成都八中中考数学期末几何综合压轴题易错汇编
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成都八中中考数学期末几何综合压轴题易错汇编
一、中考数学几何综合压轴题
1.综合与实践
(1)(探索发现)在ABC ∆中. AC BC =,ACB α∠=,点D 为直线BC 上一动点(点D 不与点B ,C 重合),过点D 作//DF AC 交直线AB 于点F ,将AD 绕点D 顺时针旋转α得到ED ,连接BE .
如图(1),当点D 在线段BC 上,且90α=︒时,试猜想:
①AF 与BE 之间的数量关系:______;
②ABE ∠=______.
(2)(拓展探究)
如图(2),当点D 在线段BC 上,且090α︒<<︒时,判断AF 与BE 之间的数量关系及ABE ∠的度数,请说明理由.
(3)(解决问题)
如图(3),在ABC ∆中,AC BC =,4AB =,ACB α∠=,点D 在射线BC 上,将AD 绕点D 顺时针旋转α得到ED ,连接BE .当3BD CD =时,直接写出BE 的长.
解析:(1)①AF BE =;②90︒;(2)AF BE =,ABE α∠=.理由见解析;(3)BE 的长为1或2.
【分析】
(1)由“SAS”△ADF ≌△EDB ,可得AF=BE ,再利用“8字型”字母∠OBE=∠ADO=90°即可解决问题;
(2)结论:AF=BF ,∠ABE=a .由“SAS”△ADF ≌△EDB ,即可解决问题;
(3)分当点D 在线段BC 上和当点D 在BC 的延长线上两种情形讨论,利用平行线分线段成比例可求解.
【详解】
解:
(1)如图1中,设AB 交DE 于O .
∵∠ACB=90°,AC=BC ,
∴∠ABC=45°,
∵DF ∥AC ,
∴∠FDB=∠C=90°,
∴∠DFB=∠DBF=45°,
∴DF=DB ,
∵∠ADE=∠FDB=90°,
∴∠ADF=∠EDB ,且DA=DE ,DF=DB
∴△ADF ≌△EDB (SAS ),
∴AF=BE ,∠DAF=∠E ,
∵∠AOD=∠EOB ,
∴∠ABE=∠ADO=90°
故答案为AF=BE ,90°.
(2)AF BE =,ABE α∠=.
理由:∵//DF AC ,
∴FDB ACB α∠=∠=,CAB DFB ∠=∠.
∵AC BC =,
∴ABC CAB ∠=∠.∴ABC DFB ∠=∠.
∴DB DF =
∵ADE FDB α∠==∠,ADF ADE FDE ∠=∠-∠,EDB FDB FDE ∠=∠-∠,
∴ADF EDB ∠=∠.
又∵AD DE =,
∴ADF EDB ∆≅∆.
∴AF BE =,AFD EBD ∠=∠.
∴AFD ABC FDB ∠=∠+∠,DBE ABD ABE ∠=∠+∠,
∴ABE FDB α∠=∠=.
(3)1或2.
解:当点D 在线段BC 上时,过点D 作//DF AC 交直线AB 于点F ,如图(1). ∵//DF AC ,∴3BF BD AF CD
==. ∵4AB BF AF =+=,∴1AF =.
∵//DF AC ,∴BDF C ADE α∠=∠=∠=,DFB CAB ∠=∠.
∵ADF ADE FDE ∠=∠-∠,EDB FDB FDE ∠=∠-∠,
∴ADF EDB ∠=∠.
∵AC BC =,∴CAB CBA ∠=∠.∴DFB DBF ∠=∠.∴DF DB =.
又AD DE =,∴ADF EDB ∆≅∆,1BE AF ==.
当点D 在线段BC 的延长线上时,过点D 作//DF AC '交BA 的延长线于点F ',如图(2). ∵//DF AC ', ∴2AB BC AF CD
=='. ∴24AB AF '==.
∴2AF '=.
同理可得2BE AF '==.
综上可得,BE 的长为1或2.
【点睛】
本题考查几何变换综合题、等腰三角形的性质、全等三角形的判定和性质、平行线分线段成比例定理等知识,解题的关键是正确寻找全等三角形解决问题,属于中考压轴题. 2.(基础巩固)
(1)如图①,ABC ACD CED α∠=∠=∠=,求证:ABC CED ∽
△△. (尝试应用)
(2)如图②,在菱形ABCD 中,60A ∠=︒,点E ,F 分别为边,AD AB 上两点,将菱形
ABCD 沿EF 翻折,点A 恰好落在对角线DB 上的点P 处,若2PD PB =,求AE AF 的值. (拓展提高)
(3)如图③,在矩形ABCD 中,点P 是AD 边上一点,连接,PB PC ,若
2,4,120PA PD BPC ==∠=︒,求AB 的长.
解析:(1)见解析;(2)
54
;(3)113AB = 【分析】 (1)由,ABC ACD ACE A ABC α∠=∠=∠=∠+∠证明A DCE ∠=∠,再根据相似三角形的判定方法解题即可;
(2)由菱形的性质,得到AB AD =,60A ∠=︒,继而证明ABD △是等边三角形,结合(1)中相似三角形对应边成比例的性质,设,2,,BP a DP a AE PE x AF PF y ======,则3,3DE a x BF a y =-=-可整理得到54
x y =,据此解题; (3)在AD 边上取点E ,F ,使得30ABE DCF ∠=∠=︒,由矩形的性质,得到
120BEP BPC PFC ∠=∠=∠=︒,结合(1)中相似三角形对应边成比例的性质解题即可.
【详解】
解:(1)证明:∵,ABC ACD ACE A ABC α∠=∠=∠=∠+∠,
∴DCE A αα∠+=∠+,即A DCE ∠=∠,
∵ABC CED α∠=∠=,
∴ABC CED ∽△△;
(2)∵四边形ABCD 是菱形,
∴AB AD =,
∴60A ∠=︒,
∴ABD △是等边三角形,
∴60EPF A ADB ABD ∠=∠=∠=∠=︒,
由(1)得,EPD PFB ∽, ∴DE PD PE PB BF PF ==, 设,2,,BP a DP a AE PE x AF PF y ======,则3,3DE a x BF a y =-=- ∴323a x a x a a y y -==-, 可得3ay xy ax -=①,32ax xy ay -=②,
①-②,得332ay ax ax ay -=-,
∴
54x y =, ∴AE AF 的值为54
; (3)如图,在AD 边上取点E ,F ,使得30ABE DCF ∠=∠=︒,设AB =CD =m ,
∵四边形ABCD 是矩形,
∴90A D ∠=∠=︒,
∴120BEP BPC PFC ∠=∠=∠=︒,
60BPE DFC ︒∠=∠=
1,sin 60233
AB BE CF AE BE ∴====︒= DF , 223
PE AE ∴=-= 443PF DF ∴=-= 由(1)可得,BEP PFC ∽,
∴BE EP PF FC
=,
∴22332433m m m m -=-,整理,得22380m m +-=, 解得113m =-或311m =--(舍去),
∴113AB =-.
【点睛】
本题考查相似三角形的综合题、等边三角形的性质、菱形的性质、矩形的性质等知识,是重要考点,难度一般,掌握相关知识是解题关键.
3.[问题解决]
(1)如图1.在平行四边形纸片ABCD (AD >AB )中,将纸片沿过点A 的直线折叠,使点B 落在AD 上的点B '处,折线AE 交BC 于点E ,连接B 'E .求证:四边形ABEB '是菱形.
[规律探索]
(2)如图2,在平行四边形纸片ABCD (AD >AB )中,将纸片沿过点P 的直线折叠,点B 恰好落在AD 上的点Q 处,点A 落在点A ′处,得到折痕FP ,那么△PFQ 是等腰三角形吗?请说明理由.
[拓展应用] (3)如图3,在矩形纸片ABCD (AD >AB )中,将纸片沿过点P 的直线折叠,得到折痕FP ,点B 落在纸片ABCD 内部点B '处,点A 落在纸片ABCD 外部点A '处,A B ''与AD 交于点M ,且A 'M =B 'M .已知:AB =4,AF =2,求BP 的长.
解析:(1)证明见解析;(2)是,理由见解析;(3)422.
【分析】
(1)由平行线的性质和翻折可推出CEB ABE '∠=∠,即//AB B E '.故四边形ABEB '是平行四边形,再由翻折可知AB AB '=,即证明平行四边形ABEB '是菱形.
(2)由翻折和平行线的性质可知BPF QPF ∠=∠,BPF QFP ∠=∠,即得出
QPF QFP ∠=∠,即PFQ △是等腰三角形.
(3)延长PB '交AD 于点G ,根据题意易证()FA M GB M ASA ''≅,得出结论
2A F B G AF ''===,FM GM =.根据(2)同理可知PFG △为等腰三角形,即FG =PG .再在Rt A FM '中,2222FM A M A F ''=+242PG FG FM ===422PB PB PG B G ''==-=.
【详解】
(1)由平行四边形的性质可知//AD BC ,
∴AB E CEB ''∠=∠,
由翻折可知AB E ABE '∠=∠,
∴CEB ABE '∠=∠,
∴//AB B E '.
∴四边形ABEB '是平行四边形.
再由翻折可知AB AB '=,
∴四边形ABEB '是菱形.
(2)由翻折可知BPF QPF ∠=∠,
∵//AD BC ,
∴BPF QFP ∠=∠,
∴QPF QFP ∠=∠,
∴QF =QP ,
∴PFQ △是等腰三角形.
(3)如图,延长PB '交AD 于点G ,
根据题意可知90FA M GB M ''∠=∠=︒,
在FA M '和GB M '中,90FA M GB M A M B M FMA GMB ''''∠=∠''=︒⎧⎪=⎨⎪∠=∠⎩
, ∴()FA M GB M ASA ''≅,
∴2A F B G AF ''===,FM GM =.
根据(2)同理可知PFG △为等腰三角形.
∴FG =PG .
∵2A F AM '==,
∴在Rt A FM '中,2222FM A M A F ''=+=, ∴242FG FM ==,
∴42PG =,
∴422PB PB PG B G ''==-=-.
【点睛】
本题为矩形的折叠问题.考查矩形的性质,折叠的性质,平行线的性质,菱形的判定,等腰三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质以及勾股定理,综合性强.掌握折叠的性质和正确的连接辅助线是解答本题的关键.
4.ABC 和DCE 都是等边三角形,DCE 绕点C 旋转,连接,AE BD .
猜测发现 :(1)如图1,AE 与BD 是否相等?若相等,加以证明;若不相等,请说明理由.
问题解决 :(2)若B C E 、、三点不在一条直线上,且30,4,3ADC AD CD ∠=︒==,求BD 的长.
拓展运用 :(3)若B C E 、、三点在一条直线上(如图2),且ABC 和DCE 的边长分别为1和2,ACD △的面积及tan ADC ∠的值.
解析:(1)AE =BD ,理由见解析;(2)5;(33tan ADC ∠3【分析】 (1)根据等边三角形的性质,容易证明△BCD ≌△ACE ,从而问题即可解决;
(2)根据∠ADC=30゜及△DCE 是等边三角形,可得∠ADE=∠ADC+∠CDE=90゜,从而可计算出AE ,再由(1)即可得BD 的长;
(3)过A 点作AF ⊥CD 于F ,根据ABC 和DCE 都是等边三角形,可得∠ACD=60゜,于是在直角△ACF 中利用三角函数知识可求得AF 的长,从而可求得△ACD 的面积;在△ACF 中还可求得CF 的长 ,从而可得DF 的长,这样在直角△ADF 中即可求得结论.
【详解】
(1)AE =BD .
理由如下:
∵ABC 和DCE 都是等边三角形,
∴,,60AC BC DC EC ACB DCE ==∠=∠=︒,
∴ACB ACD DCE ACD ∠+∠=∠+∠,
即BCD ACE ∠=∠,
在BCD △和ACE 中,
CD CE BCD ACE BC AC =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩
, ∴() ACE BCD SAS ≅△△,
∴AE BD =;
(2)如图3,由(1)得:BD AE =,
∵DCE 是等边三角形,
∴60,3CDE CD DE ∠=︒==,
∵30ADC ∠=︒,
∴306090ADE ADC CDE ∠=∠+∠=︒+︒=︒,
在Rt ADE △中,4,3AD DE ==,
∴2222435AE AD DE =+=+=,
∴5BD =;
(3)如图2,过A 作AF CD ⊥于F ,
∵B C E 、、三点在一条直线上,
∴180BCA ACD DCE ∠+∠+∠=︒,
∵ABC 和DCE 都是等边三角形,
∴60BCA DCE ∠=∠=︒,
∴60ACD ∠=︒,
在Rt ACF 中,sin AF ACF AC ∠=
, ∴33sin 122AF AC ACF =⨯∠=⨯
=,11cos 122CF AC ACF =⨯∠=⨯=, ∴113322222
ACD S CD AF =⨯⨯=⨯⨯=,13222FD CD CF =-=-=, 在Rt AFD 中,3tan 3
AF ADC DF ∠=
=. 【点睛】 本题考查了等边三角形的性质、全等三角形的判定与性质、三角函数等知识,带有一定的综合性.
5.(问题原型)如图,在矩形ABCD 中,对角线AC 、BD 交于点O ,以AC 为直径作O .求证:点B 、D 在O 上.
请完成上面问题的证明,写出完整的证明过程.
(发现结论)矩形的四个顶点都在以该矩形对角线的交点为圆心,对角线的长为直径的圆上.
(结论应用)如图,已知线段2AB =,以线段AB 为对角线构造矩形ACBD .求矩形ACBD 面积的最大值.
(拓展延伸)如图,在正方形ABCD 中,2AB =,点E 、F 分别为边AB 、CD 的中点,以线段EF 为对角线构造矩形EGFH ,矩形EGFH 的边与正方形ABCD 的对角线AC 交于M 、N 两点,当MN 的长最大时,矩形EGFH 的面积为_____________________
解析:问题原型:见解析;结论应用:见解析;发现结论:2;拓展延伸:2
【分析】
问题原型:运用矩形对角线互相平分且相等,即可求证四点共圆;
结论应用:根据结论矩形面积最大时为正方形,利用对角线的长求得正方形的面积; 拓展延伸:由上一问的结论,可知四边形EGFH 为正方形, 证明四边形AEOH 是正方形,继而求得面积
【详解】
解:【问题原型】
∵AC 为O 直径,
∴OA 为O 半径.
令OA r =.
∵四边形ABCE 为矩形,
∴AC BD =,12OA OC AC ==
,.12
OB OD BD == ∴OB OD OA r ===.
∴点B 、D 在O 上.
【结论应用】
连续CD 交AB 于点O ,过点D 作DE AB ⊥于点E .
∴DE OD ≤.
由【发现结论】可知,点D 在以AB 为直径的圆上,即112
OD OA AB ===, ∴当1DE OD ==即AB CD ⊥时,矩形ACBD 的面积最大. 2AB CD ==
∴矩形ACBD 的面积最大值为
22112222
AB =⨯=. 【拓展延伸】 如图,连接GH ,设AC 与EF 的交点为O
四边形ABCD 是正方形
2AB ∴=,90BAD ADC ∠=∠=︒,//AE DF 点E 、F 分别为边AB 、CD 的中点
1AE EB CF FD ∴====,2EF =
∴四边形AEFD 是矩形
//EF AD ∴EF AB ⊥,
由【结论应用】可知,2EF =时,矩形EGFH 的面积最大为2122
EF = 此时四边形EGFH 为正方形,此时MN 最大,
EF GH ∴⊥,112
EO OF OH OG EF ===== ∴四边形AEOH 是正方形 ∴112
AE AH AB === ∴2222112EH AE AH =++∴正方形EGFH 的面积为:22(2)2EH ==
【点睛】
本题考查了矩形的性质,正方形的性质与判定,灵活运用矩形,正方形的性质和判定是解题的关键.
6.(了解概念)
定义:在平面直角坐标系xOy 中,组成图形的各点中,与点Р所连线段最短的点叫做点Р关于这个图形的短距点,这条最短线段的长度叫做点Р到这个图形的短距.
(理解运用)
(1)已知点()3,0P -,以原点为圆心,l 为半径作O ,则点Р关于O 的短距点的坐标是 ;
(2)如图,点(3P ,等边三角形OAB 的顶点A 的坐标为()6,0,顶点B 在第一象限,判断点Р关于OAB 的短距点的个数,并说明理由;
(拓展提升)
(3)已知(),6P p p -+,()6,0A ,()0,6B ,点C 在第一象限内,且75CBO ∠=︒,90ACB ∠=︒,若点Р到四边形OACB 的短距大于2,请直接写出p 的取值范围. 解析:(1)(-1,0);(2)点Р关于OAB 的短距点的个数有3个;(3)当p <22p <4或p >2Р到四边形OACB 的短距大于2.
【分析】
(1)连接PO ,交O 于点M ,点M 即是点Р关于O 的短距点,进而即可求解; (2)根据题意得点P 是三角形OAB 的中心,进而即可求解;
(3)由题意得点P ,A ,B 在直线y =-x +6上,以点P 为圆心,半径长为2画圆,分3种情况:①当点P 在AB 的延长线上,圆P 过点B 时,②当点P 在线段AB 上,圆P 与BC 相切于点N ,过点P 作PM ⊥y 轴,③当点P 在BA 的延长线上,圆P 过点A 时,过点P 作PM ⊥y 轴,分别求解,即可得到答案.
【详解】
解:(1)连接PO ,交O 于点M ,点M 即是点Р关于O 的短距点,
∵()3,0P -,、O 的半径为1,
∴M (-1,0),
故答案是:(-1,0);
(2)∵点(3P ,等边三角形OAB 的顶点A 的坐标为()6,0,
∴点P 是三角形OAB 的中心,
∴点P 到OA ,OB ,OC 3
∴点Р关于OAB 的短距点的个数有3个;
(3)∵(),6P p p -+,()6,0A ,()0,6B ,
∴点P ,A ,B 在直线y =-x +6上,
∴∠ABO =∠BAO =45°,
∵点C 在第一象限内,且75CBO ∠=︒,90ACB ∠=︒,
∴∠ABC =75°-45°=30°,
以点P 为圆心,半径长为2画圆,如图所示:
当点P 在AB 的延长线上,圆P 过点B 时,过点P 作PM ⊥y 轴,
∵PB=2,∠PBM=45°,
∴PM=2×2
2
=2,
∴p<-2时,点Р到四边形OACB的短距大于2;
①当点P在线段AB上,圆P与BC相切于点N,过点P作PM⊥y轴,则BP=2PN=2×2=4,
PM=BP×
2
2
=22,
②当点P在线段AB上,圆P与OA相切于点N,过点P作PM⊥y轴,则AP=2PN=22,
BP=AB-AP=62-22=42,PM= BP×
2
2
=42×
2
2
=4,
∴22<p<4时,点Р到四边形OACB的短距大于2;
③当点P在BA的延长线上,圆P过点A时,过点P作PM⊥y轴,则PM=(2)
2
2
∴p >6+2时,点Р到四边形OACB 的短距大于2;
综上所述:当p <-2或22<p <4或p >6+2时,点Р到四边形OACB 的短距大于2.
【点睛】
本题主要考查图形与坐标以及圆的综合题,根据题意画出图形,掌握圆与直线相切的性质是解题的关键.
7.(了解概念)
在凸四边形中,若一边与它的两条邻边组成的两个内角相等,则称该四边形为邻等四边形,这条边叫做这个四边形的邻等边.
(理解运用)
(1)在邻等四边形ABCD 中,40A ∠=︒,60B ∠=︒,若CD 是这个邻等四边形的邻等边,则C ∠的度数为__________;
(2)如图,凸四边形ABCD 中,P 为AB 边的中点,ADP PDC ∽,判断四边形ABCD 是否为邻等四边形,并证明你的结论;
(拓展提升)
(3)在平面直角坐标系中,AB 为邻等四边形ABCD 的邻等边,且AB 边与x 轴重合,已知(2,0)A -,(,3)C m ,(2,4)D ,若在边AB 上使DPC BAD ∠=∠的点P 有且仅有1个,则m 的值是__________.
解析:(1)130°;(2)四边形ABCD 是邻等四边形,理由见解析;(3)﹣6【分析】
(1)根据邻等四边形的定义即可求解;
(2)由△ADP ∽△PDC ,可得
AP AD PC PD =,∠DAP =∠DPC ,∠APD =∠PCD ,由P 为AB 的中点,可得AP =BP ,则
PB AD PC PD
=,可证△BPC ∽△ADP ,由相似三角形的性质得出∠A =∠B 即可; (3)①若点B 在点A 右侧,如图,由AB 为邻等边,则有∠DAB =∠ABC =∠DPC ,可证△ADP ∽△BPC ,可得AP BC =AD BP
,设点P (n ,0),由等腰直角三角形可求∠BAD =45°,可求B 、C 横坐标之差为3,B (m +3,0),将AP ,BP ,AD ,BC ,代入得:
n 2+(m +1)n +2m ﹣18=0,由题意可知n 只有一个解,可
求得m =﹣;②若点B 在点A 左侧,可求得∠BAD =135°,可证△ADP ∽△BPC ,可
得AP
BC =AD BP ,可求得B 、C 横坐标之差为33m n
=+-,可求得m =﹣5﹣. 【详解】
解:(1)∵CD 为邻等边,
∴∠C =∠D ,
又∵40A ∠=︒,60B ∠=︒,
∴∠C =∠D =(360°﹣∠A ﹣∠B )÷2=130°,
∴∠C =130°.
故答案为:130°;
(2)四边形ABCD 是邻等四边形,
理由如下:∵△ADP ∽△PDC , ∴AP AD PC PD
=,∠DAP =∠DPC ,∠APD =∠PCD ,∠ADP =∠PDC , 又∵P 为AB 的中点,
∴AP =BP , ∴
PB AD PC PD =, ∴PB PC AD PD
=, ∵∠APD +∠BPC =180°﹣∠DPC ,∠PCD +∠PDC =180°﹣∠DPC ,
且∠APD =∠PCD ,
∴∠BPC =∠PDC ,
∵∠ADP =∠PDC ,
∴∠ADP =∠BPC ,
∴△BPC ∽△ADP ,
∴∠B =∠A ,
∴四边形ABCD 为邻等四边形;
(3)若点B 在点A 右侧,如图,
∵AB为邻等边,则有∠DAB=∠ABC=∠DPC,又∵∠ADP+∠DPA=180°﹣∠DAB,
∠BPC+∠DPA=180°﹣∠DPC,
∴∠DAB=∠DPC,∠ADP=∠BPC,
∴△ADP∽△BPC,
∴AP
BC =
AD
BP
,
设点P(n,0),
∵A(﹣2,0),D(2,4),
∴∠BAD=45°,
∴∠ABC=45°,
过点C作CE⊥x轴于点E,
则∠CEB=90°,∠BCE=∠ABC=45°,
∴CE=BE,
∵点C(m,3),
∴CE=3,
∴BE=3,
∴B(m+3,0),
∴AP=n+2,BP=m+3﹣n,
∴AD22
(22)4
++2BC22
33
+32
代入AP
BC
=
AD
BP
得:
42
32
整理可得:﹣n2+(m+1)n+2m﹣18=0,由题意可知n只有一个解,
∴△=(m+1)2+4(2m﹣18)=0,
解得:m=﹣6
又∵点C在点D右侧,
∴m =﹣5+46;
②若点B 在点A 左侧,如图,
此时,∵A (﹣2,0),D (2,4),
∴∠OAD =45°,
∴∠BAD =∠ABC =∠DPC =135°,
∵∠ADP +∠DPA =180°﹣∠DAB ,
∠BPC +∠DPA =180°﹣∠DPC ,
∴ADP =∠BPC ,
∴△ADP ∽△BPC ,
∴AP BC =AD BP
, 由①得:B (m +3,0),C (m ,3),P (n ,0),
AP =﹣2﹣n ,BP =n ﹣m ﹣3,AD =42BC =32 ∴4232
=, 解得:m =﹣6
又∵点C 在点D 左侧,
∴m =﹣5﹣6;
综上所述:m =﹣6.
【点睛】
本题是相似综合题,考查新定义图形,仔细阅读题目,抓住定义中的性质,会验证新定义图形,相似三角形的判定与性质,一元二次方程根的判别式,利用相似三角形的性质构造关于n 的一元二次方程是解题关键.
8.如图,E F ,分别为ABC 中AC AB ,上的动点(点、、A B C 除外),连接EB FC ,交于点P ,6BC =.我们约定:线段BC 所对的CPB ∠,称为线段BC 的张角.
情景发现
(1)已知三角形ABC 是等边三角形,AE BF =,
①求线段BC 的张角CPB ∠的度数;
②求点P 到BC 的最大距离;
③若点P 的运动路线的长度称为点P 的路径长,求点P 的路径长.
拓展探究
(2)在(1)中,已知A BC '是圆P 的外切三角形,若点A '的运动路线的长度称为点A '的
路径长,试探究点A '的路径长与点P 的路径长之间有何关系?请通过计算说明.
解析:(1)①BPC ∠=120°,②点P 到BC 的最大距离3PN =433
π;(2)点A '的路径长与点P 的路径长的比值是2:1(或点A '的路径长是点P 的路径长的2倍).
【分析】
(1)①利用等边三角形的性质证△AEB 与△BCF 全等,得到∠EBA =∠BCF ,利用三角形的内角和定理即可求出∠CPB 的度数;
②由题意可知当PO ⊥BC 于点N 时,点P 到BC 的距离最大,根据垂径定理及三角函数即可求出点P 到BC 的最大距离;
③由题意知点P 的路径长为弧BC 的长,在②的基础上直接利用公式即可求出结果; (2)由题意可知张角∠CPB 的度数始终为120°,可得∠CBP +∠BCP =60°,因为圆P 是△A'BC 的内切圆,由此可推出A'是等边三角形ABC 外接圆上优弧BAC 上的一动点,其半径为3240°,根据弧长公式可直接求出其长度,并计算出点A'的路径长是点P 的路径长的2倍.
【详解】
解:(1)①∵ABC 是等边三角形, ∴60CBA
A A
B B
C ∠∠︒===,, ∵AE BF =,
∴AEB BCF △≌△,
∴EBA
BCF ∠∠=. ∵60180EBA EBC EBC BCF BPC ∠+∠︒∠+∠+∠︒=,=
, ∴180180BPC EBC BCF EBC EBA ∠︒-∠-∠=︒-∠-∠=
, 180********ABC ︒-∠=︒-︒︒==. ②(2)如图所示,由于BPC ∠始终为120︒,故过点B C P 、、作圆O,
∴120BOC ∠︒=
. 当PO BC ⊥于点N 时,点P 到BC 的距离最大.
∵OB OC =, ∴11 60,322
BOP BOC NB BC ∠∠=︒===, ∴3,3ON OB ==
∴点P 到BC 的最大距离2333PN =
③由②可知点P 的路径为BC 的长度,即x
(2)点A '的路径长与点P 的路径长的比值是2:1(或点A '的路径长是点P 的路径长的2倍),理由:
由(1)中题意可知张角CPB ∠的度数始终为120︒,可得60CBP BCP ∠+∠=︒, 又因为圆P 是A BC '△的内切圆,
所以120CBA BCA ''∠+∠=︒,
所以 60CA B ∠'=︒,
所以A '是等边三角形ABC 外接圆上优弧BAC 上的一动点,
由题意可得等边三角形ABC 外接圆的半径为23,点A '的路径是优弧BAC 的长度,即以240︒的圆心角,半径为23的弧长,如图,所以点A '的路径长=24023831801803
n r πππ⋅==, 点A '的路径长与点P 的路径长的比值是:843:32:133
ππ=, 所以点A '的路径长与点P 的路径长的比值是2:1(或点A '的路径长是点P 的路径长的2倍).
【点睛】
本题考查了等边三角形的性质,圆的有关性质,弧长公式等,解题的关键是能够根据题意画出图形.
9.问题背景
(1)如图(1),ABD △,AEC 都是等边三角形,ACD △可以由AEB △通过旋转变换得
到,请写出旋转中心、旋转方向及旋转角的大小.
尝试应用
(2)如图(2).在Rt ABC 中,90ACB ∠=︒,分别以AC ,AB 为边,作等边ACD △和等边ABE △,连接ED ,并延长交BC 于点F ,连接BD .若BD BC ⊥,求DF DE
的值. 拓展创新
(3)如图(3).在Rt ABC 中,90ACB ∠=︒,2AB =,将线段AC 绕点A 顺时针旋转90︒得到线段AP ,连接PB ,直接写出PB 的最大值.
解析:(1)旋转中心是点A ,旋转方向是顺时针,旋转角是60︒;(2)23
;(3)51.
【分析】 (1)由等边三角形得出60BAD ∠=︒,60CAE ∠=︒,AD AB =,AC AE =,证明()ACD AEB SAS ≌,由旋转性质即可得;
(2)证明()ADE ACB SAS ≌,由全等三角形的性质得90ADE ACB ∠=∠=︒,DE CB =,得出30BDF ∠=︒,由30直角三角形性质得12
BF DF =,则可计算得答案; (3)过点A 作AE AB ⊥,且使AE =AD ,连接PE ,BE ,由直角三角形的性质求出BE 、PE 的长即可得解.
【详解】
解(1)∵ABD △,AEC 都是等边三角形,
∴60BAD ∠=︒,60CAE ∠=︒,AD AB =,AC AE =,BAD BAC CAE BAC ∴∠+∠=∠+∠, DAC BAE ∴∠=∠,
()ACD AEB SAS ∴≌,
ACD ∴可以由AEB △绕点A 顺时针旋转60︒得到,
即旋转中心是点A ,旋转方向是顺时针,旋转角是60︒;
(2)ACD 和ABE △都是等边三角形,
AC AD ∴=,AB AE =,60CAD BAE ∠=∠=︒,
CAB DAE ∴∠=∠,
()ADE ACB SAS ∴≌,
90ADE ACB ∴∠=∠=︒,DE CB =,
90ADE ∠=︒,
90ADF ∴∠=︒,
60ADC ACD ∠=∠=︒,
30DCF CDF ∴∠=∠=︒,
CF DF ∴=,
BD BC ⊥,
30BDF ∴∠=︒,
设BF =x ,则CF =DF =2x ,DE =3x , ∴2233DF x DE x ==; (3)90ACB ∠=︒,
∴点C 在以AB 为直径的圆上运动,取AB 的中点D ,连接CD ,
112
CD AB ∴==, 如图,过点A 作AE AB ⊥,且使AE =AD ,连接PE ,BE ,
∵将线段AC 绕点A 顺时针旋转90︒得到线段AP ,
90PAC ∴∠=︒,PA =AC .
90EAD ∠=︒,
PAE CAD ∴∠=∠,
()CAD PAE SAS ∴≌,
∴PE =CD =1.
∵AB =2,AE =AD =1,
∴BE =22AE AB +=2212+=5,
51BP BE PE ∴≤+=+,
∴BP 的最大值为5+1.
【点睛】
本题是几何变换的综合题,考查了旋转的性质、等边三角形的性质、全等三角形的判定与性质、勾股定理、直角三角形的性质、圆周角定理;熟练掌握旋转的性质是本题的关键. 10.探究:如图1和2,四边形ABCD 中,已知AB AD =,90BAD ∠=︒,点E ,F 分别在BC 、CD 上,45EAF ∠=︒.
(1)①如图 1,若B 、ADC ∠都是直角,把ABE △绕点A 逆时针旋转90︒至ADG ,使AB 与AD 重合,则能证得EF BE DF =+,请写出推理过程;
②如图 2,若B 、D ∠都不是直角,则当B 与D ∠满足数量关系_______时,仍有EF BE DF =+;
(2)拓展:如图3,在ABC 中,90BAC ∠=︒,22AB AC ==D 、E 均在边BC 上,且45DAE ∠=︒.若1BD =,求DE 的长.
解析:(1)①见解析;②180B D ∠+∠=︒,理由见解析;(2)5=3
DE 【分析】
(1)①根据旋转的性质得出AE =AG ,∠BAE =∠DAG ,BE =DG ,求出∠EAF =∠GAF =45°,根据SAS 推出△EAF ≌△GAF ,根据全等三角形的性质得出EF =GF ,即可求出答案; ②根据旋转的性质得出AE =AG ,∠B =∠ADG ,∠BAE =∠DAG ,求出C 、D 、G 在一条直线上,根据SAS 推出△EAF ≌△GAF ,根据全等三角形的性质得出EF =GF ,即可求出答案; (2)根据等腰直角三角形性质好勾股定理求出∠ABC =∠C =45°,BC =4,根据旋转的性质得出AF =AE ,∠FBA =∠C =45°,∠BAF =∠CAE ,求出∠FAD =∠DAE =45°,证△FAD ≌△EAD ,根据全等得出DF =DE ,设DE =x ,则DF =x ,BF =CE =3−x ,根据勾股定理得出方程,求出x 即可.
【详解】
(1)①如图1,
∵把ABE △绕点A 逆时针旋转90︒至ADG ,使AB 与AD 重合,
∴AE AG =,BAE DAG ∠=∠,BE DG =
∵90BAD ∠=︒,45EAF ∠=︒,
∴45BAE DAF ∠+∠=︒,
∴45DAG DAF ∠+∠=︒,
即45EAF GAF ∠=∠=︒,
在EAF △和GAF 中
AF AF EAF GAF AE AG =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩
∴()EAF GAF SAS ≌,
∴EF GF =,
∵BE DG =,
∴EF GF BE DF ==+;
②180B D ∠+∠=︒,
理由是:
把ABE △绕A 点旋转到ADG ,使AB 和AD 重合,
则AE AG =,B ADG ∠=∠,BAE DAG ∠=∠,
∵180B ADC ︒∠+∠=,
∴180ADC ADG ∠+∠=︒,
∴C ,D ,G 在一条直线上,
和①知求法类似,45EAF GAF ∠=∠=︒,
在EAF △和GAF 中
AF AF EAF GAF AE AG =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩
∴()EAF GAF SAS △≌△,
∴EF GF =,
∵BE DG =,
∴EF GF BE DF ==+;
故答案为:180B D ∠+∠=︒
(2)∵ABC 中,22AB AC ==,90BAC ∠=
∴45ABC C ∠=∠=︒,由勾股定理得:
2222(22)(22)4BC AB AC =+=+= ,
把AEC 绕A 点旋转到AFB △,使AB 和AC 重合,连接DF .
则AF AE =,45FBA C ∠=∠=︒,BAF CAE ∠=∠,
∵45DAE ∠=︒,
∴904545FAD FAB BAD CAE BAD BAC DAE ∠=∠+∠=∠+∠=∠-∠=︒-︒=︒, ∴45FAD DAE ∠=∠=︒,
在FAD △和EAD 中
AD AD FAD EAD AF AE =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩
∴FAD EAD △≌△,
∴DF DE =,
设DE x =,则DF x =,
∵1BC =,
∴413BF CE x x ==--=-,
∵45FBA ∠=︒,45ABC ∠=︒,
∴90FBD ∠=︒,
由勾股定理得:222DF BF BD =+,
222(3)1x x =-+, 解得:5=3x , 即5=3
DE . 【点睛】
本题考查了旋转的性质,全等三角形的性质和判定,勾股定理的应用,此题是开放性试题,首先在特殊图形中找到规律,然后再推广到一般图形中,对学生的分析问题,解决问题的能力要求比较高.
11.问题背景:
如图1,在矩形ABCD 中,23AB =,30ABD ∠=︒,点E 是边AB 的中点,过点E 作EF AB ⊥交BD 于点F .
实验探究:
(1)在一次数学活动中,小王同学将图1中的BEF 绕点B 按逆时针方向旋转90︒,如图2所示,得到结论:①AE DF
=_____;②直线AE 与DF 所夹锐角的度数为______. (2)小王同学继续将BEF 绕点B 按逆时针方向旋转,旋转至如图3所示位置.请问探究(1)中的结论是否仍然成立?并说明理由.
拓展延伸:
在以上探究中,当BEF 旋转至D 、E 、F 三点共线时,则ADE 的面积为______. 解析:(1330°;(213339+13339-【分析】
(1)通过证明FBD EBA ∆∆∽,可得32AE BE DF BF ==,BDF BAE ∠=∠,即可求解; (2)通过证明ABE DBF ∆∆∽,可得32
AE BE DF BF ==,BDF BAE ∠=∠,即可求解; 拓展延伸:分两种情况讨论,先求出AE ,DG 的长,即可求解.
【详解】
解:(1)如图1,30ABD ∠=︒,90DAB ∠=︒,EF BA ⊥,
3cos 2
BE AB ABD BF DB ∴∠===, 如图2,设AB 与DF 交于点O ,AE 与DF 交于点H ,
BEF ∆绕点B 按逆时针方向旋转90︒,
90DBF ABE ∴∠=∠=︒,
FBD EBA ∴∆∆∽,
∴32
AE BE DF BF ==,BDF BAE ∠=∠, 又DOB AOF ∠=∠,
30DBA AHD ∴∠=∠=︒,
∴直线AE 与DF 所夹锐角的度数为30,
故答案为:32
,30; (2)结论仍然成立,
理由如下:如图3,设AE 与BD 交于点O ,AE 与DF 交于点H ,
将BEF ∆绕点B 按逆时针方向旋转,
ABE DBF ∴∠=∠,
又3
BE AB BF DB == ABE DBF ∴∆∆∽,
∴32AE BE DF BF ==,BDF BAE ∠=∠, 又DOH AOB ∠=∠, 30ABD AHD ∴∠=∠=︒,
∴直线AE 与DF 所夹锐角的度数为30.
拓展延伸:如图4,当点E 在AB 的上方时,过点D 作DG AE ⊥于G ,
23AB =,30ABD ∠=︒,点E 是边AB 的中点,90DAB ∠=︒,
3BE ∴=,2AD =,4DB =,
30EBF ∠=︒,EF BE ⊥,
1EF ∴=,
D 、
E 、
F 三点共线,
90DEB BEF ∴∠=∠=︒,
2216313DE BD BE ∴=-=-=,
30DEA ∠=︒,
11322
DG DE ∴==, 由(2)可得:
32AE BE DF BF ==, ∴32
131AE
=+, 3932
AE +∴=, ADE ∴∆的面积1
1393131333922228AE DG ++=⨯⨯=⨯
⨯=; 如图5,当点E 在AB 的下方时,过点D 作DG AE ⊥,交EA 的延长线于G ,
同理可求:ADE ∆的面积11393131333922AE DG --=⨯⨯= 13339+13339-
【点睛】
本题是几何变换综合题,考查了矩形的性质,相似三角形的判定和性质,直角三角形的性质,旋转的性质等知识,利用分类讨论思想解决问题是解题的关键.
12.如图,在ABC ∆中,90ACB ∠=︒,2AC BC ==,点D 是射线BC 上一动点,过点B 作BE AD ⊥,垂足为点E ,交直线AC 于点P .
(问题发现)(1)如图1,若点D 在BC 的延长线上,试猜想AP ,CD ,BC 之间的数量关系为_______;
(类比探究)(2)如图2,若点D 在线段BC 上,试猜想AP ,CD ,BC 之间的数量关系,并说明理由;
(拓展应用)(3)当点E 为BP 的中点时,直接写出线段CD 的长度.
解析:(1)BC AP CD =+;(2)AP BC CD =+,理由见解析;(3)CD 的长为22或222
【分析】
(1)通过证明BPC ADC ≅,可得CP CD =,再根据,AP CP AC BC AC +==,即可得证AP CD BC +=;
(2)通过证明()ACD BCP ASA ∆∆≌,可得CD CP =,再根据AP AC CP =+,即可得证AP BC CD =+;
(3)分两种情况:①当点D 在线段BC 上时;②当点D 在线段BC 的延长线上时,求解即可.
【详解】
解:(1)如图1,若点D 在BC 的延长线上,且点E 在线段AD 上,AP ,CD ,BC 之间的数量关系为BC AP CD =+,理由如下
90ACB ︒∠=
9018090PBC BPC ACD ACB ︒︒︒∴∠+∠=∠=-∠=,
BE AD ⊥,垂足为点E
90BED ︒∴∠=
90PBC ADC ︒∴∠+∠=
BPC ADC ∴∠=∠
在△BPC 和△ADC 中
90BPC ADC BCP ACD BC AC ︒∠=∠⎧⎪∠=∠=⎨⎪=⎩
BPC ADC ∴≅
CP CD ∴=
,AP CP AC BC AC +==
AP CD BC ∴+=
(2)AP BC CD =+.理由如下,如图
∵90ACB ∠=︒,BE AD ⊥
∴90P PAE ∠+∠=︒,90P PBC ∠+∠=︒,
∴PAE PBC ∠=∠
∵90ACB BCP ∠=∠=︒,AC BC =
∴()ACD BCP ASA ∆∆≌
∴CD CP =
∵AP AC CP =+
∴AP BC CD =+ (3)CD 的长为222-或222+
①当点D 在线段BC 上时
∵()APE ABE SAS ∆∆≌,
∴22AP AB ==
∴222CP AP AC =-=-
∴222CD CP ==-
②当点D 在线段BC 的延长线上时
222CD CP AP AC ==+=+
【点睛】
本题考查了全等三角形的综合问题,掌握全等三角形的性质以及判定定理是解题的关键. 13.如图1,在ABC 中,2AB AC ==,120BAC ∠=︒,点,D E 分别是,AC BC 的中点,连接DE .
(1)探索发现:
图1 图2
图3
图1中,AB BC 的值为_____________;AD BE 的值为_________; (2)拓展探究 若将CDE △绕点C 逆时针方向旋转一周,在旋转过程中
AD BE 的大小有无变化,请仅就图2的情形给出证明;
(3)问题解决
当CDE △旋转至,,A D E 三点在同一直线时,直接写出线段BE 的长.
解析:(1)
33;33 (2)见解析 (3)3932
+或3932- 【分析】
(1)先判断出∠AEB=90°,再判断出∠B=30°,进而的粗AE ,再用勾股定理求出BE ,即可得出结论;
(2)先判断出,进而得出△ACD ∽△BCE ,即可得出结论;
(3)分点D 在线段AE 上和AE 的延长线上,利用含30度角的直角三角形的性质和勾股定理,最后用线段的和差求出AD ,即可得出结论.
【详解】
解:
解: (1)如图1,连接AE,
∵AB=AC=2,点E 分别是BC 的中点,
∴AE ⊥ BC,
∴∠AEC=90° ,
∵AB=AC=2,∠BAC=120° ,
∴∠B=∠C=30°,
在Rt △ABE 中,AE=12AB=1,根据勾股定理得,BE =3 ∵点E 是BC 的中点,
∴BC=2BE =23 ∴23323AB BC == ∵点D 是AC 的中点, ∴AD=CD=12AC=1,
∴AD 13BE 33
== 故答案为:
33,33; (2)无变化,理由:
由(1)知,CD=1,3CE BE ==
∴
3CD CE =3AC BC =∴3CD AC CE BC == 由(1)知,∠ACB=∠DCE=30°,
∴∠ACD=∠BCE,
∴△ACD ∽△BCE,
∴3AD AC BE BC == (3)线段BE 393+393- 当点D 在线段AE 上时,
如图2,过点C 作CF ⊥AE 于F,∠CDF=180°﹣∠CDE=60°, ∴∠DCF=30°,
∴1122
DF CD ==, ∴33CF DF == 在Rt △AFC 中,AC=2,根据勾股定理得,2213AF AC CF =-
∴AD=AF+DF=131
2
+, 由(2)知,
3
3
AD BE =
, ∴393
32
BE AD +==
当点D 在线段AE 的延长线上时,
如图3,过点C 作CG ⊥AD 交AD 的延长线于G, ∵∠CDG=60°, ∴∠DCG=30°, ∴11
22
DG CD ==,
∴3
32
CG DG ==
, 在Rt △ACG 中,根据勾股定理得,132
AG =, ∴131
2
AD AG DG -=-=, 由(2)知,
3
3
AD BE =
, ∴393
32BE AD -==
即:线段BE 的长为
393
2
+或
3932-.
【点睛】
此题是相似形综合题,主要考查了等腰三角形的性质,含30度角的直角三角形的性质,勾股定理,相似三角形的判定和性质,构造出直角三角形是解本题的关键.
14.如图1,在中,,,点,分别在边,
上,,连接,点,,分别为,,的中点.
(1)观察猜想
图1中,线段与的数量关系是,位置关系是;
(2)探究证明
把绕点逆时针方向旋转到图2的位置,连接,,,判断的形状,并说明理由;
(3)拓展延伸
把绕点在平面内自由旋转,若,,请直接写出面积的最大值.
解析:(1)PM=PN,;(2)等腰直角三角形,理由详见解析;(3).
【详解】
试题分析:(1)已知点,,分别为,,的中点,根据三角形的中位线
定理可得,,,根据平行线的性质可得
∠DPM=∠DCE,∠NPD=∠ADC,在中,,,,可得BD=EC,∠DCE+∠ADC=90°,即可得PM=PN,∠DPM+∠NPD=90°,即;(2)是等腰直角三角形,根据旋转的性质易证△BAD≌△CAE,即可得BD=CE,∠ABD=∠ACE,根据三角形的中位线定理及平行线的性质(方法可类比(1)的方法)可得PM="PN," ∠MPD=∠ECD,∠PNC=∠DBC,所以
∠MPD=∠ECD=∠ACD+∠ACE=∠ACD+∠ABD,∠DPN=∠PNC+∠PCN =∠DBC+∠PCN,即可得∠MPN=∠MPD+∠DPN=∠ACD+∠ABD+∠DBC+∠PCN=∠ABC+∠ACB=90°,即△PMN为等
腰直角三角形;(3)把绕点旋转到如图的位置,此时PN=(AD+AB)="7,"
PM=(AE+AC)=7,且PN、PM的值最长,由(2)可知PM=PN,,所以
面积的最大值为 .
试题解析:
(1)PM=PN,;
(2)等腰直角三角形,理由如下:
由旋转可得∠BAD=∠CAE,
又AB=AC,AD=AE
∴△BAD≌△CAE
∴BD=CE,∠ABD=∠ACE,
∵点,分别为,的中点
∴PM是△DCE的中位线
∴PM=CE,且,
同理可证PN=BD,且
∴PM="PN," ∠MPD=∠ECD,∠PNC=∠DBC,
∴∠MPD=∠ECD=∠ACD+∠ACE=∠ACD+∠ABD,
∠DPN=∠PNC+∠PCN =∠DBC+∠PCN,
∴∠MPN=∠MPD+∠DPN=∠ACD+∠ABD+∠DBC+∠PCN=∠ABC+∠ACB=90°,
即△PMN为等腰直角三角形.
(3).
考点:旋转和三角形的综合题.
15.探究:小明在求同一坐标轴上两点间的距离时发现,对于平面直角坐标系内任意两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),可通过构造直角三角形利用图1得到结论:
他还利用图2证明了线段P1P2的中点P(x,y)P的坐标公式:,.
(1)请你帮小明写出中点坐标公式的证明过程;
运用:(2)①已知点M(2,﹣1),N(﹣3,5),则线段MN长度为;
②直接写出以点A(2,2),B(﹣2,0),C(3,﹣1),D为顶点的平行四边形顶点D 的坐标:;
拓展:(3)如图3,点P(2,n)在函数(x≥0)的图象OL与x轴正半轴夹角的平
分线上,请在OL、x轴上分别找出点E、F,使△PEF的周长最小,简要叙述作图方法,并求出周长的最小值.
解析:(1)答案见解析;(2)①;②(﹣3,3)或(7,1)或(﹣1,﹣3);(3).
【详解】
试题分析:(1)用P1、P2的坐标分别表示出OQ和PQ的长即可证得结论;
(2)①直接利用两点间距离公式可求得MN的长;②分AB、AC、BC为对角线,可求得其中心的坐标,再利用中点坐标公式可求得D点坐标;
(3)设P关于直线OL的对称点为M,关于x轴的对称点为N,连接PM交直线OL于点R,连接PN交x轴于点S,则可知OR=OS=2,利用两点间距离公式可求得R的坐标,再由PR=PS=n,可求得n的值,可求得P点坐标,利用中点坐标公式可求得M点坐标,由对称性可求得N点坐标,连接MN交直线OL于点E,交x轴于点S,此时EP=EM,FP=FN,此时满足△PEF的周长最小,利用两点间距离公式可求得其周长的最小值.
试题解析:
(1)∵P1(x1,y1),P2(x2,y2),∴Q1Q2=OQ2﹣OQ1=x2﹣x1,∴Q1Q=,
∴OQ=OQ1+Q1Q=x1+=,∵PQ为梯形P1Q1Q2P2的中位线,
∴PQ= =,即线段P1P2的中点P(x,y)P的坐标公式为x=,y=;
(2)①∵M(2,﹣1),N(﹣3,5),∴MN==,故答案为;
②∵A(2,2),B(﹣2,0),C(3,﹣1),∴当AB为平行四边形的对角线时,其对。