Question

15．数学活动课上，老师提出了一个问题：已知△ABC是等边三角形，E是AC边上一动点（点E不与点A，C重合），F在BC边的延长线上，连接BE、EF，使CF=AE，如图1，若E是AC边的中点时，试猜想线段BE与EF的数量关系．
（1）独立思考：请解答老师提出的问题，写出结论并证明
（2）提出问题：一小组受此问题的启发，提出问题，如图2，若点E是线段AC上的任意一点，其他条件不变，则线段BE、EF之间有什么数量关系？请解决该小组提出的问题，并给出证明
（3）问题拓展：老师要求其他小组向一小组同学学习，仿照前两种情况提出问题，二小组提出问题：如图3，若E是线段AC延长线上的任意一点，其他条件不变，则线段BE、EF之间有什么数量关系？任务：请回答二小组所提出的问题，不必证明

Answer 1

分析 （1）根据等腰三角形三线合一的性质可得∠CBE=$\frac{1}{2}$∠ABC=30°，AE=CE，所以CE=CF，然后根据等边对等角的性质可得∠F=∠CEF，根据三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和求出∠F=30°，从而得到∠CBE=∠F，根据等角对等边的性质即可证明；
（2）图2，过点E作EG∥BC，交AB于点G，根据菱形的性质结合∠ABC=60°可得△ABC是等边三角形，然后根据等边三角形的性质得到AB=AC，∠ACB=60°，再求出△AGE是等边三角形，根据等边三角形的性质得到AG=AE，从而可以求出BG=CE，再根据等角的补角相等求出∠BGE=∠ECF=120°，然后利用“边角边”证明△BGE和△ECF 全等，根据全等三角形对应边相等即可得证；
（3）图3，证明思路与方法与图2完全相同．

解答 （1）答：猜想BE与EF的数量关系为：BE=EF；
证明：（1）∵△ABC是等边三角形，E是线段AC的中点，
∴∠CBE=$\frac{1}{2}$∠ABC=30°，AE=CE，
∵AE=CF，
∴CE=CF，
∴∠F=∠CEF，
∵∠F+∠CEF=∠ACB=60°，
∴∠F=30°，
∴∠CBE=∠F，
∴BE=EF；

（2）答：猜想BE=EF．
证明如下：如图2，过点E作EG∥BC，交AB于点G，
∵△ABC是等边三角形，
∴AB=AC，∠ACB=60°，
又∵EG∥BC，
∴∠AGE=∠ABC=60°，
又∵∠BAC=60°，
∴△AGE是等边三角形，
∴AG=AE，
∴BG=CE，
又∵CF=AE，
∴GE=CF，
在△BGE与△ECF中，
$\left\{\begin{array}{l}{BG=CE}\\{∠BGE=∠ECF=120°}\\{GE=CF}\end{array}\right.$，
∴△BGE≌△ECF（SAS），
∴BE=EF；

（3）BE=EF．
证明如下：如图3，过点E作EG∥BC交AB延长线于点G，
∵△ABC是等边三角形，
∴AB=AC，∠ACB=60°，
又∵EG∥BC，
∴∠AGE=∠ABC=60°，
又∵∠BAC=60°，
∴△AGE是等边三角形，
∴AG=AE，
∴BG=CE，
又∵CF=AE，
∴GE=CF，
又∵∠BGE=∠ECF=60°，
在△BGE与△ECF中，
$\left\{\begin{array}{l}{BG=EC}\\{∠BGE=∠ECF=60°}\\{GE=CF}\end{array}\right.$，
∴△BGE≌△ECF（SAS），
∴BE=EF．

点评 本题考查了等边三角形的判定与性质，全等三角形的判定与性质，作出辅助线，利用等边三角形的性质找出全等的条件是解题的关键．