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证明:
∵AM∥BN,
∴∠DAC=∠BCA。
∵AC平分∠BAM,
∴∠BAC=∠DAC,
∴∠BAC=∠BCA,
∴AB=BC。
∵BD⊥AC,
∴∠AOD=∠COB=90°。在△AOD和△COB中,∠DAO=∠BCO,∠AOD=∠COB,
由AC平分∠BAD及BD⊥AC易证AO=CO,
∴△AOD≌△COB(AAS),
∴AD=BC。
∵AD∥BC,
∴四边形ABCD是平行四边形,又AB=BC,
∴四边形ABCD是菱形。
(1)证明:
∵四边形ABCD是矩形,
∴对角线AC、BD互相平分且交于点O,即O为AC、BD中点。
∵EG、FH都经过点O,
∴EO=OG,FO=OH,
∴四边形EFGH是平行四边形。
∵EG⊥FH,
∴平行四边形EFGH是菱形,即四边形EFGH为矩形ABCD的内接菱形。
(2)①如图

②当0<a<6时,0个;
当a=6时, 1个;
当6<a<8时, 2个;
当8<a<10时,4个;
当a=10时, 2个;
当a>10时,0个
【分析】
要证明四边形$ABCD$是菱形,可先回忆菱形的判定方法,优先考虑“先证平行四边形,再结合特殊条件判定菱形”的思路:
1. 利用$AM// BN$的平行线性质,结合$AC$平分$∠ BAM$的角平分线条件,推导角相等,进而得到边相等$BA=BC$;
2. 再通过$BD⊥ AC$的垂直条件,结合角平分线,推导得出$AB=AD$,从而得到$AD=BC$,结合$AD// BC$证明四边形是平行四边形;
3. 最后利用“对角线互相垂直的平行四边形是菱形”的判定定理完成证明。
【解析】
证明:
∵ $AM// BN$,
∴ $∠ DAC=∠ BCA$(两直线平行,内错角相等)。
∵ $AC$ 平分 $∠ BAM$,
∴ $∠ DAC=∠ BAC$(角平分线的定义)。
∴ $∠ BCA=∠ BAC$(等量代换)。
∴ $BA=BC$(等角对等边)。
∵ $BD⊥ AC$,
∴ $∠ AOB=∠ AOD=90°$(垂直的定义)。
∵ $∠ DAC=∠ BAC$,根据三角形内角和定理,$∠ ABO=90°-∠ BAC$,$∠ ADO=90°-∠ DAC$,
∴ $∠ ABO=∠ ADO$(等量代换)。
∴ $AB=AD$(等角对等边)。
∴ $AD=BC$(等量代换)。

∵ $AD// BC$,
∴ 四边形$ABCD$是平行四边形(一组对边平行且相等的四边形是平行四边形)。
∵ $BD⊥ AC$,
∴ $□ ABCD$是菱形(对角线互相垂直的平行四边形是菱形)。
【答案】
四边形$ABCD$是菱形得证。
【知识点】
菱形的判定;平行线的性质;等腰三角形的判定与性质
【点评】
本题综合考查了几何图形的性质与判定,解题核心是通过角的关系推导边的等量关系,逐步完成平行四边形和菱形的判定,需要学生熟练掌握平行线、角平分线、等腰三角形及菱形相关定理的转化应用,理清角与边的逻辑关联。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 对于第(1)问:要证明四边形$EFGH$是矩形的内接菱形,需结合内接菱形的定义,先证它是菱形,再确认顶点位置符合要求。首先利用矩形“对角线互相平分、对边平行”的性质,得到全等三角形的条件,证明$△ AOF≌△ COH$,推出$OF=OH$,同理证得$OE=OG$,由此可证四边形$EFGH$是平行四边形;再结合已知$EG⊥ FH$,根据“对角线互相垂直的平行四边形是菱形”,即可证得它是菱形,结合题目给出的点的位置,满足内接菱形的定义。
2. 对于第(2)问:
① 作图可利用(1)的结论,过矩形的中心作两条互相垂直的线段,分别与矩形各边交于四点,顺次连接即可得到内接菱形(或作长度为$a$的对角线,再作其垂直平分线与矩形边相交,连接成菱形)。
② 需先通过勾股定理算出矩形对角线长为10,再分类讨论对角线$a$的不同取值范围:结合矩形的边长、对角线长度,分析不同长度下内接菱形的存在数量,注意边界值的特殊情况。
【解析】
(1) 证明:
∵ 四边形$ABCD$是矩形,
∴ $OA=OC$,$AB// CD$,
∴ $∠ OAF=∠ OCH$。
在$△ AOF$和$△ COH$中,
$\begin{cases}∠ OAF=∠ OCH \\OA=OC \\∠ AOF=∠ COH\end{cases}$
∴ $△ AOF≌△ COH$(ASA),
∴ $OF=OH$。
同理可证:$OE=OG$,
∴ 四边形$EFGH$是平行四边形。

∵ $EG⊥ FH$,
∴ 平行四边形$EFGH$是菱形。
∵ 点$E$,$F$,$G$,$H$分别在矩形$ABCD$的各边(不含端点)上,
∴ 四边形$EFGH$为矩形$ABCD$的内接菱形。
(2) ① 作图:
步骤:连接矩形$ABCD$的对角线$AC$、$BD$交于点$O$;过点$O$作一条长度为$a$的线段$EG$,分别交$AB$、$CD$于$E$、$G$;作$EG$的垂线$FH$,分别交$AD$、$BC$于$H$、$F$;顺次连接$E$、$F$、$G$、$H$,四边形$EFGH$即为所求(作图痕迹保留,答案不唯一)。
② 由$AB=6$,$AD=8$,根据勾股定理得矩形对角线长为$\sqrt{6^2+8^2}=10$,分类讨论:
当$0<a<6$时,无法作出符合条件的内接菱形,个数为$0$;
当$a=6$时,仅存在$1$个以$6$为对角线的内接菱形;
当$6<a<8$时,存在$2$种不同位置的内接菱形;
当$8<a<10$时,存在$4$种不同位置的内接菱形;
当$a=10$时,存在$2$个以矩形对角线为对角线的内接菱形;
当$a>10$时,矩形内最长线段为对角线10,无法作出,个数为$0$。
【答案】
(1) 证明见上述解析;
(2) ① 作图见上述解析(答案不唯一);
② 当$0<a<6$时,$0$个;当$a=6$时,$1$个;当$6<a<8$时,$2$个;当$8<a<10$时,$4$个;当$a=10$时,$2$个;当$a>10$时,$0$个。
【知识点】
矩形的性质,菱形的判定,全等三角形的判定
【点评】
本题综合考查了矩形、菱形的性质与判定,同时涉及分类讨论思想的应用,需要结合矩形的边长、对角线长度,全面分析不同对角线长度下内接菱形的存在情况,对图形的空间想象能力和逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.3