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D
AC=BD
AC⊥BD
2 $\sqrt{2}$


解:(3)如图,设四边形 $ BCGE $ 的边 $ BC $,$ CG $,$ GE $,$ BE $ 的中点分别为 $ M $,$ N $,$ R $,$ L $,
连接 $ CE $ 交 $ AB $ 于 $ P $,连接 $ BG $ 交 $ CE $ 于 $ K $
$ \because $ 四边形 $ BCGE $ 各边中点分别为 $ M $,$ N $,$ R $,$ L $,
$ \therefore MN $,$ RL $ 分别是 $ △ BCG $,$ △ BGE $ 的中位线,
$ \therefore MN // BG $,$ MN = \frac{1}{2}BG $,$ RL // BG $,$ RL = \frac{1}{2}BG $,
$ \therefore MN // RL $,$ MN = RL $,
$ \therefore $ 四边形 $ MNRL $ 是平行四边形
$ \because $ 四边形 $ ABDE $ 和四边形 $ ACFG $ 都是正方形,
$ \therefore AE = AB $,$ AG = AC $,$ ∠ EAB = ∠ GAC = 90° $,
$ \therefore ∠ EAC = ∠ BAG $,
$ \therefore △ EAC ≌ △ BAG(SAS) $,
$ \therefore CE = BG $,$ ∠ AEC = ∠ ABG $。
又 $ \because RL = \frac{1}{2}BG $,$ RN = \frac{1}{2}CE $,
$ \therefore RL = RN $,
$ \therefore $ 平行四边形 $ MNRL $ 是菱形
$ \because ∠ EAB = 90° $,
$ \therefore ∠ AEP + ∠ APE = 90° $
又 $ \because ∠ AEC = ∠ ABG $,$ ∠ APE = ∠ BPK $,
$ \therefore ∠ ABG + ∠ BPK = 90° $,
$ \therefore ∠ BKP = 90° $
又 $ \because MN // BG $,$ ML // CE $,
$ \therefore ∠ LMN = 90° $
$ \therefore $ 菱形 $ MNRL $ 是正方形,即原四边形 $ BCGE $ 是“中方四边形”
(4) ① 取$AD$的中点$P$,连接$PM$,$PN$
由三角形中位线定理,$PM$是$△ ABD$的中位线,$PN$是$△ ACD$的中位线,
故$PM// BD$,$PM=\frac{1}{2}BD$,$PN// AC$,$PN=\frac{1}{2}AC$
因为四边形$ABCD$是“中方四边形”,
所以$AC=BD$且$AC⊥BD$,则$PM=PN$,$∠ MPN=90°$,$△ PMN$是等腰直角三角形,
因此$MN=\sqrt{2}PM=\frac{\sqrt{2}}{2}BD$
【解析】
(1) 根据“中方四边形”的定义,结合各四边形中点四边形的性质:平行四边形的中点四边形是平行四边形,矩形的中点四边形是菱形,菱形的中点四边形是矩形,正方形的中点四边形是正方形,因此正方形一定是“中方四边形”,故选D。
(2) 当原四边形的中点四边形是正方形时,原四边形的对角线满足相等且互相垂直,故结论为$AC=BD$,$AC⊥BD$。
(3) 取四边形$BCGE$的边$BC$,$CG$,$GE$,$BE$的中点分别为$M$,$N$,$R$,$L$,连接$CE$交$AB$于$P$,连接$BG$交$CE$于$K$。
① 由三角形中位线定理,$MN$是$△ BCG$的中位线,$RL$是$△ BGE$的中位线,故$MN// BG$,$MN=\frac{1}{2}BG$,$RL// BG$,$RL=\frac{1}{2}BG$,可得$MN// RL$且$MN=RL$,因此四边形$MNRL$是平行四边形;
② 因为四边形$ABDE$和$ACFG$是正方形,所以$AE=AB$,$AG=AC$,$∠ EAB=∠ GAC=90^{\circ}$,则$∠ EAB+∠ BAC=∠ GAC+∠ BAC$,即$∠ EAC=∠ BAG$,在$△ EAC$和$△ BAG$中,$\{\begin{array}{l}AE=AB\\ ∠ EAC=∠ BAG\\ AC=AG\end{array} $,故$△ EAC≌△ BAG(SAS)$,得$CE=BG$,$∠ AEC=∠ ABG$;
③ 由三角形中位线定理,$RL=\frac{1}{2}BG$,$RN=\frac{1}{2}CE$,结合$CE=BG$,得$RL=RN$,所以平行四边形$MNRL$是菱形;
④ 因为$∠ EAB=90^{\circ}$,所以$∠ AEP+∠ APE=90^{\circ}$,又$∠ AEC=∠ ABG$,$∠ APE=∠ BPK$,故$∠ ABG+∠ BPK=90^{\circ}$,则$∠ BKP=90^{\circ}$,即$BG⊥CE$。由$MN// BG$,$ML// CE$,得$∠ LMN=90^{\circ}$,因此菱形$MNRL$是正方形,即四边形$BCGE$是“中方四边形”。
(4) ① 取$AD$的中点$P$,连接$PM$,$PN$。
由三角形中位线定理,$PM$是$△ ABD$的中位线,$PN$是$△ ACD$的中位线,故$PM// BD$,$PM=\frac{1}{2}BD$,$PN// AC$,$PN=\frac{1}{2}AC$。
因为四边形$ABCD$是“中方四边形”,所以$AC=BD$且$AC⊥BD$,则$PM=PN$,$∠ MPN=90^{\circ}$,$△ PMN$是等腰直角三角形,因此$MN=\sqrt{2}PM=\frac{\sqrt{2}}{2}BD$;
② 当$AB+CD$取最小值4时,结合“中方四边形”的性质,可得$BD=2\sqrt{2}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{D}$
(2) $\boldsymbol{AC=BD}$;$\boldsymbol{AC⊥BD}$(答案不唯一)
(3) 证明见解析
(4) ① $\boldsymbol{MN=\frac{\sqrt{2}}{2}BD}$;② $\boldsymbol{2\sqrt{2}}$
【知识点】
中点四边形性质,三角形中位线定理,全等三角形判定与性质
【点评】
本题以新定义“中方四边形”为载体,综合考查了多个几何核心知识点,需要学生准确理解新定义,灵活运用三角形中位线、全等三角形、特殊四边形的性质与判定进行推理,对逻辑思维和知识综合运用能力要求较高。
【难度系数】
0.3