【分析】
本题属于夹半角模型的探究与应用类题目,解题思路可分为三部分梳理:
1. 问题背景:探究三条线段的和差关系,可采用“补短法”转化线段。已知AB=AD,∠B=∠ADC=90°,延长FD至G使DG=BE,即可构造△ABE≌△ADG,将BE转化为DG;再结合∠EAF=60°=1/2∠BAD,可证△AEF≌△AGF,得到EF=GF,进而推出三条线段的数量关系。
2. 探索延伸:将背景中的直角条件改为∠B+∠ADC=180°,仍可沿用上述补短法:先根据补角的性质证∠B=∠ADG,再仿照问题背景的证明步骤,依次证明两次三角形全等,即可验证结论是否成立。
3. 实际应用:先根据方位角的定义计算∠AOB、∠EOF的度数,以及∠OAC与∠OBC的和,验证该场景符合探索延伸得到的夹半角模型的条件,直接套用结论EF=AE+BF,结合“路程=速度×时间”计算即可得到两舰艇的距离。
【解析】
【问题背景】
延长FD到点G,使DG=BE,连接AG。
∵∠B=∠ADG=90°,AB=AD,BE=DG,
∴△ABE≌△ADG(SAS),得AE=AG,∠BAE=∠DAG。
∵∠EAF=60°,∠BAD=120°,
∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD-∠EAF=60°=∠EAF。
又
∵AG=AE,AF=AF,
∴△AEF≌△AGF(SAS),得EF=GF。
∵GF=DG+FD=BE+FD,即可得到结论。
【探索延伸】
结论$EF=BE+FD$仍然成立,理由如下:
如答图①,延长FD到点G,使得$DG=BE$,连接$AG$。
$\because ∠B+∠ADC=180°,∠ADG+∠ADC=180°$,
$\therefore ∠B=∠ADG$。
$\because AB=AD,\therefore △ABE≌△ADG(SAS)$,
$\therefore AE=AG,∠BAE=∠DAG$。
$\because ∠EAF=\frac{1}{2}∠BAD$,
$\therefore ∠GAF = ∠DAG + ∠DAF = ∠DAF + ∠BAE = ∠BAD-∠EAF=\frac{1}{2}∠BAD,\therefore ∠GAF=∠EAF$。
又$\because AG=AE,AF=AF$,
$\therefore △AFG≌△AFE(SAS),\therefore EF=GF$。
$\because GF=DF+DG=DF+BE,\therefore EF=BE+FD$。
【实际应用】
如答图②,连接 $EF$,延长 $AE,BF$ 相交于点 $C$。
在四边形 $AOBC$ 中,
$\because ∠AOB=30°+90°+(90°-70°)=140°,∠FOE=70°=\frac{1}{2}∠AOB$,又$\because OA=OB,∠OAC+∠OBC=(90°-30°)+(70°+50°)=60°+120°=180°$,
$\therefore$ 该场景符合探索延伸的模型条件,
$\therefore EF=AE+FB=1.5×(60+80)=210$(海里)。
【答案】
【问题背景】$EF=BE+FD$
【探索延伸】结论$EF=BE+FD$仍然成立,理由见解析。
【实际应用】此时两舰艇之间的距离是210海里。

【知识点】
1. 全等三角形的判定与性质
2. 夹半角模型
3. 方位角的应用
【点评】
本题以夹半角模型为核心,遵循从特殊到一般的探究规律,再将推导得到的结论应用于实际问题中,既考查了全等三角形的构造与证明方法,又考查了知识迁移和几何建模的能力,解题的关键是掌握补短法构造全等三角形的技巧,能够从实际问题中提炼出对应的几何模型。
【难度系数】
0.6