每日一题:2020-05-08

每日一题: 2020-05-09

题目:
如图所示, 在正方形ABCDABCD 中, 点E,FE,F 分别在BC,CDBC,CD 上, EAF=45EAF=45^{\circ}, 直线
AEAEDCDC 交于点GG, AFAFBCBC 交于点HH. 求证: SGCHSCEF=2SAEFS_{\triangle GCH}-S_{\triangle CEF}=2S_{\triangle AEF}.

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参考思路

如图所示, 以CC 为原点, CBCB 所在直线为xx 轴, CDCD 所在直线为yy 轴建立坐标系,
AB=1,CE=a,CF=b0<a<1,0<b<1,A(1,1),E(a,0),F(0,b)AB=1,CE=a,CF=b\Rightarrow 0\lt a\lt 1, 0\lt b\lt 1, A(-1,1),E(-a,0),F(0,b).

易求得直线AFAF 的方程为: y=(b1)x+by=(b-1)x+b, 令y=0x=b1by=0\Rightarrow x=\frac{b}{1-b};
直线AEAE 的直线方程为: y=1a1(x+a)y=\frac{1}{a-1}(x+a), 令x=0y=aa1x=0\Rightarrow y=\frac{a}{a-1}.
因此有CH=b1b,CG=a1aCH=\frac{b}{1-b}, CG=\frac{a}{1-a}.

由熟知结论知BE+DF=EF,SAEF=SABE+SADFBE+DF=EF, S_{\triangle AEF}=S_{\triangle ABE}+S_{\triangle ADF}.
在直角三角形CEF\triangle CEFEF2=CE2+CF2(1a+1b)2=a2+b2ab=2a+2b2EF^2=CE^2+CF^2\Rightarrow (1-a+1-b)^2=a^2+b^2\Rightarrow ab=2a+2b-2.

另一方面SCGH=12CHCG=12a1ab1b=ab22a2b+2ab=1S_{\triangle CGH}=\frac{1}{2}CH\cdot CG=\frac{1}{2}\cdot \frac{a}{1-a}\cdot \frac{b}{1-b}=\frac{ab}{2-2a-2b+2ab}=1.

SCEF+2SAEF=SABCD=1SGCHSCEF=2SAEFS_{\triangle CEF}+2S_{\triangle AEF}=S_{ABCD}=1\Rightarrow S_{\triangle GCH}-S_{\triangle CEF}=2S_{\triangle AEF}

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