Question

某校九年级（1）班数学兴趣小组开展了一次活动，过程如下：如图1，在等腰直角△ABC中，AB=AC，∠BAC=90°

某校九年级（1）班数学兴趣小组开展了一次活动，过程如下：如图1，在等腰直角△ABC中，AB=AC，∠BAC=90°，小明将一块直角三角板的直角顶点放在斜边BC边的中点O上，从BC边开始绕点A顺时针旋转，其中三角板两条直角边所在的直线分别交AB、AC于点E、F．（1）小明在旋转中发现：在图1中，线段AE与CF相等．请你证明小明发现的结论；（2）小明将一块三角板中含45°角的顶点放在点A上，从BC边开始绕点A顺时针旋转一个角α，其中三角板斜边所在的直线交直线BC于点D，直角边所在的直线交直线BC于点E．当0°＜α≤45°时，小明在旋转中还发现线段BD、CE、DE之间存在如下等量关系：BD2+CE2=DE2．同组的小颖和小亮随后想出了两种不同的方法进行解决：小颖的方法：将△ABD沿AD所在的直线对折得到△ADF，连接EF（如图2）；小亮的方法：将△ABD绕点A逆时针旋转90°得到△ACG，连接EG（如图3）．请你从中任选一种方法进行证明；（3）小明继续旋转三角板，在探究中得出：当45°＜α＜135°且α≠90°时，等量关系BD2+CE2=DE2仍然成立．现请你继续探究：当135°＜α＜180°时（如图4），等量关系BD2+CE2=DE2是否仍然成立？若成立，给出证明；若不成立，说明理由．

Answer 1

（1）证明：如图1，连接OA．
∵在等腰直角△ABC中，AB=AC，∠BAC=90°，
∴∠B=∠C=45°．
又∵点O是BC的中点，
∴OA=OC，∠EAO=∠C=45°．
∵∠EOF=90°，
∴∠AEO=∠B+∠BOE，∠CFO=180°-∠C-（180°-∠BOE-90°）=45°+∠BOE=∠B+∠BOE，
∴∠AEO=CFO，
在△AEO与△CFO中，

∠AEO＝∠CFO ∠EAO＝∠C OA＝OC

，
∴△AEO≌△CFO（AAS），
∴AE=CF；

（2）选择小颖的方法．
证明：如图2，连接EF．
由折叠可知，∠BAD=∠FAD，AB=AF，BD=DF，
∵∠BAD=∠FAD，
∴由（1）可知，∠CAE=∠FAE．
在△AEF和△AEC中，

AF＝AC ∠FAE＝∠CAE AE＝AE

，
∴△AEF≌△AEC（SAS），
∴CE=FE，∠AFE=∠C=45°．
∴∠DFE=∠AFD+∠AFE=90°．
在Rt△DFE中，DF²+FE²=DE²，
∴BD²+CE²=DE²．       

（3）解：当135°＜α＜180°时，等量关系BD²+CE²=DE²仍然成立．证明如下：
 如图4，按小颖的方法作图，设AB与EF相交于点G．
∵将△ABD沿AD所在的直线对折得到△ADF，
∴AF=AB，∠AFD=∠ABD=135°，∠BAD=∠FAD．
又∵AC=AB，∴AF=AC．
又∵∠CAE=90°-∠BAE=90°-（45°-∠BAD）=45°+∠BAD=45°+∠FAD=∠FAE．
∴∠CAE=∠FAE．
在△AEF和△AEC中，

AF＝AC ∠FAE＝∠CAE AE＝AE

，
∴△AEF≌△AEC（SAS），
∴CE=FE，∠AFE=∠C=45°．
∴∠DFE=∠AFD-∠AFE=∠135°-∠C=135°-45°=90°．
∴∠DFE=90°．
在Rt△DFE中，DF²+FE²=DE²，∴BD²+CE²=DE²．