解答题 (共 7 题 ),解答过程应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤
定义:从三角形(不是等腰三角形)的一个顶点引出一条射线与对边相交,顶点与交点所连线段把这个三角形分割成两个小三角形,如果其中一个为等腰三角形,另一个与原三角形相似,我么就把这条线段叫做这个三角形的"华丽分割线".
例如:如图 1,$A D$ 把 $\triangle A B C$ 分成 $\triangle A B D$ 和 $\triangle A D C$ ,若 $\triangle A B D$ 是等腰三角形,且 $\triangle A D C \sim \triangle B A C$ ,那么 $A D$就是 $\triangle A B C$ 的"华丽分割线".
【定义感知】
(1)如图 1,在 $\triangle A B C$ 中,$\angle B=40^{\circ}, \angle B A C=110^{\circ}, A B=B D$ .求证:$A D$ 是 $\triangle A B C$ 的"华丽分割线".
【问题解决】
(2) ① 如图 2,在 $\triangle A B C$ 中,$\angle B=46^{\circ}, A D$ 是 $\triangle A B C$ 的"华丽分割线",且 $\triangle A B D$ 是等腰三角形,则 $\angle C$ 的度数是 $\qquad$ ;
② 如图 3,在 $\triangle A B C$ 中,$A B=2, A C=\sqrt{3}, A D$ 是 $\triangle A B C$ 的"华丽分割线",且 $\triangle A B D$ 是以 $A D$ 为底边的等腰三角形,求华丽分割线 $A D$ 的长.
我们定义:等腰三角形中底边与腰的比叫做顶角的正对(sad).如图回,在 $\triangle A B C$ 中,$A B=A C$ ,顶角 $A$ 的正对记作 $sad ^A$ ,这时 $sad ^A=\frac{\text { 底边 }}{\text { 腰 }}=\frac{B C}{A B}$ ,容易知道一个角的大小与这个角的正对值也是相互唯一确定的。根据上述角的正对定义,解答下列问题:
${ }^{(1)}{ }_{\text {sad }} 60^{\circ}=$ $\qquad$ ,${ }_{s a d} 90^{\circ}=$ $\qquad$ ;
(2)如图,已知 ${ }_{\sin } A=\frac{3}{5}$ ,其中 $\angle A$ 为锐角,试求 ${ }_{ sad } A$ 的值.
在一个三角形中,如果有两个内角 $\alpha$ 与 $\beta$ 满足 $2 \alpha+\beta=90^{\circ}$ ,那么我们称这样的三角形为"亚直角三角形".根据这个定义,显然 $\alpha+\beta < 90^{\circ}$ ,则这个三角形的第三个角为 $180^{\circ}-(\alpha+\beta)>90^{\circ}$ ,这就是说"亚直角三角形"是特殊的钝角三角形.
(1)【尝试运用】:若某三角形是"亚直角三角形",且一个内角为 $100^{\circ}$ ,请求出它的两个锐角的度数;
(2)【尝试运用】:如图 1,在 $Rt \triangle A B C$ 中,$\angle A C B=90^{\circ}, A C=4, B C=8$ ,点 $D$ 在边 $B C$ 上,连接 $A D$ ,且 $A D$ 不平分 $\angle B A C$ .若 $\triangle A B D$ 是"亚直角三角形",求线段 $A D$ 的长;
(3)【素养提升】:如图 2,在钝角 $\triangle A B C$ 中,$\angle A B C>90^{\circ}, A B=5, B C=3 \sqrt{5}, \triangle A B C$ 的面积为 15 ,求证:$\triangle A B C$ 是"亚直角三角形".
定义:两组邻边分别相等的四边形叫做筝形.
(1)问题发现:如图 1,箏形 $A B C D$ 中,$A D=C D, A B=C B$ ,若 $A C+B D=12$ ,求筝形 $A B C D$ 的面积的最大值;
(2)问题解决:如图 2 是一块矩形铁片 $A B C D$ ,其中 $A B=60$ 厘米,$B C=90$ 厘米,李优想从这块铁片中裁出一个筝形 $E F G H$ ,要求点 $E$ 是 $A B$ 边的中点,点 $F 、 G 、 H$ 分别在 $B C 、 C D 、 A D$ 上(含端点),是否存在一种裁剪方案,使得筝形 $E F G H$ 的面积最大?若存在,求出筝形 $E F G H$ 的面积最大值,若不存在,请说明理由.
我们定义:有一组邻角相等的凸四边形叫做"等邻角四边形".例如:如图(1),$\angle B=\angle C$ ,则四边形 $A B C D$为"等邻角四边形"。
(1)定义理解:以下平面图形中,是等邻角四边形的是 $\qquad$ .
① 平行四边形;
② 矩形;
③ 菱形;
④等腰梯形.
(2)深入探究:
① 已知四边形 $A B C D$ 为"等邻角四边形",且 $\angle A=120^{\circ}, \angle B=100^{\circ}$ ,则 $\angle D=$ $\qquad$ .
② 如图 ② ,在五边形 $A B C D E$ 中,$D E \| B C$ ,对角线 $B D$ 平分 $\angle A B C$ ,求证:四边形 $A B D E$ 为等邻角四边形.
(3)拓展应用:如图 ③ ,在等邻角四边形 $A B C D$ 中,$\angle B=\angle C$ ,点 $P$ 为边 $B C$ 上的一动点,过点 $P$ 作 $P M \perp$ $A B, P N \perp C D$ ,垂足分别为 $M, N$ .在点 $P$ 的运动过程中,$P M+P N$ 的值是否会发生变化?请说明理由.
定义:如果一个三角形有一个内角的平分线与这个角的对边的夹角是60°,那么称该三角形为“特异角平分三角形”,这条角平分线称为“特异角平分线”.
(1)如图 1,$\triangle A B C$ 是一个"特异角平分三角形",$A D$ 是一条"特异角平分线"
① 当 $\angle C=90^{\circ}$ 时,试求 $A D: B D$ 的值.
② 在 $\triangle A B C$ 中,过点 $D$ 作 $D E \perp A B$ 于点 $E$ ,延长至点 $H, H E=D E$ ,若 $D E: A E=\sqrt{3}: 3$ ,证明:$\triangle A H E \cong$ $\triangle A D C$ .
(2)如图 2.$B D$ 是 $\odot O$ 的直径,$A C$ 是 $\odot O$ 的切线,点 $C$ 为切点,$A B \perp A C$ 于点 $A$ 且交 $\odot O$ 于点 $H$ ,连接 $D H$交 $B C$ 于点 $E, B D=4, A B=3$ .试证明 $\triangle D B H$ 是一个"特异角平分三角形".
定义:若一个圆内接四边形的两条对角线互相垂直,则称这个四边形为圆美四边形.
(1)请在特殊四边形中找出一个圆美四边形,该四边形的名称是 $\qquad$ ;
(2)如图 1,在等腰 Rt $\triangle A B C$ 中,$\angle B A C=90^{\circ}$ ,经过点 $A 、 B$ 的 $\odot O$ 交 $A C$ 边于点 $D$ ,交 $B C$ 于点 $E$ ,连接 $D E$ ,若四边形 $A B E D$ 为圆美四边形,则 $\frac{A B}{D E}$ 的值是 $\qquad$
(3)如图 2,在 $\triangle A B C$ 中,经过点 $A 、 B$ 的 $\odot O$ 交 $A C$ 边于点 $D$ ,交 $B C$ 于点 $E$ ,连接 $A E 、 B D$ 交于点 $F$ ,若在四边形 $A B E D$ 的内部存在一点 $P$ ,使得 $\angle P B C=\angle A D P=\alpha$ ,连接 $P E$ 交 $B D$ 于点 $G$ ,连接 $P A$ ,若 $P A \perp P D, P B \perp P E$ .
① 试说明:四边形 $A B E D$ 为圆美四边形;
② 若 $\tan \alpha=\frac{2}{3}, P A+P E=8, \frac{C D}{B C}=\frac{\sqrt{3}}{3}$ ,求 $D E$ 的最小值.