(1)证明:见下图2。因为△ABC和△ADE都是等边三角形,所以∠ACB=∠AED=60D,且为底边AD同侧的角,则ADCE四点共圆。
在△ABD和△ACE中,因为∠BAC=∠DAE=60(等边三角形),
所以∠BAC=∠BAC-∠DAC=∠DAE-∠DAC=∠CAE, ∠ABC=60D=∠ADC=∠ACE(同弧圆周角);所以△ABD∽△ACE;且△ABC∽△ADE(等边三角形都相似)。则△ABD和△ACE是旋转60D的相似三角形。证毕。
(2)证明:见下图3, 因为△ABD和△ACE是旋转相似三角形,所以△ABC∽△ADE;则∠AED=∠ACD,所以ADCE四点共圆。因为AD//CE,所以弧AE=弧CD(园内内两条平行弦所夹的弧相等);
则∠CAD=∠ADE(等弧圆周角),∠CAE=∠CDE,
∠DAE=∠CAD+∠CAE=∠ADE+∠CDE=∠ADC(等量加等量其和相等);
所以,四边形ADCE是等腰梯形,所以AC=DE(等腰梯形对角线相等)。证毕。
(3)解:见下图4,作AE⊥BC于E,得∠AEB=90D;使的四边形AECD为矩形。
在Rt△ABE和Rt△ACD中,因为∠AEB=90D=∠D(已知),∠B=∠ACD(已知);
所以Rt△ABE∽Rt△ACD。则∠BAE=∠CAD,因为,CD=√(20^2-16^2)=12, 12:16:20=3:4:5;则BE:AE:AB=3:4:5, 设BE=3x,AE=4x, AB=5x。则有20^2=(25-3x)^2+(4x)^2;
即20^2=25^2-3*50x+25x^2;方程两边同时除以25,得:x^2-6x+9=(x-3)^2=0; x=3,解得:BE=3*3=9,AE=12=CD,AB=15;CE=25-9=16=AD,所以四边形AECD是平行四边形(两组对边分别相等的四边形);
因为∠AEB=∠D=90D,所以AECD四点共圆,联结ED,则
(i)∠CED=∠CAD(同弧圆周角)=∠BAE;
在△ABC和△AED中,因为∠BAC=∠BAE+∠CAE=CAD+∠EAC=EAD(等量加等量),
∠AED=∠ACD(同弧圆周角)=∠B(相似三角形);所以△ABC∽△AED;则Rt△ABE和Rt△ACD是旋转相似三角形。
(ii)∠DAE+∠ECD=180D,因为ED是△AED和△CDE的公共边,所以△AED≌△CDE;
所以∠DAE=∠ECD=180D/2=90D,所以,四边形AECD是矩形。解毕。