利用旋转妙解正方形问题

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  正方形是最特殊的四边形,具有高度的对称性.因此,在正方形中的线段证明和计算等问题上,利用旋转变换可巧妙地拼接图形,使条件发生转化,以达到化难为易的目的.现举例如下.
  例1 如图1所示,已知E是正方形ABCD的边长AD上一点,BF平分∠EBC交CD于F,求证:BE=AE CF.
  【分析】把△ABE绕点B顺时针旋转90°,AB与BC重合,再根据条件证明∠GBF=∠BFG可得到BG=GF,可证得结论.
  证明:如图2,将△ABE绕B点旋转,使AB和BC重合,设△CBG是旋转后的△ABE,∴△ABE≌△CBG,∴AE=CG,BE=BG,∠ABE=∠CBG.
  ∵BF是∠EBC的角平分线,∴∠EBF=∠FBC,∴∠ABE ∠EBF=∠GBC ∠FBC,∴∠ABF=∠FBG.
  ∵正方形ABCD,∴AB[?]CD,∴∠ABF=∠BFG,∴∠GBF=∠BFG,∴BG=GF,
  ∵GF=CG CF=AE CF,BG=BE,∴BE=AE CF.
  【点拨】通过旋转把AE和CF移到同一条线段上,再证明该线段与BE相等是解题的关键.证明线段的和差关系时主要就是截或接.
  例2 如图3,P是正方形ABCD内的一点,AP=1,PB=[2],∠APB=135°,求PC的长.
  【分析】求PC的长可通过构建直角三角形,利用勾股定理求出,但已知条件与PC不在同一三角形,必须通过旋转作辅助线构造出包含PC与已知条件的直角三角形。
  解:把△BPC绕点B逆时针旋转90°得到△BMA,如图4所示,点C的对应点与A重合,连接PM,由旋转得:PB=BM=[2],∠PBM=90°,PC=AM,∴∠BPM=45°,
  由勾股定理得:PM=[BM2 PB2]=[2 2]=2,
  ∵∠APB=135°,∴∠APM=135°-45°=90°,
  在Rt△APM中,AP=1,由勾股定理得:AM=[PM2 AP2=22 12]=[5],
  ∴PC=AM=[5].
  【點拨】本题考查了正方形的性质、等腰直角三角形以及勾股定理等,解答此题的关键是利用旋转构建直角三角形,再利用勾股定理求解.
  小试牛刀
  如图5,正方形ABCD中,E,F为BC,CD的上点且∠EAF=45°,求证:EF=BE DF.
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