Question

已知，四邊形ABCD是正方形，點P在直線BC上，點G在直線AD上（P、G不與正方形頂點重合，且在CD的同側(cè)），PD=PG，DF⊥PG于點H，交直線AB于點F，將線段PG繞點P逆時針旋轉(zhuǎn)90°得到線段PE，連結(jié)EF．
（1）如圖1，當(dāng)點P與點G分別在線段BC與線段AD上時．
①求證：DG=2PC；
②求證：四邊形PEFD是菱形；
（2）如圖2，當(dāng)點P與點G分別在線段BC與線段AD的延長線上時，請猜想四邊形PEFD是怎樣的特殊四邊形，并證明你的猜想．

Answer 1

考點：四邊形綜合題,全等三角形的判定與性質(zhì),等腰三角形的性質(zhì),旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)

專題：幾何綜合題

分析：（1）①作PM⊥DG于M，根據(jù)等腰三角形的性質(zhì)由PD=PG得MG=MD，根據(jù)矩形的判定易得四邊形PCDM為矩形，則PC=MD，于是有DG=2PC；
②根據(jù)四邊形ABCD為正方形得AD=AB，由四邊形ABPM為矩形得AB=PM，則AD=PM，再利用等角的余角相等得到∠GDH=∠MPG，于是可根據(jù)“ASA”證明△ADF≌△MPG，得到DF=PG，加上PD=PG，得到DF=PD，然后利用旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得∠EPG=90°，PE=PG，所以PE=PD=DF，再利用DF⊥PG得到DF∥PE，于是可判斷四邊形PEFD為平行四邊形，加上DF=PD，則可判斷四邊形PEFD為菱形；
（2）與（1）中②的證明方法一樣可得到四邊形PEFD為菱形．

解答：（1）證明：①作PM⊥DG于M，如圖1，
∵PD=PG，
∴MG=MD，
∵四邊形ABCD為矩形，
∴PCDM為矩形，
∴PC=MD，
∴DG=2PC；
②∵四邊形ABCD為正方形，
∴AD=AB，
∵四邊形ABPM為矩形，
∴AB=PM，
∴AD=PM，
∵DF⊥PG，
∴∠DHG=90°，
∴∠GDH+∠DGH=90°，
∵∠MGP+∠MPG=90°，
∴∠GDH=∠MPG，
在△ADF和△MPG中

∠A=∠GMP AD=PM ∠ADF=∠MPG

，
∴△ADF≌△MPG（ASA），
∴DF=PG，
而PD=PG，
∴DF=PD，
∵線段PG繞點P逆時針旋轉(zhuǎn)90°得到線段PE，
∴∠EPG=90°，PE=PG，
∴PE=PD=DF，
而DF⊥PG，
∴DF∥PE，
即DF∥PE，且DF=PE，
∴四邊形PEFD為平行四邊形，
∵DF=PD，
∴四邊形PEFD為菱形；

（2）解：四邊形PEFD是菱形．理由如下：
作PM⊥DG于M，如圖2，與（1）一樣同理可證得△ADF≌△MPG，
∴DF=PG，
而PD=PG，
∴DF=PD，
∵線段PG繞點P逆時針旋轉(zhuǎn)90°得到線段PE，
∴∠EPG=90°，PE=PG，
∴PE=PD=DF
而DF⊥PG，
∴DF∥PE，
即DF∥PE，且DF=PE，
∴四邊形PEFD為平行四邊形，
∵DF=PD，
∴四邊形PEFD為菱形．

點評：本題考查了四邊形的綜合題：熟練掌握平行四邊形、矩形、菱形和正方形的判定與性質(zhì)是解題的關(guān)鍵；同時會運用等腰三角形的性質(zhì)和旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)；會利用三角形全等解決線段相等的問題．