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$解:设正方形​A_nB_nC_nD_n​的边长为​a_n​$
$则​a_n^2=a^2_{n-1}+(2a_{n-1})^2=5a^2_{n-1}​$
$∵​a^2_1=1​$
$∴​a_{2}^2=5,​​a_{3}^2=5^2,​​a_{4}^2=5^3···​$
$∴​a^2_n=5^{n-1},​即正方形​A_nB_nC_nD_n​的面积是​5^{n-1}​$
$解:​(1)​由题意得​∠EMB=∠A=90°,​​EM=AE​$
$∴​△DME∽△CGM,​​DM+DE+EM=\frac 12+1=\frac 32​$
$设​DE=x,​由​DE^2+DM^2=EM^2​$
$得​x^2+(\frac 12)^2=(1-x)^2​$
$解得​x=\frac 38​$
$∴​\frac {CM+CG+MG}{DM+DE+EM}=\frac {MC}{DE}=\frac {\frac 12}{\frac 38}=\frac 43​$
$∴​CM+CG+MG=\frac 32×\frac 43=2​$
$​(2)DM+DE+EM=\frac 13+1=\frac 43​$
$设​DE=y,​由​DE^2+DM^2=EM^2​$
$得​y^2+(\frac 13)^2=(1-y)^2,​解得​y=\frac 49​$
$∴​\frac {CM+CG+MG}{DM+DE+EM}=\frac {MC}{DE}=\frac {\frac 23}{\frac 49}=\frac 32​$
$∴​CM+CG+MG=\frac 43×\frac 32=2​$
$​(3)​猜想点​M​在​CD​边上,​CM+CG+MG=2​总成立$
$证明:设​DM=a,​​DE=b,​则​DM+DE+EN=1+a​$
$由​DE^2+DM^2=EM^2,​得​a^2+b^2=(1-b)^2,​即​1-a^2=2b​$
$∴​\frac {CM+CG+MG}{DM+DE+EM}=\frac {MC}{DE}=\frac {1-a}b​$
$∴​CM+CG+MG=(1+a) · \frac {1-a}b=\frac {1-a^2}b=\frac {2b}b=2,​猜想得证$
【解析】
设正方形$A_nB_nC_nD_n$的边长为$a_n$,其面积为$S_n=a_n^2$。
根据勾股定理可得:
$a_n^2=a_{n-1}^2+(2a_{n-1})^2=5a_{n-1}^2$,即$S_n=5S_{n-1}$。
已知正方形$A_1B_1C_1D_1$的边长为1,故$S_1=1^2=1$。
由此可得:
$S_2=5S_1=5$,
$S_3=5S_2=5^2$,
$S_4=5S_3=5^3$,
以此类推,正方形$A_nB_nC_nD_n$的面积$S_n=5^{n-1}$。
【答案】
$5^{n-1}$
【知识点】
勾股定理,规律探究,正方形面积公式
【点评】
本题借助勾股定理建立相邻正方形边长的数量关系,推导面积的递推规律,考查归纳推理能力,需熟练运用勾股定理与正方形面积公式。
【解析】
(1) 由折叠性质得$∠ EMB'=∠ A=90°$,$EM=AE$,结合$∠ D=∠ C=90°$,可证$△ DME ∽ △ CGM$。
已知正方形边长为1,M是CD中点,故$DM=CM=\frac{1}{2}$。设$DE=x$,则$EM=AE=1-x$,在$Rt△ DME$中,由勾股定理得:
$x^2+(\frac{1}{2})^2=(1-x)^2$,
解得$x=\frac{3}{8}$。
由相似三角形性质$\frac{CM+CG+MG}{DM+DE+EM}=\frac{MC}{DE}$,代入$DM+DE+EM=\frac{3}{2}$,得:
$CM+CG+MG=\frac{3}{2}×\frac{\frac{1}{2}}{\frac{3}{8}}=2$。
(2) 已知$DM=\frac{1}{3}CD$,正方形边长为1,故$DM=\frac{1}{3}$,$CM=\frac{2}{3}$。设$DE=y$,则$EM=AE=1-y$,在$Rt△ DME$中,由勾股定理得:
$y^2+(\frac{1}{3})^2=(1-y)^2$,
解得$y=\frac{4}{9}$。
同理由$△ DME ∽ △ CGM$,得$\frac{CM+CG+MG}{DM+DE+EM}=\frac{MC}{DE}$,代入$DM+DE+EM=\frac{4}{3}$,得:
$CM+CG+MG=\frac{4}{3}×\frac{\frac{2}{3}}{\frac{4}{9}}=2$。
(3) 猜想:当M是CD边上任意一点时,$CM+CG+MG=2$总成立。
证明:设$DM=a$,$DE=b$,则$CM=1-a$,$EM=AE=1-b$。在$Rt△ DME$中,由勾股定理得$a^2+b^2=(1-b)^2$,整理得$1-a^2=2b$。
由$△ DME ∽ △ CGM$,得$\frac{CM+CG+MG}{DM+DE+EM}=\frac{MC}{DE}$,代入$DM+DE+EM=1+a$,得:
$CM+CG+MG=(1+a)·\frac{1-a}{b}=\frac{1-a^2}{b}=\frac{2b}{b}=2$,猜想成立。
【答案】
(1) $\boldsymbol{2}$;
(2) $\boldsymbol{2}$;
(3) 猜想:当M是CD边上任意一点时,$\boldsymbol{CM+CG+MG=2}$总成立,证明如上。
【知识点】
折叠的性质、相似三角形的判定与性质、勾股定理
【点评】
本题综合考查折叠的性质、相似三角形与勾股定理的应用,通过设未知数构建方程,结合相似比例关系求解,体现了方程思想与转化思想,提升逻辑推理与运算能力。