一、和差倍分问题
  线段或角的和差倍分问题,一般是通过平移、轴对称或旋转等变换构造全等代换线段,最终转化为证明相等的问题。
  1.如图①,在正方形ABCD中,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF=45 °,则有结论EF=BE+FD成立;
  (1)如图②,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B=∠D=90°,E、F分别是BC、CD上的点,且∠EAF是∠BAD的
     一半,那么结论EF=BE+FD是否仍然成立?若成立,请证明;若不成立,请说明理由;
  (2)若将(1)中的条件改为:在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,延长BC到点E,延长CD到点
     F,使得∠EAF仍然是∠BAD的一半,则结论EF=BE+FD是否仍然成立?若成立,请证明;若不成立,
     请写出它们之间的数量关系,并证明.
                
  解:(1)结论EF= BE+FD成立.
       延长EB到G,使BG=DF,连接AG.
       ∵∠ABG=∠D=90°, AB=AD,
       ∴△ABG≌△ADF.
       ∴AG=AF且∠1=∠2.
       ∴∠1+∠3=∠2+∠3=∠BAD.
       ∴∠GAE=∠EAF.
       又AE=AE,
       ∴△AEG≌△AEF.∴EG=EF.
       即EF=BE+BG=BE+FD.
    (2)结论EF=BE+FD不成立,
       应当是EF=BE-FD.
       在BE上截取BG,使BG=DF,连接AG.
       ∵∠B+∠ADC=180°,∠ADF+∠ADC=180°,
       ∴∠B=∠ADF.
       ∵AB=AD,
       ∴△ABG≌△ADF.∴AG=AF.
       ∵∠1=∠2,
       ∴∠1+∠3=∠2+∠3=∠BAD.
       ∴∠GAE=∠EAF.
       ∵AE=AE,
       ∴△AEG≌△AEF.∴EG=EF
       即EF=BE-BG=BE-FD.
       此题可有如下变式:

  2.设E、F分别在正方形ABCD的边BC,CD上滑动保持且,APEF于点P.
  (1)求证:AP=AB;
  (2)若AB=5,求的周长。
  解:(1)将绕点A按逆时针方向旋转,得
      
       ,即F、D、G在一条直线上.
       AE=AG,AF=AF,
       .
       ,
      
       即AP=AB.
    (2),EF=FG.
       的周长=CE+EF+CF=CE+FG+CF, DG=BE,
       的周长=CE+EF+CF =BC+DC=52 =10.

  3.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,点E是AB上一个动点,若∠B=60°,AB=BC,且∠DEC=60°,确定AD+AE与BC的关系
  解: 有BC=AD+AE.
    连结AC,过E作EF∥BC交AC于F点.
    则可证 △AEF为等边三角形.
    即 AE=EF及∠AEF=∠AFE=60°.
    所以 ∠CFE=120°.
    又 AD∥BC,∠B=60°,
    故 ∠BAD=120°.
    又 ∠DEC=60°,
    所以 ∠AED=∠FEC.
    在△ADE与△FCE中,
    ∠EAD=∠CFE,AE=EF,∠AED=∠FEC,
    所以 △ADE≌△FCE. 所以 AD=FC.
    则 BC=AD+AE.

  4.如图,四边形ABCD中,AC、BD是对角线,AB=AC,∠ABD=60°,过D作ED⊥AD,交AC于点E,恰有DE平分∠BDC.试判断线段CD、BD 与AC之间有怎样的数量关系?并证明你的结论.
  结论:AC=BD+CD.
  证法一:延长BD至,使得D=DC.
      ∵DE平分∠BDC,∴∠1=∠2.
      ∵ED⊥AD,
      ∴∠ADC=90°+∠1,∠3=90°-∠2.
      ∵∠AD=180°-∠3=90°+∠2.
      ∴∠ADC=∠AD
      在△ADC和△AD中,
      
      ∴△ADC≌△AD(SAS).
      ∴ AC=A
      ∵ AB=AC,∴ AB= A
      ∵∠ABD=60°,∴△AB是等边三角形.
      ∴ A =B,∴ AC =BD+CD.
  证法二:延长CD至,使D=DB.
      ∵ED⊥AD,
      ∴∠2+∠3=90°,∠1+∠4=90°.
      ∵DE平分∠BDC,
      ∴∠1=∠2.
      ∴∠3=∠4.
      在△ADB和△AD中,
      
      ∴ △ADB≌△AD(SAS).
      ∴ AB=A,∠ABD=∠=60°.
      ∴ AC = A. ∴ △AC是等边三角形.
      ∴ AC = C. ∴ AC =BD+CD.

  5.我们给出如下定义:若一个四边形中存在一组对边的平方和等于另一组对边的平方和,则称这个四边形为等平方和四边形.
  (1)写出一个你所学过的特殊四边形中是等平方和四边形的图形的名称:___________.
  (2)如图(1),在梯形ABCD中,AD∥BC,AC⊥BD,垂足为O.
     求证:,即四边形ABCD是等平方和四边形.
  (3)如果将图(1)中的△AOD绕点O按逆时针方向旋转度(0°<<90°)后得到图(2),那么四边形
     ABCD能否成为等平方和四边形?若能,请你证明;若不能,请说明理由.
         
             图(1)                 图(2)
  解:(1)菱形或正方形;
    (2)证:∵AC⊥BD于点O,∴∠AOD=∠BOC=∠AOB=∠DOC=90°.
         ∴
         
         ∴
         即四边形ABCD是等平方和四边形.
    (3)解:四边形 ABCD是等平方和四边形.
       证:原梯形记为,依题意旋转后得四边形ABCD,
         连接AC、BD交于点,∵ ∥BC,
         
         ∴
         ∵
         ∴
         ∵
         ∴∠AOC=∠DOB=180°-
         又∵
         ∴△AOC∽△DOB.
         ∴∠1=∠2.
         又∵∠3=∠4,
         ∴
         由(2)的结论得:
         即四边形ABCD是等平方和四边形.

二、位置关系的证明
  位置关系的证明以线段的平行、垂直为主,对于这类问题的解决方法,大家也要注意总结归纳。比如证明垂直的方法除了利用角度推导外,还可以考虑勾股定理的逆定理、等腰三角形三线合一、三角形中一边中线等于这边一半等方法;平行证明除了利用同位角、内错角、同旁内角的关系外,还可利用中位线定理、对应线段成比例得出平行等方法。
  6.已知:如图,矩形ABCD中,延长BC至E点,使BE=BD,连结DE,若F是DE的中点.试确定线段AF与CF的位置关系.
  解:AF⊥CF
    [一]连BF,易证△ADF≌BCF(SAS)
    ∴∠DFA=∠CFB
    ∴∠BFA+∠CFB=∠BFA+∠DFA=90°
    [二]连AC交BD于O,连OF
    ∴OF为△DBE的中位线
    ∴OF=BE=BD=AC.

  7.在△ABC中,BM、CN分别是的平分线,而于E,于F.
      求证:EF//BC.
  证明:延长AF交BC于D,延长AE交BC于G
     易证:△CAF≌△CFD
     ∴AF=FD
     同理可证AE=EG
     ∴EF为△ADG的中位线
     ∴ EF//BC.

  8.请阅读下列材料:
  问题:如图1,在菱形和菱形中,点在同一条直线上,是线段的中点,连结.若,探究的位置关系及的值.
  小聪同学的思路是:延长于点,构造全等三角形,经过推理使问题得到解决.
               
  请你参考小聪同学的思路,探究并解决下列问题:
  (1)写出上面问题中线段的位置关系及的值;
  (2)将图1中的菱形绕点顺时针旋转,使菱形的对角线恰好与菱形的边
     在同一条直线上,原问题中的其他条件不变(如图2).你在(1)中得到的两个结论是否发生
     变化?写出你的猜想并加以证明.
  解:(1)线段的位置关系是
    (2)猜想:(1)中的结论没有发生变化.
  证明:如图,延长于点,连结
     是线段的中点,
     
     由题意可知
     
     
     
     
     四边形是菱形,
     
     由
     且菱形的对角线恰好与菱形的边在同一条直线上,
     可得
     
     四边形是菱形,
     
     
     
     
     
     即