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问题: 数学问题

如下图,平行四边形ABCD中,AB⊥AC,AB=1,BC=根号5,对角线AC,BD相交于点O,将直线AC绕点O顺时针旋转,分别交BC,AD于点E、F。
(1)证明:当旋转角为90°时,四边形ABEF是平行四边形;
(2)试说明在旋转过程中,线段AF与EC总保持相等;(3)BEDF可能是菱形吗?如果不能,请说明理由;如果能,说明理由并且此时AC绕点O顺时针旋转的度数。

解答:

(1)
角BAC=90度
角AOF=90度
所以AB平行于EF

另外ABCD是平行四边形,AD平行于BC,即AF平行于BE

所以ABEF是平行四边形

(2)
先证明O点在AC的中点
AB平行于CD,所以角ABD=角BDC(即角ABO=角ODC),且角BAO=角OCD=90度
两条线的对角是相等的,所以AC和BD两条线相交后,角AOB=角COD
所以三角形ABO和三角形CDO,三个角分别相同
因为是平行四边形,所以AB=CD
所以AO=OC

相同看三角形AFO和三角形CEO
AB与CD平行,所以角OAF=角OCE,且角AFO=角CEO
两条线的对角相同,所以角AOF=角COE

所以三个角AOF与三角形COE,三个角分别相同
另外,前面已经证明AO=CO,所以AF=CE

(3)
BEDF可能是菱形,菱形是对角线相互垂直的平行四边形,或四条边一样长的平行四边形
即角BOF=90度,或BF=DF=BE=CE

AB=1,BC=根号5,角BAC=90度,所以AC=2(即AB平方+AC平方=BC平方),AO=CO=1
三角形ABO中AB=1,AO=1,所以角ABO=角AOB=45度
所以角AOF=角BOF-角AOB=90度-45度=45度

只要顺时针旋转45度,就是菱形。

同证明AO=CO一样的方法,可以证明BO=DO
三角形BOF和三角形DOF,共用一条边OF,OF垂直于BD,BO=DO,证明三角形BDF是等腰三角形。
所以BF=DF.
同样可以证明BE=DE。
DF=BE(采用上面刚才AF=CE的证明方法)
所以这四条边是相等的。
角FBD=角BDF=角DBE=角BDE,所以BF平行于DE,也是平行四边形

所以BFDE是菱形。