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解:
(1) 如图,$△ A_1B_1C_1$即为所求作,点$C_1$的坐标为$(3,1)$
(2) $S_{△ A_1B_1C_1}=2×3-\frac{1}{2}×1×3-\frac{1}{2}×1×1-\frac{1}{2}×2×2=2$
(3) 设$P(0,m),$则$\frac{1}{2}×6×|m-1|=12,$解得$m=5$或$-3。$
$\therefore$ 点$P$的坐标为$(0,5)$或$(0,-3)$

证明:
​$ (1) $​∵​$AD// BE,$​
∴​$∠ ADB=∠ DBC.$​
∵​$BD $​平分​$∠ ABC,$​
∴​$∠ ABD=∠ DBC.$​
∴​$∠ ABD=∠ ADB.$​
∴​$AB=AD$​
​$ (2) $​∵​$AD// BE,$​
∴​$∠ ADC=∠ DCE.$​
​$ $​由​$ (1)$​知​$AB=AD$​,
又∵​$AB=AC,$​
∴​$AC=AD.$​
∴​$∠ ACD=∠ ADC.$​
∴​$∠ ACD=∠ DCE.$​
∴​$CD $​平分​$∠ ACE$​
解:
∵​$AC⊥ BC,∠ B=40°,$​
∴​$∠ A=90°-∠ B=50°.$​
∵​$DE⊥ AB,$​
∴​$∠ AED=90°-∠ A=90°-50°=40°.$​
∵​$∠ AED=∠ F+∠ EDF=40°,EF=DE,$​
∴​$∠ F=∠ EDF.$​
∴​$2∠ F=40°.$​
∴​$∠ F=20°$​
证明:
​$ (1) $​∵​$AB=AC,AD⊥ BC,∠ BAC=120°,$​
∴​$∠ BAD=∠ DAC=\frac {1}{2}∠ BAC=\frac {1}{2}×120°=60°.$​
∵​$AD=AB,$​
∴​$△ ABD $​是等边三角形
​$ (2) $​∵​$△ ABD $​是等边三角形,
∴​$∠ ABD=∠ ADB=60°,BD=AD.$​
∵​$∠ EDF=60°,$​
∴​$∠ ADB=∠ EDF.$​
∴​$∠ ADB-∠ ADE=∠ EDF-∠ ADE$​,
即​$∠ BDE=∠ ADF.$​
​$ $​在​$△ BDE$​和​$△ ADF$​中,
​$ \begin {cases} ∠ DBE=∠ DAF,\\BD=AD,\\∠ BDE=∠ ADF, \end {cases}$​
∴​$△ BDE≌△ ADF.$​
∴​$BE=AF$​
【分析】
1. 第(1)问:利用“关于y轴对称的点,纵坐标不变,横坐标互为相反数”的坐标特征,先确定△ABC各顶点坐标,再写出对应对称点坐标,即可画出图形并得到C₁的坐标。
2. 第(2)问:采用割补法,将△A₁B₁C₁置于矩形中,用矩形面积减去周围三个直角三角形的面积,计算目标三角形面积。
3. 第(3)问:设P在y轴上的坐标为(0,m),先求线段CC₁的长度,再确定P到直线CC₁的距离,利用三角形面积公式列方程求解,得到P的坐标。
【解析】
(1) 由图得△ABC各顶点坐标:A(-2,4),B(-4,2),C(-3,1)。根据关于y轴对称的点的坐标特征,得A₁(2,4),B₁(4,2),C₁(3,1),据此画出△A₁B₁C₁,点C₁的坐标为(3,1)。
(2) 用割补法计算面积:构造长为3、宽为2的矩形,面积为$2×3=6$;周围三个直角三角形面积分别为$\frac{1}{2}×1×3=1.5$,$\frac{1}{2}×1×1=0.5$,$\frac{1}{2}×2×2=2$。因此$S_{△A₁B₁C₁}=6 - 1.5 - 0.5 - 2=2$。
(3) 设P(0,m),由C(-3,1)、C₁(3,1)得CC₁长度为$3 - (-3)=6$,直线CC₁为y=1,P到CC₁的距离为$|m - 1|$。根据△PCC₁面积为12,列方程:$\frac{1}{2}×6×|m - 1|=12$,化简得$|m - 1|=4$,解得$m=5$或$m=-3$,故P的坐标为(0,5)或(0,-3)。
【答案】
(1) 如图,△A₁B₁C₁即为所求,点C₁的坐标为(3,1);
(2) $S_{△A₁B₁C₁}=2$;
(3) 点P的坐标为(0,5)或(0,-3)
【知识点】
关于y轴对称的点的坐标,三角形面积计算,平面直角坐标系中点的坐标
【点评】
本题考查平面直角坐标系中的轴对称变换、三角形面积计算及坐标性质,解题关键是掌握关于y轴对称的点的坐标特征、割补法求面积,以及利用坐标求线段长度和点到直线的距离,是初中平面几何的基础题型。
【难度系数】
0.5
【分析】
要证明(1)AB=AD,需结合平行线的性质和角平分线的定义推导角相等,进而利用等腰三角形的判定定理得到结论;证明(2)CD平分∠ACE,需借助(1)的结论,通过等量代换得到边相等,再结合平行线的性质推导角相等,从而完成角平分线的证明。
【解析】
(1) 因为AD//BE,根据“两直线平行,内错角相等”,可得∠ADB=∠DBC。
又因为BD平分∠GBE(即∠ABC),根据角平分线的定义,∠ABD=∠DBC。
所以∠ABD=∠ADB,根据“等角对等边”,因此AB=AD。
(2) 因为AD//BE,根据“两直线平行,内错角相等”,可得∠ADC=∠DCE。
由(1)知AB=AD,又已知AB=AC,通过等量代换得AC=AD,根据“等边对等角”,所以∠ACD=∠ADC。
因此∠ACD=∠DCE,即CD平分∠ACE。
【答案】
(1) AB=AD,证明成立;(2) CD平分∠ACE,证明成立。
【知识点】
平行线的性质,角平分线的定义,等腰三角形的判定与性质
【点评】
本题为几何基础证明题,核心考查“平行线+角平分线”构造等腰三角形的模型,需熟练运用平行线、角平分线及等腰三角形的相关性质,是初中几何的典型基础题型。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决本题,首先利用直角三角形两锐角互余求出∠A的度数;再根据DE⊥AB,结合直角三角形两锐角互余求出∠AED的度数;最后利用等腰三角形等边对等角的性质和三角形外角的性质,将∠AED转化为与∠F相关的式子,进而求出∠F的度数。
【解析】
1. 在$Rt△ABC$中,
∵$AC⊥BC$,
∴$∠ACB=90°$,根据直角三角形两锐角互余,得$∠A=90°−∠B=90°−40°=50°$。
2.
∵$DE⊥AB$,
∴$∠ADE=90°$,在$Rt△ADE$中,根据直角三角形两锐角互余,得$∠AED=90°−∠A=90°−50°=40°$。
3.
∵$EF=DE$,
∴$△DEF$是等腰三角形,根据等腰三角形等边对等角,得$∠F=∠EDF$。
4. 又
∵$∠AED$是$△DEF$的外角,根据三角形外角的性质:三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角之和,得$∠AED=∠F+∠EDF=2∠F$。
5. 代入$∠AED=40°$,得$2∠F=40°$,解得$∠F=20°$。
【答案】
20°
【知识点】
直角三角形性质、等腰三角形性质、三角形外角性质
【点评】
本题是基础几何角度计算题,主要考查直角三角形、等腰三角形的角度性质,结合三角形外角性质即可求解,思路清晰,需熟练掌握相关几何性质。
【难度系数】
0.6
【分析】
要证明△ABD是等边三角形,已知AB=AD,结合AB=AC且AD⊥BC,利用等腰三角形三线合一的性质,可求出∠BAD=60°,根据“有一个角为60°的等腰三角形是等边三角形”即可得证;要证明BE=AF,需证明△BDE与△ADF全等,由等边三角形性质可得BD=AD、∠ABD=∠ADB=60°,结合∠EDF=60°可推导出∠BDE=∠ADF,再结合∠DBE=∠DAF=60°,利用ASA判定全等,进而得到BE=AF。
【解析】
(1) 证明:
∵ AB=AC,AD⊥BC,∠BAC=120°,
∴ 根据等腰三角形三线合一,AD平分∠BAC,
∴ ∠BAD = ∠DAC = $\frac{1}{2}$∠BAC = $\frac{1}{2}$×120° = 60°,

∵ AD=AB,
∴ △ABD是等边三角形(有一个角是60°的等腰三角形是等边三角形)。
(2) 证明:
∵ △ABD是等边三角形,
∴ ∠ABD = ∠ADB = 60°,BD=AD,
∵ ∠EDF=60°,
∴ ∠ADB = ∠EDF,
∴ ∠ADB - ∠ADE = ∠EDF - ∠ADE,即∠BDE = ∠ADF,

∵ AB=AC,AD⊥BC,∠BAC=120°,
∴ ∠DAF = ∠BAD = 60°,即∠DBE = ∠DAF = 60°,
在△BDE和△ADF中:
$\{\begin{array}{l}∠DBE = ∠DAF \\BD = AD \\∠BDE = ∠ADF\end{array} $
∴ △BDE ≌ △ADF(ASA),
∴ BE=AF(全等三角形对应边相等)。
【答案】
(1) △ABD是等边三角形;(2) BE=AF,证明过程如上。
【知识点】
等腰三角形性质、等边三角形判定、全等三角形判定
【点评】
本题综合考查等腰三角形三线合一性质、等边三角形的判定与性质、全等三角形的判定,解题关键是利用等腰三角形性质推导角度,通过角度等量关系证明三角形全等,属于几何证明的基础题型,需熟练掌握相关定理。
【难度系数】
0.6