【分析】
要证明线段平方和的等式,首先联想勾股定理,需将三条共线的线段转化到同一个直角三角形中。本题可利用正方形邻边相等的性质,通过旋转构造全等三角形转移线段,具体思路为:①旋转△AND使AD与AB重合,将DN转移为BQ,同时推出∠MBQ为直角;②证明△AQM和△ANM全等,得到MN=MQ;③在Rt△MBQ中应用勾股定理,替换线段即可得证。
【解析】
证明:
1. 构造辅助线:将△AND绕点A顺时针旋转90°,使AD与AB重合,得到△AQB,连接MQ。
2. 由旋转性质得$△ AQB ≌ △ AND$,因此$BQ=DN$,$AQ=AN$,$∠ ABQ=∠ ADN=45°$,$∠ QAB=∠ NAD$。
3. 推导直角:正方形ABCD中,对角线BD分得$∠ ABD=45°$,因此$∠ MBQ=∠ ABQ+∠ ABD=45°+45°=90°$,即$△ MBQ$为直角三角形。由勾股定理得$BM^2+BQ^2=MQ^2$,代入$BQ=DN$得$BM^2+DN^2=MQ^2$。
4. 证明全等得线段相等:已知$∠ EAF=45°$,正方形中$∠ BAD=90°$,因此$∠ NAD+∠ BAM=∠ BAD-∠ EAF=45°$,替换$∠ NAD=∠ QAB$得$∠ QAM=∠ QAB+∠ BAM=45°$,即$∠ QAM=∠ NAM$。
在$△ AQM$和$△ ANM$中:
$\begin{cases}AQ=AN \\∠ QAM=∠ NAM \\AM=AM\end{cases}$
因此$△ AQM ≌ △ ANM(\mathrm{SAS})$,得$MQ=MN$。
5. 等量代换:将$MQ=MN$代入$BM^2+DN^2=MQ^2$,可得$DN^2+BM^2=MN^2$,原命题得证。
【答案】
提示:将△AND绕点A顺时针旋转,使边AD与边AB重合,则点N旋转到点Q的位置上(如图

),连接MQ.则$△ AQB≌△ AND$.所以$∠ ABQ=45°$,$∠ QAB=∠ NAD$,$BQ=DN$.从而可得$∠ MBQ=90°$.易证$△ AQM≌△ ANM$,得$MN=MQ$.
【知识点】
正方形的性质、旋转的性质、全等三角形的判定与性质
【点评】
本题是正方形背景下线段平方关系的典型证明题,重点考查几何辅助线的构造能力,通过旋转将分散的线段集中到直角三角形中,结合全等与勾股定理完成证明,体现了几何中的转化思想。
【难度系数】
0.6