数理视界

数学与科技的奇妙碰撞

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数学与科技的奇妙碰撞

每日一题:2020-03-07
题目:
ABC\triangle ABC 中, B=2C\angle B=2\angle C. ADAD 是高, AEAE 是中线.
求证: AB=2DEAB=2DE.

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参考答案

FFABAB 的中点, 连结DF,FEDF,FE, AD\because AD 为高, FD=FB=FA\therefore FD=FB=FA.
E,FE,F 分别为中点EFAC\Rightarrow EF\parallel AC. 故有B=FDB=2C=2FED\angle B=\angle FDB=2\angle C=2\angle FED.
所以有DFE=DEFAB=2DF=2DE\angle DFE=\angle DEF\Rightarrow AB=2DF=2DE.

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每日一题: 2020-03-06
题目:
ABC\triangle ABC 中, 以AB,ACAB,AC 为边分别向外作等边三角形ABD\triangle ABD
ACE\triangle ACE, MMADAD 的重点, NNAEAE 的中点, PPBCBC 的中点, QQ
MNMN 的中点, 连结PQPQ, 求证: PQMNPQ\bot MN.

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参考思路

J,KJ,K 分别为AB,ACAB,AC 的中点,连结QJ,JM,MQ,QK,KN,NQQJ,JM,MQ,QK,KN,NQ. 易证QMJNQKQM=QN\triangle QMJ\cong \triangle NQK\Rightarrow QM=QN, P\because PMNMN 中点,所以QPMNQP\bot MN.

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每日一题:2020-03-05
题目:
如图, 正方形ABCDABCD 被两条与边平行的线段EF,GHEF,GH 分割成四个小矩形, PPEFEF
GHGH 的交点, 若矩形PFCHPFCH 的面积恰好是矩形AGPEAGPE 的面积的22 倍, 试确定HAF\angle HAF
大小并证明你的结论.

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参考答案

猜测FAH=45\angle FAH=45^{\circ}. 证明如下:
如图, 设AE=x,ED=y,DH=a,HC=bAE=x,ED=y,DH=a,HC=b, 则有

x+y=a+b,2ax=byx+y=a+b, 2ax=by

因此有xa=byx2+a22ax=b2+y22by(a+x)2=b2+y2x-a=b-y\Rightarrow x^2+a^2-2ax=b^2+y^2-2by\Rightarrow (a+x)^2=b^2+y^2.
a+x=b2+y2DH+BF=FHa+x=\sqrt{b^2+y^2} \Rightarrow DH+BF=FH.

延长CBCBMM, 使得BM=DHfBM=DHf, 连结AMAM. RtAMBRtAHD\because Rt\triangle AMB\cong Rt\triangle AHD, 易得MAH=90\angle MAH=90^{\circ}, AMFAHF(SSS)\triangle AMF \cong \triangle AHF(SSS).

所以MAF=HAF\angle MAF=\angle HAF. 即HAF=12MAH=45HAF=\frac{1}{2} \angle MAH=45^{\circ}.

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每日一题: 2020-03-04
题目:

如图所示, 在RtABCRt \triangle ABCACB=90\angle ACB=90^{\circ}, M,NM,N 分别在BC,ACBC,AC
, 满足BM=AC,AN=CMBM=AC, AN=CM, AMAMBNBN 相交于点PP. 求APN\angle APN 的大小.

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参考答案

过点MMBCBC 的垂线, 使得MD=ANMD=AN, 连结DN,DBDN,DB, AN\because ANMDMD 平行且相等
, MDNA\therefore MDNA 为平行四边形, AM=ND\therefore AM=ND, MDN=MAN\angle MDN=\angle MAN.

另一方面, AC=BM,MC=MDBDMAMC\because AC=BM,MC=MD\Rightarrow \triangle BDM\cong \triangle AMC,
BD=AM=ND\therefore BD=AM=ND, CAM=MBDBDM+MDC=BDM+CAM=BMD+MBD=90\angle CAM=\angle MBD\Rightarrow \angle BDM+\angle MDC=\angle BDM+\angle CAM=\angle BMD+\angle MBD=90^{\circ}. 所以BDN\triangle BDN 为等腰直角三角形. 故有APN=BND=45\angle APN=\angle BND=45^{\circ}.

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每日一题:2020-03-03

题目: 如图所示, 在平行四边形ABCDABCD 中, E,FE,F 分别在CD,DACD,DA 上, 且AE=CFAE=CF, 设
AE,CFAE,CF 相交于点GG, 证明BGBG 平分AGC\angle AGC.

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参考答案

如图所示, 过点BB 分别作BMAE,BNFCBM\bot AE, BN\bot FC 连结BF,BEBF,BE, E,F\because E,F 分别
CD,DACD,DA 上, 所以SABE=SBCF=12SABCDS_{\triangle ABE}=S_{\triangle BCF}=\frac{1}{2} S_{ABCD}.

AE×BM=CF×BNBM=BNAE\times BM=CF\times BN\Rightarrow BM=BN, 所以有 BBACG\angle ACG 的平分
线上,问题得证.

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每日一题: 2020-03-02
题目:

如图,在RtABCRt\triangle ABC中, \angangle ACB=90^{\circ}, CD\bot AB于DD, AFAF平分
CAB\angle CABCBCBFF, 且EGABEG\parallel ABCBCBGG, 证明CF=GBCF=GB.

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参考思路

ACBC,CDAB,ACD=CBD\because AC\bot BC, CD\bot AB, \therefore \angle ACD=\angle CBD
\beacuse AF 平分 CABCAF=BAF\angle CAB \therefore \angle CAF=\angle BAF
CFA=B+BAF=ACD+CAF=CEF\therefore \angle CFA=\angle B+\angle BAF=\angle ACD+\angle CAF=\angle CEF
因此有 CF=CECF=CE .

过点 EEETCB,EGAB,ETBGET\parallel CB, \because EG\parallel AB, \rightarrow ETBG 为平行四
边形, ET=GGET=GG

又易证 ACEATEEC=ET=GB\triangle ACE\cong \triangle ATE \rightarrow EC=ET=GB,所以 GF=GBGF=GB.

每日一题:2020-03-01
题目:
如图, 在 ABC\triangle ABC 为等边三角形, D,FD,F 分别为 CD,BACD, BA 上的点, 且
CD=BFCD=BF ,以 ADAD 为边作等边 ADE\triangle ADE .求证:四边形 CDEFCDEF 为平行四边形.

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参考思路

容易看到 ADCCFB\triangle ADC\cong \triangle CFB 利用等边三角形 AED\triangle AED ,可得
CF=DECF=DE . 若能证明 CDDECD\parallel DE 或是 EF=DCEF=DC ,命题即可获证, 我们从证明
EB=DCEB=DC 着手.

连结 EBEB 易得 ACDABE\triangle ACD\cong \triangle ABE , 所以得: EB=DC,ABE=ACD=60EB=DC, \angle ABE=\angle ACD=60^{\circ} . 因此可得 BEF\triangle BEF 为等边三角形. 所以
EF=FB=DCEF=FB=DC . 故得四边形 CDEFCDEF 为平行四边形.

每日一题:2020-02-29
题目: MM 是边长为 11 的正方形 ABCDABCD 内一点, 若 MA2MB2=12,CMD=90.MA^2-MB^2=\frac{1}{2} , \angle CMD=90^{\circ}.MCD\angle MCD 的度数.

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参考答案

如图所示,过 MMADAD 边的平行线交 CDCDQQ , 交 ABABABABPP,
AP=DQ,BP=CQAP=DQ, BP=CQ 由勾股定理可得: MA2AP2=MB2BP2MA^2-AP^2=MB^2-BP^2MA2MB2=AP2BP2MA^2-MB^2=AP^2-BP^2 ,
同理可得: MD2MC2=DQ2CQ2=AP2=BP2MD^2-MC^2=DQ^2-CQ^2=AP^2=BP^2 所以 $MD^2-MC^2=MA^2-MB^2=\frac{1}{2} $ 由 CMD=90,MD2+MC2=CD2=1\angle CMD=90^{\circ},MD^2+MC^2=CD^2=1 可得 $2MC^2=\frac{1}{2} , MC^2=\frac{1}{4} ,MC=\frac{1}{2} $ .

在直角三角形 $\triangle DMC $ 中, 由 CM=12CDCM=\frac{1}{2} CD , 可得 MCD=60\angle MCD=60^{\circ} .
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每日一题:2020-02-28

题目:
如图所示, 已知凸四边形 ABCDABCD , M,F,N,EM,F,N,E 分别为 DA,AB,BC,CDDA,AB,BC,CD 的中点, 如果
MN+EF=12(AB+BC+CD+DA)MN+EF=\frac{1}{2} (AB+BC+CD+DA) , 证明 ABCDABCD 为平行四边形.

参考答案

EE 是对角线 ACAC 的中点,连结 PE,EQPE,EQ 如图所示,则 PEAB,PE=BM=12ABPE\parallel AB, PE=BM=\frac{1}{2} AB .
同理可得 EMBC,EM=12BCEM\parallel BC, EM=\frac{1}{2} BC ; EQDC,EQ=12DCEQ\parallel DC,EQ=\frac{1}{2} DC ; ENAD,EN=12ADEN\parallel AD, EN=\frac{1}{2} AD .

相加得

EP+EM+EQ+EN=12(AB+BC+CD+DA)EP+EM+EQ+EN=\frac{1}{2} (AB+BC+CD+DA)

另一方面有: EM+ENMN,EP+EQPQEM+EN\geq MN, EP+EQ\geq PQ .所以

EP+EM+EQ+ENMN+PQ=12(AB+BC+CD+DA)EP+EM+EQ+EN\geq MN+PQ=\frac{1}{2} (AB+BC+CD+DA)

由上述两式可得:

EP+EM+EQ+EN=PQ+MNEP+EM+EQ+EN=PQ+MN

因此, EE 应位于 MNMNPQPQ 的交点 OO 处,即 OA=OCOA=OC
同理可证 BDBD 的中点也与 OO 重合,有 OB=ODOB=OD .

所以四边形 ABCDABCD 为平行四边形.

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