1. 如图,正方形 $ABCD$ 的对角线相交于点 $O$,以 $O$ 为顶点的正方形 $OEGF$ 的两边 $OE$,$OF$ 分别交正方形 $ABCD$ 的边 $AB$,$BC$ 于点 $M$,$N$。记 $\triangle AOM$ 的面积为 $S_{1}$,$\triangle CON$ 的面积为 $S_{2}$。若 $AB = 10$,$S_{1}=16$,则 $S_{2}=$
。

答案:1. 9
解析:
解:
∵正方形$ABCD$中,$AB=10$,对角线交于点$O$,
∴$AO=BO=CO=DO$,$\angle OAM=\angle OCN=45°$,$AC⊥ BD$,$AO=\frac{10\sqrt{2}}{2}=5\sqrt{2}$。
设$AM=x$,在$\triangle AOM$中,$S_1=\frac{1}{2}· AO· AM·\sin45°=16$,
即$\frac{1}{2}·5\sqrt{2}· x·\frac{\sqrt{2}}{2}=16$,解得$x=\frac{32}{5}$。
∵正方形$OEGF$,
∴$\angle EOF=90°$,又$\angle AOB=90°$,
∴$\angle AOM+\angle MOB=\angle BON+\angle MOB=90°$,即$\angle AOM=\angle BON$。
在$\triangle AOM$和$\triangle BON$中,$\angle OAM=\angle OBN=45°$,$AO=BO$,$\angle AOM=\angle BON$,
∴$\triangle AOM\cong\triangle BON(ASA)$,
∴$BN=AM=\frac{32}{5}$。
∵$BC=10$,$BN=\frac{32}{5}$,
∴$CN=BC-BN=10-\frac{32}{5}=\frac{18}{5}$。
在$\triangle CON$中,$S_2=\frac{1}{2}· CO· CN·\sin45°$,
即$\frac{1}{2}·5\sqrt{2}·\frac{18}{5}·\frac{\sqrt{2}}{2}=9$。
$S_2=9$。
2. (整体思想)如图,正方形 $ABCD$ 的边长为 $1$,$E$ 为正方形 $ABCD$ 内与点 $D$ 不重合的动点,以 $DE$ 为边向下作正方形 $DEFG$,连接 $CF$,$CG$,则 $DE + CG + CF$ 的最小值为
$\sqrt{2}$
。

答案:2. $\sqrt{2}$
解析:
证明:连接 $DG$,$CE$。
因为四边形 $ABCD$ 和 $DEFG$ 均为正方形,
所以 $CD=AD=1$,$DE=DG$,$\angle ADC=\angle EDG=90°$,
所以 $\angle ADC-\angle EDC=\angle EDG-\angle EDC$,即 $\angle ADE=\angle CDG$。
在 $\triangle ADE$ 和 $\triangle CDG$ 中,
$\begin{cases}AD=CD \\\angle ADE=\angle CDG \\DE=DG\end{cases}$
所以 $\triangle ADE \cong \triangle CDG$(SAS),
所以 $CG=AE$。
因为四边形 $DEFG$ 是正方形,
所以 $DE=EF$,$\angle DEF=90°$,
所以 $\angle CEF=180° - \angle DEF=90°$,
所以 $CF=\sqrt{CE^2 + EF^2}=\sqrt{CE^2 + DE^2}$。
所以 $DE + CG + CF = DE + AE + \sqrt{CE^2 + DE^2}$。
当点 $E$ 在线段 $AC$ 上时,$AE + CE = AC$ 最小,此时 $AC=\sqrt{AD^2 + CD^2}=\sqrt{1^2 + 1^2}=\sqrt{2}$。
设 $DE = x$,$CE = \sqrt{2} - AE$,又因为 $CG = AE$,
所以 $DE + CG + CF = x + AE + \sqrt{(\sqrt{2} - AE)^2 + x^2}$。
当 $AE = 0$ 时,$DE + CG + CF = x + 0 + \sqrt{(\sqrt{2})^2 + x^2} = x + \sqrt{2 + x^2}$,此时随 $x$ 增大而增大。
当 $E$ 与 $C$ 重合时,$DE = DC = 1$,$CG = AE = AC = \sqrt{2}$,$CF = 0$,
此时 $DE + CG + CF = 1 + \sqrt{2} + 0 > \sqrt{2}$。
当 $E$ 为 $AC$ 中点时,$AE = CE = \frac{\sqrt{2}}{2}$,$DE = \sqrt{(\frac{\sqrt{2}}{2})^2 + (\frac{\sqrt{2}}{2})^2} = 1$,
此时 $DE + CG + CF = 1 + \frac{\sqrt{2}}{2} + \sqrt{(\frac{\sqrt{2}}{2})^2 + 1^2} = 1 + \frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{\sqrt{6}}{2} > \sqrt{2}$。
当 $E$ 无限接近 $D$ 时,$DE \to 0$,$CG = AE \to AD = 1$,$CF \to CD = 1$,
此时 $DE + CG + CF \to 0 + 1 + 1 = 2 > \sqrt{2}$。
综上,当 $E$ 与 $A$ 重合时,$DE = 0$,$CG = AE = 0$,$CF = AC = \sqrt{2}$,
此时 $DE + CG + CF = 0 + 0 + \sqrt{2} = \sqrt{2}$ 最小。
故 $DE + CG + CF$ 的最小值为 $\sqrt{2}$。
$\sqrt{2}$
3. 如图,在正方形 $ABCD$ 中,点 $E$,$H$,$F$,$G$ 分别在边 $AB$,$BC$,$CD$,$DA$ 上,$EF$,$GH$ 交于点 $O$,$\angle FOH = 90^{\circ}$,$EF = 4$,则 $GH$ 的长为(
A
)

A.$4$
B.$5$
C.$3$
D.$4.5$
答案:3. A
解析:
证明:过点$A$作$AM // EF$交$CD$于$M$,过点$B$作$BN // GH$交$AD$于$N$。
因为四边形$ABCD$是正方形,所以$AB // CD$,$AD // BC$,$\angle DAB = 90^{\circ}$,$AD = AB$。
所以四边形$AEFM$、$BNHG$均为平行四边形,因此$AM = EF = 4$,$BN = GH$。
因为$AM // EF$,$BN // GH$,且$\angle FOH = 90^{\circ}$,所以$\angle MAN = 90^{\circ}$,即$\angle DAB - \angle NAB = \angle MAN$,所以$\angle DAM = \angle ABN$。
在$\triangle ADM$和$\triangle BAN$中,$\begin{cases} \angle DAM = \angle ABN \\ AD = BA \\ \angle ADM = \angle BAN = 90^{\circ} \end{cases}$,所以$\triangle ADM \cong \triangle BAN$(ASA)。
因此$AM = BN$,所以$GH = EF = 4$。
答案:A
4. 如图,在正方形 $ABCD$ 中,点 $E$ 在边 $AB$ 上,$AF⊥ DE$ 于点 $G$,交 $BC$ 于点 $F$。若 $AE = 15$,$CF = 5$,则 $AF$ 的长是
25
。

答案:4. 25
解析:
解:设正方形边长为$a$,则$BE = a - 15$,$BF = a - 5$。
因为四边形$ABCD$是正方形,所以$AD = AB$,$\angle DAE = \angle ABF = 90°$。
因为$AF ⊥ DE$,所以$\angle ADE + \angle DAG = 90°$,又$\angle BAF + \angle DAG = 90°$,故$\angle ADE = \angle BAF$。
在$\triangle ADE$和$\triangle BAF$中,$\{\begin{array}{l}\angle DAE = \angle ABF\\AD = BA\\\angle ADE = \angle BAF\end{array} $,所以$\triangle ADE \cong \triangle BAF$(ASA)。
因此$AE = BF$,即$15 = a - 5$,解得$a = 20$。
所以$BF = 15$,在$Rt\triangle ABF$中,$AF = \sqrt{AB^2 + BF^2} = \sqrt{20^2 + 15^2} = 25$。
25
5. 如图,在正方形 $ABCD$ 中,$E$ 为 $AB$ 的中点,连接 $DE$,过点 $A$ 作 $DE$ 的垂线,垂足为 $G$,交 $BC$ 于点 $F$,$H$ 为 $AF$ 的中点,连接 $HE$,$BH$。若 $HE = 1$,则 $BH$ 的长为
$\sqrt{5}$
。

答案:5. $\sqrt{5}$
6. (2025·安徽)如图,点 $A'$ 在正方形 $ABCD$ 内,点 $E$ 在边 $AD$ 上,$BE$ 是线段 $AA'$ 的垂直平分线,连接 $A'E$,$A'B$。$F$ 是 $AA'$ 的延长线与 $CD$ 的交点,连接 $CA'$。求证:$\angle CA'F = 45^{\circ}$。

答案:6.
∵四边形ABCD是正方形,
∴BA = BC,∠ABC = 90°.
∵BE是线段AA'的垂直平分线,
∴BA = BA',
∴∠BAA' = ∠BA'A,BA' = BC,
∴∠BA'C = ∠BCA',
∴∠AA'C = ∠AA'B + ∠CA'B = $\frac{1}{2}$(180° - ∠ABA') + $\frac{1}{2}$(180° - ∠CBA') = 180° - $\frac{1}{2}$(∠ABA' + ∠CBA') = 180° - $\frac{1}{2}$×90° = 135°.
∴∠CA'F = 180° - ∠AA'C = 180° - 135° = 45°