Question

（2008•大连）（1）如图1，已知正方形ABCD，E是AD上一点，F是BC上一点，G是AB上一点，H是CD上一点，线段EF、GH交于点O，∠EOH=∠C，求证：EF=GH；
（2）如图2，若将“正方形ABCD”改为“菱形ABCD”，其他条件不变，探索线段EF与线段GH的关系并加以证明；
（3）如图3，若将“正方形ABCD”改为“矩形ABCD”，且AD=mAB，其他条件不变，探索线段EF与线段GH的关系并加以证明；

附加题：根据前面的探究，你能否将本题推广到一般的平行四边形情况？若能，写出推广命题，画出图形，并证明，若不能，说明理由．

Answer

（1）可通过构建全等三角形来求解．分别过G、F作GN∥AD，FM∥CD，那么FM=GN，∠EMF=∠GNH=90°，而∠OGN和∠OFM都是等角的余角，因此三角形EFM和HGN全等，那么可通过全等三角形EFM和HGN来得出GH=EF．
（2）（3）（4）方法同（1）都是分别过G、F作AD、CD的垂线，根据∠GOF=∠A，来得出三角形HGN和EFM中的∠HGN和∠EFM相等，然后再得出全等或相似．

证明：（1）如图1，过点F作FM⊥AD于M，过点G作GN⊥CD于N，
则FM=GN=AD=BC，且GN⊥FM，设它们的垂足为Q，设EF、GN交于R
∵∠GOF=∠A=90°，
∴∠OGR=90-∠GRO=90-∠QRF=∠OFM．
∵∠GNH=∠FME=90°，FM=GN，
∴△GNH≌△FME．
∴EF=GH．

（2）如图2，过点F作FM⊥AD于M，过点G作GN⊥CD于N，设EF、GN交于R、GN、MF交于Q，
在四边形MQND中，∠QMD=∠QND=90°
∴∠ADC+∠MQN=180°．
∴∠MQN=∠A=∠GOF．
∵∠ORG=∠QRF，
∴∠HGN=∠EFM．
∵∠A=∠C，AB=BC，
∴FM=AB•sinA=BC•sinC=GH．
∵∠FEM=∠GNH=90°，
∴△GNH≌△FME．
∴EF=GH．

（3）如图3，过点F作FM⊥AD于M，过点G作GN⊥CD于N，设EF、GN交于R、GN、MF交于Q，
∵∠GOF=∠A=90°，
∴∠OGR=90-∠GRO=90-∠QRF=∠OFM．
∵∠GNH=∠FME=90°，
∴△GNH∽△FME．
∴．

附加题
已知平行四边形ABCD，E是AD上一点，F是BC上一点，G是AB上一点，H是CD上一点，线段EF、GH交于点O，∠EOH=∠C，AD=mAB，则GH=mEF．
证明：如图，过点F作FM⊥AD于M，过点G作GN⊥CD于N，设EF、GN交于R、GN、MF交于Q，
在四边形MQND中，∠QMD=∠QND=90°，
∴∠BDC+∠MQN=180°．
∴∠MQN=∠A=∠GOF．
∵∠ORG=∠QRF，
∴∠HGN=∠EFM．
∵∠FEM=∠GNH=90°，
∴△GNH∽△FME．
∴．
即GH=mEF．