Question

已知：△ABD和△CBD關(guān)于直線BD對稱（點A的對稱點是點C），點E，F(xiàn)分別是線段BC和線段BD上的點，且點F在線段EC的垂直平分線上，連接AF，AE，AE交BD于點G．
（1）如圖1，求證：∠EAF=∠ABD；
（2）如圖2，當AB=AD時，M是線段AG上一點，連接BM，ED，MF，MF的延長線交ED于點N，∠MBF=∠BAF，AF=AD，試探究FM和FN之間的數(shù)量關(guān)系，并證明你的結(jié)論．

Answer 1

【答案】分析：（1）如圖1，連接FE、FC，構(gòu)建全等三角形△ABF≌△CBF（SAS），則易證∠BAF=∠2，F(xiàn)A=FC；根據(jù)垂直平分線的性質(zhì)、等量代換可知FE=FA，∠1=∠BAF，則∠5=∠6．然后由四邊形內(nèi)角和是360°、三角形內(nèi)角和定理求得∠5+∠6=∠3+∠4，則∠5=∠4，即∠EAF=∠ABD；
（2）FM=FN．理由如下：由△AFG∽△BFA，易得∠AGF=∠BAF，所以結(jié)合已知條件和圖形得到∠MBG=∠BMG．易證△AGF∽△DGA，則對應邊成比例：==．即==．
設GF=2a（a＞0），AG=3a，則GD=a，F(xiàn)D=a；利用平行線（BE∥AD）截線段成比例易得=，則==．設EG=2k（k＞0），所以BG=MG=3k．如圖2，過點F作FQ∥ED交AE于點Q．則===，又由FQ∥ED，易證得==，所以FM=FN．
解答：（1）證明：如圖1，連接FE、FC．
∵點F在線段EC的垂直平分線上，
∴FE=FC，
∴∠1=∠2．
∵△ABD和△CBD關(guān)于直線BD對稱（點A的對稱點是點C），
∴AB=CB，∠4=∠3，
∵在△ABF與△CBF中，
，
∴△ABF≌△CBF（SAS），
∴∠BAF=∠2，F(xiàn)A=FC，
∴FE=FA，∠1=∠BAF，
∴∠5=∠6．
∵∠1+∠BEF=180°，
∴∠BAF+∠BEF=180°
∵∠BAF+∠BEF+∠AFE+∠ABE=360°，
∴∠AFE+∠ABE=180°．
又∵∠AFE+∠5+∠6=180°，
∴∠5+∠6=∠3+∠4，
∴∠5=∠4，即∠EAF=∠ABD；

（2）FM=FN．理由如下：
如圖2，由（1）知，∠EAF=∠ABD．
又∵∠AFB=∠GFA，
∴△AFG∽△BFA，
∴∠AGF=∠BAF．
又∵∠MBF=∠BAF，
∴∠MBF=∠AGF．
∵∠AGF=∠MBG+∠BMG，
∴∠MBG=∠BMG，
∴BG=MG．
∵AB=AD，
∴∠ADB=∠ABD=∠EAF．
又∵∠FGA=∠AGD，
∴△AGF∽△DGA，
∴==．
∵AF=AD，
∴==．
設GF=2a（a＞0），AG=3a，
∴GD=a，
∴FD=a
∵∠CBD=∠ABD，∠ABD=∠ADB，
∴∠CBD=∠ADB，
∴BE∥AD，
∴=，
∴==．
設EG=2k（k＞0），
∴BG=MG=3k．
如圖2，過點F作FQ∥ED交AE于點Q．則===，
∴GQ=QE，
∴GQ=EG=k，MQ=3k+k=k．
∵FQ∥ED，
∴==，
∴FM=FN．
點評：本題綜合考查了相似三角形的判定與性質(zhì)，平行線分線段成比例，三角形內(nèi)角和定理以及四邊形內(nèi)角和是360度等知識點．難度較大，綜合性較強．