1 . 综合与实践课上，梦班数学学习兴趣小组对图形中两条互相垂直的线段间的数量关系进行探究时，遇到以下问题，请你逐一加以解答：

(1)操作判断
如图1，在正方形中，点E，F，G，H分别在边，，，上，且，若，则的长为      ；
如图2，在矩形中，，点E，F，G，H分别在边，，，上，且，若，则的长为      ；
(2)迁移探究
如图3，在中，，，点D，E分别在边，上，且，试证明:；
(3)拓展应用
如图4，在矩形中，，，平分交于点E，点F为上一点，交于点H，交矩形的边于点G．当F为的三等分点时，请直接写出的长．

3 . 问题情境】已知等腰三角形中，点D在底边上．将线段绕点D顺时针旋转得到线段（旋转角小于180°），连接，，以为底边在其上方作等腰三角形，使，连接．

【尝试探究】
（1）如图1，当时，易知；
如图2，当时，则与的数量关系为______．
（2）如图3，探究与的数量关系（用含的三角函数表示），并说明理由．
【拓展应用】
（3）如图4，当，且B，E，F三点共线时，若，，则的长为______．

6 . 在中，于点D，点P为射线上任一点（点B除外），连接，将线段绕点P顺时针方向旋转α，，得到，连接．

(1)【观察发现】如图1，当，且时，与的数量关系是        ，与的位置关系是        ．
(2)【猜想证明】如图2，当，且时，（1）中的结论是否成立？若成立，请予以证明；若不成立，请说明理由．（请选择图2，图3中的一种情况予以证明或说理）
(3)【拓展探究】在（2）的条件下，若，，请直接写出的长．

7 . 下面是李老师在“矩形折叠中的相似三角形”主题下设计的问题，请你解答．

如图，已知在矩形中，，点E为边上一点（不与点A、点B重合），先将矩形沿折叠，使点B落在点F处，交于点H．

(1)观察发现

写出图1中一个与相似的三角形：　                  　．

(2)迁移探究

当与的交点H恰好是的中点时，如图2．

①设，请判断的数量关系，并说明理由；

②求阴影部分的面积．

(3)拓展应用

当点B的对应点F落在矩形的对称轴上时，直接写出的长．

9 . 李老师善于通过合适的主题整合教学内容，帮助同学们用整体的、联系的、发展的眼光看问题，形成科学的思维习惯．下面是李老师在“图形的变化”主题下设计的问题，请你解答．

(1)问题背景
如图1，正方形中，点为边上一点，连接，过点作交边于点，将沿直线折叠后，点A落在点处，当时，     ；
如图2，连接，当点恰好落在上时，其他条件不变，则     ；
(2)探究迁移
如图3，在（1）的条件下，若把正方形改成矩形，且，其他条件不变，请写出与之间的数量关系式（用含的式子表示），并说明理由；
(3)拓展应用
如图4，在（1）的条件下，若把正方形改成菱形，且，，其他条件不变，当时，请直接写出的长．

10 . 【探究证明】
（1）某班数学课题学习小组对矩形内两条互相垂直的线段与矩形两邻边的数量关系进行探究，提出下列问题，请你给出证明：
如图①，在矩形中，，分别交于点E、F，分别交于点G、H，求证：；
【结论应用】
（2）如图②，将矩形沿折叠，使得点B和点D重合，若，求折痕的长；
【拓展运用】
（3）如图③，将矩形沿折叠．使得点D落在边上的点G处，点C落在点P处，得到四边形，若，求的长．