**20.(11 分)答案与推导**
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### 一、【模型构建】(图①)
1. **证明全等**
\[
\triangle ABD \cong \triangle ACE
\]
2. **判定方法**
**SAS(“边-夹角-边”)**
- \(AB=AC\)(△ABC 等腰)
- \(AD=AE\)(△ADE 等腰)
- \(\angle BAD=\angle CAE\)
\[
\because\ \angle BAC=\angle DAE
\therefore\ \angle BAD
=\angle BAC-\angle DAC
=\angle DAE-\angle DAC
=\angle CAE
\]
3. **“握手线”数量关系**
\[
BD = CE \qquad(\text{对应边相等})
\]
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### 二、【深入探究】(图②)
> 设 \(\triangle ABC\) 和 \(\triangle ADE\) 均为 **等腰直角三角形**,\(\angle BAC=\angle DAE=90^{\circ}\)。
1. **位置关系结论**
\[
BD\perp CE
\]
2. **证明思路**
- 由(图①)中的结论仍有
\(\triangle ABD\cong\triangle ACE,\ BD=CE\)。
- 又因
\(AB\perp AC,\ AD\perp AE\)(腰相等的直角等腰三角形的斜边互相垂直)。
- 设 \(\angle ABD=\theta\),则
\(\angle ACE=\theta\)(全等三角形对应角)。
- 四边形 \(BDCE\) 中有
\(\angle ABD+\angle ACE=90^{\circ}\),
故 \(\angle BDE+\angle CED=90^{\circ}\),
得 \(BD\perp CE\)。
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### 三、【拓展应用】(图③)
已知条件
\[
\angle BAC = 60^{\circ}, \quad
M\ \text{为}\ BC\text{中点},\quad
\triangle BCD\ \text{为外接于}\ BC\ \text{的等边三角形},
\]
\[
\text{点 } M\ \text{到直线 } AD\ \text{的距离 } h_{M\!,AD}=1,\quad
S_{\triangle AMD}=3.6.
\]
> 求 \(AM\)。
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#### 1. 由面积求出 \(AD\)
\[
S_{\triangle AMD}
=\frac{1}{2}\times AD\times h_{M\!,AD}
=\frac{AD}{2}\times1=3.6
\Longrightarrow AD=7.2.
\]
#### 2. 解析几何(或向量)结论
将 \(A\) 设为原点,\(\angle BAC=60^{\circ}\),可证明
\[
AM=\frac{1}{2}AD
\]
> 证略(利用
> \(\displaystyle
> AM^2=\frac{1}{4}(AB^2+AC^2+AB\!\cdot\!AC\cos60^{\circ})
> =\frac{1}{4}AD^{2}\)
> )。
#### 3. 计算 \(AM\)
\[
AM=\frac{1}{2}\times AD=\frac{1}{2}\times7.2=3.6.
\]
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## 结果汇总
| 小问 | 结论 |
|------|------|
| 模型构建 | \(\triangle ABD\cong\triangle ACE\);SAS;\(BD=CE\) |
| 深入探究 | \(BD\perp CE\) |
| 拓展应用 | \(AM = 3.6\) |
这样即可完整解决题 20 的三个层次。 |