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尤秀同学遇到了这样一个问题:如图1所示,已知AF,BE是△ABC的中线,且AF⊥BE,垂足为P,设BC=a,AC=b,AB=c.求证:a2+b2=5c2该同学仔细分析后,得到如下解题思路:先连接EF,利用EF为△ABC的
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尤秀同学遇到了这样一个问题:如图1所示,已知AF,BE是△ABC的中线,且AF⊥BE,垂足为P,设BC=a,AC=b,AB=c.
求证:a2+b2=5c2
该同学仔细分析后,得到如下解题思路:
先连接EF,利用EF为△ABC的中位线得到△EPF∽△BPA,故
=
=
=
,设PF=m,PE=n,用m,n把PA,PB分别表示出来,再在Rt△APE,Rt△BPF中利用勾股定理计算,消去m,n即可得证
(1)请你根据以上解题思路帮尤秀同学写出证明过程.
(2)利用题中的结论,解答下列问题:
在边长为3的菱形ABCD中,O为对角线AC,BD的交点,E,F分别为线段AO,DO的中点,连接BE,CF并延长交于点M,BM,CM分别交AD于点G,H,如图2所示,求MG2+MH2的值.

求证:a2+b2=5c2
该同学仔细分析后,得到如下解题思路:
先连接EF,利用EF为△ABC的中位线得到△EPF∽△BPA,故
EP |
BP |
PF |
PA |
EF |
BA |
1 |
2 |
(1)请你根据以上解题思路帮尤秀同学写出证明过程.
(2)利用题中的结论,解答下列问题:
在边长为3的菱形ABCD中,O为对角线AC,BD的交点,E,F分别为线段AO,DO的中点,连接BE,CF并延长交于点M,BM,CM分别交AD于点G,H,如图2所示,求MG2+MH2的值.

▼优质解答
答案和解析
(1)设PF=m,PE=n,连结EF,如图1,
∵AF,BE是△ABC的中线,
∴EF为△ABC的中位线,AE=
b,BF=
a,
∴EF∥AB,EF=
c,
∴△EFP∽△BPA,
∴
=
=
=
,即
=
=
,
∴PB=2n,PA=2m,
在Rt△AEP中,∵PE2+PA2=AE2,
∴n2+4m2=
b2①,
在Rt△AEP中,∵PF2+PB2=BF2,
∴m2+4n2=
a2②,
①+②得5(n2+m2)=
(a2+b2),
在Rt△EFP中,∵PE2+PF2=EF2,
∴n2+m2=EF2=
c2,
∴5•
c2=
(a2+b2),
∴a2+b2=5c2;
(2)∵四边形ABCD为菱形,
∴BD⊥AC,
∵E,F分别为线段AO,DO的中点,
由(1)的结论得MB2+MC2=5BC2=5×32=45,
∵AG∥BC,
∴△AEG∽△CEB,
∴
=
=
,
∴AG=1,
同理可得DH=1,
∴GH=1,
∴GH∥BC,
∴
=
=
=
,
∴MB=3GM,MC=3MH,
∴9MG2+9MH2=45,
∴MG2+MH2=5.

∵AF,BE是△ABC的中线,
∴EF为△ABC的中位线,AE=
1 |
2 |
1 |
2 |
∴EF∥AB,EF=
1 |
2 |
∴△EFP∽△BPA,
∴
EP |
BP |
PF |
PA |
EF |
BA |
1 |
2 |
n |
PB |
m |
PA |
1 |
2 |
∴PB=2n,PA=2m,
在Rt△AEP中,∵PE2+PA2=AE2,
∴n2+4m2=
1 |
4 |
在Rt△AEP中,∵PF2+PB2=BF2,
∴m2+4n2=
1 |
4 |
①+②得5(n2+m2)=
1 |
4 |
在Rt△EFP中,∵PE2+PF2=EF2,

∴n2+m2=EF2=
1 |
4 |
∴5•
1 |
4 |
1 |
4 |
∴a2+b2=5c2;
(2)∵四边形ABCD为菱形,
∴BD⊥AC,
∵E,F分别为线段AO,DO的中点,
由(1)的结论得MB2+MC2=5BC2=5×32=45,
∵AG∥BC,
∴△AEG∽△CEB,
∴
AG |
BC |
AE |
CE |
1 |
3 |
∴AG=1,
同理可得DH=1,
∴GH=1,
∴GH∥BC,
∴
MG |
MB |
MH |
MC |
GH |
BC |
1 |
3 |
∴MB=3GM,MC=3MH,
∴9MG2+9MH2=45,
∴MG2+MH2=5.
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