【分析】
(1) 要判断AF与BC的数量关系,可通过证明三角形全等推导:已知∠BAC=45°,BE⊥AC,可得△ABE是等腰直角三角形,即AE=BE;再结合AD⊥BC、BE⊥AC,利用同角的余角相等推出∠EAF=∠EBC,即可证明△AEF≌△BEC,得到AF=BC。
(2) 猜想AF=2BD,首先沿用(1)的结论得AF=BC;再根据已知内角计算∠C的度数,可得∠ABC=∠C,即△ABC为等腰三角形,结合AD⊥BC,利用等腰三角形三线合一的性质得BC=2BD,等量代换即可得到结论。
(3) 要求△ABC的面积,已知AD是BC边上的高,只需先求出BC的长度即可。参考前两问的几何模型,延长AD到E使DE=AD,结合∠BAC=45°的条件,可得BC=AE=2AD,再代入三角形面积公式计算即可。
【解析】
(1)
∵AD⊥BC,BE⊥AC,
∴∠AEF=∠BEC=∠ADB=90°,
∴∠EAF+∠C=90°,∠EBC+∠C=90°,
∴∠EAF=∠EBC。
∵∠BAC=45°,BE⊥AC,
∴△ABE是等腰直角三角形,
∴AE=BE。
在△AEF和△BEC中,$\{\begin{array}{l}∠EAF=∠EBC\\ AE=BE\\ ∠AEF=∠BEC\end{array} $,
∴△AEF≌△BEC(ASA),
∴AF=BC。
(2) AF=2BD,理由如下:
∵AD⊥BC,BE⊥AC,
∴∠AEF=∠BEC=∠BDF=90°,
又
∵∠AFE=∠DFB,
∴∠EAF=∠EBC。
∵BE⊥AC,∠BAC=45°,
∴△ABE是等腰直角三角形,
∴AE=BE,
∴△AEF≌△BEC(ASA),
∴AF=BC。
∵∠BAC=45°,∠ABC=67.5°,
∴∠C=180°-45°-67.5°=67.5°,
∴∠C=∠ABC,
∴AB=AC。
又
∵AD⊥BC,
∴D为BC中点,即BC=2BD,
∴AF=2BD。
(3) 如答图,延长AD至点E,使DE=AD,连接CE,延长AB交CE于点G。
由(2)的结论可知BC=AE=2AD=2×3=6,
∴$S_{△ABC}=\frac{1}{2}×BC×AD=\frac{1}{2}×6×3=9$。
【答案】
(1) =
(2) AF=2BD,理由见解析;
(3) $△ ABC$的面积为9

【知识点】
全等三角形的判定与性质;等腰三角形的性质;三角形面积计算
【点评】
本题是典型的几何探究类题目,由特殊到一般设置问题,既考查了全等三角形、等腰三角形的核心知识点,也考查了类比迁移、构造辅助线的能力,解题时要注意活用前问得到的结论,简化后问的推导过程。
【难度系数】
0.6