我们定义:有一组邻角相等的凸四边形叫做“等邻角四边形”
(1)概念理解:
请你根据上述定义举一个等邻角四边形的例子;
(2)问题探究;
如图1,在等邻角四边形ABCD中,∠DAB=∠ABC,AD,BC的中垂线恰好交于AB边上一点P,连结AC,BD,试探究AC与BD的数量关系,并说明理由;
(3)应用拓展;
如图2,在Rt△ABC与Rt△ABD中,∠C=∠D=90°,BC=BD=3,AB=5,将Rt△ABD绕着点A顺时针旋转角α(0°<∠α<∠BAC)得到Rt△AB′D′(如图3),当凸四边形AD′BC为等邻角四边形时,求出它的面积.
解:(1)矩形或正方形;
(2)AC=BD,理由为:
连接PD,PC,如下图所示:
∵PE是AD的垂直平分线,PF是BC的垂直平分线,
∴PA=PD,PC=PB,
∴∠PAD=∠PDA,∠PBC=∠PCB,
∴∠DPB=2∠PAD,∠APC=2∠PBC,又∠PAD=∠PBC,
∴∠APC=∠DPB,
∴△APC≌△DPB(SAS),
∴AC=BD;
(3)分两种情况考虑:
(i)当∠AD′B=∠D′BC时,延长AD′,CB交于点E,
如图3(i)所示,
∴∠ED′B=∠EBD′,
∴EB=ED′,
设EB=ED′=x,
由勾股定理得:42+(3+x)2=(4+x)2,
解得:x=4.5,
过点D′作D′F⊥CE于F,
∴D′F∥AC,
∴△ED′F∽△EAC,
∴
解得:D′F=,
∴S△ACE=AC×EC=
×4×(3+4.5)=15;S△BED′=
BE×D′F=
×4.5×
=
,
则S四边形ACBD′ =S△ACE﹣S△BED′ =15﹣=10
;
(ii)当∠D′BC=∠ACB=90°时,过点D′作D′E⊥AC于点E,
如图3(ii)所示,
∴四边形ECBD′是矩形,
∴ED′=BC=3,
在Rt△AED′中,根据勾股定理得:AE==
,
∴S△AED′=AE×ED′=
×
×3=
,S矩形ECBD′=CE×CB=(4﹣
)×3=12﹣3
,
则S四边形ACBD′=S△AED′+S矩形ECBD′=+12﹣3
=12﹣
.
正确解答该题的关键在于,领会题意,数形结合,注意利用辅助线,构造相关的图形.