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80
解:
​$ (1) $​证明:∵​$AD$​平分​$∠ BAC$​,
∴​$∠ BAD=∠ CAD$​。
∵​$EG// AD$​,
∴​$∠ BAD=∠ G$​,​$∠ CAD=∠ AFG$​。
∴​$∠ G=∠ AFG$​。
∴​$AF=AG$​。
∴​$△ AFG$​是等腰三角形。
​$ (2) $​∵​$CE=EF$​,
∴​$∠ CFE=∠ C$​。
∵​$∠ AFG=∠ CFE$​,​$∠ AFG=∠ CAD$​,
∴​$∠ C=∠ CAD$​。
∵​$∠ BAC=80°$​,​$AD$​平分​$∠ BAC$​,
∴​$∠ CAD=\frac {1}{2}∠ BAC=40°$​,
∴​$∠ C=∠ CAD=40°$​。
∴​$∠ B=180°-∠ BAC-∠ C=180°-80°-40°=60°$​。
解:
​$ (1) $​证明:∵​$AD⊥ BC$​,
∴​$∠ ADB=∠ GDC=90°$​,
∴​$∠ B+∠ BAD=90°$​,​$∠ GCD+∠ CGD=90°$​。
∵​$BE=CE$​,
∴​$∠ B=∠ GCD$​。
∴​$∠ BAD=∠ CGD$​。
又∵​$∠ CGD=∠ AGE$​,
∴​$∠ BAD=∠ AGE$​。
∴​$AE=GE$​。
∴​$△ AEG$​为等腰三角形。
​$ (2) $​如图,过点​$E$​作​$EH⊥ AD$​,垂足为​$H$​,则​$∠ EHG=90°$​。
∵​$G$​为​$CE$​的中点,
∴​$EG=CG$​。
​$ $​在​$△ EHG$​和​$△ CDG$​中,
​$ \begin {cases} ∠ EHG=∠ CDG,\\∠ EGH=∠ CGD,\\EG=CG, \end {cases}$​
∴​$△ EHG≌△ CDG$​。
∴​$HG=DG$​。
∵​$AE=GE$​,​$EH⊥ AD$​,
∴​$AH=HG$​。
∴​$AH=HG=DG$​。
∵​$DG=5$​,
∴​$AG=AH+HG=10$​。

证明:
​$ (1) $​∵​$AB=AC$​,​$∠ BAC=36°$​,
∴​$∠ ABC=∠ ACB=\frac {1}{2}(180°-∠ BAC)=72°$​。
∵​$BD$​是​$∠ ABC$​的平分线,
∴​$∠ ABD=\frac {1}{2}∠ ABC=36°$​。
∴​$∠ BAD=∠ ABD$​。
∴​$AD=BD$​。
又∵​$E$​是​$AB$​的中点,
∴​$DE⊥ AB$​,即​$EF⊥ AB$​。
​$ (2) $​∵​$EF⊥ AB$​,​$E$​是​$AB$​的中点,
∴​$EF$​垂直平分​$AB$​。
∴​$AF=BF$​。
∴​$∠ BAF=∠ ABF$​。
​$ $​由​$(1)$​知​$∠ ABD=∠ BAD=36°$​,
∴​$∠ FAD=∠ FBD=72°-36°=36°$​。
又∵​$∠ ACB=72°$​,
∴​$∠ AFC=∠ ACB-∠ CAF=36°$​。
∴​$∠ CAF=∠ AFC=36°$​。
∴​$AC=CF$​,即​$△ ACF$​为等腰三角形。
【分析】要解决这个问题,需先根据航行的速度和时间求出MN的长度,再结合方位角确定三角形的内角度数,通过角的关系判定等腰三角形,进而求出NP的距离。具体思路:1. 利用路程公式计算MN的长度;2. 根据方位角和平角性质求出∠NPM的度数,结合正北方向的平行关系得到∠M的度数;3. 由等角对等边判定△NPM为等腰三角形,从而得到NP=MN,即可得出结果。
【解析】
1. 计算MN的长度:船的速度为40 n mile/h,航行时间为2 h,因此$MN = 40×2 = 80\ \mathrm{n\ mile}$。
2. 求∠NPM的度数:由方位角可知,P点正北方向与PN的夹角为40°,正南方向与PM的夹角为70°,因此$∠ NPM = 180° - 40° - 70° = 70°$。
3. 求∠M的度数:船从M向正北航行到N,故NM为正北方向,与P点南北方向平行,因此$∠ M = 70°$。
4. 判定等腰三角形:因为$∠ NPM = ∠ M = 70°$,所以$△ NPM$是等腰三角形,对应边相等,即$NP = MN = 80\ \mathrm{n\ mile}$。
【答案】80
【知识点】方位角、等腰三角形的判定与性质
【点评】本题结合方位角的实际场景,考查等腰三角形的判定与性质,核心是通过方位角推导内角度数,属于基础几何应用题,侧重知识的实际运用。
【难度系数】0.6
【分析】
第(1)问要证明△AFG是等腰三角形,需证明两个底角相等。已知AD平分∠BAC,可得∠BAD=∠CAD;结合EG//AD,利用平行线的性质,可推出∠BAD=∠G、∠CAD=∠AFG,进而得到∠G=∠AFG,即可证明AF=AG,完成等腰三角形的判定。第(2)问求∠B,先由CE=EF得∠CFE=∠C,结合对顶角相等和第(1)问的角关系,推出∠C=∠CAD;再根据AD平分∠BAC算出∠CAD,最后用三角形内角和定理求出∠B。
【解析】
(1) 证明:
∵ AD平分∠BAC,
∴ ∠BAD = ∠CAD。
∵ EG//AD,
∴ ∠BAD = ∠G(两直线平行,同位角相等),
∠CAD = ∠AFG(两直线平行,内错角相等)。
∴ ∠G = ∠AFG,
∴ AF = AG(等角对等边),
即△AFG是等腰三角形。
(2) 解:
∵ CE = EF,
∴ ∠CFE = ∠C(等边对等角)。
∵ ∠AFG = ∠CFE(对顶角相等),且由(1)知∠AFG = ∠CAD,
∴ ∠C = ∠CAD。
∵ AD平分∠BAC,∠BAC=80°,
∴ ∠CAD = ½∠BAC = 40°,
∴ ∠C = 40°。
在△ABC中,根据三角形内角和定理:
∠B = 180° - ∠BAC - ∠C = 180° - 80° - 40° = 60°。
【答案】
(1) 证明成立;(2) ∠B的度数为60°。
【知识点】
角平分线性质、平行线性质、等腰三角形判定、三角形内角和定理
【点评】
本题为几何综合题,结合角平分线、平行线、等腰三角形的性质与三角形内角和定理,考查逻辑推理能力,解题核心是通过平行线转化角的关系,推导角度等量关系,属于中等难度的基础几何题。
【难度系数】
0.6
【分析】
第一问需证明△AEG为等腰三角形,核心是证AE=GE,即推导∠EAG=∠AGE。利用AD⊥BC得到直角,结合BE=CE得∠B=∠ECB,通过同角的余角相等、对顶角相等,可推出∠EAG=∠AGE,进而证得AE=GE;第二问已知G为CE中点,过E作EH⊥AD构造全等三角形,结合等腰三角形三线合一即可计算AG长度。
【解析】
(1) 证明:
∵ AD⊥BC,
∴ ∠ADB = ∠GDC = 90°,
∴ 在Rt△ABD中,∠B + ∠BAG = 90°,
在Rt△GDC中,∠GCD + ∠CGD = 90°。

∵ BE = CE,
∴ ∠B = ∠GCD,
∴ ∠BAG = ∠CGD(等角的余角相等)。
∵ ∠CGD = ∠AGE(对顶角相等),
∴ ∠BAG = ∠AGE,
∴ AE = GE,
即△AEG为等腰三角形。
(2) 解:
过点E作EH⊥AD,垂足为H,如图所示,
则∠EHG = 90°。
∵ G为CE的中点,
∴ EG = CG。
在△EHG和△CDG中:
$\begin{cases}∠EHG = ∠CDG = 90°, \\∠EGH = ∠CGD, \\EG = CG,\end{cases}$
∴ △EHG ≌ △CDG(AAS),
∴ HG = DG = 5。
由(1)知AE = GE,又
∵ EH⊥AD,
∴ AH = HG(等腰三角形三线合一),
∴ AH = HG = 5,
∴ AG = AH + HG = 5 + 5 = 10。
【答案】
(1) 证明成立;(2) AG的长为10。

【知识点】
等腰三角形判定、全等三角形性质、直角三角形性质
【点评】
本题综合考查等腰三角形与全等三角形的相关知识,解题关键是利用角的关系推导边相等,通过构造辅助线证明三角形全等,结合等腰三角形三线合一求解线段长度,逻辑清晰,难度适中。
【难度系数】
0.4
【分析】
要证明(1) $EF ⊥ AB$,先利用等腰三角形$ABC$的内角和与底角相等的性质算出$∠ ABC$的度数,再结合角平分线的定义推出$AD=BD$,最后根据等腰三角形三线合一的性质,由$E$是$AB$中点得到$DE ⊥ AB$,即$EF ⊥ AB$;要证明(2) $△ ACF$为等腰三角形,由$EF ⊥ AB$且$E$是$AB$中点,可知$EF$是$AB$的垂直平分线,利用垂直平分线性质得$AF=BF$,进而推出角相等,再通过角度计算得出$∠ CAF=∠ AFC$,从而证得$AC=CF$,即$△ ACF$是等腰三角形。
【解析】
(1) $\because AB=AC$,$∠ BAC=36°$,
$\therefore ∠ ABC=∠ ACB=\frac{1}{2}(180°-∠ BAC)=\frac{1}{2}×(180°-36°)=72°$。
$\because BD$是$∠ ABC$的平分线,
$\therefore ∠ ABD=\frac{1}{2}∠ ABC=\frac{1}{2}×72°=36°$,
$\therefore ∠ BAD=∠ ABD=36°$,故$AD=BD$。
又$\because E$是$AB$的中点,
$\therefore$ 在等腰$△ ABD$中,$DE$是底边$AB$的中线,根据等腰三角形三线合一,$DE ⊥ AB$,即$EF ⊥ AB$。
(2) $\because EF ⊥ AB$,$E$是$AB$的中点,
$\therefore EF$垂直平分$AB$,根据垂直平分线的性质,得$AF=BF$,
$\therefore ∠ BAF=∠ ABF=72°$。
由(1)知$∠ BAD=36°$,
$\therefore ∠ FAD=∠ BAF-∠ BAD=72°-36°=36°$。
又$\because ∠ ACB$是$△ ACF$的外角,
$\therefore ∠ ACB=∠ CAF+∠ AFC$,其中$∠ CAF=∠ FAD=36°$,$∠ ACB=72°$,
$\therefore ∠ AFC=∠ ACB-∠ CAF=72°-36°=36°$,
$\therefore ∠ CAF=∠ AFC=36°$,故$AC=CF$,即$△ ACF$为等腰三角形。
【答案】
(1) $EF ⊥ AB$;(2) $△ ACF$为等腰三角形。
【知识点】
等腰三角形性质与判定、垂直平分线性质
【点评】
本题综合考查等腰三角形的角度计算、三线合一性质及垂直平分线的性质,解题关键是通过角度推导和线段垂直关系逐步证明结论,需熟练掌握等腰三角形相关定理,属于中等难度的几何证明题。
【难度系数】
0.5