三角形内接正方形的作法

背景介绍:(沪教版九年级第一学期第二十四章第38页例7)如图1,正方形DEFG的边EF在▲ABC的边BC上,顶点D、G分别在边AB、AC上。已知▲ABC的边长BC长60厘米,高AH为40厘米,求正方形DEFG的边长。
定义:如果四边形的四个顶点分别在三角形的各条边上,那么就称该四边形为此三角形的内接四边形。特别的,当该四边形是正方形时,则称正方形为此三角形的内接正方形。如图1,在△ABC中,点D在边AB上,点G在AC上,点E、F在BC上,那么四边形DEFG为▲ABC的内接四边形。特别地,当四边形DEFG为正方形时,正方形DEFG为▲ABC的内接正方形。
   原理剖析:某学生对三角形内接正方形的作法进行了探索
第一步 如图2,在▲ABC内部作一个正方形DEFG,点D在边AB上,但是该正方形顶点G并没有落在AC边上。若将正方形DEFG逐渐放大,如图3,就能实现点G落在AC边上的目的。
       第二步 作射线BG,交AC于点N,如图4.
第三步 点N确定了,过N向底边BC作垂线,垂足为Q,过N作NM平行BC交AB于M点,并由此作得矩形MPQN,如图4所示,矩形MPQN即为▲ABC中的内接正方形。
问题1:如图3,点K在哪条直线上,为什么?
解法1:利用∠GBF和∠KBJ的三角比相等,证明B、G、K三点共线.
解法2:过点H作BC的平行线交BG于K',证明KK'重合,得B、G、K三点共线.
解法3:利用解析法说明BG和BK的解析式相同,得B、G、K三点共线.
问题2:如图5,将▲ABC放在每一个小正方形的边长为1的网格中,点A、B、C均落在格点上。若四边形DEFG是△ABC的内接正方形,一条边落在AB上,其余两点分别落在AC和CB边上,请在图5所示的网格中,用尺规画出该正方形(保留痕迹),并求出正方形的边长。
问题3:定义 如果四边形的四个顶点分别在扇形的半径或者弧上,那么就称该四边形为此扇形的内接四边形。特别的,当该四边形为正方形时,则称正方形为此扇形的内接正方形。

如图6,请运用三角形内接正方形的画法,探索在扇形AOB内部作内接正方形的方法。

以上内容部分参考自朱丽霞《数学阅读为学生的思维进阶插上翅膀》
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