题目

如图,以△ABC的三边为边在BC的同侧分别作三个等边三角形,即△ABD、△BCE、△ACF,
请回答下列问题,并说明理由.
（1）四边形ADEF是什么四边形?
（2）当△ABC满足什么条件时,四边形ADEF是矩形?
（3）当△ABC满足什么条件时,四边形ADEF是菱形?
（4）当△ABC满足什么条件时,以A、D、E、F为顶点的四边形不存在?

提问时间：2020-10-24

答案

（1）在△ABC和△DBE中
AB=AD
∠ABC=∠EBC-∠EAB,∠DBE=∠DBA-∠EBA
因为∠EBC=∠DBE=60°
所以∠ABC=∠DBE
BC=BE
因此△ABC≌△DBE,DE=AC.
△ACF是等边三角形,所以AF=AC=DE
在△ABC和△FEC中
AC=FC
∠ACB=∠ECB-∠ECA
∠FCE=∠FCA-∠ECA
因为∠ECB=∠FCA=60°
所以∠ACB=∠FCE
BC=EC
因此△ABC≌△FEC,EF=AB
因为△ABD是等边三角形,所以AD=AB=EF
四边形ADFE两组对边分别相等,是平行四边形
（2）如果平行四边形ADEF是矩形,则∠DAF=90°
因为∠DAF=360°-∠DAB-∠FAC-∠BAC=240°-∠BAC
所以∠BAC=150°当△ABC中∠BAC=150°,四边形ADEF是矩形
（3）当△ABC满足AB=AC且∠BAC≠60°时,四边形ADEF是菱形
理由：由AB=AD,AC=AF,AB=AC得AD=AF
由①四边形ADEF是平行四边形
所以四边形ADEF是菱形.(之所以∠BAC≠60°是因为当∠BAC=60°时,∠DAF=360°-60°-60°-60°=180°.即D、A、F三点共线,四边形ADEF不存在)
（4）∠DAF=240°-∠BAC
当∠BAC=60°时,∠DAF=180°
D、A、F在一条直线上,此时四边形ADEF不存在