Question

如图，在四边形ABCD中，对角线AC、BD相交于点E，且AC⊥BD，∠ADB=∠CAD+∠ABD，∠BAD=3∠CBD．（1）求证

如图，在四边形ABCD中，对角线AC、BD相交于点E，且AC⊥BD，∠ADB=∠CAD+∠ABD，∠BAD=3∠CBD．（1）求证：△ABC为等腰三角形；（2）M是线段BD上一点，BM：AB=3：4，点F在BA的延长线上，连接FM，∠BFM的平分线FN交BD于点N，交AD于点G，点H为BF中点，连接MH，当GN=GD时，探究线段CD、FM、MH之间的数量关系，并证明你的结论．

Answer 1

（1）证明：如图1，作∠BAP=∠DAE，AP交BD于P，

设∠CBD=α，∠CAD=β，

∵∠ADB=∠CAD+∠ABD，∠APE=∠BAP+∠ABD，

∴∠APE=∠ADE，AP=AD．

∵AC⊥BD

∴∠PAE=∠DAE=β，

∴∠PAD=2β，∠BAD=3β．

∵∠BAD=3∠CBD，

∴3β=3α，β=α．

∵AC⊥BD，

∴∠ACB=90°-∠CBE=90°-α=90°-β．

∵∠ABC=180°-∠BAC-∠ACB=90°-β，

∴∠ACB=∠ABC，

∴△ABC为等腰三角形；

Answer 2

（1）证明：如图1，作∠BAP=∠DAE，AP交BD于P，
设∠CBD=α，∠CAD=β，
∵∠ADB=∠CAD+∠ABD，∠APE=∠BAP+∠ABD，
∴∠APE=∠ADE，AP=AD．
∵AC⊥BD
∴∠PAE=∠DAE=β，
∴∠PAD=2β，∠BAD=3β．
∵∠BAD=3∠CBD，
∴3β=3α，β=α．
∵AC⊥BD，
∴∠ACB=90°-∠CBE=90°-α=90°-β．
∵∠ABC=180°-∠BAC-∠ACB=90°-β，
∴∠ACB=∠ABC，
∴△ABC为等腰三角形；

（2）2MH=FM+
3
4
CD．
证明：如图2，
由（1）知AP=AD，AB=AC，∠BAP=∠CAD=β，
∴△ABP≌△ACD，
∴∠ABE=∠ACD．
∵AC⊥BD，
∴∠GDN=90°-β，
∵GN=GD，
∴∠GND=∠GDN=90°-β，
∴∠NGD=180°-∠GND-∠GDN=2β．
∴∠AGF=∠NGD=2β．
∴∠AFG=∠BAD-∠AGF=3β-2β=β．
∵FN平分∠BFM，
∴∠NFM=∠AFG=β，
∴FM∥AE，
∴∠FMN=90°．
∵H为BF的中点，
∴BF=2MH．
在FB上截取FR=FM，连接RM，
∴∠FRM=∠FMR=90°-β．
∵∠ABC=90°-β，
∴∠FRM=∠ABC，
∴RM∥BC，
∴∠CBD=∠RMB．
∵∠CAD=∠CBD=β，
∴∠RMB=∠CAD．
∵∠RBM=∠ACD，
∴△RMB∽△DAC，
∴
BR
CD
＝
BM
AC
＝
BM
AB
＝
3
4
，
∴BR=
3
4
CD．
∵BR=FB-FM，
∴FB-FM=BR=
3
4
CD，
FB=FM+
3
4
CD．
∴2MH=FM+
3
4
CD．

Answer 3

（1）证明：如图1，作∠BAP=∠DAE，AP交BD于P，
设∠CBD=α，∠CAD=β，
∵∠ADB=∠CAD+∠ABD，∠APE=∠BAP+∠ABD，
∴∠APE=∠ADE，AP=AD．
∵AC⊥BD
∴∠PAE=∠DAE=β，
∴∠PAD=2β，∠BAD=3β．
∵∠BAD=3∠CBD，
∴3β=3α，β=α．
∵AC⊥BD，
∴∠ACB=90°-∠CBE=90°-α=90°-β．
∵∠ABC=180°-∠BAC-∠ACB=90°-β，
∴∠ACB=∠ABC，
∴△ABC为等腰三角形；

（2）2MH=FM+

3

4

CD．
证明：如图2，
由（1）知AP=AD，AB=AC，∠BAP=∠CAD=β，
∴△ABP≌△ACD，
∴∠ABE=∠ACD．
∵AC⊥BD，
∴∠GDN=90°-β，
∵GN=GD，
∴∠GND=∠GDN=90°-β，
∴∠NGD=180°-∠GND-∠GDN=2β．
∴∠AGF=∠NGD=2β．
∴∠AFG=∠BAD-∠AGF=3β-2β=β．
∵FN平分∠BFM，
∴∠NFM=∠AFG=β，
∴FM∥AE，
∴∠FMN=90°．
∵H为BF的中点，
∴BF=2MH．
在FB上截取FR=FM，连接RM，
∴∠FRM=∠FMR=90°-β．
∵∠ABC=90°-β，
∴∠FRM=∠ABC，
∴RM∥BC，
∴∠CBD=∠RMB．
∵∠CAD=∠CBD=β，
∴∠RMB=∠CAD．
∵∠RBM=∠ACD，
∴△RMB∽△DAC，
∴

BR

CD

＝

BM

AC

＝

BM

AB

＝

3

4

，
∴BR=

3

4

CD．
∵BR=FB-FM，
∴FB-FM=BR=

3

4

CD，
FB=FM+

3

4

CD．
∴2MH=FM+

3

4

CD．