angle C$,所以$\angle BAD=\angle CAE$。
在$\triangle ABD$和$\triangle ACE$中:
$\begin{cases}AB = AC\\\angle BAD=\angle CAE\\AD = AE\end{cases}$
根据$SAS$(边角边)定理,可得$\triangle ABD\cong\triangle ACE$。
所以$BD = CE$。
因为$BD = CE$,所以$BD + DE=CE + DE$,即$BE = CD$。
方法二(利用等腰三角形“三线合一”的拓展)
过点$A$作$AH\perp BC$于点$H$。
因为$AB = AC$,$AH\perp BC$,根据等腰三角形“三线合一”,可得$BH = CH$。
因为$AD = AE$,$AH\perp DE$,根据等腰三角形“三线合一”,可得$DH = EH$。
那么$BH - DH=CH - EH$,即$BD = CE$;$BH+EH = CH + DH$,即$BE = CD$。
综上,图中相等的线段还有$BD = CE$,$BE = CD$。
解:图中有$3$对全等的直角三角形,分别是$\triangle ABE\cong\triangle ACD$,$\triangle BOD\cong\triangle COE$,$\triangle ADO\cong\triangle AEO$。
证明$\triangle ABE\cong\triangle ACD$:
已知$CD\perp AB$,$BE\perp AC$,则$\angle AEB = \angle ADC=90^{\circ}$。
在$\triangle ABE$和$\triangle ACD$中:
$\begin{cases}\angle AEB=\angle ADC\\\angle A=\angle A\\AB = AC\end{cases}$
根据$AAS$(两角及其中一角的对边对应相等的两个三角形全等),可得$\triangle ABE\cong\triangle ACD$。
证明$\triangle BOD\cong\triangle COE$:
因为$\triangle ABE\cong\triangle ACD$,所以$AD = AE$,$BE = CD$。
又因为$AB = AC$,所以$BD=AB - AD$,$CE=AC - AE$,即$BD = CE$。
在$\triangle BOD$和$\triangle COE$中:
$\begin{cases}\angle BDO=\angle CEO = 90^{\circ}\\\angle BOD=\angle COE\\BD = CE\end{cases}$
根据$AAS$,可得$\triangle BOD\cong\triangle COE$。
证明$\triangle ADO\cong\triangle AEO$:
因为$\angle ADO=\angle AEO = 90^{\circ}$,$AD = AE$,$AO = AO$(公共边)。
根据$HL$(斜边和一条直角边对应相等的两个直角三角形全等),可得$\triangle ADO\cong\triangle AEO$。
综上,图中有$3$对全等的直角三角形。
解:图中有$3$对全等的直角三角形,分别是$\triangle ABE\cong\triangle ACD$,$\triangle BOD\cong\triangle COE$,$\triangle ADO\cong\triangle AEO$。
证明$\triangle ABE\cong\triangle ACD$:
已知$CD\perp AB$,$BE\perp AC$,则$\angle AEB = \angle ADC=90^{\circ}$。
在$\triangle ABE$和$\triangle ACD$中:
$\begin{cases}\angle AEB=\angle ADC\\\angle A=\angle A\\AB = AC\end{cases}$
根据$AAS$(两角及其中一角的对边对应相等的两个三角形全等),可得$\triangle ABE\cong\triangle ACD$。
证明$\triangle BOD\cong\triangle COE$:
因为$\triangle ABE\cong\triangle ACD$,所以$AD = AE$,$BE = CD$。
又因为$AB = AC$,所以$BD=AB - AD$,$CE=AC - AE$,即$BD = CE$。
在$\triangle BOD$和$\triangle COE$中:
$\begin{cases}\angle BDO=\angle CEO = 90^{\circ}\\\angle BOD=\angle COE\\BD = CE\end{cases}$
根据$AAS$,可得$\triangle BOD\cong\triangle COE$。
证明$\triangle ADO\cong\triangle AEO$:
因为$\angle ADO=\angle AEO = 90^{\circ}$,$AD = AE$,$AO = AO$(公共边)。
根据$HL$(斜边和一条直角边对应相等的两个直角三角形全等),可得$\triangle ADO\cong\triangle AEO$。
综上,图中有$3$对全等的直角三角形。
解:连接$BM$,$DM$。
因为$\angle ABC = 90^{\circ}$,$M$是$AC$中点,根据直角三角形斜边中线定理:直角三角形斜边的中线等于斜边的一半,所以$BM=\frac{1}{2}AC$。
同理,因为$\angle ADC = 90^{\circ}$,$M$是$AC$中点,所以$DM=\frac{1}{2}AC$。
则$BM = DM$。
又因为$N$是$BD$中点,根据等腰三角形三线合一(等腰三角形底边上的中线、底边上的高、顶角平分线互相重合),在$\triangle BMD$中,$BM = DM$,$N$是$BD$中点,所以$MN\perp BD$。
解:连接$BM$,$DM$。
因为$\angle ABC = 90^{\circ}$,$M$是$AC$中点,根据直角三角形斜边中线定理:直角三角形斜边的中线等于斜边的一半,所以$BM=\frac{1}{2}AC$。
同理,因为$\angle ADC = 90^{\circ}$,$M$是$AC$中点,所以$DM=\frac{1}{2}AC$。
则$BM = DM$。
又因为$N$是$BD$中点,根据等腰三角形三线合一(等腰三角形底边上的中线、底边上的高、顶角平分线互相重合),在$\triangle BMD$中,$BM = DM$,$N$是$BD$中点,所以$MN\perp BD$。
解:$AE = BD$,$AE\perp BD$。
证明:
步骤一:证明$\triangle ACE\cong\triangle BCD$
已知$AC\perp BC$,$DC\perp EC$,所以$\angle ACB=\angle DCE = 90^{\circ}$。
$\angle ACB+\angle ACD=\angle DCE+\angle ACD$,即$\angle BCD=\angle ACE$。
在$\triangle ACE$和$\triangle BCD$中,$\begin{cases}AC = BC\\\angle ACE=\angle BCD\\EC = DC\end{cases}$。
根据“边角边”($SAS$)判定定理,可得$\triangle ACE\cong\triangle BCD$。
由全等三角形的性质可知$AE = BD$。
步骤二:证明$AE\perp BD$
设$AE$与$BD$相交于点$O$,$AE$与$BC$相交于点$F$。
因为$\triangle ACE\cong\triangle BCD$,所以$\angle CAE=\angle CBD$。
在$\triangle ACF$中,$\angle CAE+\angle AFC+\angle ACB = 180^{\circ}$;在$\triangle BOF$中,$\angle CBD+\angle BFO+\angle BOF = 180^{\circ}$。
又因为$\angle AFC=\angle BFO$(对顶角相等),$\angle ACB = 90^{\circ}$。
所以$\angle BOF=\angle ACB = 90^{\circ}$,即$AE\perp BD$。
综上,$AE$与$BD$的数量关系是$AE = BD$,位置关系是$AE\perp BD$。
解:$AE = BD$,$AE\perp BD$。
证明:
步骤一:证明$\triangle ACE\cong\triangle BCD$
已知$AC\perp BC$,$DC\perp EC$,所以$\angle ACB=\angle DCE = 90^{\circ}$。
$\angle ACB+\angle ACD=\angle DCE+\angle ACD$,即$\angle BCD=\angle ACE$。
在$\triangle ACE$和$\triangle BCD$中,$\begin{cases}AC = BC\\\angle ACE=\angle BCD\\EC = DC\end{cases}$。
根据“边角边”($SAS$)判定定理,可得$\triangle ACE\cong\triangle BCD$。
由全等三角形的性质可知$AE = BD$。
步骤二:证明$AE\perp BD$
设$AE$与$BD$相交于点$O$,$AE$与$BC$相交于点$F$。
因为$\triangle ACE\cong\triangle BCD$,所以$\angle CAE=\angle CBD$。
在$\triangle ACF$中,$\angle CAE+\angle AFC+\angle ACB = 180^{\circ}$;在$\triangle BOF$中,$\angle CBD+\angle BFO+\angle BOF = 180^{\circ}$。
又因为$\angle AFC=\angle BFO$(对顶角相等),$\angle ACB = 90^{\circ}$。
所以$\angle BOF=\angle ACB = 90^{\circ}$,即$AE\perp BD$。
综上,$AE$与$BD$的数量关系是$AE = BD$,位置关系是$AE\perp BD$。
解:延长$AP$交$BC$于点$D$。
在$\triangle ACD$中,根据三角形三边关系:两边之和大于第三边,可得$AC + CD>AD$,即$AC + CD>AP + PD$ ①。
在$\triangle PBD$中,同理可得$PD + BD>BP$ ②。
①$+$②得:$AC + CD+PD + BD>AP + PD+BP$。
因为$CD + BD = BC$,所以$AC + BC+PD>AP + PD+BP$。
两边同时减去$PD$,可得$AP + BP<AC + BC$。
综上,$AP + BP<AC + BC$得证。
解(证明):设$\triangle ABC$,$AD$是$BC$边上的中线,且$AD = \frac{1}{2}BC$。
因为$AD$是中线,所以$BD = DC=\frac{1}{2}BC$,又因为$AD = \frac{1}{2}BC$,所以$AD = BD$,$AD = DC$。
在$\triangle ABD$中,$AD = BD$,则$\angle B=\angle BAD$(等边对等角)。
在$\triangle ACD$中,$AD = DC$,则$\angle C=\angle CAD$(等边对等角)。
因为$\angle BAC=\angle BAD + \angle CAD$,$\angle B+\angle C+\angle BAC = 180^{\circ}$(三角形内角和为$180^{\circ}$),把$\angle B=\angle BAD$,$\angle C=\angle CAD$代入可得:
$2(\angle BAD+\angle CAD)=180^{\circ}$,即$2\angle BAC = 180^{\circ}$,所以$\angle BAC = 90^{\circ}$。
所以$\triangle ABC$是直角三角形。
综上,这个三角形是直角三角形。
解:延长$AP$交$BC$于点$D$。
在$\triangle ACD$中,根据三角形三边关系:两边之和大于第三边,可得$AC + CD>AD$,即$AC + CD>AP + PD$ ①。
在$\triangle PBD$中,同理可得$PD + BD>BP$ ②。
①$+$②得:$AC + CD+PD + BD>AP + PD+BP$。
因为$CD + BD = BC$,所以$AC + BC+PD>AP + PD+BP$。
两边同时减去$PD$,可得$AP + BP<AC + BC$。
综上,$AP + BP<AC + BC$得证。