已知:$O为直线AB$上的一点,以$O$为观察中心,射线$OA$表示正北方向,$ON$表示正东方向(即$AB \perp MN$),射线$OC$、射线$OE$的方向如各图所示。
(1)如图①,当$\angle COE = 90^{\circ}$时:
① 若$\angle AOE = 20^{\circ}$,则射线$OE$的方向是
② $\angle AOE与\angle CON$的关系为
③ $\angle AOC与\angle EON$的关系为
(2)若将射线$OC$、射线$OE绕点O$旋转至图②的位置,另一条射线$OF恰好平分\angle COM$,旋转过程中始终保持$\angle COE = 90^{\circ}$。
① 若$\angle AOF = 24^{\circ}$,则$\angle EOF = $
② 若$\angle AOF = \beta$,则$\angle CON = $
(3)若将射线$OC$、射线$OE绕点O$旋转至图③的位置,射线$OF仍然平分\angle COM$,旋转过程中始终保持$\angle COE = 90^{\circ}$,则$\angle CON与\angle AOF$之间存在怎样的数量关系?说明理由。

(1)如图①,当$\angle COE = 90^{\circ}$时:
① 若$\angle AOE = 20^{\circ}$,则射线$OE$的方向是
北偏东20°
。② $\angle AOE与\angle CON$的关系为
∠AOE = ∠CON
。③ $\angle AOC与\angle EON$的关系为
∠AOC + ∠EON = 180°
。(2)若将射线$OC$、射线$OE绕点O$旋转至图②的位置,另一条射线$OF恰好平分\angle COM$,旋转过程中始终保持$\angle COE = 90^{\circ}$。
① 若$\angle AOF = 24^{\circ}$,则$\angle EOF = $
24
度。② 若$\angle AOF = \beta$,则$\angle CON = $
2β
(用含$\beta$的代数式表示)。(3)若将射线$OC$、射线$OE绕点O$旋转至图③的位置,射线$OF仍然平分\angle COM$,旋转过程中始终保持$\angle COE = 90^{\circ}$,则$\angle CON与\angle AOF$之间存在怎样的数量关系?说明理由。

答案:(1)① 北偏东20°;② ∠AOE = ∠CON;③ ∠AOC + ∠EON = 180°;(2)① 24;② 2β;(3)如题图③,由同角的余角相等可得∠COM = ∠BOE,
∴∠CON = ∠AOE.
∵ OF平分∠COM,
∴∠COF = ∠MOF,
∴∠CON = ∠AOE = 2∠COF + 2∠AOC = 2∠AOF,
∴∠CON = 2∠AOF.
∴∠CON = ∠AOE.
∵ OF平分∠COM,
∴∠COF = ∠MOF,
∴∠CON = ∠AOE = 2∠COF + 2∠AOC = 2∠AOF,
∴∠CON = 2∠AOF.