Question

已知：Rt△A′BC′≌Rt△ABC，∠A′C′B=∠ACB=90°，∠A′BC′=∠ABC=60°，Rt△A′BC′可繞點B旋轉，設旋轉過程中直線CC′和AA′相交于點D．

（1）如圖1所示，當點C′在AB邊上時，判斷線段AD和線段A′D之間的數量關系，并證明你的結論；

（2）將Rt△A′BC′由圖1的位置旋轉到圖2的位置時，（1）中的結論是否成立？若成立，請證明；若不成立，請說明理由；

（3）將Rt△A′BC′由圖1的位置按順時針方向旋轉α角（0°≤α≤120°），當A、C′、A′三點在一條直線上時，請直接寫出旋轉角的度數．

Answer 1

答：（1）AD=A′D．

證明：如圖1，

∵Rt△A′BC′≌Rt△ABC，

∴BC=BC′，BA=BA′．

∵∠A′BC′=∠ABC=60°，

∴△BCC′和△BAA′都是等邊三角形．

∴∠BAA′=∠BC′C=60°．

∵∠A′C′B=90°，

∴∠DC′A′=30°．

∵∠AC′D=∠BC′C=60°，

∴∠ADC′=60°．

∴∠DA′C′=30°．

∴∠DAC′=∠DC′A，∠DC′A′=∠DA′C′．

∴AD=DC′，DC′=DA′．

∴AD=A′D．

（2）AD=A′D

證明：連接BD，如圖2，

由旋轉可得：BC=BC′，BA=BA′，∠CBC′=∠ABA′．

∴=．

∴△BCC′∽△BAA′．

∴∠BCC′=∠BAA′．

∵∠BOC=∠DOA，

∴△BOC∽△DOA．

∴∠ADO=∠OBC，=．

∵∠BOD=∠COA，

∴△BOD∽△COA．

∴∠BDO=∠CAO．

∵∠ACB=90°，

∴∠CAB+∠ABC=90°．

∴∠BDO+∠ADO=90°，即∠ADB=90°．

∵BA=BA′，∠ADB=90°，

∴AD=A′D．

（3）當A、C′、A′三點在一條直線上時，如圖3，

則有∠AC′B=180°﹣∠A′C′B=90°．

在Rt△ACB和Rt△AC′B中，

．

∴Rt△ACB≌Rt△AC′B （HL）．

∴∠ABC=∠ABC′=60°．

∴當A、C′、A′三點在一條直線上時，旋轉角α的度數為60°．