3. 新趋势
情境素材 如图①,在四边形 $ABCD$ 中,$AB = CD$,$E$,$F$ 分别是 $BC$,$AD$ 的中点,连接 $EF$ 并延长,分别交 $BA$,$CD$ 的延长线于 $M$,$N$ 两点,则 $\angle BME = \angle CNE$(不需证明)。
(温馨提示:在图①中,连接 $BD$,取 $BD$ 的中点 $H$,连接 $HF$,$HE$,根据三角形中位线定理,证明 $HE = HF$,从而有 $\angle 1 = \angle 2$,再利用平行线的性质,可证得 $\angle BME = \angle CNE$)
(1)如图②,在四边形 $ADBC$ 中,$AB$,$CD$ 相交于点 $O$,$AB = CD$,$E$,$F$ 分别是 $BC$,$AD$ 的中点,连接 $EF$,分别交 $DC$,$AB$ 于 $M$,$N$ 两点,直接写出 $\triangle OMN$ 的形状(不需要证明);
(2)如图③,在 $\triangle ABC$ 中,$AC > AB$,点 $D$ 在 $AC$ 上,$AB = CD$,$E$,$F$ 分别是 $BC$,$AD$ 的中点,连接 $EF$ 并延长,与 $BA$ 的延长线交于点 $G$,连接 $DG$。若 $\angle EFC = 60^{\circ}$,判断 $\triangle AGD$ 的形状并证明。

答案:3. (1) △OMN是等腰三角形.
(2) △AGD是直角三角形. 证明如下:如图,连接BD,取BD的中点H,连接HF,HE. 因为E,F分别是BC,AD的中点,所以AF = DF,HF//AB,$HF = \frac{1}{2}AB$,HE//CD,$HE = \frac{1}{2}CD$,即∠1 = ∠HFE,∠HEF = ∠EFC. 因为AB = CD,所以HF = HE. 因为∠EFC = 60°,所以∠HEF = 60°. 所以△EHF是等边三角形. 所以∠HFE = 60°. 所以∠1 = 60°. 因为∠AFG = ∠EFC = 60°,∠1 + ∠AFG + ∠FAG = 180°,所以∠FAG = 60°. 所以△AGF是等边三角形. 所以AF = GF. 所以GF = FD. 所以∠FGD = ∠FDG. 又∠AFG = ∠FGD + ∠FDG,所以$∠FGD = \frac{1}{2}∠AFG = 30°$. 所以∠AGD = ∠1 + ∠FGD = 90°,即△AGD是直角三角形.
