图为一个正方形 ABCD。EH = EF = EG。求 ∠FGH\angle\text{FGH}。 答案:___

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完整解法

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1. Identify the lengths of $EG$ and $HF$ in terms of the square's side length.

Let the side length of the square ABCDABCD be ss.
Since EGEG is a vertical line segment from ABAB to DCDC, EG=sEG = s.
Since HFHF is a horizontal line segment from ADAD to BCBC, HF=sHF = s.
We are given EH=EF=EGEH = EF = EG, so EH=EF=sEH = EF = s.

2. Find the lengths of $HI$ and $EI$.

The vertical line EGEG and horizontal line HFHF intersect at right angles at II. By symmetry (since EH=EFEH = EF), II is the midpoint of HFHF.
Thus, HI=HF2=s2HI = \frac{HF}{2} = \frac{s}{2}.
In the right-angled △EIH\triangle EIH, using Pythagoras' theorem:
EI=EH2−HI2=s2−(s2)2=3s24=s32EI = \sqrt{EH^2 - HI^2} = \sqrt{s^2 - (\frac{s}{2})^2} = \sqrt{\frac{3s^2}{4}} = \frac{s\sqrt{3}}{2}.

3. Calculate $\angle HGI$ and hence $\angle FGH$.

The length of IGIG is EG−EI=s−s32=s(1−32)EG - EI = s - \frac{s\sqrt{3}}{2} = s(1 - \frac{\sqrt{3}}{2}).
In the right-angled △HIG\triangle HIG:
tan⁡(∠HGI)=HIIG=s2s(1−32)=121−32=12−3\tan(\angle HGI) = \frac{HI}{IG} = \frac{\frac{s}{2}}{s(1 - \frac{\sqrt{3}}{2})} = \frac{\frac{1}{2}}{1 - \frac{\sqrt{3}}{2}} = \frac{1}{2 - \sqrt{3}}.
Rationalising the denominator:
12−3×2+32+3=2+3\frac{1}{2 - \sqrt{3}} \times \frac{2 + \sqrt{3}}{2 + \sqrt{3}} = 2 + \sqrt{3}.
∠HGI=tan⁡−1(2+3)=75∘\angle HGI = \tan^{-1}(2 + \sqrt{3}) = 75^\circ.
By symmetry, ∠FGI=∠HGI=75∘\angle FGI = \angle HGI = 75^\circ.
Therefore, ∠FGH=75∘+75∘=150∘\angle FGH = 75^\circ + 75^\circ = 150^\circ.

答案

150∘150^\circ

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