【分析】
(1) 要证明$AE// CF$,可先利用正方形对边平行且相等的性质,结合E、F是中点的条件,证明四边形$AFCE$是平行四边形,根据平行四边形对边平行即可得证;
(2) 要证明$∠ AGE=90°$,先由(1)的结论$AE// CF$结合$DG⊥ CF$,推出$DG⊥ AE$,再利用直角三角形斜边中线性质得到$EG=ED$,结合垂直平分线性质得到$AG=AD$,最后通过SSS证明$△ ADE≌△ AGE$,利用全等三角形对应角相等即可证得;
(3) 求$CG$的长度,可先利用勾股定理求出$CF$的长,再通过证明$△ CDG∽△ FCB$,利用相似三角形对应边成比例计算,或用面积法结合勾股定理求解。
【解析】
(1) 证明:
∵ 四边形$ABCD$是正方形,
∴ $AB = CD$,$AB // CD$.
∵ $E$,$F$分别为$CD$,$AB$的中点,
∴ $AF = \frac{1}{2}AB$,$CE = \frac{1}{2}CD$,
∴ $AF = CE$,且$AF // CE$,
∴ 四边形$AFCE$是平行四边形,
∴ $AE // CF$;
(2) 证明:
设$AE$与$DG$交于点$H$,
由(1)知$AE // CF$,又$DG ⊥ CF$,
∴ $DG ⊥ AE$,即$∠ AHD = 90°$.
∵ $E$是$CD$的中点,在$Rt△ DGC$中,根据直角三角形斜边中线等于斜边的一半,得$EG = ED = EC$.
∵ $DG ⊥ AE$,$H$为$DG$中点,
∴ $AE$垂直平分$DG$,
∴ $AG = AD$.
在$△ ADE$和$△ AGE$中,
$\begin{cases}AD = AG, \\AE = AE, \\ED = EG,\end{cases}$
∴ $△ ADE ≌ △ AGE (\mathrm{SSS})$,
∴ $∠ AGE = ∠ ADE = 90°$;
(3) 解:
∵ 正方形的边长为2,
∴ $BC = 2$,$BF = \frac{1}{2}AB = 1$,
在$Rt△ CBF$中,由勾股定理得:
$CF = \sqrt{BC^2 + BF^2} = \sqrt{2^2 + 1^2} = \sqrt{5}$.
∵ $∠ CGD = ∠ B = 90°$,$∠ DCG = ∠ FCB$,
∴ $△ CDG ∽ △ FCB$,
∴ $\frac{CG}{CB} = \frac{CD}{CF}$,
即$\frac{CG}{2} = \frac{2}{\sqrt{5}}$,
解得$CG = \frac{4}{\sqrt{5}} = \frac{2\sqrt{5}}{5}$.
【答案】
(1) 证明见解析;
(2) 证明见解析;
(3) $\boldsymbol{\frac{2\sqrt{5}}{5}}$
【知识点】
正方形的性质、平行四边形的判定与性质、全等三角形的判定与性质
【点评】
本题综合考查正方形、平行四边形、全等三角形及相似三角形的相关知识,解题关键是熟练掌握正方形的边与角的性质,灵活运用平行四边形、全等、相似的判定定理解决问题,第(3)问方法多样,可根据自身知识储备选择合适的解法。
【难度系数】
0.6