18.「2026北京海淀期末,★★」(14分)在△ABC中,AB=AC,∠B=α(0°<α<45°),D,E分别是BC,AC的中点.M是线段BD上的动点(不与B,D重合),连接DE,EM,将线段EM绕点E顺时针旋转2α得到线段EN,连接AN.
(1)如图1,求证:AN=DM.
(2)如图2,连接MN交AB于点F,当MF=NF时,用等式表示线段FB与FA的数量关系,并证明.

(1)如图1,求证:AN=DM.
(2)如图2,连接MN交AB于点F,当MF=NF时,用等式表示线段FB与FA的数量关系,并证明.
答案:18.解析 (1)证明:
∵ D,E分别是BC,AC的中点,
∴ AE=EC=1/2AC,DE=1/2AB.
∵ AB=AC,∠B=α,
∴ DE=1/2AC=AE=EC,∠C=∠B=α,
∴ ∠EDC=∠C=α,
∴ ∠DEA=∠EDC+∠C=2α.
由旋转的性质得∠MEN=2α,ME=NE.
∴ ∠DEM=∠AEN=2α−∠MEA.
在△MDE和△NAE中,{DE=AE,∠DEM=∠AEN,ME=NE,
∴ △MDE≅△NAE(SAS),
∴ MD=AN.
(2)FB=3FA,证明如下:
过点M作MG//AN交AB于点G,连接GD(图略),
则∠MGF=∠NAF.
在△GFM和△AFN中,{∠MGF=∠NAF,∠GFM=∠AFN,MF=NF,
∴ △GFM≅△AFN(AAS).
∴ MG=AN,GF=AF=1/2AG.
∵ MD=AN,
∴ MG=MD,
∴ ∠MGD=∠MDG.
∵ ∠EDC=α,
∴ ∠MDE=180°−α.
∵ △MDE≅△NAE,
∴ ∠NAE=∠MDE=180°−α.
∵ ∠BAC=180°−∠B−∠C=180°−2α,
∴ ∠MGF=∠NAF=360°−∠BAC−∠NAE=3α.
∴ ∠BMG=∠MGF−∠B=2α,
∴ ∠MDG=∠MGD=α=∠C.
∴ GD//AC.
∵ ∠B+∠MDE=180°,
∴ DE//AG,
∴ 四边形GDEA为平行四边形.
∴ AG=DE=1/2AB.
∵ AF=GF=1/2AG,
∴ AF=1/4AB,
∴ FB=3FA.
∵ D,E分别是BC,AC的中点,
∴ AE=EC=1/2AC,DE=1/2AB.
∵ AB=AC,∠B=α,
∴ DE=1/2AC=AE=EC,∠C=∠B=α,
∴ ∠EDC=∠C=α,
∴ ∠DEA=∠EDC+∠C=2α.
由旋转的性质得∠MEN=2α,ME=NE.
∴ ∠DEM=∠AEN=2α−∠MEA.
在△MDE和△NAE中,{DE=AE,∠DEM=∠AEN,ME=NE,
∴ △MDE≅△NAE(SAS),
∴ MD=AN.
(2)FB=3FA,证明如下:
过点M作MG//AN交AB于点G,连接GD(图略),
则∠MGF=∠NAF.
在△GFM和△AFN中,{∠MGF=∠NAF,∠GFM=∠AFN,MF=NF,
∴ △GFM≅△AFN(AAS).
∴ MG=AN,GF=AF=1/2AG.
∵ MD=AN,
∴ MG=MD,
∴ ∠MGD=∠MDG.
∵ ∠EDC=α,
∴ ∠MDE=180°−α.
∵ △MDE≅△NAE,
∴ ∠NAE=∠MDE=180°−α.
∵ ∠BAC=180°−∠B−∠C=180°−2α,
∴ ∠MGF=∠NAF=360°−∠BAC−∠NAE=3α.
∴ ∠BMG=∠MGF−∠B=2α,
∴ ∠MDG=∠MGD=α=∠C.
∴ GD//AC.
∵ ∠B+∠MDE=180°,
∴ DE//AG,
∴ 四边形GDEA为平行四边形.
∴ AG=DE=1/2AB.
∵ AF=GF=1/2AG,
∴ AF=1/4AB,
∴ FB=3FA.
解析:
【分析】
(1) 要证AN=DM,可通过证明两条线段所在的三角形全等求解。首先利用三角形中位线性质和等腰三角形的性质,得到DE=AE,且∠DEA=2α;结合旋转的性质可得ME=NE、∠MEN=2α,进而推出∠DEM=∠AEN,即可通过SAS判定△MDE≌△NAE,得到对应边相等。
(2) 要探究FB与FA的数量关系,已知MF=NF,可构造全等三角形转化线段:过点M作MG//AN交AB于G,先证△GFM≌△AFN,得到GF=AF、MG=AN;结合(1)的结论AN=DM得MG=MD,再通过角度推导证明GD//AC、DE//AG,得到四边形GDEA为平行四边形,进而推出AG与AB的数量关系,最终得到FB与FA的倍数关系。
【解析】
(1) 证明:
∵ D,E分别是BC,AC的中点,
∴ AE=EC=1/2AC,DE=1/2AB。
∵ AB=AC,∠B=α,
∴ DE=1/2AC=AE=EC,∠C=∠B=α,
∴ ∠EDC=∠C=α,
∴ ∠DEA=∠EDC+∠C=2α。
由旋转的性质得∠MEN=2α,ME=NE。
∴ ∠DEM=∠AEN=2α−∠MEA。
在△MDE和△NAE中,
$\{\begin{array}{l} DE=AE\\ ∠ DEM=∠ AEN\\ ME=NE\end{array} $
∴ △MDE≅△NAE(SAS),
∴ MD=AN,即AN=DM。
(2) FB=3FA,证明如下:
过点M作MG//AN交AB于点G,连接GD,
则∠MGF=∠NAF。
在△GFM和△AFN中,
$\{\begin{array}{l} ∠ MGF=∠ NAF\\ ∠ GFM=∠ AFN\\ MF=NF\end{array} $
∴ △GFM≅△AFN(AAS)。
∴ MG=AN,GF=AF=1/2AG。
∵ MD=AN,
∴ MG=MD,
∴ ∠MGD=∠MDG。
∵ ∠EDC=α,
∴ ∠MDE=180°−α。
∵ △MDE≅△NAE,
∴ ∠NAE=∠MDE=180°−α。
∵ ∠BAC=180°−∠B−∠C=180°−2α,
∴ ∠MGF=∠NAF=360°−∠BAC−∠NAE=3α。
∴ ∠BMG=∠MGF−∠B=2α,
∴ ∠MDG=∠MGD=α=∠C。
∴ GD//AC。
∵ ∠EDC=α=∠B,
∴ DE//AB即DE//AG,
∴ 四边形GDEA为平行四边形。
∴ AG=DE=1/2AB。
∵ AF=GF=1/2AG,
∴ AF=1/4AB,
∴ FB=AB-AF=3/4AB,即FB=3FA。
【答案】
(1) AN=DM,证明成立;(2) $\boldsymbol{FB=3FA}$
【知识点】
全等三角形的判定与性质,旋转的性质,等腰三角形的性质
【点评】
本题是几何综合题,融合了中点性质、等腰三角形、旋转、全等三角形、平行四边形等多个知识点,第一问考查基础全等的证明,思路清晰直接;第二问需要通过构造平行线得到全等三角形,对角度推导、逻辑推理能力有一定要求,能较好地考查几何综合运用能力。
【难度系数】
0.5
(1) 要证AN=DM,可通过证明两条线段所在的三角形全等求解。首先利用三角形中位线性质和等腰三角形的性质,得到DE=AE,且∠DEA=2α;结合旋转的性质可得ME=NE、∠MEN=2α,进而推出∠DEM=∠AEN,即可通过SAS判定△MDE≌△NAE,得到对应边相等。
(2) 要探究FB与FA的数量关系,已知MF=NF,可构造全等三角形转化线段:过点M作MG//AN交AB于G,先证△GFM≌△AFN,得到GF=AF、MG=AN;结合(1)的结论AN=DM得MG=MD,再通过角度推导证明GD//AC、DE//AG,得到四边形GDEA为平行四边形,进而推出AG与AB的数量关系,最终得到FB与FA的倍数关系。
【解析】
(1) 证明:
∵ D,E分别是BC,AC的中点,
∴ AE=EC=1/2AC,DE=1/2AB。
∵ AB=AC,∠B=α,
∴ DE=1/2AC=AE=EC,∠C=∠B=α,
∴ ∠EDC=∠C=α,
∴ ∠DEA=∠EDC+∠C=2α。
由旋转的性质得∠MEN=2α,ME=NE。
∴ ∠DEM=∠AEN=2α−∠MEA。
在△MDE和△NAE中,
$\{\begin{array}{l} DE=AE\\ ∠ DEM=∠ AEN\\ ME=NE\end{array} $
∴ △MDE≅△NAE(SAS),
∴ MD=AN,即AN=DM。
(2) FB=3FA,证明如下:
过点M作MG//AN交AB于点G,连接GD,
则∠MGF=∠NAF。
在△GFM和△AFN中,
$\{\begin{array}{l} ∠ MGF=∠ NAF\\ ∠ GFM=∠ AFN\\ MF=NF\end{array} $
∴ △GFM≅△AFN(AAS)。
∴ MG=AN,GF=AF=1/2AG。
∵ MD=AN,
∴ MG=MD,
∴ ∠MGD=∠MDG。
∵ ∠EDC=α,
∴ ∠MDE=180°−α。
∵ △MDE≅△NAE,
∴ ∠NAE=∠MDE=180°−α。
∵ ∠BAC=180°−∠B−∠C=180°−2α,
∴ ∠MGF=∠NAF=360°−∠BAC−∠NAE=3α。
∴ ∠BMG=∠MGF−∠B=2α,
∴ ∠MDG=∠MGD=α=∠C。
∴ GD//AC。
∵ ∠EDC=α=∠B,
∴ DE//AB即DE//AG,
∴ 四边形GDEA为平行四边形。
∴ AG=DE=1/2AB。
∵ AF=GF=1/2AG,
∴ AF=1/4AB,
∴ FB=AB-AF=3/4AB,即FB=3FA。
【答案】
(1) AN=DM,证明成立;(2) $\boldsymbol{FB=3FA}$
【知识点】
全等三角形的判定与性质,旋转的性质,等腰三角形的性质
【点评】
本题是几何综合题,融合了中点性质、等腰三角形、旋转、全等三角形、平行四边形等多个知识点,第一问考查基础全等的证明,思路清晰直接;第二问需要通过构造平行线得到全等三角形,对角度推导、逻辑推理能力有一定要求,能较好地考查几何综合运用能力。
【难度系数】
0.5