人教版初中数学《第18章整数几何》竞赛专题复习含答案
人教版八年级数学下册第十八章综合测试卷含答案
人教版八年级数学下册第十八章综合测试卷一、选择题(每题3分,共30分)1.下列结论中,矩形具有而菱形不一定具有的性质是()A.内角和为360°B.对角线互相平分C.对角线相等D.对角线互相垂直2.[2022·广东]如图,在△ABC中,BC=4,点D,E分别为AB,AC的中点,则DE =()(第2题)A.14B.12C.1D.23.[2023·北京四中期中]如图,在四边形ABCD中,AB∥CD,要使四边形ABCD是平行四边形,下列添加的条件不正确的是()(第3题)A.AD=BCB.AB=CDC.AD∥BCD.∠A=∠C4.如图,在Rt△ABC中,CD是斜边AB上的中线,若∠A=36°,则∠DCB的度数为()(第4题)A.54°B.64°C.72°D.75°5.某班同学在“做环保护航者”的主题班会课上制作象征“健康快乐”的绿丝带(丝带的对边平行且宽度相同),如图,丝带重叠的部分一定是()(第5题)A.正方形B.矩形C.菱形D.都有可能6.(母题:教材P50习题T8)如图,在平面直角坐标系中,四边形ABCD为正方形,点A的坐标为(0,2),点B的坐标为(4,0),则点C的坐标为()(第6题)A.(6,3)B.(8,3)C.(6,4)D.(8,4)7.[2022·宁波]将两张全等的矩形纸片和另两张全等的正方形纸片按如图方式不重叠地放置在矩形ABCD内,其中矩形纸片和正方形纸片的周长相等,若知道图中阴影部分的面积,则一定能求出()(第7题)A.正方形纸片的面积B.四边形EFGH的面积C.△BEF的面积D.△AEH的面积8.[2023·郑州外国语中学模拟]如图所示,边长为4的菱形ABCD中,∠ABC=60°,对角线AC与BD交于点O,P为AB的中点,Q为OD的中点,连接PQ,则PQ 的长为()(第8题)A.2√3B.3√2C.√13D.√159.[2023·德阳]如图,▱ABCD的面积为12,AC=BD=6,AC与BD交于点O,分别过点C,D作BD,AC的平行线相交于点F,点G是CD的中点,点P是四边形OCFD边上的动点,则PG的最小值是()(第9题)A.1B.√32C.32D.310.如图,在四边形ABCD中,∠A=∠B=90°,AD=10 cm,BC=8 cm,点P从点D出发,以1 cm/s的速度向点A运动,点M从点B同时出发,以相同的速度向点C运动,当其中一个动点到达端点时,两个动点同时停止运动.设点P的运动时间为t(单位:s),下列结论正确的是()(第10题)A.当t=4 s时,四边形ABMP为矩形B.当t=5 s时,四边形CDPM为平行四边形C.当CD=PM时,t=4 sD.当CD=PM时,t=4 s或6 s二、填空题(每题3分,共24分)11.如图,点E,F分别在▱ABCD的边AB,CD的延长线上,连接EF,分别交AD,BC于点G,H.添加一个条件使△AEG≌△CFH,这个条件可以是.(只需写一种情况)(第11题)12.(母题:教材P57练习T2)如图,在菱形ABCD中,对角线AC=6,BD=10,则菱形ABCD的面积为.(第12题)13.如图,在△ABC中,AB=AC,AD⊥BC,垂足为D,E是AC的中点.若DE=5,则AB的长为.(第13题)14.如图,在正方形ABCD中,点F为CD上一点,BF与AC交于点E,若∠CBF=20°,则∠AED等于.(第14题)15.[2023·金昌]如图,菱形ABCD中,∠DAB=60°,BE⊥AB,DF⊥CD,垂足分别为B,D,若AB=6 cm,则EF=cm.(第15题)16.[2023·滨州]如图,矩形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,点E,F分别是线段OB,OA上的点,若AE=BF,AB=5,AF=1,BE=3,则BF的长为.(第16题)17.如果一个平行四边形的一个内角的平分线分它的一边为1∶2的两部分,那么称这样的平行四边形为“协调平行四边形”,称该边为“协调边”.当协调边为6时,这个平行四边形的周长为.18.[2023·南京外国语学校期中]如图,将边长为2的正方形纸片ABCD沿EF折叠,点C落在AB边上的点G处,点D与点H重合,CG与EF交于点P,取GH的中点Q,连接PQ,则△GPQ周长的最小值是.三、解答题(19题8分,20题10分,其余每题12分,共66分)19.[2023·北大附中期中]如图,点E,F是平行四边形ABCD的对角线AC上的两点,AE=CF.求证:DF=BE.20.[2023·张家界]如图,已知点A,D,C,B在同一条直线上,且AD=BC,AE=BF,CE=DF.(1)求证:AE∥BF;(2)若DF=FC,求证:四边形DECF是菱形.21.如图①,在一平面内,从左到右,点A,D,O,C,B均在同一直线上,线段AB=4,线段CD=2,O分别是AB,CD的中点,如图②,固定点O 以及线段AB,让线段CD绕点O顺时针旋转α(0°<α<180°).连接AC,AD,BC,BD.(1)求证:四边形ADBC为平行四边形;(2)当α=90°时,求四边形ADBC的周长;22.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,D,E分别是AB,AC的中点,连接CD,过点E作EF∥DC交BC的延长线于点F.(1)求证:四边形CDEF是平行四边形;(2)若四边形CDEF的周长是25 cm,AC的长为5 cm,求线段AB的长度.23.如图,在正方形ABCD中,动点E在AC上,AF⊥AC,垂足为A,AF=AE.(1)BF与DE有怎样的数量关系?请证明你的结论.(2)在其他条件都保持不变的情况下,当点E运动到AC的中点时,四边形AFBE是什么特殊四边形?请证明你的结论.24.已知AC是菱形ABCD的对角线,∠BAC=60°,点E是直线BC上的一个动点,连接AE,以AE为边作菱形AEFG,并且使∠EAG=60°,连接CG.当点E在线段BC上时,如图①,易证:AB=CG+CE.(1)当点E在线段BC的延长线上时(如图②),猜想AB,CG,CE之间的关系并证明;(2)当点E在线段CB的延长线上时(如图③),直接写出AB,CG,CE之间的关系.第十八章综合答案一、1.C 2.D3.A 【点拨】A.当AB∥CD,AD=BC时,四边形ABCD可能为等腰梯形,故此选项符合题意;B.当AB∥CD,AB=CD时,一组对边平行且相等,可证明四边形ABCD为平行四边形,故此选项不符合题意;C.当AB∥CD,AD∥BC时,两组对边分别平行,可证明四边形ABCD为平行四边形,故此选项不符合题意;D.∵AB∥CD,∴∠A+∠D=180°.∵∠A=∠C,∴∠C+∠D=180°.∴AD∥BC. ∴四边形ABCD为平行四边形,故此选项不符合题意.故选A.4.A5.C6.C7.C 【点拨】根据题意知四边形EFGH为正方形,设正方形纸片的边长为x,正方形EFGH的边长为y,则矩形纸片的宽为x-y.根据矩形纸片和正方形纸片的周长相等,可得矩形纸片的长为x+y,先表示出图中阴影部分的面积,再分别表示出四个选项中的面积,即可得出正确答案.8.C 【点拨】过点P作PM⊥OB,垂足为M,根据∠ABC=60°,AB=BC,得到△ABC 为等边三角形,从而得到∠ABD=30°,计算出MO=1OB=√3=OQ,PM=1,2再计算出MQ=OM+OQ=2OM=2√3,最后根据勾股定理计算出PQ.9.A 【点拨】先判定四边形OCFD为菱形,找出当GP垂直于菱形OCFD的一边时,PG有最小值,过D点作DM⊥AC于点M,过G点作GP⊥AC于点P,则GP∥MD,利用平行四边形的面积求DM的长,再利用三角形的中位线定理可求PG的长,进而可求解.10.D二、11.BE=DF(答案不唯一)12.3013.1014.65°15.2√316.√22【点拨】如图,过A作AN⊥BD于N,过B作BM⊥AC于M,∴∠ANO=∠ANB=∠BMO=∠BMA=90°.∵四边形ABCD是矩形,∴OB =12BD ,OA =12AC ,AC =BD .∴OB =OA . ∵S △AOB =12OB·AN =12OA·BM ,∴AN =BM . ∵AE =BF ,∴Rt △ANE ≌Rt △BMF (HL ). ∴FM =EN . 设FM =EN =x .∵AF =1,BE =3,∴BN =3-x ,AM =1+x .易知BN =AM . ∴3-x =1+x .∴x =1.∴FM =1. ∴AM =2.∵AB =5,∴BM =√AB 2-AM 2=√21. ∴BF =√FM 2+BM 2=√1+21=√22. 17.16或20 【点拨】如图所示.①当AE =2,DE =4时,∵四边形ABCD 是平行四边形, ∴BC =AD =6,AB =CD ,AD ∥BC .∴∠AEB =∠CBE . ∵BE 平分∠ABC ,∴∠ABE =∠CBE . ∴∠ABE =∠AEB .∴AB =AE =2.∴平行四边形ABCD 的周长为2(AB +AD )=16.②当AE =4,DE =2时,同理可得AB =AE =4,平行四边形ABCD 的周长为2(AB +AD )=20.综上所述,这个平行四边形的周长为16或20.18.√5+1 【点拨】如图,取CD 的中点N ,连接PN ,PB ,BN ,易得BN =√5.由折叠的性质以及对称性可知 PQ =PN ,PG =PC ,GH =CD =2. ∵点Q 是GH 的中点,∴QG =12GH =1,∵∠CBG =90°,PC =PG , ∴PB =PG =PC .∴PQ +PG =PN +PB ≥BN =√5.∴PQ +PG 的最小值为√5.∴△GPQ 的周长的最小值为√5+1. 三、19.【证明】∵四边形ABCD 是平行四边形, ∴AB ∥CD ,CD =AB .∴∠DCF =∠BAE ,在△CDF 和△ABE 中,{CD =AB ,∠DCF =∠BAE ,CF =AE ,∴△CDF ≌△ABE (SAS ).∴DF =BE . 20.【证明】(1)∵AD =BC , ∴AD +CD =BC +CD ,∴AC =BD . ∵AE =BF ,CE =DF , ∴△AEC ≌△BFD (SSS ), ∴∠A =∠B ,∴AE ∥BF . (2)∵△AEC ≌△BFD , ∴∠ECA =∠FDB ,∴EC ∥DF .∵EC =DF ,∴四边形DECF 是平行四边形. ∵DF =FC ,∴四边形DECF 是菱形. 21.(1)【证明】∵O 分别是AB ,CD 的中点, ∴OA =OB ,OC =OD . ∴四边形ADBC 为平行四边形. (2)【解】∵α=90°,∴AB ⊥CD . 又∵四边形ADBC 为平行四边形, ∴四边形ADBC 为菱形.∵AB =4,CD =2,∴OA =2,OD =1. ∴AD =√OD 2+OA 2=√12+22=√5. ∴四边形ADBC 的周长为4√5.22.(1)【证明】∵D ,E 分别是AB ,AC 的中点, ∴ED 是Rt △ABC 的中位线.∴ED ∥FC .又∵EF∥DC,∴四边形CDEF是平行四边形.(2)【解】∵四边形CDEF是平行四边形,∴DC=EF. ∵DC是Rt△ABC斜边AB上的中线,∴AB=2DC.又∵ED是Rt△ABC的中位线,∴BC=2DE.∴四边形CDEF的周长为AB+BC.∵在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∴AB2=BC2+AC2,即AB2=(25-AB)2+52,解得AB=13 cm.∴线段AB的长度为13 cm.23.【解】(1)BF=DE.证明如下:∵四边形ABCD是正方形,∴AB=AD,∠DAC=∠BAC=45°.∵AF⊥AC,∴∠BAF=∠BAC=∠DAC=45°.又∵AB=AD,AF=AE,∴△AFB≌△AED(SAS).∴BF=DE.(2)四边形AFBE是正方形.证明如下:∵四边形ABCD是正方形,E是AC的中点,∴AE=BE.在△ABF和△ABE中,{AF=AE,∠FAB=∠EAB=45°,AB=AB,∴△ABF≌△ABE(SAS).∴BF=BE.∴AE=BE=BF=AF.∴四边形AFBE是菱形. 又∵AF⊥AE,∴四边形AFBE是正方形. 24.【解】(1)AB=CG-CE.证明如下:∵四边形ABCD是菱形,∴AB=BC.又∵∠BAC=60°,∴△ABC是等边三角形. ∴AB=AC.∵∠EAG=60°,∴∠BAC=∠EAG.∴∠BAC+∠CAE=∠EAG+∠CAE,即∠BAE=∠CAG.又∵四边形AEFG 是菱形,∴AE =AG .在△ABE 和△ACG 中,{AB =AC ,∠BAE =∠CAG ,AE =AG ,∴△ABE ≌△ACG (SAS ).∴BE =CG . ∵AB =BC =BE -CE ,∴AB =CG -CE .(2)AB =CE -CG .。
人教版八年级数学下册第十八章《数学活动》习题含答案
一、画一画,折一折.
若线段AB 上有一点C ,使215-==AC BC AB AC ,那么点C 叫做线段AB 的黄金分割点.
1. 试着画任意线段AB 的黄金分割点C
2.试着折出黄金分割点.
想一想如何用折纸的方法,找到正方形ABCD 边AB 的一个黄金分割点C .
二、算一算
帮妈妈计算一下最合适的高跟鞋高度,能使妈妈的身高比例最美.
A 第1题图
B 第2题图 A B
一、画一画,折一折.
1. 作法:
①取AB 中点O ,过点A 作直线AD ⊥AB ,使AD =AO
②连接BD ,在射线DA 上截取DE =DB ,交DA 于点E
③在线段
AB 上截取AC =AE ,则点C 即为黄金分割点
2. 折法:
第一步:先将一张正方形纸片ABCD 对折,得到折痕EF ,再折出矩形CDEF 的对角线DF ;
第二步:将AD 边折到DF 上,得到折痕DG ,则点G 为线段AB 的黄金分割点.
二、算一算
例如:妈妈身高165厘米,肚脐到脚跟的长为98厘米.
设鞋跟高x 厘米,那么
2
15165x 98-=+ x ≈4
∴妈妈穿约为4厘米高的鞋,身材比例较美.
第1题图 第2题图。
2020-2021学年人教版数学八年级下册第十八章测试题及答案解析
人教版数学八年级下册第十八章测试题姓名:分数:一、选择题1.若顺次连接四边形ABCD各边中点所得四边形是矩形,则四边形ABCD必然是()A.菱形B.对角线相互垂直的四边形C.正方形D.对角线相等的四边形2.下列说法中,不正确的是()A.有三个角是直角的四边形是矩形B.对角线相等的四边形是矩形C.对角线互相垂直的矩形是正方形D.对角线互相垂直的平行四边形是菱形3.如图,矩形ABCD中,DE⊥AC于E,且∠ADE:∠EDC=3:2,则∠BDE的度数为()A.36°B.18°C.27° D.9°4.如图,已知四边形ABCD是平行四边形,下列结论中不正确的是()A.当AB=BC时,它是菱形 B.当AC⊥BD时,它是菱形C.当∠ABC=90°时,它是矩形D.当AC=BD时,它是正方形5.下列命题中正确的是()A.对角线互相平分的四边形是菱形B.对角线互相平分且相等的四边形是菱C.对角线互相垂直的四边形是菱形D.对角线互相垂直平分的四边形是菱形6.如图,某花木场有一块等腰梯形ABCD的空地,其各边的中点分别是E、F、G、H,测得对角线AC=10m,现想利用篱笆围成四边形EFGH场地,则需篱笆得总长度是()A.40 m B.30 m C.20 m D.10 m7.在梯形ABCD中,AD∥BC,对角线AC⊥BD,且AC=10,BD=6,则该梯形的面积是()A.30 B.15 C. D.608.用两个全等的直角三角形拼下列图形:①矩形;②菱形;③正方形;④平行四边形;⑤等腰三角形;⑥等腰梯形.其中一定能拼成的图形是()A.①②③B.①④⑤C.①②⑤D.②⑤⑥二、填空题9.平行四边形ABCD的周长为20cm,对角线AC、BD相交于点O,若△BOC的周长比△AOB的周长大2cm,则CD=cm.10.菱形的两条对角线分别是6cm,8cm,则菱形的边长为cm,面积为cm2.11.如图,△ABC中,EF是它的中位线,M、N分别是EB、CF的中点,若BC=8cm,那么EF=cm,MN=cm.12.如图,菱形ABCD中,AC=2,BD=5,P是AC上一动点(P不与A、C重合),PE∥BC交AB于E,PF∥CD交AD于F,则图中阴影部分(即多边形BCPFEB)的面积为.13.如图所示,菱形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,若再补充一个条件能使菱形ABCD成为正方形,则这个条件是.(只填一个条件即可,答案不唯一)14.等腰梯形两底之差为12cm,高为6cm,则其锐角底角为度.15.若矩形的对角线长为8cm,两条对角线的一个交角为60°,则该矩形的面积为 cm2.三、解答题16.如图,在菱形ABCD中,∠ABC与∠BAD的度数比为1:2,周长是8cm.求:(1)两条对角线的长度;(2)菱形的面积.17.如图所示,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,AE⊥BD,垂足为E,∠1=∠2,OB=6(1)求∠BOC的度数;(2)求△DOC的周长.18.如图,在平行四边形ABCD中,E、F是AC上的两点,且AE=CF.求证:DE=BF.19.如图,在梯形ABCD中,AD∥BC,AB∥DE,AF∥DC,E、F两点在边BC 上,且四边形AEFD是平行四边形.(1)AD与BC有何等量关系,请说明理由;(2)当AB=DC时,求证:平行四边形AEFD是矩形.20.如图,△ABC中,AC的垂直平分线MN交AB于点D,交AC于点O,CE∥AB交MN于E,连接AE、CD.请判断四边形ADCE的形状,说明理由.参考答案1.若顺次连接四边形ABCD各边中点所得四边形是矩形,则四边形ABCD必然是()A.菱形B.对角线相互垂直的四边形C.正方形D.对角线相等的四边形【考点】矩形的判定;三角形中位线定理.【专题】选择题.【分析】此题要根据矩形的性质和三角形中位线定理求解;首先根据三角形中位线定理知:所得四边形的对边都平行且相等,那么其必为平行四边形,若所得四边形是矩形,那么邻边互相垂直,故原四边形的对角线必互相垂直,由此得解.【解答】解:已知:如图,四边形EFGH是矩形,且E、F、G、H分别是AB、BC、CD、AD的中点,求证:四边形ABCD是对角线垂直的四边形.证明:由于E、F、G、H分别是AB、BC、CD、AD的中点,根据三角形中位线定理得:EH∥FG∥BD,EF∥AC∥HG;∵四边形EFGH是矩形,即EF⊥FG,∴AC⊥BD;故选B.【点评】本题主要利用了矩形的性质和三角形中位线定理来求解.2.下列说法中,不正确的是()A.有三个角是直角的四边形是矩形B.对角线相等的四边形是矩形C.对角线互相垂直的矩形是正方形D.对角线互相垂直的平行四边形是菱形【考点】矩形的判定;菱形的判定;正方形的判定.【专题】选择题.【分析】根据各四边形的性质对各个选项进行分析从而得出最后答案.【解答】解:A、正确,有三个角是直角的四边形是矩形是矩形的判定定理;B、错误,对角线相等的四边形不一定是矩形,对角线相等的平行四边形才是矩形;C、正确,对角线互相垂直的矩形是正方形;D、正确,对角线互相垂直的平行四边形是菱形.故选B.【点评】考查了对四边形性质与判定的综合运用,特殊四边形之间的相互关系是考查重点.3.如图,矩形ABCD中,DE⊥AC于E,且∠ADE:∠EDC=3:2,则∠BDE的度数为()A.36°B.18°C.27° D.9°【考点】矩形的性质;三角形内角和定理.【专题】选择题.【分析】本题首先根据∠ADE:∠EDC=3:2可推出∠ADE以及∠EDC的度数,然后求出△ODC各角的度数便可求出∠BDE.【解答】解:已知∠ADE:∠EDC=3:2⇒∠ADE=54°,∠EDC=36°,又因为DE⊥AC,所以∠DCE=90°﹣36°=54°,根据矩形的性质可得∠DOC=180°﹣2×54°=72°所以∠BDE=180°﹣∠DOC﹣∠DEO=18°故选B.【点评】本题考查的是三角形内角和定理以及矩形的性质,难度一般.4.如图,已知四边形ABCD是平行四边形,下列结论中不正确的是()A.当AB=BC时,它是菱形 B.当AC⊥BD时,它是菱形C.当∠ABC=90°时,它是矩形D.当AC=BD时,它是正方形【考点】正方形的判定;平行四边形的性质;菱形的判定;矩形的判定.【专题】选择题.【分析】根据邻边相等的平行四边形是菱形;根据所给条件可以证出邻边相等;根据有一个角是直角的平行四边形是矩形;根据对角线相等的平行四边形是矩形.【解答】解:A、根据邻边相等的平行四边形是菱形可知:四边形ABCD是平行四边形,当AB=BC时,它是菱形,故A选项正确;B、∵四边形ABCD是平行四边形,∴BO=OD,∵AC⊥BD,∴AB2=BO2+AO2,AD2=DO2+AO2,∴AB=AD,∴四边形ABCD是菱形,故B选项正确;C、有一个角是直角的平行四边形是矩形,故C选项正确;D、根据对角线相等的平行四边形是矩形可知当AC=BD时,它是矩形,不是正方形,故D选项错误;综上所述,符合题意是D选项;故选D.【点评】此题主要考查学生对正方形的判定、平行四边形的性质、菱形的判定和矩形的判定的理解和掌握,此题涉及到的知识点较多,学生答题时容易出错.5.下列命题中正确的是()A.对角线互相平分的四边形是菱形B.对角线互相平分且相等的四边形是菱C.对角线互相垂直的四边形是菱形D.对角线互相垂直平分的四边形是菱形【考点】菱形的判定.【专题】选择题.【分析】对角线互相垂直平分的四边形是菱形.【解答】解:根据菱形的判定,知对角线互相垂直平分的四边形是菱形,A、B、C错误,D正确.故选D.【点评】本题考查菱形的判定方法.6.如图,某花木场有一块等腰梯形ABCD的空地,其各边的中点分别是E、F、G、H,测得对角线AC=10m,现想利用篱笆围成四边形EFGH场地,则需篱笆得总长度是()A.40 m B.30 m C.20 m D.10 m【考点】三角形中位线定理.【专题】选择题.【分析】据等腰梯形的性质和三角形的中位线定理有EF=GH=AC,EH=GF=BD,可知四边形EFGH的周长=4EF=2AC,进而可得出四边形EFGH的周长,即需篱笆得总长.【解答】解:如图,连接BD,∵E、F、G、H是等腰梯形ABCD各边中点,∴EF=GH=AC,EH=GF=BD,∵等腰梯形ABCD,∴BD=AC,∴四边形EFGH的周长=4EF=2AC=20m.故选C.【点评】此题主要考查了等腰梯形的性质和三角形中位线定理,得出四边形EFGH的周长与AC的关系是解题的关键,难度一般.7.在梯形ABCD中,AD∥BC,对角线AC⊥BD,且AC=10,BD=6,则该梯形的面积是()A.30 B.15 C. D.60【考点】根据边的关系判定平行四边形.【专题】选择题.【分析】根据对角线互相垂直的四边形的面积公式,得该梯形的面积是10×6÷2=30.【解答】解:如图,作DE∥AC交BC延长线于E∵AD ∥BC∴四边形ADEC 为平行四边形∴CE=AD ,∠CDE=∠DCA∵AC ⊥BD ,∴AC ⊥DE ,∴△BDE 为直角三角形,∴S 梯ABCD =S △EBD ,∴S 梯ABCD =DE•BD=AC•BD=10×6÷2=30,故选A .【点评】根据三角形的面积公式可以导出:对角线互相垂直的四边形的面积等于两条对角线乘积的一半.8.用两个全等的直角三角形拼下列图形:①矩形;②菱形;③正方形;④平行四边形;⑤等腰三角形;⑥等腰梯形.其中一定能拼成的图形是( )A .①②③B .①④⑤C .①②⑤D .②⑤⑥【考点】菱形的判定;等腰三角形的判定;平行四边形的判定;矩形的判定;正方形的判定;等腰梯形的判定.【专题】选择题.【分析】根据菱形、正方形、梯形、矩形、平行四边形、等腰三角形的性质判断.【解答】解:由于菱形和正方形中都四边相等的特点,而直角三角形中不一定有两边相等,故两个全等的直角三角形不能拼成菱形和正方形;由于等腰梯形有两边不等,故也不能.矩形,平行四边形,等腰三角形可以拼成.如图:故选B.【点评】本题考查了三角形的拼接图形的特点.以及特殊四边形的性质.9.平行四边形ABCD的周长为20cm,对角线AC、BD相交于点O,若△BOC的周长比△AOB的周长大2cm,则CD=cm.【考点】平行四边形的性质.【专题】填空题.【分析】根据平行四边形的性质可知,平行四边形的对角线互相平分,由于△BOC的周长比△AOB的周长大2cm,则BC比AB长7cm,所以根据周长的值可以求出AB,进而求出CD的长.【解答】解:如图∵平行四边形的周长为20cm,∴AB+BC=10cm;又△BOC的周长比△AOB的周长大2cm,∴BC﹣AB=2cm,解得:AB=4cm,BC=6cm.∵AB=CD,∴CD=4cm故答案为:4.【点评】此题主要考查平行四边的性质:平行四边形的两组对边分别相等且平行四边形的对角线互相平分.10.菱形的两条对角线分别是6cm,8cm,则菱形的边长为cm,面积为cm2.【考点】菱形的性质.【专题】填空题.【分析】根据菱形的性质利用勾股定理可求得菱形的边长,根据面积公式可求得菱形的面积.【解答】解:菱形的两条对角线分别是6cm,8cm,得到两条对角线相交所构成的直角三角形的两直角边是×6=3cm和×8=4cm,那么它的斜边即菱形的边长=5cm,面积为6×8×=24cm2.故答案为5,24.【点评】本题考查的是菱形的性质以及其面积的计算方法的运用.11.如图,△ABC中,EF是它的中位线,M、N分别是EB、CF的中点,若BC=8cm,那么EF=cm,MN=cm.【考点】三角形中位线定理;梯形中位线定理.【专题】填空题.【分析】根据三角形的中位线平行于第三边并且等于第三边的一半求出EF的长,再利用梯形的中位线等于两底和的一半求出MN的长度.【解答】解:∵EF是△ABC的中位线,BC=8cm,∴EF=BC=×8=4cm,∵M、N分别是EB、CF的中点,∴MN=(EF+BC)=(4+8)=6cm.故答案为4,6.【点评】本题主要利用三角形的中位线定理和梯形的中位线定理求解,熟练掌握定理是解题的关键.12.如图,菱形ABCD中,AC=2,BD=5,P是AC上一动点(P不与A、C重合),PE∥BC交AB于E,PF∥CD交AD于F,则图中阴影部分(即多边形BCPFEB)的面积为.【考点】菱形的性质.【专题】填空题.【分析】根据菱形性质得出AC⊥BD,求出△ABC的面积,求出△AEF的面积和△PEF的面积相等,得出阴影部分的面积等于三角形ABC的面积,即可得出答案.【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,BO=OD=BD=2.5,∴△ABC的面积是×AC×BO=2.5,∵AD∥BC,AB∥DC,又∵PE∥BC,PF∥CD,∴PF∥AB,PE∥AD,∴四边形AEPF是平行四边形,∴△AEF的面积和△PEF的面积相等,∴阴影部分的面积等于△ABC的面积是2.5.故答案为:2.5.【点评】本题考查了菱形的性质,三角形的面积,平行四边形的性质和判定等知识点的应用.13.如图所示,菱形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,若再补充一个条件能使菱形ABCD成为正方形,则这个条件是.(只填一个条件即可,答案不唯一)【考点】正方形的判定;菱形的性质.【专题】填空题.【分析】根据菱形的性质及正方形的判定来添加合适的条件.【解答】解:要使菱形成为正方形,只要菱形满足以下条件之一即可,(1)有一个内角是直角(2)对角线相等.即∠BAD=90°或AC=BD.故答案为:∠BAD=90°或AC=BD.【点评】本题比较容易,考查特殊四边形的判定.14.等腰梯形两底之差为12cm,高为6cm,则其锐角底角为度.【考点】根据边的关系判定平行四边形.【专题】填空题.【分析】先作图,过点D作DE∥AB,四边形ABED是平行四边形,根据题意得CE=12cm,△CDE是等腰三角形,从而得出DF=CF=6cm,则锐角底角为45°.【解答】解:过点D作DE∥AB,∵AD∥BC,∴四边形ABED是平行四边形,∴AB=DE,∵AB=CD,∴DE=CD,∴△CDE是等腰三角形,又DF⊥CE,∴EF=CF=CE=(BC﹣AD)=6cm,∵高DF=6cm,∴DF=CF=6cm,而∠DFC=90°,∴∠DCF=45°.【点评】本题考查了梯形中辅助线的作法:平移一腰得出两底之差,还考查了等腰三角形的性质.15.若矩形的对角线长为8cm,两条对角线的一个交角为60°,则该矩形的面积为 cm2.【考点】矩形的性质.【专题】填空题.【分析】根据矩形的性质,画出图形求解.【解答】解:∵ABCD为矩形∴OA=OC=OB=OD∵一个角是60°∴BC=OB=cm∴根据勾股定理==∴面积=BC•CD=4×=cm2.故答案为.【点评】本题考查的知识点有:矩形的性质、勾股定理.16.如图,在菱形ABCD中,∠ABC与∠BAD的度数比为1:2,周长是8cm.求:(1)两条对角线的长度;(2)菱形的面积.【考点】菱形的性质.【专题】解答题.【分析】(1)由在菱形ABCD中,∠ABC与∠BAD的度数比为1:2,周长是8cm,可求得△ABO是含30°角的直角三角形,AB=2cm,继而求得AC与BD的长;(2)由菱形的面积等于其对角线积的一半,即可求得答案.【解答】解:(1)∵四边形ABCD是菱形,∴AB=BC,AC⊥BD,AD∥BC,∴∠ABC+∠BAD=180°,∵∠ABC与∠BAD的度数比为1:2,∴∠ABC=×180°=60°,∴∠ABO=∠ABC=30°,∵菱形ABCD的周长是8cm.∴AB=2cm,∴OA=AB=1cm,∴OB==,∴AC=2OA=2cm,BD=2OB=2cm;(2)S菱形ABCD=AC•BD=×2×2=2(cm2).【点评】此题考查了菱形的性质以及含30°角的直角三角形的性质.此题难度不大,注意掌握数形结合思想的应用.17.如图所示,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,AE⊥BD,垂足为E,∠1=∠2,OB=6(1)求∠BOC的度数;(2)求△DOC的周长.【考点】矩形的性质.【专题】解答题.【分析】(1)AE⊥BD,∠1+∠ABD=∠ADB+∠ABD,得出∠ACB=∠ADB=∠2=∠1=30°,可知△AOB为等边三角形,继而求出∠BOC的度数;(2)由(1)知,△DOC≌△AOB,OD=OC=CD=OB,继而求出△DOC的周长.【解答】解:(1)∵四边形ABCD为矩形,AE⊥BD,∴∠1+∠ABD=∠ADB+∠ABD=∠2+∠ABD=90°,∴∠ACB=∠ADB=∠2=∠1=30°,又AO=BO,∴△AOB为等边三角形,∴∠BOC=120°;(2)由(1)知,△DOC≌△AOB,∴△DOC为等边三角形,∴OD=OC=CD=OB=6,∴△DOC的周长=3×6=18.【点评】本题考查矩形的性质,难度适中,解题关键是根据矩形的性质求出∠1=∠2=∠ACB=30°.18.如图,在平行四边形ABCD中,E、F是AC上的两点,且AE=CF.求证:DE=BF.【考点】平行四边形的性质.【专题】解答题.【分析】由平行四边形的性质得AD=CB,∠DAE=∠BCF,再由已知条件,可得△ADE≌△CBF,进而得出结论.【解答】证明:在平行四边形ABCD中,则AD=CB,∠DAE=∠BCF,又AE=CF,∴△ADE≌△CBF(SAS),∴DE=BF.【点评】本题主要考查平行四边形的性质及全等三角形的判定问题,应熟练掌握.19.如图,在梯形ABCD中,AD∥BC,AB∥DE,AF∥DC,E、F两点在边BC 上,且四边形AEFD是平行四边形.(1)AD与BC有何等量关系,请说明理由;(2)当AB=DC时,求证:平行四边形AEFD是矩形.【考点】平行四边形的性质;矩形的判定.【专题】解答题.【分析】(1)由题中所给平行线,不难得出四边形ABED和四边形AFCD都是平行四边形,而四边形AEFD也是平行四边形,三个平行四边形都共有一条边AD,所以可得出AD=BC的结论.(2)根据矩形的判定和定义,对角线相等的平行四边形是矩形.只要证明AF=DE 即可得出结论.【解答】(1)解:AD=BC.理由如下:∵AD∥BC,AB∥DE,AF∥DC,∴四边形ABED和四边形AFCD都是平行四边形.∴AD=BE,AD=FC,又∵四边形AEFD是平行四边形,∴AD=EF.∴AD=BE=EF=FC.∴AD=BC.(2)证明:∵四边形ABED和四边形AFCD都是平行四边形,∴DE=AB,AF=DC.∵AB=DC,∴DE=AF.又∵四边形AEFD是平行四边形,∴平行四边形AEFD是矩形.【点评】本题考查了梯形、平行四边形的性质和矩形的判定,是一道集众多四边形于一体的小综合题,难度中等稍偏上的考题.有的学生往往因为基础知识不扎实,做到一半就做不下去了,建议老师平时教学中,重视一题多变,适当地变式联系,可以触类旁通.20.如图,△ABC中,AC的垂直平分线MN交AB于点D,交AC于点O,CE∥AB交MN于E,连接AE、CD.请判断四边形ADCE的形状,说明理由.【考点】菱形的判定;线段垂直平分线的性质.【专题】解答题.【分析】根据中垂线的性质中垂线上的点线段两个端点的距离相等可得出AE=CE,AD=CD,OA=OC∠AOD=∠EOC=90°,再结合CE∥AB,可证得△ADO≌△CEO,从而根据由一组对边平行且相等知,四边形ADCE是平行四边形,结合OD=OE,OA=OC,∠AOD=90°可证得为菱形.【解答】四边形ADCE是菱形.证明:∵MN是AC的垂直平分线,∴AE=CE,AD=CD,OA=OC,∠AOD=∠EOC=90°,∵CE∥AB,∴∠DAO=∠ECO,∴△ADO≌△CEO.(ASA)∴AD=CE,OD=OE,∵OD=OE,OA=OC,∴四边形ADCE是平行四边形又∵∠AOD=90°,∴▱ADCE是菱形.【点评】本题考查了菱形的判定及线段垂直平分线的性质,利用了:中垂线的性质;全等三角形的判定和性质;平行四边形和菱形的判定.。
人教版初中数学《第18章整数几何》竞赛专题复习含答案
第18章 整数几何18.1.1★已知ABC △的两条高长分别是5、15,第三条高的长数,求这条高之长的所有可能值. 解析 由面积知,三条高的倒数可组成三角形三边,这是它们的全部条件. 设第三条高为h ,则 111,155111.515h h⎧+>⎪⎪⎨⎪+>⎪⎩ 解得151545h <<,h 可取4、5、6、7这四个值. 18.1.2★已知ABC △的三边长分别为3AB n x =+,2BC n x =+,CA n x =+,且BC 边上的高AD 的长为n ,其中n 为正整数,且01x <≤,问:满足上述条件的三角形有几个? 解析 注意AB 为ABC △之最长边,故90B ∠<︒,设BD y =,CD z =,则0y >,而z 可正可负.AB D C由2y z n x +=+,及()()()22223242y z n x n x n x x -=+-+=+⋅,得4y z x -=,32ny x =+,由勾股定理,知()222332n x n n x ⎛⎫++=+ ⎪⎝⎭,展开得12n x =,由01x <≤及n 为正整数,知1n =,2,…,12,这样的三角形有12个.18.1.3★已知一个直角三角形的三条边均为正整数,其中一条直角边不超过20,其外接圆半径与内切圆半径之比为52∶,求此三角形周长的最大值. 解析设该直角三角形直角边长为a 、b ,斜边为c ,则外接圆半径2cR =,内切圆半径2a b cr +-=,不妨设20a ≤. 由条件知52c a b c =+-,557a b c +=,平方,得()()222225249a b ab a b ++=+,即()2212250a b ab +-=,()()34430a b a b --=,于是3a k =,4b k =,5c k =,或4a k =,3b k =,5c k =,周长为12k ,k 为正整数.k 的最大值为6,此时各边为18、24、30,周长最大值为72.18.1.4★ABC △为不等边三角形,60A ∠=︒,7BC =,其他两边长均为整数,求ABC △的面积.A BCx y60°解析设AB x =,AC y =,则由余弦定理,有2249x y xy +-=.由条件x y ≠,不妨设x y <,则AB 为ABC △之最小边,x 只能取值1、2、3、4、5、6,分别代入,发现当3x =或5时,8y =,其余情形均无整数解.于是1sin602ABC S xy =︒=△或 18.1.5★★一点P 与半径为15的圆的圆心距离是9,求经过P 且长为整数的弦的条数. 解析 如图,O 半径为15,9OP =,过P 的弦ST 长为整数,APB 为直径,6AP =,24PB =,则144SP TP PA PB ⋅=⋅=,因此24ST SP TP =+=≥.又30ST AB =≤,故这样的弦共有()302412212-+⨯-=条,其中与AB 垂直的弦及AB 各一条,其余的弦每种长度有两条(关于AB 对称).18.1.6★★在直角三角形ABC 中,各边长都是整数,90C ∠=︒,CD 为边AB 上的高,D 为垂足,且3BD p =(p 奇素数),求ACAB的值(用p 表示). C解析由2BC BD AB =⋅知2BD BC ,故设2BC p t =(t 为正整数),则2BA pt =,又由勾股定理,知22442AC p t p t =-,故tp AC .设AC kpt =,代入得()()222p t k t k t k =-=+-,易知只能有2t k p +=,1t k -=,解得212p t +=,212p k -=,于是2211AC p AB p -=+. 18.1.7★★设正三角形ABC ,M 、N 分别在AB 、AC 上,MN BC ∥,两端延长MN ,交ABC △外接圆于P 、Q ,若PM 、MN 、AB 长均为正整数,求AB 的最小值.解析 如图, 易知NQ PM =也是整数.设AM x =,BM y =,PM NQ z ==,则M N x =,于是由相交弦定理,得()xy z x z =+,2z x y z=-.APQM NB C设y ks =,z kt =,(),k y z =,s t >,(),1s t =,则2kt x s t =-,由于()2,1s t t -=,故s tk -,要使2t AB x y k ks s t=+=+-达到最小,k 得取s t -,于是()2AB t s t s =+-.由于s t >,2s ≥,1t ≥,知()223t s t s t s +-+≥≥.当1AM =,2BM =时AB 取到最小值3,此时1PM =.18.1.8★★已知凸四边形ABCD 的四边长是两两不相等的整数,对边乘积之和等于四边形面积的两倍,且22250AD BC +=,求该四边形面积、对角线长度. 解析 不妨设AB α=,BC b =,CD c =,DA d =,AC 与BD 交于O ,则sin 2ABCD AC BD AOB S ac bd AC BD ⋅⋅∠==+⋅≥,于是由托勒密定理,知A 、B 、C 、D 必共圆,且满足AC BD ⊥.又由已知条件,22250b d +=,22250a c +=.经搜索知250表为平方和只有两组:22515+和22913+.由对称性,不妨设5a =,13b =,15c =,9d =,则19622ABCD ac bdS AC BD +=⋅==.由余弦定理,因cos cos 0BAD BCD ∠+∠=,得222222591315045195B D B D +-+-+=,得BD =AC18.1.9★★是否存在一个三边长恰是三个连续正整数,且其中一个内角等于另一个内角2倍的ABC △?证明你的结论. 解析 存在满足条件的三角形.当ABC △的三边长分别为6a =,4b =,5c =时,2A B ∠=∠.如图,当2A B ∠=∠时,延长BA 至点D ,使AD AC b ==.连结CD ,ACD △为等腰三角形.CD A因为BAC ∠为ACD △的一个外角,所以2BAC D ∠=∠.由已知,2BAC B ∠=∠,所以B D ∠=∠.所以CBD △为等腰三角形.又D ∠为ACD △与CBD △的一个公共角,有~ACD CBD △△,于是AD CD CD BD =,即b aa b c=+,所以()2a b b c =+.而()26445=⨯+,所以此三角形满足题设条件,故存在满足条件的三角形. 评注满足条件的三角形是唯一的.若2A B ∠=∠,可得()2a b b c =+.有如下三种情形:(ⅰ)当a c b >>时,设1a n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()()()21121n n n +=--,解得5n =,有6a =,4b =,5c =;(ⅱ)当c a b >>时,设1c n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()212n n n =-⋅.解得2n =,有2a =,1b =,3c =,此时不能构成三角形;(ⅲ)当a b c >>时,设1a n =+,b n =,1c n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()()2121n n n +=-,即2310n n --=,此方程无整数解.所以,三边长恰为三个连续的正整数,且其中一个内角等于另一个内角的2倍的三角形存在,而且只有三边长分别为4、5、6构成的三角形满足条件.18.1.10★★三边长为连续整数、周长不大于100、且面积是有理数的三角形共有多少个? 解析 设三角形三边依次为1n -、n 、1n +,则333n ≤≤,()131122p n n n n =-+++=,S △==于是()234n -是平方数,令()()22343n k -=,得2243n k -=,则32n ≤,224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()222343n k k =+≡,得2243n k -=,则32n ≤,224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()22343mod4n k =+≡,将2k =,4,6,8,10,12,14,16,18代入,发现仅当2k =,8时满足要求.因此这样的三角形共有两个,三边长依次为3、4、5与13、14、15.18.1.11★★某直角三角形边长均为整数,一直角边比斜边小1575,求其周长的最小值. 解析 设直角三角形直角边长a 、b ,斜边为1575a +,则()2221575a b a +=+, ()2157521575b a =+.由于221575357=⨯⨯,设105b k =,则2721575k a =+,设7a s =,则22225k s =+,于是k 的最小值为17,此时32s =,224a =,1785b =,1799c =.此时的最小周长为3808. 18.1.12★★已知ABC △,AD 是角平分线,14AB =,24AC =,AD 也是整数,求AD 所有可取的值.AEB D解析 如图,作DE AB ∥,E 在AC 上,则易知AE ED =. 又ED CD AC AB BC AB AC==+,故 22AB ACAD AE DE ED AB AC⋅<+==+33617.6819==…, 故17AD ≤.又当17AD ≤时,不难通过AED △构造出ABC △,故AD 所有可取的值为1,2, (17)18.1.13★面积为c 的正方形DEFG 内接于面积为1的正三角形ABC ,其中a 、b 、c 是整数,且b 不能被任何质娄的平方整除,求a cb-的值.ADGB E F C解析设正方形D E F G 的边长为x ,正三角形ABC 的边长为m ,则2m =,由A D G ABC △∽△,可得xx m -=.解得()3x m =.于是()222348x m ==.由题意得28a =,3b =,48c =,所以203a cb -=-. 17.1.14★★如图,AD 是ABC △的高,四边形PQRS 是ABC △的内接正方形,若BC ab =(即两位数),SRc =,ADd =,且a 、b 、c 、d 恰为从小到大的4个连续正整数,求ABC S △的所有可能值.AS RP D Q解析易知11SR AR CR SR BC AC AC AD ==-=-,于是有110c c a b d +=+,或1111132a a a +=+++,移项,得()()1111123a a a =+++,或2650a a -+=,解得1a =或5.于是有两解:12,3,4;BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩56,7,8.BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩易知这两组数据都符合要求,故24ABC S =△或224.18.1.15★★已知ABC △中,B ∠是锐角.从顶点A 向BC 边或其延长线作垂线,垂足为D ;从顶点C 向AB 边或其延长线作垂线,垂足为E .当2BD BC 和2BEAB均为正整数时,ABC △是什么三角形?并证明你的结论. 解析设2BD m BC =,2BEn AB=,m 、n 均为正整数,则 244cos 4BD BE mn B AB BC=⋅⋅=<, 所以,1mn =,2,3. (1)当1mn =时,1cos 2B =,60B ∠=︒,此时1m n ==.所以AD 垂直平分BC ,CE 垂直平分AB ,于是ABC △是等边三角形.(2)当2mn =时,cos B =45B ∠=︒,此时1m =,2n =,或2m =1n =,所以点E 与点A 重合,或点D 与点C 重合.故90BAC ∠=︒,或90BCA ∠=︒,于是ABC △是等腰直角三角形.(3)3mn =时,cos B =,30B ∠=︒,此时1m =,3n =,或3m =,1n =.于是AD 垂直平分BC ,或CE 垂直平分AB .故30ACB ∠=︒,或30BAC ∠=︒,于是ABC △是顶角为120︒的等腰三角形.18.1.6★★某直角三角形两直角边长均为整数,周长是面积的整数倍(就数字上讲),问问这样的直角三角形有多少个?解析 设直角边分别为a 、b ,则斜边c =,由条件知它是有理数,故必定是整数.设2ka b ab +,k 为正整数,于是k =.由于a b +也是正整数,故它只能为1、2或4,记作k '.由a b k +-'()2220ab k a b k -'++'=,()()22a k b k k -'-'=',1k '=时无解;2k '=时,有()()222a b --=,{a ,b }={3,4};4k '=时,()()448a b --=,{a ,b }={5,12}或{6,8},所以这样的直角三角形共有3个. 18.1.17★★在等腰ABC △中,已知AB AC kBC ==,这里k 为大于1的自然数,点D 、E 依次在AB 、AC 上,且DB BC CE ==,CD 与BE 相交于O ,求使OCBC为有理数的最小自然数k .ADEBCO解析如图,连结DE ,则DE BC ∥,11DE AD AB BC BC AB AB k -===-,1k DE BC k-=. 由于四边形D B C E 为等腰梯形,则由托勒密定理(或过D 、E 作BC 垂线亦可),2222121k k CD CD BE DE BC DB CE BC BC BC k k--=⋅=⋅+⋅=+=,又21CO BC kCD DE BC k ==+-,于是CO BC =k 与21k -互质,由题设知其必须均为平方数,1k >,25k =适合,这是满足要求的最小自然数.18.1.18★★★对于某些正整数n 来说,只有一组解xyz n =(不计顺序),这里,x 、y 、z 是正整数且可构成三角形的三边长,这样的()100n ≤共有多少个? 解析显然,当n p =(素数)时无解;当2n p =或1时只有一组解(1,p ,p )或(1,1,1);当n pq =(p 、q 为不同素数)时无解;当4n p =(p 为大于3的素数)时也无解.剩下的数为8,12,16,18,24,27,30,32,36,40,42,45,48,50,54,56,60,63,64,66,70,72,75,78,80,81,84,88,90,96,98,99,100. 易验证,无解的n 有:30,42,54,56,63,66,70,78,88,99;唯一解的n 有:8,12,16,18,24,27,32,40,45,48,50,75,80,81,84,90,96,98;不止一组解的n 有:36,60,64,72,100.注意:判定无解的主要依据是,abc n =,c ab >时无解,困为1c ab a b ++≥≥. 因此,有解的n 共有23个.18.1.19★★面积为整数的直角三角形周长为正整数k ,求k 的最小值,并求此时这个直角三角形的两条直角边的可取值(如不止一组解,只需举了一组即可).解析设该直角三角形的直角三角形周长分别为a 、b ,则112ab ≥,a b +≥2,2k a b =+,故5k ≥.下令5k =,2ab =,如有解,则可.()5a b =-+,平方得()222225102a b a b a b ab +=-++++.取2ab =,得29,102.a b ab ⎧+=⎪⎨⎪=⎩因此a 、b 为方程21029200x x -+=的根,解得a 、bk 的最小值是5.18.1.20★★若ABC △的三边长a 、b 、c 均为整数,且140abc =,求ABC △内切圆半径. 解析 不妨设a b c ≤≤,于是7c ≥.又14011c a b ab c<++=+≤,故140c c ≤,得10c ≤.于是c 只可能为7或10. 7c =时,20ab =,只可能4a =,5b =,()182p a b c =++=,内切圆半径r =. 10c =时,14ab =,没有满足要求的解.18.1.21★★证明:若a 、b 、c 是一组勾股数()222a b c +=,则存在正整数k 、u 、v 、u v >,(),1u v =使得()22c k u v =+,而()22a k u v =-,2b kuv =;或2a kuv =,()22b k u v =-.解析222a b c +=,设(a ,b ,c )k =,则1a ka =,1b kb =,1c kc =,222111a b c +=.易知1a 、1b 、1c 两两互质;1a 与1b 不可能同偶,否则12a ,1b ,1c ;1a 与1b 也不会同奇,否则()212mod4c =,矛盾.于是1a 与1b 必一奇一偶,不妨设1a 奇而1b 偶,于是1c 为奇数. 从而()()211111a c b c b =+-,11c b +与11c b -必互质,否则有一奇素数11|p c b +,11c b -,得|2p c ,12b ,故|p (1c ,1b ),与(1c ,1b )=1矛盾.于是可设2111c b u +=,2111c b v -=,(1u ,1v )=1,且1u 、1v 均为奇数,解得221111122u v u v c +-⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,11111222u v u v b +-=⋅⋅,221111122u v u v a +-⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,令112u v u +=,112u v v -=,即得结论. 18.1.22★★★如图,F 、E 在ABC △的边AB 、AC 上,FE 的延长线与BC 的延长线交于D ,求证:AF 、BF 、CB 、CD 、AE 、EC 、FE 、ED 的长度不可能是1~8的排列. 解析 如果1EF =,则1A E A F E F -<=,得A E A F =,矛盾,故1EF ≠,同理AF 、AE 、ED 、CD 、EC 都不等于1.AFE GDCB因此1只可能等于FB 或BC 之长,不失对称性,设1BF =,则1FD BD BF -<=,FD BD =,作CG AB ∥,G 在ED 上,四边形FBCG 乃一等腰梯形,于是EG FG EF BC EF =-=-为正整数.又1EG EC CG BF -<<=,故E G E C =,但BFD ∠为等腰三角形DFB 的底角,90BFD <︒∠,18090EGC BFD =︒->︒∠∠,为EGC △的最大内角,EC EG >,矛盾,因此结论证毕.18.1.23★★★已知梯形ABCD 中,AD BC <,E 、F 分别在AB 、CD 上,EF AD BC ∥∥,ED BF ∥,如果AD 、EF 、BC 均为正整数,称该梯形为“整数梯形”.现对于正整数n ,有正整数x x <′<y ′<y ,x y x +=′+y ′=n ,且x 、y 为一“整数梯形”的上、下底, x ′、y ′为另一“整数梯形”的上、下底,求n 的最小值. 解析 如图,由A E DE F D △∽△,DEF FBC △∽△,得AD AE DF EFEF BE FC BC===,得E F C =n ,使xy 与x ′y ′均为平方数.A DEFB Cxy 、x ′y ′不可能都为4,故至少有一组≥9,显然另一组也不可能为4,于是xy ,x ′y ′≥9.如果xy 或x ′y ′25≥,则10n =≥.若xy 或x ′y ′=9或16,则19n =+或2810+=.于是n 的最小值为10,1x =,x ′=2,y ′=8,y =9.18.1.24★★★求证:存在无穷多个每边及对角线长均为不同整数的、两两不相似的凸四边形.ABDPC解析 如图,作圆内接四边形ABCD ,AC 与BD 垂直于P ,设a 为一整数,2a >,4AP a =,24BP a =-,241DP a =-,则24AB a =+,241AD a=+,,由此知()()224414aa CP a--=,而由ABP DCP △∽△,BPC APD △∽△知,()224414a BC a a -=+,()224144a CD a a -=+.同时乘以系数4a ,得()244AB a a =+,()2441AD a a =+,()()22441BC a a =-+,()()22414CD a a =-+,4244AC a a =-+,()2201BD a a =-.易知上述6个多项式无二者恒等,于是任两者相等只能得有限个a ,但正整数有无限个,因此有无限个a ,使6个多项式两两不等,又当a →+∞时,0BDAC→,因此有无限个这样的凸四边形两两不相似. 18.1.25★★★已知PA 、PB 为圆的切线,割线过P ,与圆交于M 、N ,与AB 交于S ,若PA 、PM 、MS 、SN 均为正整数,求PA 的最小值.PMABSN解析 如图,易知有PM PNMS SN=(调和点列). 设PM a =,MS b =,SN c =,则()b a bc a ++=,()b c b c a b+=-,从而PA === 设a ks =,b kt =,k =(a ,b ),则(s ,t )=1,s t >,s tc kts t+=-,PA =.易见(s t +,s t -)=1,则s 、t 一奇一偶.于是由(()t s t +,s t -)=1,得|s t k -,且由PA 为整数知2s t x +=,2s t y -=,x 、y 为奇数.因为|s t k -,于是k 的最小值为s t -,()c t s t =+,PA sxy =,当s =1,2,3,4时,t 无解(即PA 不是整数),故5s ≥,又3x ≥,1y ≥,于是PA ≥15,当a =5,b =4,c =36时取到15PA =.若(s t +,s t -)=2,此时s 、t 同奇,k 的最小值为2s t-,此时()2t s t c +=,PA =22s t x +=,22s t y -=,当1s =,3时,无t 使PA 为整数,于是5s ≥,又x y >,所以1y ≥,2x ≥,5210PA sxy =⨯=≥.当5a =,3b =,12c =时取到PA =10. 综上,PA 的最小值是10.18.1.26★★★一圆内接四边形的四边长及对角线长都是整数,求这类四边形中周长最小者. 解析 显然长与宽为4、3的矩形满足要求,其周长=14.若等腰梯形上、下底分别为3、4,腰为2,则由托勒密定理,对角线长为4,满足要求,此时周长为11.故最小周长≤11. 显然对圆内接凸四边形ABCD ,无边长为1.否则若设1AB =,—1AD BD AB <=,得AD BD =,同理AC CB =,于是C 、D 均在AB 中垂线上,构不成凸四边形.因此最小周长≥2×4=8.四边均为2,得正方形,对角线为2,另一边为3,得等腰梯形,10.当周长为10时,显然至少有两边为2.若是2、2、2、4能为2、2、3、3故最小周长为11.18.1.27★★★在Rt ABC △中,90BCA =︒∠,CD 是高,已知ABC △的三边长都是整数,且311BD =,求BCD △与ACD △的周长之比.CB D A解析 设ABC △的三边长分别为a 、b 、c .由题设知 2BC BD BA =⋅,故2311a c =.于是设211a l =,得211l c =由勾股定理得11b ==2211l -是 完全平方数,设为()20t t >,则22211l t -=,()()211l t l t -+=.由于0l t l t <-<+,所以21,11.l t l t -=⎧⎨+=⎩解得61,60.l t =⎧⎨=⎩于是21161a =⨯,116160b =⨯⨯. 因为BCD CAD △∽△,所以它们的周长比等于它们的相似比,即1160a b =.18.1.28★★★已知锐角三角形ABC 中,AD 是高,矩形SPQR 的面积是ABC △的1/3,其顶点S 、P 在BC 上,Q 、R 分别在AC 、AB 上,且BC 、AD 及矩形SPQR 的周长均为有理数,求AB ACBC+的最小值. 解析 如图,设ABC △的三边长依次为a 、b 、c ,AD h =,PQ x =,RS y =,则16xy ah =,及1x y AQ CQ a h AC AC+=+=.由条件,知a 、h 、x y +均为有理数. AR QB S D P C由16x aa x+=,得x a =,33y h =,)2a h x y a h ++=±-,因此只能有a h =.若过A 作BC 的平行线l ,再作C 关于l 的对称点C ',则AB AC AB AC +=+′≥BC ′=,于是AB ACBC+,仅当AB AC =时取到. 18.1.29★★★★整数边三角形ABC 中,90BAC =︒∠,AD 是斜边上的高,BD 也是整数.若对同一个BD 能长度,有两个不全等的直角整数边三角形ABC 满足要求,求BD 的最小值.解析 不妨设ABC △的三边长为a 、b 、c ,AD h =,BD d =,首先bch a=为有理数,又222h c d =-为整数,因此h 也是整数.又CD 为整数,故2h d也是整数.又ABD CBA △∽△,故h b d c=. AB D C因此,只需正整数h 、c 、d 满足222h c d =-及2|d h ,这样的整数边三角形就存在.因为此时hcb d=是有理数,而222b h CD =+为整数,从而b 为整数.易知由2|d h 可得2|d c . 设21d d σ=,σ、1d 为正整数,且σ无平方因子,于是由2|h σ及2c 知|h σ,c .设1h h σ=,1c c σ=,代入得422111d c h =-,又由2|d h ,2c 得2211|d h σ,21c σ,今对1d 的任一素因子p ,其在1d 的指数()1s d 不会比1h 的指数高,否则()()111s d s h +≥,()()22112s d s h +≥,而()s σ最多为1,于是()()2211s d s h σ>,这是不可能的.于是11|d h ,同理11|d c .又令112h d h =,112c d c =,代入422111d c h =-得222122d c h =-. 于是对1d 有两组不同的2c 、2h 满足222122d c h =-.经计算18d ≥,故64d ≥.当64d =时,确实有满足要求的两组解:80AB =,60AC =,100BC =,和136AB =,255AC =,289BC =.故BD 的最小值是64.18.1.30★★★★试找一不等边三角形ABC ,使BC 及BC 边上的中线、角平分线、高的长度都是整数,BC 可以是多少(此时的中线、角平分线、高的长度分别为多少)?若要求BC 不是整数,但2BC 是整数,则BC 可为多少(此时中线、角平分线、高的长度分别为多少)?解析 首先处理BC 为整数的问题,我们选择的是直角三角形ABC ,对应边为a 、b 、c ,中线AM ,角平分线AD ,高AH ,2aAM =,bc AH a =,又ABC ABD ACDS S S =+△△△,得)bc b c AD =+,故AD =,于是a 为偶数2k ,b =,c =,mnAH k =而2mn AD m n =+,2222m n k +=,这个方程有解1m =,7n =,5k =,得75AH =,5AM =,74AD =.乘以一个系数20,即得直角三角形ABC ,它的斜边为200,斜边上的中线为100,角平分线为35,高为28.下面处理BC 为无理数、2BC 为整数的情形,如图,延长AD ,与MP 交于P ,此处MP BC ⊥.易知A 、B 、P 、C 共圆(P 是ABC △外接圆弧BC 之中点).今从基本勾股数出发构造.取12AH =,13AD =,15AM =,则5DH =,9MH =,4MD =,485MD MP AH HD =⋅=,45255PD AD ==. ABMD HCP易知BPD APB △∽△,于是25211760845525BP PD PA =⋅=⨯=,()22222608448302444425255BC BM PB MP ⎛⎫==-=-= ⎪⎝⎭. 再乘以系数5,得所求三角形的高60AH =,角平分线65AD =,中线75AM =,边BC =15120BC =.18.1.31★★作圆外切凸五边形ABCDE ,现知该五边形每边长均为整数,1AB =,又圆与BC 切于K ,求BK .解析 如图,设CD 、DE 、EA 、AB 分别与圆切于P 、Q 、R 、S .则RE DP ED +=为整数,于是由题设,AR CP +亦为整数,而AR CP AS KC +=+.于是22BK BS BK BS ==+为整数,由于1BS AB <=,故22BS <,221BK BS ==,12BK =. A S RB EQ K CPD。
数学初中竞赛大题训练:几何专题(含答案)
数学初中竞赛大题训练:几何专题1.阅读理解:如果同一平面内的四个点在同一个圆上,则称这四个点共圆,一般简称为“四点共圆”.证明“四点共圆”判定定理有:1、若线段同侧两点到线段两端点连线夹角相等,那么这两点和线段两端点四点共圆;2、若平面上四点连成的四边形对角互补,那么这四点共圆.例:如图1,若∠ADB=∠ACB,则A,B,C,D四点共圆;或若∠ADC+∠ABC=180°,则A,B,C,D四点共圆.(1)如图1,已知∠ADB=∠ACB=60°,∠BAD=65°,则∠ACD=55°;(2)如图2,若D为等腰Rt△ABC的边BC上一点,且DE⊥AD,BE⊥AB,AD=2,求AE 的长;(3)如图3,正方形ABCD的边长为4,等边△EFG内接于此正方形,且E,F,G分别在边AB,AD,BC上,若AE=3,求EF的长.解:(1)∵∠ADB=∠ACB=60°,∴A,B,C,D四点共圆,∴∠ACD=∠ABD=180°﹣∠ADB﹣∠BAD=180°﹣60°﹣65°=55°,故答案为:55°;(2)在线段CA取一点F,使得CF=CD,如图2所示:∵∠C=90°,CF=CD,AC=CB,∴AF=DB,∠CFD=∠CDF=45°,∴∠AFD=135°,∵BE⊥AB,∠ABC=45°,∴∠ABE=90°,∠DBE=135°,∴∠AFD=∠DBE,∵AD⊥DE,∴∠ADE=90°,∵∠FAD+∠ADC=90°,∠ADC+∠BDE=90°,∴∠FAD=∠BDE,在△ADF和△DEB中,,∴△ADF≌△DEB(ASA),∴AD=DE,∵∠ADE=90°,∴△ADE是等腰直角三角形,∴AE=AD=2;(3)作EK⊥FG于K,则K是FG的中点,连接AK,BK,如图3所示:∴∠EKG=∠EBG=∠EKF=∠EAF=90°,∴E、K、G、B和E、K、F、A分别四点共圆,∴∠KBE=∠EGK=60°,∠EAK=∠EFK=60°,∴△ABK是等边三角形,∴AB=AK=KB=4,作KM⊥AB,则M为AB的中点,∴KM=AK•sin60°=2,∵AE=3,AM=AB=2,∴ME=3﹣2=1,∴EK===,∴EF===.2.问题再现:如图1:△ABC 中,AF 为BC 边上的中线,则S △ABF =S △ACP =S △ABC由这个结论解答下列问题:问题解决:问题1:如图2,△ABC 中,CD 为AB 边上的中线,BE 为AC 边上的中线,则S △BOC =S 四边形ADOE .分析:△ABC 中,CD 为AB 边上的中线,则S △BCD =S △ABC ,BE 为AC 边上的中线,则S △ABE =S △ABC∴S △BCD =S △ABE∴S △BCD ﹣S △BOD =S △ABE ﹣S △BOD又∵S △BOC =S △BCD ﹣S △BOD ,S 四边形ADOE =S △ABE ﹣S △BOD即S △BOC =S 四边形ADOE问题2:如图3,△ABC 中,CD 为AB 边上的中线,BE 为AC 边上的中线,AF 为BC 边上的中线.(1)S △BOD =S △COE 吗?请说明理由.(2)请直接写出△BOD 的面积与△ABC 的面积之间的数量关系:S △BOD =S △ABC .问题拓广:(1)如图4,E 、F 分别为四边形ABCD 的边AD 、BC 的中点,请直接写出阴影部分的面积与四边形ABCD 的面积之间的数量关系:S 阴= S 四边形ABCD . (2)如图5,E 、F 、G 、H 分别为四边形ABCD 的边AD 、BC 、AB 、CD 的中点,请直接写出阴影部分的面积与四边形ABCD 的面积之间的数量关系:S 阴= S 四边形ABCD .(3)如图6,E 、F 、G 、H 分别为四边形ABCD 的边AD 、BC 、AB 、CD 的中点,若S △AME =1、S △BNG =1.5、S △CQF =2、S △DPH =2.5,则S 阴= 7 .解:问题2:S △BOD =S △COE 成立,理由:∵△ABC 中,CD 为AB 边上的中线,∴S △BCD =S △ABC ,∵BE 为AC 边上的中线,∴S △CBE =S △ABC∴S △BCD =S △CBE∵S △BCD =S △BOD +S △BOC ,S △CBE =S △COE +S △BOC∴S △BOD =S △COE(2)由(1)有S △BOD =S △COE ,同(1)方法得,S △BOD =S △AOD ,S △COE =S △AOE ,S △BOF =S △COF ,∴S △BOD =S △COE =S △AOE =S △AOD ,∵点O 是三角形三条中线的交点,∴OA =2OF ,∴S △AOC =2S △COF =S △AOE +S △COE =2S △COE ,∴S △COF =S △COE ,∴S △BOD =S △COE =S △AOE =S △AOD =S △BOF =S △COF ,∴S △BOD =S △ABC , 故答案为问题拓广:(1)如图4:连接BD,由问题再现:S△BDE =S△ABD,S△BDF =S△BCD,∴S阴影=S四边形ABCD,故答案为,(2)如图5:连接BD,由问题解决:S△BMD =S△ABD,S△BDN=S△BCD,∴S阴影=S四边形ABCD,故答案为;(3)如图6,设四边形的空白区域分别为a,b,c,d,∵S△AME =1、S△BNG=1.5、S△CQF=2、S△DPH=2.5,由(1)得出:a+1+2.5=a+3.5=S△ACD①,c+1.5+2=c+3.5=S△ACB②,b +1+1.5=b +2.5=S △ABD ③,d +2+2.5=d +4.5=S △BCD ④,①+②+③+④得,a +3.5+c +3.5+b +2.5+d +4.5=a +b +c +d +14=S 四边形ABCD ⑤而S 四边形ABCD =a +b +c +d +7+S 阴影⑥∴S 阴影=7,故答案为7.3.如图,在△ABC 中,AB >AC ,内切圆⊙I 与边BC 切于点D ,AD 与⊙I 的另一个交点为E ,⊙I 的切线EP 与BC 的延长线交于点P ,CF ∥PE 且与AD 交于点F ,直线BF 与⊙I 交于点M 、N ,M 在线段BF 上,线段PM 与⊙I 交于另一点Q .证明:∠ENP =∠ENQ .证明:如图,设⊙I 与AC 、AB 分别切于点S 、T ,连接ST 、AI 、IT ,设ST 与AI 交于点G .则IE ⊥PE ,ID ⊥PD ,故I 、E 、P 、D 四点共圆,∵AS 2=AE •AD =AG •AI ,∵∠EAG =∠DAI ,∴△AEG ∽△AID ,∴∠AGE=∠AID,∴E,G,D,I四点共圆,∴I、G、E、P、D五点共圆,∴∠IGP=∠IEP=90°,即IG⊥PG,∴P、S、T三点共线,对直线PST截△ABC,由梅涅劳斯定理知,∵AS=AT,CS=CD,BT=BD,∴,设BN的延长线与PE交于点H,对直线BFH截△PDE,由梅涅劳斯定理知,∵CF∥BE,∴,∴,∴PH=HE,∴PH2=HE2=HM•HN,∴,∴△PHN∽△MHP,∴∠HPN=∠HMP=∠NEQ,∵∠PEN=∠EQN,∴∠ENP=∠ENQ.4.如图,△ABC的垂心为H,AD⊥BC于D,点E在△ABC的外接圆上,且满足,直线ED交外接圆于点M.求证:∠AMH=90°.证明:作高BP,CQ.连结MB、MC、MP、MQ、PQ.===•①=•=•②由①②得:=,又∵∠MBA=∠MCA,∴△MBQ∽△MCP,∴点M、A、P、Q四点共圆,即点M、A、P、Q、H五点共圆,又AH为直径,∴∠AMH=90°.5.如图,△ABC中,O为外心,三条高AD、BE、CF交于点H,直线ED和AB交于点M,FD 和AC交于点N.求证:OH⊥MN.证明:∵A 、C 、D 、F 四点共圆,∴∠BDF =∠BAC又∵∠OBC =(180°﹣∠BOC )=90°﹣∠BAC ,∴OB ⊥DF .∵CF ⊥MA ,∴MC 2﹣MH 2=AC 2﹣AH 2(①)∵BE ⊥NA ,∴NB 2﹣NH 2=AB 2﹣AH 2 (②)∵DA ⊥BC ,∴BD 2﹣CD 2=BA 2﹣AC 2 (③)∵OB ⊥DF ,∴BN 2﹣BD 2=ON 2﹣OD 2 (④)∵OC ⊥DE ,∴CM 2﹣CD 2=OM 2﹣OD 2,①﹣②+③+④﹣⑤,得NH 2﹣MH 2=ON 2﹣OM 2 MO 2﹣MH 2=NO 2﹣NH 2∴OH ⊥MN .6.在图1到图4中,已知△ABC 的面积为m .(1)如图1,延长△ABC 的边BC 到点D 使CD =BC ,连接DA ,若△ACD 的面积为S 1,则S 1= m .(用含m 的式子表示)(2)如图2,延长△ABC 的边BC 到点D ,延长边CA 到点E ,使CD =BC ,AE =CA ,连接DE .若△DEC 的面积为S 2,则S 2= 2m .(用含a 的代数式表示)(3)如图3,在图2的基础上延长AB 到点F ,使BF =AB ,连接FD 于E ,得到△DEF ,若阴影部分的面积为S 3,则S 3= 6m .(用含a 的代数式表示)(4)可以发现将△ABC 各边均顺次延长一倍,连接所得端点,得到△DEF ,如图3,此时,我们称△ABC 向外扩展了一次.可以发现扩展一次后得到的△DEF 的面积是原来△ABC 面积的 7 倍.(5)应用上面的结论解答下面问题:去年在面积为15平方面的△ABC 空地上栽种了各种花卉,今年准备扩大种植规模,把△ABC 内外进行两次扩展,第一次由△ABC 扩展成△DEF ,第二次由△DEF 扩展成△MGH ,如图4,求这两次扩展的区域(即阴影部分)面积共为多少平方米?解:(1)∵CD =BC ,∴△ABC 和△ACD 的面积相等(等底同高),故得出结论S 1=m .(2)连接AD ,,∵AE =CA ,∴△DEC 的面积S 2为△ACD 的面积S 1的2倍,故得出结论S 2=2m .(3)结合(1)(2)得出阴影部分的面积为△DEC 面积的3倍, 故得出结论则S 3=6m .(4)S △DEF =S 阴影+S △ABC=S 3+S △ABC=6m +m=7m=7S △ABC故得出结论扩展一次后得到的△DEF 的面积是原来△ABC 面积的7倍.(5)根据(4)结论可得两次扩展的区域(即阴影部分)面积共为(7×7﹣1)×15=720(平方米),答:求这两次扩展的区域(即阴影部分)面积共为720平方米.7.(1)如图①,AD 是△ABC 的中线,△ABD 与△ACD 的面积有怎样的数量关系?为什么?(2)若三角形的面积记为S ,例如:△ABC 的面积记为S △ABC ,如图②,已知S △ABC =1,△ABC 的中线AD 、CE 相交于点O ,求四边形BDOE 的面积.小华利用(1)的结论,解决了上述问题,解法如下:连接BO ,设S △BEO =x ,S △BDO =y ,由(1)结论可得:S,S △BCO =2S △BDO =2y ,S △BAO =2S △BEO =2x . 则有,即. 所以.请仿照上面的方法,解决下列问题: ①如图③,已知S △ABC =1,D 、E 是BC 边上的三等分点,F 、G 是AB 边上的三等分点,AD 、CF 交于点O ,求四边形BDOF 的面积.②如图④,已知S △ABC =1,D 、E 、F 是BC 边上的四等分点,G 、H 、I 是AB 边上的四等分点,AD 、CG 交于点O ,则四边形BDOG 的面积为 .解:(1)S △ABD =S △ACD .∵AD 是△ABC 的中线,∴BD =CD ,又∵△ABD 与△ACD 高相等,∴S △ABD =S △ACD .(2)①如图3,连接BO ,设S △BFO =x ,S △BDO =y ,S △BCF =S △ABD =S △ABC =S △BCO =3S △BDO =3y ,S △BAO =3S △BFO =3x . 则有,即,所以x +y =,即四边形BDOF 的面积为;②如图,连接BO ,设S △BDO =x ,S △BGO =y ,S△BCG =S△ABD=S△ABC=,S△BCO =4S△BDO=4x,S△BAO =4S△BGO=4y.则有,即,所以x+y=,即四边形BDOG的面积为,故答案为:.8.我们初中数学里的一些代数公式,很多都可以通过表示几何图形面积的方法进行直观推导和解释.例如:平方差公式、完全平方公式.【提出问题】如何用表示几何图形面积的方法推证:13+23=32?【解决问题】A表示1个1×1的正方形,即:1×1×1=13B表示1个2×2的正方形,C与D恰好可以拼成1个2×2的正方形,因此:B、C、D就可以表示2个2×2的正方形,即:2×2×2=23而A、B、C、D恰好可以拼成一个(1+2)×(1+2)的大正方形.由此可得:13+23=32【递进探究】请仿用上面的表示几何图形面积的方法探究:13+23+33=62.要求:自己构造图形并写出详细的解题过程.【推广探究】请用上面的表示几何图形面积的方法探究:13+23+33+…+n3=.(参考公式:)注意:只需填空并画出图形即可,不必写出解题过程.【提炼运用】如图,下列几何体是由棱长为1的小立方体按一定规律在地面上摆成的,如图(1)中,共有1个小立方体,其中1个看的见,0个看不见;如图(2)中,共有8个小立方体,其中7个看的见,1个看不见;如图(3)中,共有27个小立方体,其中19个看的见,8个看不见;求:从第(1)个图到第(101)个图中,一切看不见的棱长为1的小立方体的总个数.解:【递进探究】如图,A表示一个1×1的正方形,即:1×1×1=13,B、C、D表示2个2×2的正方形,即:2×2×2=23,E、F、G表示3个3×3的正方形,即:3×3×3=33,而A、B、C、D、E、F、G恰好可以拼成一个大正方形,边长为:1+2+3=6,,∵S A+S B+S C+S D+S E+S F+S G=S大正方形∴13+23+33=62;【推广探究】由上面表示几何图形的面积探究知,13+23+33+…+n3=(1+2+3+…+n)2,又∵1+2+3+…+n=,∴13+23+33+…+n3=()2=.【提炼运用】图(1)中,共有1个小立方体,其中1个看的见,0=(1﹣1)3个看不见;如图(2)中,共有8个小立方体,其中7个看的见,1=(2﹣1)3个看不见;如图(3)中,共有27个小立方体,其中19个看的见,8=(3﹣1)3个看不见;…,从第(1)个图到第(101)个图中,一切看不见的棱长为1的小立方体的总个数为:(1﹣1)3+(2﹣1)3+(3﹣1)3+…+(101﹣1)3=03+13+23+…+1003=50502=25502500.故一切看不见的棱长为1的小立方体的总个数为25502500.故答案为:62;.9.问题引入:如图,在△ABC中,D是BC上一点,AE=AD,求:尝试探究:过点A作BC的垂线,垂足为F,过点E作BC的垂线,垂足为G,如图所示,有=,=,.类比延伸:若E为AD上的任一点,如图所示,试猜S四边形ABEC 与S△ABC的比是图中哪条线段的比,并加以证明.拓展应用:如图,E为△ABC内一点,射线AE于BC于点D,射线BE交AC于点F,射线CE交AB于点G,求的值.解:问题引入:∵在△ABC中,D是BC上一点,AE=AD,∴,,∴==;尝试探究:∵AE=AD,∴=,∵AF⊥BC,EG⊥BC,∴AF∥EG,∴△EDG∽△ADB,∴=;∵===,∴=1﹣=;故答案为:,,;类比延伸:=,∵E为AD上的一点,∴=,=,∴==;拓展应用:∵==,同理:=,=,∴==2.10.如图,在凸四边形ABCD中,M为边AB的中点,且MC=MD,分别过点C、D作边BC、AD 的垂线,设两条垂线的交点为P,过点P作PQ⊥AB于Q,求证:∠PQC=∠PQD.证明:连接AP、BP,取AP的中点E,取BP的中点F,连接DE、ME、QE、CF、QF、MF,如图.∵E为AP的中点,F为BP的中点,M为AB的中点,∴EM∥BP,EM=BP,MF∥AP,MF=AP.∵E为AP的中点,F为BP的中点,∠ADP=∠BCP=90°,∴DE=AE=EP=AP,FC=PF=BF=BP,∴DE=MF,EM=FC.在△DEM和△MFC中,,∴△DEM≌△MFC(SSS),∴∠DEM=∠MFC.∵EM∥BP,MF∥AP,∴四边形PEMF是平行四边形,∴∠PEM=∠PFM.又∵∠DEM=∠MFC,∴∠DEP=∠CFP.∵DE=AE,FC=BF,∴∠DAE=∠ADE=∠DEP,∠FBC=∠FCB=∠CFP,∴∠DAE=∠FBC,即∠DAP=∠PBC.∵∠ADP=∠AQP=90°,E为AP中点,∴ED=EA=EQ=EP=AP,∴D、A、Q、P四点共圆,∴∠PQD=∠DAP.同理可得:∠PQC=∠PBC,∴∠PQD=∠PQC.11.如图:D是以AB为直径的圆O上任意一点,且不与点A、B重合,点C是弧BD的中点,作CE∥AB,交AD或其延长线于E,连接BE交AC与G,AE=CE,过C作CM⊥AD交AD延长线于点M,MC与⊙O相切,CE=7,CD=6,求EG的长.解:连接OC,如图.∵MC与⊙O相切,∴OC⊥MC.∵CM⊥AD,∴OC∥AM.∵CE∥AB,∴四边形AOCE是平行四边形,∴OA=CE=7,∴AB=14.∵点C是弧BD的中点,∴BC=CD=6.∵AB是⊙O的直径,∴∠ACB=90°,∴AC===4.∵CE∥AB,∴△CGE∽△AGB,∴===,∴AG=AC=.在Rt△ACB中,cos∠BAC===.∵点C是弧BD的中点,∴∠BAC=∠CAD,即∠BAC=∠EAG,∴cos∠EAG=.在△EAG中,cos∠EAG=.∴=.∵AG=,AE=CE=7,∴=.整理得:GE2=.∵GE>0,∴GE=.∴EG的长为.12.如图,圆内接四边形ABCD的边AB、DC的延长线交于E,AD、BC延长线交于F,EF中点为G,AG与圆交于K.求证:C、E、F、K四点共圆.证明:延长AG到H,使得GH=AG,连接EH、FH、CK,如图所示.∵GH=AG,EG=FG,∴四边形AEHF是平行四边形,∴∠EAG=∠GHF,∠GAF=∠GHE.∵A、B、C、K四点共圆,∴∠KCF=∠EAG,∴∠KCF=∠GHF,∴K、C、H、F四点共圆.∵K、C、A、D四点共圆,∴∠KCD=∠KAF,∴∠KCD=∠GHE,∴K、C、E、H四点共圆,∴K、C、E、H、F五点共圆,∴C、E、F、K四点共圆.13.在半圆O中,AB为直径,一直线交半圆周于C、D,交AB延长线于M(MB<MA,AC<MD),设K是△AOC与△DOB的外接圆除点O外的另一个交点,求证:∠MKO=90°.证明:连接CK,BK,BC,如图所示.∵AB是⊙O直径,∴∠ACB=90°,∴∠OAC+∠ABC=90°.∵A、B、C、D四点共圆,∴∠BDC=∠BAC.∵A、O、C、K四点共圆,∴∠CKO=∠OAC.∵D、O、B、K四点共圆,∴∠BKO=∠BDO.∴∠BKC=∠BKO﹣∠CKO=∠BDO﹣∠OAC.∵OB=OD,∴∠ABD=∠BDO.∴∠BMC=∠ABD﹣∠BDC=∠BDO﹣∠BAC=∠BKC.∴B、C、K、M四点共圆.∴∠ABC=∠MKC.∴∠MKO=∠MKC+∠CKO=∠ABC+∠OAC=90°.14.已知,在△ABC中,AC>AB,BC边的垂直平分线与∠BAC的外角∠PAC的平分线相交于E,与BC相交点D,DE与AC相交于点F.(1)如图1,当∠ABC=3∠ACB时,求证:AB=AE;(2)如图2,当∠BAC=90°,∠ABC=2∠ACB,过点D作AC的垂线,垂足为点H,并延是点D关于直线AC的对长DH交射线AE于点M,过点E作BP的垂线,垂足为点G,点D1称点,试探究AG和MD之间的数量关系,并证明你的结论.1解:(1)证明:连接BF,如图1.设∠A CB=x,则∠ABC=3x,∵FD垂直平分BC,∴FB=FC,∴∠FBC=∠FCB=x,∴∠ABF=∠AFB=2x,∴AB=AF,∠PAC=4x.∵AE平分∠PAC,∴∠EAC=2x.∵∠AFE=∠DFC=90°﹣x,∴∠AEF=180°﹣∠EAF﹣∠AFE=180°﹣2x﹣(90°﹣x)=90°﹣x,∴∠AEF=∠AFE,∴AE=AF,∴AB=AE..(2)AG=MD1证明:作EN⊥AC于N,取EC中点O,、NM、MC、MO、NO、EB、EC,如图2.连接AD1∵AE平分∠PAC,EN⊥AC,EG⊥AP,∴EG=EN,∠EGA=∠ENA=90°.∵∠BAC=90°,∴∠EGA=∠ENA=∠BAC=90°,∴四边形EGAN是矩形.∵EG=EN,∴矩形EGAN是正方形,∴AG=AN,∠EAN=45°,∠GEN=90°.∵ED垂直平分BC,∴EB=EC.在Rt△BEG和Rt△CEN中,,∴Rt△BEG≌Rt△CEN(HL),∴∠GBE=∠NCE,∠GEB=∠NEC,∴∠GEN=∠BEC=90°∵EB=EC,∴∠ECB=∠EBC=45°.∵∠BAC=90°,∠ABC=2∠ACB,∴∠ABC=60°,∠ACB=30°,∴∠ABE=∠ACE=15°.∵∠BAC=90°,点D为BC中点,∴AD=CD,∴∠DAC=∠DCA=30°.∵点D与点D关于AC对称,1AC=∠DAC=30°,∴∠D1=45°﹣30°=15°.∴∠MAD1∵DA=DC,DM⊥AC,∴DM垂直平分AC,∴MA=MC,∴∠CMH=∠AMH=90°﹣45°=45°,∴∠AMC=90°,∴∠ENC=∠AMC=90°.∵点O为EC中点,∴ON=OM=OE=OC=EC,∴E、N、C、M四点共圆,∴∠EMN=∠ECN=15°,∴∠MAD=∠EMN=15°,1中,在△AMN和△MAD1,,∴△AMN≌△MAD1,∴AN=MD1.∴AG=MD115.在平面直角坐标系中,已知A(2,2),AB⊥y轴于B,AC⊥x轴于C.(1)如图1,E为线段OB上一点,连接AE,过A作AF⊥AE交x轴于F,连EF,ED平分∠OEF交OA于D,过D作DG⊥EF于G,求DG+EF的值;(2)如图2,D为x轴上一点,AC=CD,E为线段OB上一动点,连接DA、CE、F是线段CE的中点,若BF⊥FK交AD于K,请问∠KBF的大小是否变化?若不变,求其值;若改变,求其变化范围.解:(1)∵AB⊥y轴于B,AC⊥x轴于C,∴∠ABO=∠ACO=90°.∵∠BOC=90°,∴四边形ABOC是正方形,∴AB=AC=BO=CO=2,OA平分∠BOC,∠BAC=90°.∵AF⊥AE,∴∠EAF=90°,∴∠BAC=∠EAF,∴∠BAC﹣∠EAC=∠EAF﹣∠EAC,即∠BAE=∠CAF.在△ABE和△ACF中,,∴△ABE≌△ACF(ASA),∴AE=AF,BE=CF.设BE=CF=t,OE=2﹣t,OF=2+t.∵ED平分∠OEF,∴点D是△OEF的内心.如图1,作DM⊥OB于M,作DH⊥OF于H,且DG⊥EF于G,∴DG=DM=DH,∴四边形MOHD是正方形,∴MO=HO=DM=DG.设DG=MO=x,∴x=,∴x=,∴EF=4﹣2x,∴WF=2﹣x.∴DG+EF=x+2﹣x=2.即DG+EF的值为2;(2)∠KBF的大小不变,∠KBF=45°如图2,延长BF交AC于G,连接KG,作KM⊥AB于M,KN⊥AC于N,∵四边形ABOC是正方形,∴O B∥AC.∴∠EBF=∠CGF,∠BEF=∠GCF.∵F是CE的中点,∴EF=CF.在△BEF和△GCF中,,∴△BEF≌△GCF(AAS),∴BF=GF.∵BF⊥FK,∴∠BFK=∠GFK=90°.在△BFK和△GFK中,,∴△BFK≌△GFK(SAS)∴BK=GK.∵AC=CD,∠ACD=90°,∴△ACD是等腰直角三角形,∴∠CAD=45°.∵KN⊥AC,∴∠ANK=90°,∴∠AKN=45°,∴AN=KN.∵KM⊥AB,∴四边形AMKN是正方形,∴KM=KN.∠M=∠GNK=90°AM∥KN.在Rt△BKM和Rt△GKN中,,∴Rt△BKM≌Rt△GKN(HL),∴∠MBK=∠NGK.∠GKN=∠BKM.∵AM∥KN,∴∠BKN=∠MBK.∵∠BKM+∠BKN=90°,∴∠GKN+∠BKN=90°,即∠BKG=90°.∵BK=GK,∴△BKG是等腰直角三角形.∴∠KBF=45°,∴∠KBF的大小不变,∠KBF=45°.16.如图,已知⊙O1与⊙O2相交于A,B两点,直线MN⊥AB于A,且分别与⊙O1,⊙O2交于M、N,P为线段MN的中点,又∠AO1Q1=∠AO2Q2,求证:PQ1=PQ2.解:连接MQ1、BQ1、BQ2、NQ2,过点P作PH⊥Q1B于H,如图所示.则由圆内接四边形的性质可得:∠Q1MA+∠ABQ1=180°,∠ABQ2+∠ANQ2=180°,∠MAB=∠BQ2N.由圆周角定理可得:∠ABQ 1=∠AO 1Q 1,∠ANQ 2=∠AO 2Q 2. ∵∠AO 1Q 1=∠AO 2Q 2, ∴∠ABQ 1=∠ANQ 2, ∴∠ABQ 2+∠ABQ 1=∠ABQ 2+∠ANQ 2=180°, ∴Q 1、B 、Q 2三点共线.由圆内接四边形的性质可得:∠ABQ 1=∠ANQ 2, ∴∠Q 1MA +∠ANQ 2=∠Q 1MA +∠ABQ 1=180°, ∴MQ 1∥NQ 2.∵AB ⊥MN ,∴∠MAB =90°,∴∠Q 1Q 2N =∠MAB =90°. ∵PH ⊥Q 1B ,即∠Q 1HP =90°, ∴∠Q 1HP =∠Q 1Q 2N , ∴PH ∥NQ 2,∴MQ 1∥PH ∥NQ 2.∵P 为线段MN 的中点, ∴H 为线段Q 1Q 2的中点, ∴PH 垂直平分Q 1Q 2, ∴PQ 1=PQ 2.。
人教版初二数学8年级下册 第18章(平行四边形)考点分类专题训练(含答案)
人教版八年级数学下册《18章平行四边形》考点分类专题训练(附答案)一.直角三角形斜边上的中线1.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,D为AB的中点,AB=6,则CD的长是 .2.如图,△ABC中,CD⊥AB于D,且E是AC的中点.若AD=6,DE=5,则CD的长等于( )A.5B.6C.7D.83.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,∠ABC=60°,BD平分∠ABC,P点是BD的中点,若AD=6,则CP的长为( )A.3B.3.5C.4D.4.54.如图,△ABC中,AD是高,CE是中线,点G是CE的中点,DG⊥CE,点G为垂足.(1)求证:DC=BE;(2)若∠AEC=66°,求∠BCE的度数.二.三角形中位线定理5.如图,△ABC中,已知AB=8,∠C=90°,∠A=30°,DE是中位线,则DE的长为( )A.4B.3C.D.26.如图,在四边形ABCD中,P是对角线BD的中点,点E、F分别是AB、CD的中点,AD =BC,∠EPF=140°,则∠EFP的度数是( )A.50°B.40°C.30°D.20°7.如图,已知△ABC中AB=AC,AD是∠BAC的平分线,AE是∠BAC的外角平分线,ED ∥AB交AC于点G,下列结论:①AD⊥BC;②AE∥BC;③AE=AG;④∠DAE=90°.其中正确结论的个数是( )A.1B.2C.3D.48.在△ABC中,E是AC边上一点,线段BE垂直∠BAC的平分线于D点,点M为BC边的中点,连接DM.(1)求证:DM=CE;(2)若AD=6,BD=8,DM=2,求AC的长.三.平行四边形的性质9.如图,在▱ABCD中,DE平分∠ADC,AD=8,BE=3,则CD=( )A.4B.5C.6D.710.平行四边形的一条边长是12cm,那么它的两条对角线的长可能是( )A.8cm和16cm B.10cm和16cm C.8cm和14cm D.8cm和12cm11.如图,平行四边形ABCD中,DE⊥AB于E,DF⊥BC于F,若平行四边形ABCD的周长为48,DE=5,DF=10,则平行四边形ABCD的面积等于( )A.87.5B.80C.75D.72.512.如图,▱ABCD的对角线相交于点O,且AB≠AD,过点O作OE⊥BD交BC于点E,若△CDE的周长为10,则▱ABCD的周长为( )A.14B.16C.20D.1813.如图,已知▱ABCD的周长为60,对角线AC、BD相交于点O,点E是CD的中点,BD =16,则△DOE的周长为( )A.23B.15C.38D.3014.如图,在▱ABCD中,E、F分别是AB、DC边上的点,AF与DE相交于点P,BF与CE 相交于点Q,若S△APD=16cm2,S△BQC=25cm2,则图中阴影部分的面积为 cm2.15.如图,平行四边形ABCD的对角线AC,BD交于点O,AB=,∠AOB=60°,过点O作OE⊥AC,交AD于点E,过点E作EF⊥BD,垂足为F,则OE+2EF的值为( )A.+1B.C.D.16.在▱ABCD中,如果∠A+∠C=110°,则∠B= .17.如图,▱ABCD的对角线相交于点O,且AB=5,△OCD的周长为23,则▱ABCD的两条对角线长的和 .18.在▱ABCD中,若∠B=60°,AB=16,AC=14,则▱ABCD的周长是 .四.平行四边形的判定19.下面给出了四边形ABCD中∠A,∠B,∠C,∠D的度数之比,其中能判定四边形ABCD 是平行四边形的是( )A.1:2:3:4B.2:2:3:3C.2;3:2:3D.2:3:3:2 20.如图,四边形ABCD的对角线AC和BD相交于点O,下列不能判定四边形ABCD为平行四边形的条件是( )A.OA=OC,AB∥DC B.∠ABC=∠ADC,AD∥BCC.∠ABD=∠ADB,∠BAO=∠DCO D.AB=DC,AD=BC21.如图,在等边三角形ABC中,BC=6cm,射线AG∥BC,点E从点A出发沿射线AG 以1cm/s的速度运动,点F从点B出发沿射线BC以2cm/s的速度运动.如果点E、F同时出发,设运动时间为t(s)当t= s时,以A、C、E、F为顶点四边形是平行四边形.22.如图,四边形ABCD中,AB=DC,将对角线AC向两端分别延长至点E,F,使AE=CF.连接BE,DF,若BE=DF.证明:四边形ABCD是平行四边形.23.如图,分别以Rt△ABC的直角边AC及斜边AB向外作等边△ACD及等边△ABE,已知:∠BAC=30°,EF⊥AB,垂足为F,连接DF.(1)试说明AC=EF;(2)求证:四边形ADFE是平行四边形.24.如图,在平面直角坐标系中,AB∥OC,A(0,12),B(a,c),C(b,0),并且a,b满足b=++16.一动点P从点A出发,在线段AB上以每秒2个单位长度的速度向点B运动;动点Q从点O出发在线段OC上以每秒1个单位长度的速度向点C 运动,点P、Q分别从点A、O同时出发,当点P运动到点B时,点Q随之停止运动.设运动时间为t(秒)(1)求B、C两点的坐标;(2)当t为何值时,四边形PQCB是平行四边形?并求出此时P、Q两点的坐标;(3)当t为何值时,△PQC是以PQ为腰的等腰三角形?并求出P、Q两点的坐标.五.平行四边形的判定与性质25.如图,在四边形ABCD中,AB=CD,BC=AD,若∠D=120°,则∠C的度数为( )A.60°B.70°C.80°D.90°26.如图,在平行四边形ABCD中,E、F分别是AB、DC上的点,请添加一个条件,使得四边形EBFD为平行四边形,则添加的条件是 (答案不唯一,添加一个即可).27.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,∠B=70°,∠C=40°,DE∥AB交BC于点E.若AD=5cm,BC=12cm,则CD的长是 cm.28.如图所示,在四边形ABCD中,已知AB=CD,AD=BC,DE=BF,且点E、F分别在AD、CB的延长线上.求证:BE=DF.29.如图,在▱ABCD中,E、F是对角线AC上的两点,AE=CF.(1)求证:四边形BEDF是平行四边形;(2)连接BD交EF于点O,当BE⊥EF时,BE=8,BF=10,求BD的长.30.已知:如图所示,在平行四边形ABCD中,DE、BF分别是∠ADC和∠ABC的角平分线,交AB、CD于点E、F,连接BD、EF.(1)求证:BD、EF互相平分;(2)若∠A=60°,AE=2EB,AD=4,求线段BD的长.31.如图,在▱ABCD中,点G,H分别是AB,CD的中点,点E,F在对角线AC上,且AE=CF.(1)求证:四边形EGFH是平行四边形;(2)连接BD交AC于点O,若BD=10,AE+CF=EF,求EG的长.32.如图,在Rt△ABC中,∠B=90°,AC=60cm,∠A=60°,点D从点C出发沿CA 方向以4cm/s的速度向点A匀速运动,同时点E从点A出发沿AB方向以2cm/s的速度向点B匀速运动,当其中一个点到达终点时,另一个点也随之停止运动.设点D,E运动的时间是ts(0<t≤15).过点D作DF⊥BC于点F,连接DE,EF.(1)求证:四边形AEFD是平行四边形;(2)当t为何值时,△DEF为直角三角形?请说明理由.33.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,AB=8cm,AD=18cm,BC=20cm,点P从点A 出发,以2cm/s的速度向点D运动,点Q从点C同时出发,以3cm/s的速度向点B运动,其中一个动点到达端点时,另一个动点也随之停止运动.(1)经过多少时间,四边形ABQP能成为平行四边形?(2)在(1)的条件下,连接AQ、BP、AQ和BP垂直吗,为什么?六.菱形的性质34.如图,菱形ABCD中,∠B=60°,AB=4,则以AC为边长的正方形ACEF的周长为( )A.14B.15C.16D.1735.菱形的两条对角线分别是6cm,8cm,则菱形面积为 .36.如图,在菱形ABCD中,点E,F分别在BC,CD上,连接AE,AF,且∠BAE=∠DAF.求证:CE=CF.七.菱形的判定37.如图,在Rt△ABC,∠ABC=90°,D、E分别是边BC,AC的中点,连接ED并延长到点F,使DF=ED,连接BE、BF、CF、AD.求证:四边形BFCE是菱形.38.如图,△ABC中,AB=AC,∠BAC=40°,将△ABC绕点A按逆时针方向旋转100°得到△ADE,连接BD,CE交于点F.(1)求证:△ABD≌△ACE;(2)求∠ACE的度数;(3)请直接写出四边形ABFE是哪种特殊的四边形.八.菱形的判定与性质39.如图,在四边形ABCD中,AB=AD,BD平分∠ABC,AC⊥BD,垂足为点O.(1)求证:四边形ABCD是菱形;(2)若CD=3,BD=2,求四边形ABCD的面积.40.如图,在▱ABCD中,AE⊥BC,AF⊥CD,垂足分别为E,F,且BE=DF.(1)求证:▱ABCD是菱形;(2)若AB=5,AC=6,求▱ABCD的面积.九.矩形的性质41.矩形具有而菱形不具有的性质是( )A.对角线相等B.对角线平分一组对角C.对角线互相平分D.对角线互相垂直42.如图,矩形ABCD中,两条对角线AC与BD相交于点O,AB=6,OA=4.则这个矩形的面积为( )A.24B.48C.12D.2443.如图,在矩形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,AE⊥BD于点E,DF⊥AC于点F.求证:AE=DF.十.矩形的判定与性质44.工人师傅在做矩形门窗时,不仅要测量两组对边的长度是否分别相等,还要测量它们的两条对角线是否相等,以确定门窗是否为矩形.这样做的依据是( )A.矩形的两组对边分别相等B.矩形的两条对角线相等C.有一个角是直角的平行四边形是矩形D.对角线相等的平行四边形是矩形45.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,且BA=3,AC=4,点D是斜边BC上的一个动点,过点D分别作DM⊥AB于点M,DN⊥AC于点N,连接MN,则线段MN的最小值为 .46.如图,菱形ABCD的对角线AC与BD交于点O,分别过点C、点D作BD、AC的平行线交于点E,连接EO交CD于点F.(1)求证:四边形DECO是矩形;(2)若AD=3,求OE的长.47.如图,在平行四边形ABCD中,∠BAD的平分线交CD于点E,交BC的延长线于点F,连接BE,∠F=45°.(1)求证:四边形ABCD是矩形.(2)若AB=14,DE=8,求BE的长.十一.正方形的性质48.如图,在正方形ABCD的外侧作等边三角形CDE,则∠AED的度数为 .49.如图,四边形ABCD是正方形,以CD为边作等边三角形CDE,BE与AC相交于点M,则∠AMD的度数是( )A.75°B.60°C.54°D.67.5°50.如图,正方形ABCD的边长为7,在各边上顺次截取AE=BF=CG=DH=4,则四边形EFGH的面积为( )A.20B.25C.30D.3551.已知四边形ABCD和四边形CEFG都是正方形,且AB>CE,连接BG、DE.求证:(1)BG=DE;(2)BG⊥DE.十二.正方形的判定52.下列说法中正确的是( )A.矩形的对角线平分每组对角B.菱形的对角线相等且互相垂直C.有一组邻边相等的矩形是正方形D.对角线互相垂直的四边形是菱形53.在菱形ABCD中,对角线AC与BD相交于点O,添加以下条件,能判定菱形ABCD是正方形的是( )A.AB=AC B.OA=OC C.BC⊥CD D.AC⊥BD54.顺次连接一个四边形的各边中点,得到了一个正方形,则这个四边形最可能是( )A.平行四边形B.菱形C.矩形D.正方形55.已知:如图,在菱形ABCD中,点E,O,F分别为AB,AC,AD的中点,连接CE,CF,OE,OF.(1)求证:△BCE≌△DCF;(2)当AB与BC满足什么关系时,四边形AEOF是正方形?请说明理由.56.如图,在△ABC中,AB=AC,AD⊥BC,垂足为点D,AN是△ABC外角∠CAM的平分线,CE⊥AN,垂足为点N.(1)求证:四边形ADCE为矩形;(2)当△ABC满足什么条件时,四边形ADCE为正方形?给出证明.57.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,过点C的直线MN∥AB,D为AB边上一点,过点D作DE⊥BC,交直线MN于E,垂足为F,连接CD、BE.(1)求证:CE=AD;(2)当D在AB中点时,四边形BECD是什么特殊四边形?说明你的理由;(3)若D为AB中点,则当∠A的大小满足什么条件时,四边形BECD是正方形?请说明你的理由.十三.正方形的判定与性质58.矩形的两条邻边长分别是6cm和8cm,则顺次连接各边中点所得的四边形的面积是 .59.如图,菱形EFGH的三个顶点E、G、H分别在正方形ABCD的边AB、CD、DA上,连接CF.(1)求证:∠HEA=∠CGF;(2)当AH=DG时,求证:菱形EFGH为正方形.60.如图,点E是正方形ABCD对角线AC上一点,EF⊥AB,EG⊥BC,垂足分别为F,G,若正方形ABCD的周长是40cm.(1)求证:四边形BFEG是矩形;(2)求四边形EFBG的周长;(3)当AF的长为多少时,四边形BFEG是正方形?参考答案一.直角三角形斜边上的中线1.解:∵∠C=90°,D为AB的中点,∴CD=AB=3.故答案为3.2.解:∵△ABC中,CD⊥AB于D,∴∠ADC=90°.∵E是AC的中点,DE=5,∴AC=2DE=10.∵AD=6,∴CD===8.故选:D.3.解:∵∠ACB=90°,∠ABC=60°,∴∠A=30°,∵BD平分∠ABC,∴∠CBD=∠DBA=30°,∴BD=AD,∵AD=6,∴BD=6,∵P点是BD的中点,∴CP=BD=3.故选:A.4.解:(1)如图,∵G是CE的中点,DG⊥CE,∴DG是CE的垂直平分线,∴DE=DC,∵AD是高,CE是中线,∴DE是Rt△ADB的斜边AB上的中线,∴DE=BE=AB,∴DC=BE;(2)∵DE=DC,∴∠DEC=∠BCE,∴∠EDB=∠DEC+∠BCE=2∠BCE,∵DE=BE,∴∠B=∠EDB,∴∠B=2∠BCE,∴∠AEC=3∠BCE=66°,则∠BCE=22°.二.三角形中位线定理5.解:∵∠C=90°,∠A=30°,∴BC=AB=4,又∵DE是中位线,∴DE=BC=2.故选:D.6.解:∵P是BD的中点,E是AB的中点,∴PE是△ABD的中位线,∴PE=AD,同理,PF=BC,∵AD=BC,∴PE=PF,∴∠EFP=×(180°﹣∠EPF)=×(180°﹣140°)=20°,故选:D.7.解:连接EC,∵AB=AC,AD是∠BAC的平分线,∴AD⊥BC,故①正确;∵AB=AC,∴∠B=∠ACB,∵AE平分∠FAC,∴∠FAC=2∠FAE,∵∠FAC=∠B+∠ACB,∴∠FAE=∠B,∴AE∥BC,故②正确;∵AE∥BC,DE∥AB,∴四边形ABDE是平行四边形,∴AE=BD,∵AB=AC,AD⊥BC,∴CD=BD,∴AE=CD,∵AE∥BC,∠ADC=90°,∴四边形ADCE是矩形,∴∠DAE=90°,故④正确;∵AE=BD=BC,AG=AC,∴AG=AE错误(已知没有条件AC=BC),故③错误;即正确的个数是3个,故选:C.8.(1)证明:在△ADB和△ADE中,,∴△ADB≌△ADE(ASA)∴AE=AB,BD=DE,∵BD=DE,BM=MC,∴DM=CE;(2)解:在Rt△ADB中,AB==10,∴AE=10,由(1)得,CE=2DM=4,∴AC=CE+AE=14.三.平行四边形的性质9.解:在▱ABCD中,AD=8,∴BC=AD=8,AD∥BC,∴CE=BC﹣BE=8﹣3=5,∠ADE=∠CED,∵DE平分∠ADC,∴∠ADE=∠CDE,∴∠CDE=∠CED,∴CD=CE=5,故选:B.10.解:A、4+8=12,不能构成三角形,不满足条件,故A选项错误;B、5+8>12,能构成三角形,满足条件,故B选项正确.C、4+7<12,不能构成三角形,不满足条件,故C选项错误;D、4+6<12,不能构成三角形,不满足条件,故D选项错误.故选:B.11.解:设AB=x,则BC=24﹣x,根据平行四边形的面积公式可得5x=10(24﹣x),解之得,x=16.则平行四边形ABCD的面积等于5×16=80.故选:B.12.解:∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB=CD,BC=AD,OB=OD,∵OE⊥BD,∴BE=DE,∵△CDE的周长为10,∴DE+CE+CD=BE+CE+CD=BC+CD=10,∴平行四边形ABCD的周长=2(BC+CD)=20;故选:C.13.解:∵平行四边形ABCD的周长为60BC+CD=30OD=OB,DE=EC,∴OE+DE=(BC+CD)=15,∵BD=16,∴OD=BD=8,∴△DOE的周长为15+8=23,故选:A.14.解:连接E、F两点,∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB∥CD,∴△EFC的FC边上的高与△BCF的FC边上的高相等,∴S△EFC=S△BCF,∴S△EFQ=S△BCQ,同理:S△EFD=S△ADF,∴S△EFP=S△ADP,∵S△APD=16cm2,S△BQC=25cm2,∴S四边形EPFQ=41cm2,故答案为:41.15.解:∵∠BAO=90°,∠AOB=60°,∴∠ABO=30°,∴BO=2AO,∵AB=,∴AO=1,BO=2,∴S△ABO=AO•AB=,∵四边形ABCD为平行四边形,∴DO=BO=2,S△ADO=S△ABO=,∵OF⊥AO,EF⊥OD,∴S△ADO=S△AEO+S△EDO===,即OE+2EF=.故选:B.16.解:∵平行四边形ABCD,∴∠A+∠B=180°,∠A=∠C,∵∠A+∠C=110°,∴∠A=∠C=55°,∴∠B=125°.故答案为:125°.17.解:∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB=CD=5,∵△OCD的周长为23,∴OD+OC=23﹣5=18,∵BD=2DO,AC=2OC,∴平行四边形ABCD的两条对角线的和=BD+AC=2(DO+OC)=36,故答案为:36.18.解:①当△ABC是锐角三角形时,如图所示,过点A作AE⊥BC于E,∵∠B=60°,AB=16,∴BE=8,AE=8,由勾股定理得,EC=,∴BC=BE+EC=8+2=10,∴▱ABCD的周长=2(AB+BC)=2×(10+16)=52,②当△ABC是钝角三角形时,如图所示,过点A作AE⊥BC于E,由①可知,BE=8,EC=2,∴BC=BE﹣EC=6,∴▱ABCD的周长=2(AB+BC)=2×(16+6)=44,故答案为:52或44.四.平行四边形的判定19.解:∵∠A与∠C是对角,∴∠A=∠C,∴C符合题意.故选:C.20.解:∵AB∥CD,∴∠BAC=∠ACD,在△ABO和△CDO中,,∴△ABO≌△CDO(ASA),∴OB=OD,又∵OA=OC,∴四边形ABCD为平行四边形,故选项A不合题意;∵∠ABC=∠ADC,AD∥BC,∴∠ABC+∠BAD=180°,∠ADC+∠BCD=180°,∴∠BAD=∠BCD,又∵∠ABC=∠ADC,∴四边形ABCD为平行四边形,故选项B不合题意;∵AB=DC,AD=BC,∴四边形ABCD为平行四边形,故选项D不合题意;故选:C.21.解:①当点F在C的左侧时,根据题意得:AE=tcm,BF=2tcm,则CF=BC﹣BF=6﹣2t(cm),∵AG∥BC,∴当AE=CF时,四边形AECF是平行四边形,即t=6﹣2t,解得:t=2;②当点F在C的右侧时,根据题意得:AE=tcm,BF=2tcm,则CF=BF﹣BC=2t﹣6(cm),∵AG∥BC,∴当AE=CF时,四边形AEFC是平行四边形,即t=2t﹣6,解得:t=6;综上可得:当t=2或6s时,以A、C、E、F为顶点四边形是平行四边形.故答案为:2或6.22.证明:在△BEA和△DFC中,∴△BEA≌△DFC(SSS),∴∠EAB=∠FCD,∴∠BAC=∠DCA,∴AB∥DC,∵AB=DC,∴四边形ABCD是平行四边形.23.证明:(1)∵Rt△ABC中,∠BAC=30°,∴AB=2BC,又∵△ABE是等边三角形,EF⊥AB,∴AB=2AF∴AF=BC,在Rt△AFE和Rt△BCA中,,∴Rt△AFE≌Rt△BCA(HL),∴AC=EF;(2)∵△ACD是等边三角形,∴∠DAC=60°,AC=AD,∴∠DAB=∠DAC+∠BAC=90°又∵EF⊥AB,∴EF∥AD,∵AC=EF,AC=AD,∴EF=AD,∴四边形ADFE是平行四边形.24.解:(1)∵b=++16,∴a=21,b=16,故B(21,12)C(16,0);(2)由题意得:AP=2t,QO=t,则:PB=21﹣2t,QC=16﹣t,∵当PB=QC时,四边形PQCB是平行四边形,∴21﹣2t=16﹣t,解得:t=5,∴P(10,12)Q(5,0);(3)当PQ=CQ时,过Q作QN⊥AB,由题意得:122+t2=(16﹣t)2,解得:t=,故P(7,12),Q(,0),当PQ=PC时,过P作PM⊥x轴,由题意得:QM=t,CM=16﹣2t,则t=16﹣2t,解得:t=,2t=,故P(,12),Q(,0).五.平行四边形的判定与性质25.解:∵AB=CD,BC=AD,∴四边形ABCD是平行四边形,∴AD∥BC,∴∠C+∠D=180°,∵∠D=120°,∴∠C=60°.故选:A.26.解:∵四边形ABCD平行四边形,∴DC=AB,DC∥AB,∵FC=AE,∴DF=BE,∵DF∥BE,∴四边形EBFD为平行四边形.故答案为:FC=AE.27.解:∵在四边形ABCD中,AD∥BC,DE∥AB,∴四边形ABED是平行四边形,∴BE=AD=5cm,∴CE=BC﹣BE=12﹣5=7(cm),∵∠DEC=∠B=70°,∠C=40°,∴∠CDE=180°﹣∠DEC﹣∠C=70°,∴CD=CE=7cm.故答案为:7.28.解:∵AB=CD,AD=BC,∴四边形ABCD是平行四边形,∴AD∥BC,∴DE∥BF,又∵DE=BF,∴四边形DEBF是平行四边形,∴BE=DF.29.(1)证明:连接BD交AC于O.∵四边形ABCD是平行四边形,∴OA=OC,OB=OD,∵AE=CF,∴OE=OF,∵OB=OD,∴四边形BEDF是平行四边形;(2)解:∵BE⊥AC,∴∠BEF=90°,在Rt△BEF中,EF===6,∴OE=OF=3,在Rt△BEO中,OB===,∴BD=2OB=2.30.(1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,∴CD∥AB,CD=AB,AD=BC,∵DE、BF分别是∠ADC和∠ABC的角平分线,∴∠ADE=∠CDE,∠CBF=∠ABF,∵CD∥AB,∴∠AED=∠CDE,∠CFB=∠ABF,∴∠AED=∠ADE,∠CFB=∠CBF,∴AE=AD,CF=CB,∴AE=CF,∴AB﹣AE=CD﹣CF即BE=DF,∵DF∥BE,∴四边形DEBF是平行四边形.∴BD、EF互相平分;(2)∵∠A=60°,AE=AD,∴△ADE是等边三角形,∵AD=4,∴DE=AE=4,∵AE=2EB,∴BE=GE=2,∴BG=4,过D点作DG⊥AB于点G,在Rt△ADG中,AD=4,∠A=60°,∴AG=AD=2,∴DG==2,∴BD===2.31.解:(1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB∥CD,∴∠GAE=∠HCF,∵点G,H分别是AB,CD的中点,∴AG=CH,∵AE=CF,∴△AGE≌△CHF(SAS),∴GE=HF,∠AEG=∠CFH,∴∠GEF=∠HFE,∴GE∥HF,又∵GE=HF,∴四边形EGFH是平行四边形;(2)连接BD交AC于点O,如图:∵四边形ABCD是平行四边形,∴OA=OC,OB=OD,∵BD=10,∴OB=OD=5,∵AE=CF,OA=OC,∴OE=OF,∵AE+CF=EF,∴2AE=EF=2OE,∴AE=OE,又∵点G是AB的中点,∴EG是△ABO的中位线,∴EG=OB=2.5.∴EG的长为2.5.32.(1)证明:∵∠B=90°,∠A=60°,∴∠C=30°,∴AB=AC=30,由题意得,CD=4t,AE=2t,∵DF⊥BC,∠C=30°,∴DF=CD=2t,∴DF=AE,∵DF∥AE,DF=AE,∴四边形AEFD是平行四边形;(2)当∠EDF=90°时,如图①,∵DE∥BC,∴∠ADE=∠C=30°,∴AD=2AE,即60﹣4t=2t×2,解得,t=,当∠DEF=90°时,如图②,∵AD∥EF,∴DE⊥AC,∴AE=2AD,即2t=2×(60﹣4t),解得,t=12,综上所述,当t=或12时,△DEF为直角三角形.33.解:设点P、Q运动时间为t秒,则AP=2tcm,CQ=3tcm,∴BQ=BC﹣CQ=20﹣3t,(1)∵AD∥BC∴当AP=BQ时,四边形ABQP为平行四边形,∴2t=20﹣3t,解得t=4s即运动4s时,四边形ABQP为平行四边形(2)在(1)中,当运动时间为4s时,四边形ABQP为平行四边形,这时AP=2tcm=8cm,则有AP=AB∴四边形ABQP为菱形,∴AQ⊥BP六.菱形的性质34.解:∵四边形ABCD是菱形,∴AB=BC,∵∠B=60°,∴△ABC是等边三角形,∴AC=AB=4,∴正方形ACEF的周长是AC+CE+EF+AF=4×4=16,故选:C.35.解:∵菱形的两条对角线分别是6cm,8cm,∴菱形面积为:×6×8=24cm2.故答案为:24cm2.36.证明:∵四边形ABCD是菱形,∴AB=AD=BC=CD,∠B=∠D,在△ABE和△ADF中,,∴△ABE≌△ADF(ASA),∴BE=DF,∴BC﹣BE=CD﹣DF,即CE=CF.七.菱形的判定37.证明:∵D是边BC的中点,∴BD=CD,∵DF=ED,∴四边形BFCE是平行四边形,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,E是边AC的中点,∴BE=CE,∴四边形BFCE是菱形.38.(1)证明:∵ABC绕点A按逆时针方向旋转100°,∴∠BAC=∠DAE=40°,∴∠BAD=∠CAE=100°,又∵AB=AC,∴AB=AC=AD=AE,在△ABD与△ACE中,,∴△ABD≌△ACE(SAS).(2)解:∵∠CAE=100°,AC=AE,∴∠ACE=(180°﹣∠CAE)=(180°﹣100°)=40°;(3)四边形ABFE是菱形.理由如下:解:∵∠BAD=∠CAE=100°,AB=AC=AD=AE,∴∠ABD=∠ADB=∠ACE=∠AEC=40°.∵∠BAE=∠BAD+∠DAE=140°,∴∠BFE=360°﹣∠DAE﹣∠ABD﹣∠AEC=140°,∴∠BAE=∠BFE,∴四边形ABEF是平行四边形,∵AB=AE,∴平行四边形ABEF是菱形.八.菱形的判定与性质(共2小题)39.(1)证明:∵AB=AD,∴∠ABD=∠ADB,∵BD平分∠ABC,∴∠ABD=∠CBD,∴∠ADB=∠CBD,∵AC⊥BD,AB=AD,∴BO=DO,在△AOD与△COB中,,∴△AOD≌△COB,∴AO=OC,∵AC⊥BD,∴四边形ABCD是菱形;(2)解:∵四边形ABCD是菱形,∴OD=BD=,∴OC==2,∴AC=4,∴S菱形ABCD=AC•BD=4.40.(1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,∴∠B=∠D,∵AE⊥BC,AF⊥CD,∴∠AEB=∠AFD=90°,∵BE=DF,∴△AEB≌△AFD∴AB=AD,∴四边形ABCD是菱形.(2)连接BD交AC于O.∵四边形ABCD是菱形,AC=6,∴AC⊥BD,AO=OC=AC=×6=3,∵AB=5,AO=3,∴BO===4,∴BD=2BO=8,∴S平行四边形ABCD=×AC×BD=24.九.矩形的性质41.解:矩形的对角线互相平分且相等;菱形的对角线互相垂直平分,并且每一条对角线平分一组对角;根据矩形和菱形的性质得出:矩形具有而菱形不具有的性质是:对角线相等;故选:A.42.解:∵四边形ABCD是矩形,∴AO=CO,BO=DO,AC=BD,∴AO=BO=DO=4,∴BD=8,∴AD===2,∴矩形的面积=AB×AD=12,故选:C.43.证明:∵四边形ABCD是矩形,对角线AC,BD相交于点O,∴OA=OC=OB=OD,∵AE⊥BD,DF⊥AC,∴∠AEO=∠DFO=90°,在△AOE和△DOF中,,∴△AOE≌△DOF(AAS),∴AE=DF.十.矩形的判定与性质44.解:∵两组对边相等的四边形是平行四边形,对角线相等的平行四边形是矩形,∴不仅要测量两组对边的长度是否分别相等,常常还要测量它们的两条对角线是否相等,以确保图形是矩形,故选:D.45.解:连接AD,∵∠BAC=90°,且BA=3,AC=4,∴BC==5,∵DM⊥AB,DN⊥AC,∴∠DMA=∠DNA=∠BAC=90°,∴四边形DMAN是矩形,∴MN=AD,∴当AD⊥BC时,AD的值最小,此时,△ABC的面积=AB×AC=BC×AD,∴AD==,∴MN的最小值为;故答案为:.46.(1)证明:∵CE∥BD,DE∥AC,∴四边形DECO是平行四边形,∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,∴∠DOC=90°,∴平行四边形DECO是矩形;(2)解:∵四边形ABCD是菱形,∴CD=AD=3,由(1)得:四边形DECO是矩形,∴OE=CD=3.47.(1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,∴AD∥BC.∴∠DAF=∠F.∵∠F=45°,∴∠DAE=45°.∵AF是∠BAD的平分线,∴∠EAB=∠DAE=45°.∴∠DAB=90°.又∵四边形ABCD是平行四边形,∴四边形ABCD是矩形.(2)∵四边形ABCD是矩形,∴AB=CD,AD=BC,∠DCB=∠D=90°.∵AB=14,DE=8,∴CE=6.在Rt△ADE中,∠DAE=45°,∴∠DEA=∠DAE=45°.∴AD=DE=8.∴BC=8.在Rt△BCE中,由勾股定理得:十一.正方形的性质48.解:∵四边形ABCD是正方形,∴∠ADC=90°,AD=DC,∵△CDE是等边三角形,∴DE=DC,∠EDC=60°,∴∠ADE=90°+60°=150°,AD=ED,∴∠DAE=∠AED=(180°﹣∠ADE)=(180°﹣150°)=15°,故答案为:15°.49.解:如图,连接BD,∵∠BCE=∠BCD+∠DCE=90°+60°=150°,BC=EC,∴∠EBC=∠BEC=(180°﹣∠BCE)=15°∵∠BCM=∠BCD=45°,∴∠BMC=180°﹣(∠BCM+∠EBC)=120°,∴∠AMB=180°﹣∠BMC=60°∵AC是线段BD的垂直平分线,M在AC上,∴∠AMD=∠AMB=60°故选:B.50.解:∵四边形ABCD是正方形,∴∠A=∠B=∠C=∠D=90°,AB=BC=CD=DA,∵AE=BF=CG=DH,∴AH=BE=CF=DG.在△AEH、△BFE、△CGF和△DHG中,,∴△AEH≌△BFE≌△CGF≌△DHG(SAS),∴EH=FE=GF=GH,∠AEH=∠BFE,∴四边形EFGH是菱形,∵∠BEF+∠BFE=90°,∴∠BEF+∠AEH=90°,∴∠HEF=90°,∴四边形EFGH是正方形,∵AB=BC=CD=DA=7,AE=BF=CG=DH=4,∴AH=BE=DG=CF=3,∴EH=FE=GF=GH==5,∴四边形EFGH的面积是:5×5=25,故选:B.51.证明:(1)∵四边形ABCD和CEFG为正方形,∴BC=DC,CG=CE,∠BCD=∠GCE=90°,∴∠BCD+∠DCG=∠GCE+∠DCG,即:∠BCG=∠DCE,在△BCG和△DCE中,,∴△BCG≌△DCE(SAS),∴BG=DE,(2)∵△BCG≌△DCE,∴∠GBC=∠EDC,∵∠GBC+∠BOC=90°,∠BOC=∠DOG,∴∠DOG+∠EDC=90°,∴BG⊥DE.十二.正方形的判定52.解:A、矩形的对角线平分每组对角,说法错误,故本选项不符合题意;B、菱形的对角线互相垂直,故本选项不符合题意;C、有一组邻边相等的矩形是正方形,正确,故本选项符合题意;D、对角线互相垂直的四边形不一定是菱形,故本选项不符合题意.故选:C.53.解:∵四边形ABCD是菱形,∴OA=OC,AC⊥BD,AB=BC,故B,D不符合题意;当AB=AC时,AB=AC=BC,∴△ABC是等边三角形,∴∠ABC=60°,∴菱形ABCD不是正方形,故A不符合题意;当BC⊥CD时,∠BCD=90°,∴菱形ABCD是正方形,故C符合题意;故选:C.54.解:如图,∵点E,F,G,H分别是四边形ABCD各边的中点,且四边形EFGH是正方形,∴EF=EH,EF⊥EH,∵BD=2EF,AC=2EH,∴AC=BD,AC⊥BD,即四边形ABCD满足对角线相等且垂直,选项D满足题意.故选:D.55.(1)证明:∵四边形ABCD是菱形,∴∠B=∠D,AB=BC=DC=AD,∵点E,O,F分别为AB,AC,AD的中点,∴AE=BE=DF=AF,OF=DC,OE=BC,OE∥BC,在△BCE和△DCF中,,∴△BCE≌△DCF(SAS);(2)解:当AB⊥BC时,四边形AEOF是正方形,理由如下:由(1)得:AE=OE=OF=AF,∴四边形AEOF是菱形,∵AB⊥BC,OE∥BC,∴OE⊥AB,∴∠AEO=90°,∴四边形AEOF是正方形.56.(1)证明:在△ABC中,AB=AC,AD⊥BC,∴∠BAD=∠DAC,∵AN是△ABC外角∠CAM的平分线,∴∠MAE=∠CAE,∴∠DAE=∠DAC+∠CAE=180°=90°,又∵AD⊥BC,CE⊥AN,∴∠ADC=∠CEA=90°,∴四边形ADCE为矩形.(2)当△ABC满足∠BAC=90°时,四边形ADCE是一个正方形.理由:∵AB=AC,∴∠ACB=∠B=45°,∵AD⊥BC,∴∠CAD=∠ACD=45°,∴DC=AD,∵四边形ADCE为矩形,∴矩形ADCE是正方形.∴当∠BAC=90°时,四边形ADCE是一个正方形.57.(1)证明:∵DE⊥BC,∴∠DFB=90°,∵∠ACB=90°,∴∠ACB=∠DFB,∴AC∥DE,∵MN∥AB,即CE∥AD,∴四边形ADEC是平行四边形,∴CE=AD;(2)解:四边形BECD是菱形,理由是:∵D为AB中点,∴AD=BD,∵CE=AD,∴BD=CE,∵BD∥CE,∴四边形BECD是平行四边形,∵∠ACB=90°,D为AB中点,∴CD=BD(直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半),∴四边形BECD是菱形;(3)当∠A=45°时,四边形BECD是正方形,理由是:解:∵∠ACB=90°,∠A=45°,∴∠ABC=∠A=45°,∴AC=BC,∵D为BA中点,∴CD⊥AB,∴∠CDB=90°,∵四边形BECD是菱形,∴菱形BECD是正方形,即当∠A=45°时,四边形BECD是正方形.十三.正方形的判定与性质58.解:如图,连接EG、FH、AC、BD,设AB=6cm,AD=8cm,∵四边形ABCD是矩形,E、F、G、H分别是四边的中点,∴HF=6cm,EG=8cm,AC=BD,EH=FG=BD,EF=HG=AC,∴四边形EFGH是菱形,∴S菱形EFGH=×FH×EG=×6×8=24cm2.故答案为24cm2.59.证明:(1)连接GE,∵AB∥CD,∴∠AEG=∠CGE,∵GF∥HE,∴∠HEG=∠FGE,∴∠HEA=∠CGF;(2)∵四边形ABCD是正方形,∴∠D=∠A=90°,∵四边形EFGH是菱形,∴HG=HE,在Rt△HAE和Rt△GDH中,,∴Rt△HAE≌Rt△GDH(HL),∴∠AHE=∠DGH,又∠DHG+∠DGH=90°,∴∠DHG+∠AHE=90°,∴∠GHE=90°,∴菱形EFGH为正方形;60.解:(1)证明:∵四边形ABCD为正方形,∴AB⊥BC,∠B=90°.∵EF⊥AB,EG⊥BC,∴∠BFE=90°,∠BGE=90°.又∵∠B=90°,∴四边形BFEG是矩形;(2)∵正方形ABCD的周长是40cm,∴AB=40÷4=10cm.∵四边形ABCD为正方形,∴△AEF为等腰直角三角形,∴AF=EF,∴四边形EFBG的周长C=2(EF+BF)=2(AF+BF)=20cm.(3)若要四边形BFEG是正方形,只需EF=BF,∵AF=EF,AB=10cm,∴当AF=5cm时,四边形BFEG是正方形.。
人教版初中数学竞赛专题复习第18章 整数几何(含答案)
第18章 整数几何18.1.1★已知ABC △的两条高长分别是5、15,第三条高的长数,求这条高之长的所有可能值. 解析 由面积知,三条高的倒数可组成三角形三边,这是它们的全部条件. 设第三条高为h ,则111,155111.515h h⎧+>⎪⎪⎨⎪+>⎪⎩ 解得151545h <<,h 可取4、5、6、7这四个值. 18.1.2★已知ABC △的三边长分别为3AB n x =+,2BC n x =+,CA n x =+,且BC 边上的高AD 的长为n ,其中n 为正整数,且01x <≤,问:满足上述条件的三角形有几个? 解析 注意AB 为ABC △之最长边,故90B ∠<︒,设BD y =,CD z =,则0y >,而z 可正可负.AB D C由2y z n x +=+,及()()()22223242y z n x n x n x x -=+-+=+⋅,得4y z x -=,32ny x =+,由勾股定理,知()222332n x n n x ⎛⎫++=+ ⎪⎝⎭,展开得12n x =,由01x <≤及n 为正整数,知1n =,2,…,12,这样的三角形有12个.18.1.3★已知一个直角三角形的三条边均为正整数,其中一条直角边不超过20,其外接圆半径与内切圆半径之比为52∶,求此三角形周长的最大值.解析 设该直角三角形直角边长为a 、b ,斜边为c ,则外接圆半径2cR =,内切圆半径2a b cr +-=,不妨设20a ≤. 由条件知52c a b c =+-,557a b c +=,平方,得()()222225249a b ab a b ++=+,即()2212250a b ab +-=,()()34430a b a b --=,于是3a k =,4b k =,5c k =,或4a k =,3b k =,5c k =,周长为12k ,k 为正整数.k 的最大值为6,此时各边为18、24、30,周长最大值为72.18.1.4★ABC △为不等边三角形,60A ∠=︒,7BC =,其他两边长均为整数,求ABC △的面积.A BCx y60°解析设AB x =,AC y =,则由余弦定理,有2249x y xy +-=.由条件x y ≠,不妨设x y <,则AB 为ABC △之最小边,x 只能取值1、2、3、4、5、6,分别代入,发现当3x =或5时,8y =,其余情形均无整数解.于是1sin 602ABC S xy =︒=△. 18.1.5★★一点P 与半径为15的圆的圆心距离是9,求经过P 且长为整数的弦的条数. 解析 如图,O 半径为15,9OP =,过P 的弦ST 长为整数,APB 为直径,6AP =,24PB =,则144SP TP PA PB ⋅=⋅=,因此24ST SP TP =+≥.又30ST AB =≤,故这样的弦共有()302412212-+⨯-=条,其中与AB 垂直的弦及AB 各一条,其余的弦每种长度有两条(关于AB 对称).18.1.6★★在直角三角形ABC 中,各边长都是整数,90C ∠=︒,CD 为边AB 上的高,D 为垂足,且3BD p =(p 奇素数),求ACAB的值(用p 表示). C解析由2BC BD AB =⋅知2BD BC ,故设2BC p t =(t 为正整数),则2BA pt =,又由勾股定理,知22442AC p t p t =-,故tp AC .设AC kpt =,代入得()()222p t k t k t k =-=+-,易知只能有2t k p +=,1t k -=,解得212p t +=,212p k -=,于是2211AC p AB p -=+. 18.1.7★★设正三角形ABC ,M 、N 分别在AB 、AC 上,MN BC ∥,两端延长MN ,交ABC △外接圆于P 、Q ,若PM 、MN 、AB 长均为正整数,求AB 的最小值. 解析 如图, 易知NQ PM =也是整数.设AM x =,BM y =,PM NQ z ==,则M N x =,于是由相交弦定理,得()xy z x z =+,2z x y z=-.APQM NB C设y ks =,z kt =,(),k y z =,s t >,(),1s t =,则2kt x s t=-,由于()2,1s t t -=,故s tk -,要使2t AB x y k ks s t=+=+-达到最小,k 得取s t -,于是()2AB t s t s =+-.由于s t >,2s ≥,1t ≥,知()223t s t s t s +-+≥≥.当1AM =,2BM =时AB 取到最小值3,此时1PM =.18.1.8★★已知凸四边形ABCD 的四边长是两两不相等的整数,对边乘积之和等于四边形面积的两倍,且22250AD BC +=,求该四边形面积、对角线长度. 解析 不妨设AB α=,BC b =,CD c =,DA d =,AC 与BD 交于O ,则sin 2ABCD AC BD AOB S ac bd AC BD ⋅⋅∠==+⋅≥,于是由托勒密定理,知A 、B 、C 、D 必共圆,且满足AC BD ⊥.又由已知条件,22250b d +=,22250a c +=.经搜索知250表为平方和只有两组:22515+和22913+.由对称性,不妨设5a =,13b =,15c =,9d =,则19622ABCD ac bdS AC BD +=⋅==.由余弦定理,因cos cos 0BAD BCD ∠+∠=,得222222591315045195B D B D +-+-+=,得BD =AC18.1.9★★是否存在一个三边长恰是三个连续正整数,且其中一个内角等于另一个内角2倍的ABC △?证明你的结论. 解析 存在满足条件的三角形.当ABC △的三边长分别为6a =,4b =,5c =时,2A B ∠=∠.如图,当2A B ∠=∠时,延长BA 至点D ,使AD AC b ==.连结CD ,ACD △为等腰三角形.CD A因为BAC ∠为ACD △的一个外角,所以2BAC D ∠=∠.由已知,2BAC B ∠=∠,所以B D ∠=∠.所以CBD △为等腰三角形.又D ∠为ACD △与CBD △的一个公共角,有~ACD CBD △△,于是AD CD CD BD =,即b aa b c=+,所以()2a b b c =+.而()26445=⨯+,所以此三角形满足题设条件,故存在满足条件的三角形. 评注满足条件的三角形是唯一的.若2A B ∠=∠,可得()2a b b c =+.有如下三种情形:(ⅰ)当a c b >>时,设1a n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()()()21121n n n +=--,解得5n =,有6a =,4b =,5c =;(ⅱ)当c a b >>时,设1c n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()212n n n =-⋅.解得2n =,有2a =,1b =,3c =,此时不能构成三角形;(ⅲ)当a b c >>时,设1a n =+,b n =,1c n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()()2121n n n +=-,即2310n n --=,此方程无整数解.所以,三边长恰为三个连续的正整数,且其中一个内角等于另一个内角的2倍的三角形存在,而且只有三边长分别为4、5、6构成的三角形满足条件.18.1.10★★三边长为连续整数、周长不大于100、且面积是有理数的三角形共有多少个? 解析 设三角形三边依次为1n -、n 、1n +,则333n ≤≤,()131122p n n n n =-+++=,S △==于是()234n -是平方数,令()()22343n k -=,得2243n k -=,则32n ≤,224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()222343n k k =+≡,得2243n k -=,则32n ≤,224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()22343mod 4n k =+≡,将2k =,4,6,8,10,12,14,16,18代入,发现仅当2k =,8时满足要求.因此这样的三角形共有两个,三边长依次为3、4、5与13、14、15.18.1.11★★某直角三角形边长均为整数,一直角边比斜边小1575,求其周长的最小值. 解析 设直角三角形直角边长a 、b ,斜边为1575a +,则 ()2221575a b a +=+,()2157521575b a =+.由于221575357=⨯⨯,设105b k =,则2721575k a =+,设7a s =,则22225k s =+,于是k 的最小值为17,此时32s =,224a =,1785b =,1799c =.此时的最小周长为3808. 18.1.12★★已知ABC △,AD 是角平分线,14AB =,24AC =,AD 也是整数,求AD 所有可取的值.AEB DC解析 如图,作DE AB ∥,E 在AC 上,则易知AE ED =. 又ED CD AC AB BC AB AC==+,故 22AB ACAD AE DE ED AB AC⋅<+==+33617.6819==…, 故17AD ≤.又当17AD ≤时,不难通过AED △构造出ABC △,故AD 所有可取的值为1,2, (17)18.1.13★面积为c 的正方形DEFG 内接于面积为1的正三角形ABC ,其中a 、b 、c 是整数,且b 不能被任何质娄的平方整除,求a cb-的值.ADGB E F C解析设正方形DEFG 的边长为x ,正三角形ABC 的边长为m ,则2m ,由ADG ABC △∽△,可得xx m -=.解得()3x m =.于是()222348x m ==.由题意得28a =,3b =,48c =,所以203a cb -=-. 17.1.14★★如图,AD 是ABC △的高,四边形PQRS 是ABC △的内接正方形,若BC ab =(即两位数),SRc =,ADd =,且a 、b 、c 、d 恰为从小到大的4个连续正整数,求ABC S △的所有可能值.AS RP D Q解析易知11SR AR CR SR BC AC AC AD ==-=-,于是有110c c a b d +=+,或1111132a a a +=+++,移项,得()()1111123a a a =+++,或2650a a -+=,解得1a =或5.于是有两解: 12,3,4;BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩56,7,8.BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩易知这两组数据都符合要求,故24ABC S =△或224.18.1.15★★已知ABC △中,B ∠是锐角.从顶点A 向BC 边或其延长线作垂线,垂足为D ;从顶点C 向AB 边或其延长线作垂线,垂足为E .当2BD BC 和2BEAB均为正整数时,ABC △是什么三角形?并证明你的结论. 解析设2BD m BC =,2BEn AB=,m 、n 均为正整数,则 244cos 4BD BE mn B AB BC=⋅⋅=<, 所以,1mn =,2,3. (1)当1mn =时,1cos 2B =,60B ∠=︒,此时1m n ==.所以AD 垂直平分BC ,CE 垂直平分AB ,于是ABC △是等边三角形.(2)当2mn =时,cos B =45B ∠=︒,此时1m =,2n =,或2m =1n =,所以点E 与点A 重合,或点D 与点C 重合.故90BAC ∠=︒,或90BCA ∠=︒,于是ABC △是等腰直角三角形.(3)3mn =时,cos B =,30B ∠=︒,此时1m =,3n =,或3m =,1n =.于是AD 垂直平分BC ,或CE 垂直平分AB .故30ACB ∠=︒,或30BAC ∠=︒,于是ABC △是顶角为120︒的等腰三角形.18.1.6★★某直角三角形两直角边长均为整数,周长是面积的整数倍(就数字上讲),问问这样的直角三角形有多少个?解析 设直角边分别为a 、b ,则斜边c =,由条件知它是有理数,故必定是整数.设2ka b ab +=,k 为正整数,于是k =.由于a b +1、2或4,记作k '.由a b k +-'=()2220ab k a b k -'++'=,()()22a k b k k -'-'=',1k '=时无解;2k '=时,有()()222a b --=,{a ,b }={3,4};4k '=时,()()448a b --=,{a ,b }={5,12}或{6,8},所以这样的直角三角形共有3个. 18.1.17★★在等腰ABC △中,已知AB AC kBC ==,这里k 为大于1的自然数,点D 、E 依次在AB 、AC 上,且DB BC CE ==,CD 与BE 相交于O ,求使OCBC为有理数的最小自然数k .ADEBCO解析如图,连结DE ,则DE BC ∥,11DE AD AB BC BC AB AB k -===-,1k DE BC k-=. 由于四边形DBCE 为等腰梯形,则由托勒密定理(或过D 、E 作BC 垂线亦可),2222121k k CD CD BE DE BC DB CE BC BC BCk k --=⋅=⋅+⋅=+=,又21CO BC kCD DE BC k ==+-,于是CO BC =k 与21k -互质,由题设知其必须均为平方数,1k >,25k =适合,这是满足要求的最小自然数.18.1.18★★★对于某些正整数n 来说,只有一组解xyz n =(不计顺序),这里,x 、y 、z 是正整数且可构成三角形的三边长,这样的()100n ≤共有多少个? 解析显然,当n p =(素数)时无解;当2n p =或1时只有一组解(1,p ,p )或(1,1,1);当n pq =(p 、q 为不同素数)时无解;当4n p =(p 为大于3的素数)时也无解.剩下的数为8,12,16,18,24,27,30,32,36,40,42,45,48,50,54,56,60,63,64,66,70,72,75,78,80,81,84,88,90,96,98,99,100. 易验证,无解的n 有:30,42,54,56,63,66,70,78,88,99;唯一解的n 有:8,12,16,18,24,27,32,40,45,48,50,75,80,81,84,90,96,98;不止一组解的n 有:36,60,64,72,100.注意:判定无解的主要依据是,abc n =,c ab >时无解,困为1c ab a b ++≥≥. 因此,有解的n 共有23个.18.1.19★★面积为整数的直角三角形周长为正整数k ,求k 的最小值,并求此时这个直角三角形的两条直角边的可取值(如不止一组解,只需举了一组即可).解析设该直角三角形的直角三角形周长分别为a 、b ,则112ab ≥,a b +≥2,2k a b =+,故5k ≥.下令5k =,2ab =,如有解,则可.()5a b -+,平方得()222225102a b a b a b ab +=-++++.取2ab =,得29,102.a b ab ⎧+=⎪⎨⎪=⎩因此a 、b 为方程21029200x x -+=的根,解得a 、bk 的最小值是5.18.1.20★★若ABC △的三边长a 、b 、c 均为整数,且140abc =,求ABC △内切圆半径. 解析 不妨设a b c ≤≤,于是7c ≥.又14011c a b ab c<++=+≤,故140c c ≤,得10c ≤.于是c 只可能为7或10. 7c =时,20ab =,只可能4a =,5b =,()182p a b c =++=,内切圆半径r =. 10c =时,14ab =,没有满足要求的解.18.1.21★★证明:若a 、b 、c 是一组勾股数()222a b c +=,则存在正整数k 、u 、v 、u v >,(),1u v =使得()22c k u v =+,而()22a k u v =-,2b kuv =;或2a kuv =,()22b k u v =-.解析222a b c +=,设(a ,b ,c )k =,则1a ka =,1b kb =,1c kc =,222111a b c +=.易知1a 、1b 、1c 两两互质;1a 与1b 不可能同偶,否则12a ,1b ,1c ;1a 与1b 也不会同奇,否则()212mod 4c =,矛盾.于是1a 与1b 必一奇一偶,不妨设1a 奇而1b 偶,于是1c 为奇数.从而()()211111a c b c b =+-,11c b +与11c b -必互质,否则有一奇素数11|p c b +,11c b -,得|2p c ,12b ,故|p (1c ,1b ),与(1c ,1b )=1矛盾. 于是可设2111c b u +=,2111c bv -=,(1u ,1v )=1,且1u 、1v 均为奇数,解得221111122u v u v c +-⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,11111222u v u v b +-=⋅⋅,221111122u v u v a +-⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,令112u v u +=,112u v v -=,即得结论. 18.1.22★★★如图,F 、E 在ABC △的边AB 、AC 上,FE 的延长线与BC 的延长线交于D ,求证:AF 、BF 、CB 、CD 、AE 、EC 、FE 、ED 的长度不可能是1~8的排列. 解析 如果1EF =,则1A E A F E F -<=,得A E A F =,矛盾,故1EF ≠,同理AF 、AE 、ED 、CD 、EC 都不等于1.AFE GDCB因此1只可能等于FB 或BC 之长,不失对称性,设1BF =,则1FD BD BF -<=,FD BD =,作CG AB ∥,G 在ED 上,四边形FBCG 乃一等腰梯形,于是EG FG EF BC EF =-=-为正整数.又1EG EC CG BF -<<=,故E G E C =,但BFD ∠为等腰三角形DFB 的底角,90BFD <︒∠,18090EGC BFD =︒->︒∠∠,为EGC △的最大内角,EC EG >,矛盾,因此结论证毕.18.1.23★★★已知梯形ABCD 中,AD BC <,E 、F 分别在AB 、CD 上,EF AD BC ∥∥,ED BF ∥,如果AD 、EF 、BC 均为正整数,称该梯形为“整数梯形”.现对于正整数n ,有正整数x x <′<y ′<y ,x y x +=′+y ′=n ,且x 、y 为一“整数梯形”的上、下底, x ′、y ′为另一“整数梯形”的上、下底,求n 的最小值.解析 如图,由AED EFD △∽△,DEF FBC △∽△,得AD AE DF EFEF BE FC BC===,得E F C =,于是问题变为求最小的n ,使xy 与x ′y ′均为平方数. A DEFB Cxy 、x ′y ′不可能都为4,故至少有一组≥9,显然另一组也不可能为4,于是xy ,x ′y ′≥9.如果xy 或x ′y ′25≥,则10n =≥.若xy 或x ′y ′=9或16,则19n =+或2810+=.于是n 的最小值为10,1x =,x ′=2,y ′=8,y =9.18.1.24★★★求证:存在无穷多个每边及对角线长均为不同整数的、两两不相似的凸四边形.ABDPC解析 如图,作圆内接四边形ABCD ,AC 与BD 垂直于P ,设a 为一整数,2a >,4AP a =,24BP a =-,241DP a =-,则24AB a =+,241AD a=+,,由此知()()224414aa CP a--=,而由ABP DCP △∽△,BPC APD △∽△知,()224414a BC a a -=+,()224144a CD a a -=+.同时乘以系数4a ,得()244AB a a =+,()2441AD a a =+,()()22441BC a a =-+,()()22414CD a a =-+,4244AC a a =-+,()2201BD a a =-.易知上述6个多项式无二者恒等,于是任两者相等只能得有限个a ,但正整数有无限个,因此有无限个a ,使6个多项式两两不等,又当a →+∞时,0BDAC→,因此有无限个这样的凸四边形两两不相似. 18.1.25★★★已知PA 、PB 为圆的切线,割线过P ,与圆交于M 、N ,与AB 交于S ,若PA 、PM 、MS 、SN 均为正整数,求PA 的最小值.PMABSN解析 如图,易知有PM PNMS SN=(调和点列). 设PM a =,MS b =,SN c =,则()b ab c a ++=,()b c b c a b+=-,从而PA = 设a ks =,b kt =,k =(a ,b ),则(s ,t )=1,s t >,s tc kts t+=-,PA =易见(s t +,s t -)=1,则s 、t 一奇一偶.于是由(()t s t +,s t -)=1,得|s t k -,且由PA 为整数知2s t x +=,2s t y -=,x 、y 为奇数.因为|s t k -,于是k 的最小值为s t -,()c t s t =+,PA sxy ==,当s =1,2,3,4时,t 无解(即PA 不是整数),故5s ≥,又3x ≥,1y ≥,于是PA ≥15,当a =5,b =4,c =36时取到15PA =.若(s t +,s t -)=2,此时s 、t 同奇,k 的最小值为2s t-,此时()2t s t c +=,PA =22s t x +=,22s t y -=,当1s =,3时,无t 使PA 为整数,于是5s ≥,又x y >,所以1y ≥,2x ≥,5210PA sxy =⨯=≥.当5a =,3b =,12c =时取到PA =10. 综上,PA 的最小值是10.18.1.26★★★一圆内接四边形的四边长及对角线长都是整数,求这类四边形中周长最小者. 解析 显然长与宽为4、3的矩形满足要求,其周长=14.若等腰梯形上、下底分别为3、4,腰为2,则由托勒密定理,对角线长为4,满足要求,此时周长为11.故最小周长≤11. 显然对圆内接凸四边形ABCD ,无边长为1.否则若设1AB =,—1AD BD AB <=,得AD BD =,同理AC CB =,于是C 、D 均在AB 中垂线上,构不成凸四边形.因此最小周长≥2×4=8.四边均为2,得正方形,对角线为2,另一边为3,得等腰梯形,10.当周长为10时,显然至少有两边为2.若是2、2、2、4能为2、2、3、3故最小周长为11.18.1.27★★★在Rt ABC △中,90BCA =︒∠,CD 是高,已知ABC △的三边长都是整数,且311BD =,求BCD △与ACD △的周长之比.CB D A解析 设ABC △的三边长分别为a 、b 、c .由题设知 2BC BD BA =⋅,故2311a c =.于是设211a l =,得211l c =由勾股定理得11b ==2211l -是 完全平方数,设为()20t t >,则22211l t -=,()()211l t l t -+=.由于0l t l t <-<+,所以21,11.l t l t -=⎧⎨+=⎩解得61,60.l t =⎧⎨=⎩于是21161a =⨯,116160b =⨯⨯. 因为BCD CAD △∽△,所以它们的周长比等于它们的相似比,即1160a b =.18.1.28★★★已知锐角三角形ABC 中,AD 是高,矩形SPQR 的面积是ABC △的1/3,其顶点S 、P 在BC 上,Q 、R 分别在AC 、AB 上,且BC 、AD 及矩形SPQR 的周长均为有理数,求AB ACBC+的最小值. 解析 如图,设ABC △的三边长依次为a 、b 、c ,AD h =,PQ x =,RS y =,则16xy ah =,及1x y AQ CQ a h AC AC+=+=.由条件,知a 、h 、x y +均为有理数. AR QB S D P C由16x a a x+=,得x a =,33y h =,)2a h x y a h ++=-,因此只能有a h =.若过A 作BC 的平行线l ,再作C 关于l 的对称点C ',则AB AC AB AC +=+′≥BC ′,于是AB ACBC+,仅当AB AC =时取到. 18.1.29★★★★整数边三角形ABC 中,90BAC =︒∠,AD 是斜边上的高,BD 也是整数.若对同一个BD 能长度,有两个不全等的直角整数边三角形ABC 满足要求,求BD 的最小值.解析 不妨设ABC △的三边长为a 、b 、c ,AD h =,BD d =,首先bch a=为有理数,又222h c d =-为整数,因此h 也是整数.又CD 为整数,故2h d也是整数.又ABD CBA △∽△,故h b d c=. AB D C因此,只需正整数h 、c 、d 满足222h c d =-及2|d h ,这样的整数边三角形就存在.因为此时hcb d=是有理数,而222b h CD =+为整数,从而b 为整数.易知由2|d h 可得2|d c . 设21d d σ=,σ、1d 为正整数,且σ无平方因子,于是由2|h σ及2c 知|h σ,c .设1h h σ=,1c c σ=,代入得422111d c h =-,又由2|d h ,2c 得2211|d h σ,21c σ,今对1d 的任一素因子p ,其在1d 的指数()1s d 不会比1h 的指数高,否则()()111s d s h +≥,()()22112s d s h +≥,而()s σ最多为1,于是()()2211s d s h σ>,这是不可能的.于是11|d h ,同理11|d c .又令112h d h =,112c d c =,代入422111d c h =-得222122d c h =-. 于是对1d 有两组不同的2c 、2h 满足222122d c h =-.经计算18d ≥,故64d ≥.当64d =时,确实有满足要求的两组解:80AB =,60AC =,100BC =,和136AB =,255AC =,289BC =.故BD 的最小值是64.18.1.30★★★★试找一不等边三角形ABC ,使BC 及BC 边上的中线、角平分线、高的长度都是整数,BC 可以是多少(此时的中线、角平分线、高的长度分别为多少)?若要求BC 不是整数,但2BC 是整数,则BC 可为多少(此时中线、角平分线、高的长度分别为多少)?解析 首先处理BC 为整数的问题,我们选择的是直角三角形ABC ,对应边为a 、b 、c ,中线AM ,角平分线AD ,高AH ,2aAM =,bc AH a =,又ABC ABD ACDS S S =+△△△,得)2bc b c AD =+,故AD b c =+,于是a 为偶数2k ,b =,c =,mn AH k =而2mn AD m n =+,2222m n k +=,这个方程有解1m =,7n =,5k =,得75AH =,5AM =,74AD =.乘以一个系数20,即得直角三角形ABC ,它的斜边为200,斜边上的中线为100,角平分线为35,高为28.下面处理BC 为无理数、2BC 为整数的情形,如图,延长AD ,与MP 交于P ,此处MP BC ⊥.易知A 、B 、P 、C 共圆(P 是ABC △外接圆弧BC 之中点).今从基本勾股数出发构造.取12AH =,13AD =,15AM =,则5DH =,9MH =,4MD =,485MD MP AH HD =⋅=,45255PD AD ==. ABMD HCP易知BPD APB △∽△,于是25211760845525BP PD PA =⋅=⨯=,()22222608448302444425255BC BM PB MP ⎛⎫==-=-= ⎪⎝⎭. 再乘以系数5,得所求三角形的高60AH =,角平分线65AD =,中线75AM =,边BC =是无理数,但15120BC =.18.1.31★★作圆外切凸五边形ABCDE ,现知该五边形每边长均为整数,1AB =,又圆与BC 切于K ,求BK .解析 如图,设CD 、DE 、EA 、AB 分别与圆切于P 、Q 、R 、S .则RE DP ED +=为整数,于是由题设,AR CP +亦为整数,而AR CP AS KC +=+.于是22BK BS BK BS ==+为整数,由于1BS AB <=,故22BS <,221BK BS ==,12BK =. A S RB EQ K CPD。
人教版初二数学8年级下册 第18章(平行四边形)最值问题专项训练(含答案)
人教版数学八年级下期第十八章平行四边形最值问题训练一、选择题1.如图,在菱形ABCD中,∠ABC=60∘,E为BC边的中点,M为对角线BD上的一BM最小值的是()个动点.则下列线段的长等于AM+12A. ADB. AEC. BDD. BES矩形2.如图,在矩形ABCD中,AB=4,AD=3,矩形内部有一动点P,满足S△PAB=13,则点P到A、B两点的距离之和PA+PB的最小值( )ABCDA. 4B. 42C. 22D. 23.如图,菱形ABCD的两条对角线长分别为AC=6,BD=8,点P是BC边上的一动点,则AP的最小值为( )A. 4B. 4.8C. 5D. 5.54.如图,正方形ABCD的边长为4,E点是BC上一点,F是AB上一点,P是AC上一动点,且BE=1,AF=2,则PE+PF的最小值是( )A. 4B. 15C. 5D. 175.如图,矩形ABCD中,AB=8,BC=6,点E,F,G,H分别在矩形ABCD各边上,且AE=CG,BF=DH,则四边形EFGH周长的最小值为( )A. 10B. 43C. 20D. 876.如图,矩形ABCD中,∠BOC=120°,BD=12,点P是AD边上一动点,则OP的最小值为()A. 3B. 4C. 5D. 6二、填空题7.如图:菱形ABCD中,AB=2,∠B=120°,E是AB的中点,P是对角线AC上的一个动点,则PE+PB的最小值是____.8.如图,在边长为6的菱形ABCD中, ∠ DAB=120°,E,F分别为边CD、CB上的动点,且CE+CF= 6,则线段EF长的最小值是 .9.如图,在边长为1的菱形ABCD中,∠ABC=60°,将△ABD沿射线BD的方向平移得到△A'B'D',分别连接A'C,A'D,B'C,则A'C+B'C的最小值为______.10.填空如图,在菱形ABCD中,∠B=45°,BC=23,E,F分别是边CD,BC上的动点,连接AE,EF,G,H分别为AE,EF的中点,连接GH,则GH的最小值为____.11.如图,在边长为4的菱形ABCD中,∠A=60°,M是AD边的中点,点N是AB边上一动点,将△AMN沿MN所在的直线翻折得到△A′MN,连接A′B,则线段A′B 长度的最小值是_____________.12.如图,将边长为4的正方形ABCD纸片沿EF折叠,点C落在AB边上的点G处,点D与点H重合,CG与EF交于点P,取GH的中点Q,连接PQ,则▵GPQ的周长最小值是_________.三、解答题13.如图,在等腰直角三角形ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=4,D是AB的中点,E,F分别是AC,BC上的点(点E不与端点A,C重合),且AE=CF,连接EF并取EF的中点O,连接DO并延长至点G,使GO=OD,连接DE,DF,GE,GF.(1)求证:四边形EDFG是正方形;(2)四边形EDFG面积的最小值为________.14.如图,点O为▱ABCD的对角线AC,BD的交点,∠BCO=90°,∠BOC=60°,BD=8,点E是OD上的一动点,点F是OB上的一动点(E,F不与端点重合),且DE=OF,连接AE,CF.(1)求线段EF的长;(2)若△OAE的面积为S1,△OCF的面积为S2,S1+S2的值是否发生变化?若不变,求出这个不变的值;若变化,请说明随着DE的增大,S1+S2的值是如何发生变化的?(3)求AE+CF的最小值.15.如图,在△ABC中,AC=9,AB=12,BC=15,P为BC边上一动点,PG⊥AC于点G,PH⊥AB于点H.(1)求证:四边形AGPH是矩形;(2)是否存在点P,使得GH最短?若存在,请求出最小值,若不存在,请说明理由.16.如图,在正方形ABCD中,E是边AB上的一动点(不与点A、B重合),连接DE,点A关于直线DE的对称点为F,连接EF并延长交BC于点G,连接DG,过点E作EH⊥DE交DG的延长线于点H,连接BH.(1)求证:GF=GC;(2)用等式表示线段BH与AE的数量关系,并证明.(3)若正方形ABCD的边长为4,取DH的中点M,请直接写出线段BM长的最小值.17.已知菱形ABCD的两条对角线分别为6和8,M、N分别是边BC、CD的中点,P是对角线BD上的动点(不含B、D).(1)证明无论动点P在何处,四边形PMCN的面积总是固定值,这个固定值是多少?(2)试探究动点P在何处时,四边形PMCN的周长最小,最小值是多少?18.如图,正方形ABCD中,以B为顶点的交AD于E,交CD于F,延长DC使得CG=AE.(1)证明:△ABE≌△CBG;(2)若EF=5,AE=2,求AB的长度.(3)在(2)条件下,若P为线段BF上一动点,求PG+PC最小值.参考答案1.B2.B3.B4.D5.C6.A7.38.339.310.6211.23−212.2+2513.解:(1)连接DC,∵O是EF的中点,GO=OD,∴四边形EDFG是平行四边形,∵△ABC为等腰直角三角形,∠ACB=90°,D是AB的中点,∴∠A=∠DCF=45°,AD=CD,在△ADE和△CDF中,AE=CF,∠A=∠DCFAD=CD∴△ADE≌△CDF,∴DE=DF,∠ADE=∠CDF,∴四边形EDFG是菱形,∵∠ADE+∠EDC=90°,∴∠EDC+∠CDF=∠EDF=90°,∴四边形EDFG是正方形;(2)4.14.解:(1)∵四边形ABCD是平行四边形,∴OD=OB,∵DE=OF,BD=4;∴EF=OD=12(2)S1+S2的值不变,理由如下:如图所示,连结AF,∵四边形ABCD是平行四边形,∴AO=OC,∴S△AOF=S△COF,∵DE=OF,∴S △ADE =S △COF ,∴S 1+S 2=S △AEF =S △AOD ,∵∠BCO =90°,∠BOC =60°,∴∠DAC =90°,∠AOD =60°,∴AO =12OD =2,在Rt △AOD 中,AD =3AO =23,∴S 1+S 2=S △AOD =12AD •OA =12×23×2=23;(3)当DE =OE 时,AE +CF 的值最小,此时E 为OD 的中点,∵∠OAD =90°,∴AE =12OD =2,同理CF =2,∴AE +CF 的最小值=4.15.(1)证明∵AC =9 AB =12 BC =15,∴AC 2=81,AB 2=144,BC 2=225,∴AC 2+AB 2=BC 2,∴∠A =90°.∵PG ⊥AC ,PH ⊥AB ,∴∠AGP =∠AHP =90°,∴四边形AGPH 是矩形;(2)存在.理由如下:连结AP .∵四边形AGPH 是矩形,∴GH =AP .∵当AP ⊥BC 时AP 最短.根据三角形面积有12×9×12=12×15•AP .∴AP =365,.∴GH=36516.证明:(1)如图1,连接DF,∵四边形ABCD是正方形,∴DA=DC,∠A=∠C=90°,∵点A关于直线DE的对称点为F,∴△ADE≌△FDE,∴DA=DF=DC,∠DFE=∠A=90°,∴∠DFG=90°,在Rt△DFG和Rt△DCG中,∵DF=DCDG=DG,∴Rt△DFG≌Rt△DCG(HL),∴GF=GC;(2)BH=2AE,理由是:证法一:如图2,在线段AD上截取AM,使AM=AE,∵AD=AB,∴DM=BE,由(1)知:∠1=∠2,∠3=∠4,∵∠ADC=90°,∴∠1+∠2+∠3+∠4=90°,∴2∠2+2∠3=90°,∴∠2+∠3=45°,即∠EDG=45°,∵EH⊥DE,∴∠DEH=90°,△DEH是等腰直角三角形,∴∠AED+∠BEH=∠AED+∠1=90°,DE=EH,∴∠1=∠BEH,在△DME和△EBH中,∵DM=BE∠1=∠BEH DE=EH,∴△DME≌△EBH,∴EM=BH,Rt△AEM中,∠A=90°,AM=AE,∴EM=2AE,∴BH=2AE;证法二:如图3,过点H作HN⊥AB于N,∴∠ENH=90°,由方法一可知:DE=EH,∠1=∠NEH,在△DAE和△ENH中,∵∠A=∠ENH ∠1=∠NEH DE=EH,∴△DAE≌△ENH,∴AE=HN,AD=EN,∵AD=AB,∴AB=EN=AE+BE=BE+BN,∴AE=BN=HN,∴△BNH是等腰直角三角形,∴BH=2HN=2AE.(3)22.17.解:(1)如图所示:∵M、N分别是边BC、CD的中点,∴MN∥BD.∴△PMN的面积=△BMN的面积=△CMN的面积,∴四边形PMCN的面积=1菱形ABCD的面积=6;4(2)如图所示:作M关于BD的对称点Q,连接NQ交BD于P,连接MP,此时MP+NP的值最小,∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,∠QBP=∠MBP,即Q在AB上,∵MQ⊥BD,∴AC∥MQ,∵M为BC中点,∴Q为AB中点,∵N为CD中点,四边形ABCD是菱形,∴BQ∥CD,BQ=CN,∴四边形BQNC是平行四边形,∴NQ=BC,∵四边形ABCD是菱形,∴CP=AP=3,BP=PD=4,在Rt△BPC中,由勾股定理得:BC=5,即NQ=5,∴MP+NP=QP+NP=QN=5,∴四边形PMCN周长最小值是10.18.证明:(1)∵四边形ABCD是正方形,∴AB=BC,∠A=∠BCD=90°,∴∠A=∠BCG=90°,∵AE=CG,∴△ABE≌△CBG;(2)设AB=x,∵四边形ABCD是正方形,∴AB=AD=CD=x,∵AE=2,AE=CG,∴DE=x-2,CG=2,由(1)知△ABE≌△CBG,∴BE=BG,∠ABE=∠CBG,∵∠EBF=45°,∴∠ABE+∠CBF=45°,∴∠ABE+∠CBG=45°,即∠GBF=45°,∴∠EBF=∠GBF,∵BF=BF,∴△EBF≌△GBF,∴EF=GF=5,∴FC=GF-CG=5-2=3,∴DF=x-3,在RT△DEF中,由勾股定理得,DE2+DF2=EF2,∴(x-2)2+(x-3)2=52,解得x=6或-1(舍去),即AB的长度是6;(3)连接EG,EC,如图,由(2)知△EBF≌△GBF,∴点E与点G关于BF对称,连接EC,则EC与BF的交点即为点P,此时PG+PC最小,且最小值是PG+PC=PE+PC=EC,在Rt△CDE中,由勾股定理得:CD2+DE2=EC2,由(2)知CD=AB=6,DE=6-2=4,∴EC2=62+42=52,∴EC=213,即PG+PC的最小值是213.。
数学初中竞赛几何专题训练(包含答案)
数学初中竞赛几何专题训练1.如图,在正方形ABCD中,N为边AD上一点,连接BN.过点A作AP⊥BN于点P,连接CP,M为边AB上一点,连接PM,∠PMA=∠PCB,连接CM,有以下结论:①△PAM∽△PBC;②PM ⊥PC;③M、P、C、B四点共圆;④AN=AM.其中正确的个数为()A.4 B.3 C.2 D.1解:∵AP⊥BN,∴∠PAM+∠PBA=90°,∵∠PBA+∠PBC=90°,∴∠PAM=∠PBC,∵∠PMA=∠PCB,∴△PAM∽△PBC,故①正确;∵△PAM∽△PBC,∴∠APM=∠BPC,∴∠CPM=∠APB=90°,即PM⊥PC,故②正确;∵∠MPC+∠MBC=90°+90°=180°,∴B、C、P、M四点共圆,∴∠MPB=∠MCB,故③正确;∵AP⊥BN,∴∠APN=∠APB=90°,∴∠PAN+∠ANB=90°,∵∠ANB+∠ABN=90°,∴∠PAN=∠ABN,∵∠APN=∠BPA=90°,∴△PAN∽△PBA,∴,∵△PAM∽△PBC,∴,∴,∵AB=BC,∴AM=AN,故④正确;故选:A.2.如图①,若BC是Rt△ABC和Rt△DBC的公共斜边,则A、B、C、D在以BC为直径的圆上,则叫它们“四点共圆”.如图②,△ABC的三条高AD、BE、CF相交于点H,则图②中“四点共圆”的组数为()A.2 B.3 C.4 D.6解:如图,以AH为斜边的两个直角三角形,四个顶点共圆(A、F、H、E),以BH为斜边的两个直角三角形,四个顶点共圆(B、F、H、D),以CH为斜边的两个直角三角形,四个顶点共圆(C、D、H、E),以AB为斜边的两个直角三角形,四个顶点共圆(A、E、D、B),以BC为斜边的两个直角三角形,四个顶点共圆(B、F、E、C),以AC为斜边的两个直角三角形,四个顶点共圆(A、F、D、C),共6组.故选:D.3.如图,在四边形AOBC中,若∠1=∠2,∠3+∠4=180°,则下列结论正确的有()(1)A、O、B、C四点共圆(2)AC=BC(3)cos∠1==(4)S四边形AOBCA.1个B.2个C.3个D.4个解:∵∠3+∠4=180°,∴A、O、B、C四点共圆,(1)正确;作CD⊥OA于D,CE⊥OB于E,如图所示:则∠CDA=∠CEB=90°,∵∠1=∠2,∴CD=CE,∵∠3+∠4=180°,∠3+∠CAD=180°,∴∠CAD=∠4,在△ACD和△BCE中,,∴△ACD≌△BCE(AAS),∴AD=BE,AC=BC,(2)正确;∵cos∠1==,cos∠2==,∴cos∠1+cos∠2=+==,∵∠1=∠2,∴cos∠1=cos∠2,∴2cos∠1=,∴cos∠1=,(3)正确;∵CD=CE,sin∠1=,∴CD=c×sin∠1,∴S四边形AOBC =S△OAC+S△BOC=a×CD+b×CE=(a+b)CD=(a+b)×c×sin∠1=,(4)正确;正确的结论有4个,故选:D.4.点C是半径为1的半圆弧AB的一个三等分点,分别以弦AC、BC为直径向外侧作2个半圆,点D、E也分别是2半圆弧的三等分点,再分别以弦AD、DC、CE、BE为直径向外侧作4个半圆.则图中阴影部分(4个新月牙形)的面积和是()A.B.C.D.解:易知D、C、E三点共线,点C是半径为1的半圆弧AB的一个三等分点,∴对的圆心角为=60°,∴∠ABC=30°,∵AB是直径,∴∠ACB=90°,∴AC=AB=1,BC=AB•COS30°=,BE=BC•COS30°=,CE=DC=,AD=,且四边形ABED为直角梯形,外层4个半圆无重叠.从而,S阴影=S梯形ABED+S△ABC﹣,=S△ADC +S△BCE,=.故选:B.5.如图,已知∠A的平分线分别与边BC、△ABC的外接圆交于点D、M,过D任作一条与直线BC不重合的直线l,直线l分别与直线MB、M C交于点P、Q,下列判断错误的是()A.无论直线l的位置如何,总有直线PM与△ABD的外接圆相切B.无论直线l的位置如何,总有∠PAQ>∠BACC.直线l选取适当的位置,可使A、P、M、Q四点共圆D.直线l选取适当的位置,可使S△APQ <S△ABC解:假设A、P、M、Q四点共圆,根据相交弦定理可得:DA•DM=DP•DQ,∵A、B、M、C四点共圆,∴根据相交弦定理可得:DA•DM=DB•DC,∴DP•DQ=DB•DC,即=,∵∠BDP=∠QDC,∴△DBP∽△DQC,∴∠BPD=∠QCD,∵AM平分∠BAC,∴∠BAM=∠MAC,∵∠MBC=∠MAC,∠MCB=∠BAM,∴∠MBC=∠MCB,∴∠BPD=∠MBC.与∠MBC=∠BPD+∠BDP矛盾,故假设不成立,因而命题C错误,故选:C.6.已知,在面积为7的梯形ABCD中,AD∥BC,AD=3,BC=4,P为边AD上不与A、D重合的一动点,Q是边BC上的任意一点,连结AQ、DQ,过P作PE∥DQ交AQ于E,作PF∥AQ 交DQ于F.则△PEF面积的最大值是()A.B.C.D.解:设PD =x ,S △PEF =y ,S △AQD =z ,梯形ABCD 的高为h ,∵AD =3,BC =4,梯形ABCD 面积为7, ∴, 解得:,∵PE ∥DQ , ∴∠PEF =∠QFE ,∠EPF =∠PFD ,又∵PF ∥AQ ,∴∠PFD =∠EQF ,∴∠EPF =∠EQF ,∵EF =FE ,∴△PEF ≌△QFE (AAS ),∵PE ∥DQ ,∴△AEP ∽△AQD ,同理,△DPF ∽△DAQ , ∴=()2,=()2,∵S △AQD =3,∴S △DPF =x 2,S △APE =(3﹣x )2,∴S △PEF =(S △AQD ﹣S △DPF ﹣S △APE )÷2,∴y =[3﹣x 2﹣(3﹣x )2]×=﹣x 2+x ,∵y 最大值==,即y 最大值=.∴△PEF 面积最大值是,故选:D .7.如图,正ABC 中,P 为正三角形内任意一点,过P 作PD ⊥BC 、PE ⊥AB ,PF ⊥AC ,连AP 、BP 、CP ,如果S △AFP +S △PCD +S △BPE =,那么△ABC 的内切圆半径为( )A .1B .C .2D .解:过P 点作正三角形的三边的平行线,于是可得△MPN ,△OPQ ,△RSP 都是正三角形,四边形ASPM ,四边形NCDP ,平行四边形PQBR 是平行四边形,故可知黑色部分的面积=白色部分的面积,又知S △AFP +S △PCD +S △BPE =, 故知S △ABC =3,S △ABC =AB 2sin60°=3, 故AB =2,三角形ABC 的高h =3,△ABC 的内切圆半径r =h =1.故选:A .8.如图所示,已知△ABC 面积为l ,点D 、E 、F 分别在BC 、CA 、AB 上,且BD =2DC ,CE =2EA ,AF =2FB ,AD 、BE 、CF 两两相交于P 、Q 、R ,则△PQR 的面积为( )A .B .C .D .解:连接BR ,设△CDR 的面积为a ,△BRF 的面积为b ,∵BD =2DC ,AF =2FB ,∴△BDR 的面积为2a ,△ARF 的面积为2b ,∵已知△ABC 面积为l ,∴S △CDR +S △B DR +S △BRF =,S △BDR +S △BRF +S △ARF = ∴,解得,∴△CDR 的面积为,同理可得S △APE =S △BFQ =, S △PQR =S △BCE ﹣(S △BCF ﹣S △BFQ )﹣(S △ACD ﹣S △APE ﹣S △CDR )=﹣+S △BFQ ﹣+S △APE +S △CDR =S △BFQ +S △APE +S △CDR =×3=.故选:C .9.观察图(1),容易发现图(2)中的∠1=∠2+∠3.把图(2)推广到图(3),其中有8个角:∠1,∠2,…,∠8.可以验证∠1=∠2+∠5+∠8成立.除此之外,恰好还有一组正整数x ,y ,z ,满足2≤x ≤y ≤z ≤8,使得∠1=∠x +∠y +∠z ,那么这组正整数(x ,y ,z )=( )A .(3,4,7)B .(3,5,7)C .(3,3,7)D .(4,6,7) 解:∵小正方形的边长为1,∴∠1=45°,∵∠1=∠x +∠y +∠z ,∴∠x +∠y +∠z =45,∵一组正整数x ,y ,z ,满足2≤x ≤y ≤z ≤8,“第二条对角线和第三条对角线形成的三角形”与“第二条对角线和第七条对角线形成的三角形”相似,∠2是“第二条对角线和第七条对角线形成的三角形”的外角,∠2=∠7+∠α(∠α是∠3的对应角),而∠1=∠2+∠3,∴∠1=∠2+∠3=∠3+∠3+∠7.∴这组正整数(x ,y ,z )=3,3,7;故选:C .10.如图,在Rt △ABC 中,∠ACB =90°,内切圆⊙I 切AC 、BC 于E 、F ,射线BI 、AI 交直线EF 于点M 、N ,设S △AIB =S 1,S △MIN =S 2,则的值为( )A .B .2C .D .3解:连接IE 、IF 、IG ,IC 与EF 交于H ,设内切圆⊙I 的半径为r ,∵∠C =90°,它的内切圆⊙I 分别与边AC 、BC 相切于点E 、F ,∴四边形CEIF 是正方形,HI =IC =r , ∴△CEF 是等腰直角三角形,∴∠CEF =∠CFE =45°,∴∠NFB =∠CFE =45°,∠MEA =∠CEF =45°,∴∠NIB =∠AIM =∠IAB +∠IBA =(∠CAB +∠CBA )=45°,∴∠M =∠CAN =∠IAB ,∠N =∠CBM =∠IBA ,∴△NIM ∽△BIA , ∴=()2=()2=2,故选:B .11.如图,若干个正三角形的一边在同一条直线a 上,这边对的顶点也在同一条直线b 上,它们的面积依次为S 1,S 2,S 3,S 4…若S 1=1,S 2=2,则S 6等于( )A .16B .24C .32D .不能确定解:∵△AEF 、△BFG 、△CGH 都是等边三角形, ∴∠AFE =∠BGF =60°,∠BFG =∠CGH =60°, ∴AF ∥BG ,BF ∥CG ,∴∠BAF =∠CBG ,∠ABF =∠BCG , ∴△ABF ∽△BCG , ∴=.∵△AEF 、△BFG 、△CGH 都是等边三角形, ∴△AEF ∽△BFG ∽△CGH , ∴=()2,=()2,∴=,∴=,∴S22=S1•S3.∵S1=1,S2=2,∴S3=4.同理S32=S2•S4,则有S4=8;S 42=S3•S5,则有S5=16;S 52=S4•S6,则有S6=32.故选:C.12.如图,在四边形ABCD中,AC、BD为对角线,点M、E、N、F分别为AD、AB、BC、CD边的中点,下列说法:①当AC=BD时,M、E、N、F四点共圆.②当AC⊥BD时,M、E、N、F四点共圆.③当AC=BD且AC⊥BD时,M、E、N、F四点共圆.其中正确的是()A.①②B.①③C.②③D.①②③解:连接EM、MF、FN、NE,连接EF、MN,交于点O,如图所示.∵点M、E、N、F分别为AD、AB、BC、CD边的中点,∴EM∥BD∥NF,EN∥AC∥MF,EM=NF=BD,EN=MF=AC.∴四边形ENFM是平行四边形.①当AC=BD时,则有EM=EN,所以平行四边形ENFM是菱形.而菱形的四个顶点不一定共圆,故①不一定正确.②当AC⊥BD时,由EM∥BD,EN∥AC可得:EM⊥EN,即∠MEN=90°.所以平行四边形ENFM是矩形.则有OE=ON=OF=OM.所以M、E、N、F四点共圆,故②正确.③当AC=BD且AC⊥BD时,同理可得:四边形ENFM是正方形.则有OE=ON=OF=OM.所以M、E、N、F四点共圆,故③正确.故选:C.13.如图,已知△ABC的面积是1,D、E、F和G、H、I分别是BC和AC边上的4等分点,则图中阴影部分的面积是()A.B.C.D.解:连结IF,如图,设S△IFK的面积为S,∵D、E、F和G、H、I分别是BC和AC边上的4等分点,∴==,而∠ICF=∠ACB,∴△CIF∽△CAB,∴=()2,∴S△CIF=,∵△CIF∽△CAB,∴∠CIF=∠CAB,==,∴IF∥AB,∴△IFK∽△BKA,∴=,∴S△ABK=16S,∵BF=3CF,∴S△IBF =3S△ICF,即S+S△KBF=3×,∴S△KBF=﹣S,∴S△ABF =S△ABK+S△KBF=16S+﹣S,∵BF=BC,∴S △ABF =S △ABC =, ∴16S +﹣S =, ∴S =,∴图中阴影部分的面积=S △IFK +S △CIF =+=.故选:A .14.如图,正方形ABCD 中线段A 1A 、AA 2、B 1B 、BB 2、C 1C 、CC 2、D 1D 、DD 2的长度分别等于边长的、、、、、、、,则正方形面积是阴影面积的多少倍( )A .B .C .D .2解:设正方形的边长为a ,则线段A 1A 、AA 2、B 1B 、BB 2、C 1C 、CC 2、D 1D 、DD 2的长度分别为a 、a 、a 、a 、a 、a 、a 、a ,正方形面积的面积为a 2,直角三角形的面积之和为a 2(×+×+×+×)=a 2, 阴影面积为a 2,则正方形面积是阴影面积倍.故选:C.15.如图,直角△ABC的直角边BC=6,AC=5.把BC六等分,等分点是D1,D2,D3,D4,D 5;把AC五等分,等分点是E1,E2,E3,E4.连AD1,AD2,AD3,AD4,AD5.过E1,E2,E3,E 4作BC边的平行线E1F1,E2F2,E3F3,E4F4,交AB边于F1,F2,F3,F4.那么图中所有可以数得出来的三角形的面积的总和为()A.115.5 B.462 C.420 D.231解:由底边一格组成的三角形的个数为5×5=25,面积为33,由底边两格组成的三角形的个数为4×5=20,面积为48+,由底边三格组成的三角形的个数为3×5=15,面积为54+,由底边四格组成的三角形的个数为2×5=10,面积为48+,由底边五格组成的三角形的个数为1×5=5,面积为33,图中所有可以数得出来的三角形的面积的总和为33×2+48×2+54+×2+=231,故选:D.16.有一塔形几何体由若干个正方体构成,构成方式如图所示:上层正方体底面的四个顶点恰好是下层正方体上底面各边的中点.已知最底层正方体的棱长为2,且该塔形几何体的全面积(含最底层正方体的底面面积)超过39,则该塔形中正方体的个数至少是()A.4 B.5 C.6 D.7解:设有n个正方体构成,其表面积由两部分组成:(1)俯视图、表面只有一个正方形,其边长为2.(2)侧面则由4n个正方形构成,且各层(从下往上看)正方形面积构成一个首项为4,公比为的等比数列.∴表面积为:4+4+4×[4+4×+4×+…+4×]>39,∴8+4×>39,∴n的最小值为6.故选:C.17.如图,正方形ABCD的面积为2,现进行如下操作:第1次:分别延长AB、BC、CD、DA至点E、F、G、H,使得BE=AB,CF=BC,DG=CD,AH=DA,顺次连接E、F、G、H四点得四边形EFGH;第2次:分别延长EF、FG、GH、HE至点J、K、L、M,使得JF=EF,KG=GF,LH=HG,EM=EH,顺次连接J、K、L、M四点得四边形JKLM,…按此方法操作,要使所得到的四边形面积超过2007,则这样的操作至少需要()A.7次B.6次C.5次D.4次解:设正方形ABCD的边长为a,第一次操作后得到正方形的边长为a,第二次操作后得到正方形的边长为5a,故第n次操作后正方形的边长为a,故知第n次操作后正方形的面积S=5n a2,若要使所得到的四边形面积超过2007,即5n a2>2007,a2=2,解得n>4,这样的操作至少需要5步,故选:C .18.某住宅小区的圆形花坛如图所示,圆中阴影部分种了两种不同的花,O 1,O 2,O 3,O 4分别是小圆的圆心,且小圆的直径等于大圆的半径.设小圆的交叉部分所种花的面积和为S 1.在小圆外、大圆内所种花的面积和为S 2,则S 1和S 2的大小关系是( )A .S 1>S 2B .S 1<S 2C .S 1=S 2D .无法确定解:设大圆的半径为2,则小圆半径是1,S 2=4π﹣(π+π+π+π﹣S 1)即S 1=S 2. 故选:C .19.在一堂“探索与实践”活动课上,小明借助学过的数学知识,利用三角形和长方形为班里的班报设计了一个报徽,设计图案如下:如图,两条线段EF 、MN 将大长方形ABCD 分成四个小长方形,已知DE =a ,AE =b ,AN =c ,BN =d ,且S 1的面积为8,S 2的面积为6,S 3的面积为5,则阴影三角形的面积为( )A .B .3C .4D .解:根据题意:DE =a ,AE =b ,AN =c ,BN =d ,且S 1的面积为8,S 2的面积为6,S 3的面积为5, 故知ac =8…①ad =6…② bd =5…③,②÷③得:a =b …④,把④代入①可得bc =,∵阴影三角形的面积=bc =.故选:A .20.如图,已知凸四边形ABCD 的面积为S ,四边AB ,BC ,CD ,DA 的第1个三等分点是E 、F 、G 、H ,连AF 、BG 、CH 、DE ,相邻两连线交于I 、J 、K 、L ,又△AEL 、△BFI 、△CGJ 、△DHK 的面积分别为a 、b 、c 、d ,S 1=a +b +c +d ,则四边形IJKL 的面积为( )A .B .C .D .解:如图,连接EF 、FG 、GH 、HE ,设△EFL 、△FGI 、△GKJ 、△HLK 的面积分别为a ′、b ′、c ′、d ′则 a ′=S △AEF ﹣a=S △ABF ﹣a =S △ABC ﹣a同理,b ′=S △BCD ﹣b 、c ′=S △CDA ﹣c 、d ′=S △DAB ﹣d . 四式相加得:a ′+b ′+c ′+d ′=S ﹣(a +b +c +d ) 又S 四边形EFGH =S ﹣(S △AHE +S △BEF +S △CGF +S △DGH )=S ﹣(×S △ABD +×S △ABD +×S △BCD +×S △BCD ) =S ﹣S =S∴S 四边形IJIKL =S 四边形EFGH ﹣(a ′+b ′+c ′+d ′) =S ﹣[S ﹣(a +b +c +d )] =S +a +b +c +d=S+S1故选:D.。
人教版初中数学《第18章整数几何》竞赛专题复习含答案
第18章 整数几何18.1.1★已知ABC △的两条高长分别是5、15,第三条高的长数,求这条高之长的所有可能值. 解析 由面积知,三条高的倒数可组成三角形三边,这是它们的全部条件. 设第三条高为h ,则 111,155111.515h h⎧+>⎪⎪⎨⎪+>⎪⎩ 解得151545h <<,h 可取4、5、6、7这四个值. 18.1.2★已知ABC △的三边长分别为3AB n x =+,2BC n x =+,CA n x =+,且BC 边上的高AD 的长为n ,其中n 为正整数,且01x <≤,问:满足上述条件的三角形有几个? 解析 注意AB 为ABC △之最长边,故90B ∠<︒,设BD y =,CD z =,则0y >,而z 可正可负.由2y z n x +=+,及()()()22223242y z n x n x n x x -=+-+=+⋅,得4y z x -=,32ny x =+,由勾股定理,知()222332n x n n x ⎛⎫++=+ ⎪⎝⎭,展开得12n x =,由01x <≤及n 为正整数,知1n =,2,…,12,这样的三角形有12个.18.1.3★已知一个直角三角形的三条边均为正整数,其中一条直角边不超过20,其外接圆半径与内切圆半径之比为52∶,求此三角形周长的最大值. 解析 设该直角三角形直角边长为a 、b ,斜边为c ,则外接圆半径2cR =,内切圆半径2a b cr +-=,不妨设20a ≤. 由条件知52c a b c =+-,557a b c +=,平方,得()()222225249a b ab a b ++=+,即()2212250a b ab +-=,()()34430a b a b --=,于是3a k =,4b k =,5c k =,或4a k =,3b k =,5c k =,周长为12k ,k 为正整数.k 的最大值为6,此时各边为18、24、30,周长最大值为72.AB D C18.1.4★ABC △为不等边三角形,60A ∠=︒,7BC =,其他两边长均为整数,求ABC △的面积.解析设AB x =,AC y =,则由余弦定理,有2249x y xy +-=.由条件x y ≠,不妨设x y <,则AB 为ABC △之最小边,x 只能取值1、2、3、4、5、6,分别代入,发现当3x =或5时,8y =,其余情形均无整数解.于是1sin 602ABC S xy =︒=△. 18.1.5★★一点P 与半径为15的圆的圆心距离是9,求经过P 且长为整数的弦的条数. 解析 如图,O 半径为15,9OP =,过P 的弦ST 长为整数,APB 为直径,6AP =,24PB =,则144SP TP PA PB ⋅=⋅=,因此24ST SP TP =+≥.又30ST AB =≤,故这样的弦共有()302412212-+⨯-=条,其中与AB 垂直的弦及AB 各一条,其余的弦每种长度有两条(关于AB 对称).18.1.6★★在直角三角形ABC 中,各边长都是整数,90C ∠=︒,CD 为边AB 上的高,D 为垂足,且3BD p =(p 奇素数),求ACAB的值(用p 表示).解析由2BC BD AB =⋅知2BD BC ,故设2BC p t =(t 为正整数),则2BA pt =,又由勾股定理,知22442AC p t p t =-,故tp AC .A Bx y60°C设AC kpt =,代入得()()222p t k t k t k =-=+-,易知只能有2t k p +=,1t k -=,解得212p t +=,212p k -=,于是2211AC p AB p -=+. 18.1.7★★设正三角形ABC ,M 、N 分别在AB 、AC 上,MN BC ∥,两端延长MN ,交ABC △外接圆于P 、Q ,若PM 、MN 、AB 长均为正整数,求AB 的最小值. 解析 如图, 易知NQ PM =也是整数.设AM x =,BM y =,PM NQ z ==,则MN x =,于是由相交弦定理,得()xy z x z =+,2z x y z=-.设y ks =,z kt =,(),k y z =,s t >,(),1s t =,则2kt x s t=-,由于()2,1s t t -=,故s t k -,要使2t AB x y k ks s t=+=+-达到最小,k 得取s t -,于是()2AB t s t s =+-.由于s t >,2s ≥,1t ≥,知()223t s t s t s +-+≥≥.当1AM =,2BM =时AB 取到最小值3,此时1PM =.18.1.8★★已知凸四边形ABCD 的四边长是两两不相等的整数,对边乘积之和等于四边形面积的两倍,且22250AD BC +=,求该四边形面积、对角线长度. 解析 不妨设AB α=,BC b =,CD c =,DA d =,AC 与BD 交于O ,则sin 2ABCD AC BD AOB S ac bd AC BD ⋅⋅∠==+⋅≥,于是由托勒密定理,知A 、B 、C 、D 必共圆,且满足AC BD ⊥.又由已知条件,22250b d +=,22250a c +=.经搜索知250表为平方和只有两组:22515+和22913+.由对称性,不妨设5a =,13b =,15c =,9d =,则19622ABCD ac bdS AC BD +=⋅==.由余弦定理,因cos cos 0BAD BCD ∠+∠=,得222222591315045195BD BD +-+-+=,得BD =AC =18.1.9★★是否存在一个三边长恰是三个连续正整数,且其中一个内角等于另一个内角2倍的ABC △?证明你的结论. 解析 存在满足条件的三角形.当ABC △的三边长分别为6a =,4b =,5c =时,2A B ∠=∠. 如图,当2A B ∠=∠时,延长BA 至点D ,使AD AC b ==.连结CD ,ACD △为等腰三角形.APQM NB C因为BAC ∠为ACD △的一个外角,所以2BAC D ∠=∠.由已知,2BAC B ∠=∠,所以B D ∠=∠.所以CBD △为等腰三角形.又D ∠为ACD △与CBD △的一个公共角,有~ACD CBD △△,于是AD CD CD BD =,即b aa b c=+,所以()2a b b c =+.而()26445=⨯+,所以此三角形满足题设条件,故存在满足条件的三角形. 评注满足条件的三角形是唯一的.若2A B ∠=∠,可得()2a b b c =+.有如下三种情形:(ⅰ)当a c b >>时,设1a n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b bc =+,得()()()21121n n n +=--,解得5n =,有6a =,4b =,5c =;(ⅱ)当c a b >>时,设1c n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b bc =+,得()212n n n =-⋅.解得2n =,有2a =,1b =,3c =,此时不能构成三角形;(ⅲ)当a b c >>时,设1a n =+,b n =,1c n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()()2121n n n +=-,即2310n n --=,此方程无整数解.所以,三边长恰为三个连续的正整数,且其中一个内角等于另一个内角的2倍的三角形存在,而且只有三边长分别为4、5、6构成的三角形满足条件.18.1.10★★三边长为连续整数、周长不大于100、且面积是有理数的三角形共有多少个? 解析 设三角形三边依次为1n -、n 、1n +,则333n ≤≤, ()131122p n n n n =-+++=,S △==于是()234n -是平方数,令()()22343n k -=,得2243n k -=,则32n ≤,CD A224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()222343n k k =+≡,得2243n k -=,则32n ≤,224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()22343mod 4n k =+≡,将2k =,4,6,8,10,12,14,16,18代入,发现仅当2k =,8时满足要求.因此这样的三角形共有两个,三边长依次为3、4、5与13、14、15.18.1.11★★某直角三角形边长均为整数,一直角边比斜边小1575,求其周长的最小值. 解析 设直角三角形直角边长a 、b ,斜边为1575a +,则 ()2221575a b a +=+,()2157521575b a =+.由于221575357=⨯⨯,设105b k =,则2721575k a =+,设7a s =,则22225k s =+,于是k 的最小值为17,此时32s =,224a =,1785b =,1799c =.此时的最小周长为3808. 18.1.12★★已知ABC △,AD 是角平分线,14AB =,24AC =,AD 也是整数,求AD 所有可取的值.解析 如图,作DE AB ∥,E 在AC 上,则易知AE ED =. 又ED CD AC AB BC AB AC ==+,故 22AB ACAD AE DE ED AB AC⋅<+==+33617.6819==…, 故17AD ≤.又当17AD ≤时,不难通过AED △构造出ABC △,故AD 所有可取的值为1,2, (17)18.1.13★面积为c 的正方形DEFG 内接于面积为1的正三角形ABC ,其中a 、b 、c 是整数,且b 不能被任何质娄的平方整除,求a cb-的值. AEB DC解析设正方形DEFG 的边长为x ,正三角形ABC 的边长为m ,则2m =,由ADG ABC △∽△,可得xx m -=.解得()3x m =.于是()222348x m ==.由题意得28a =,3b =,48c =,所以 203a cb -=-. 17.1.14★★如图,AD 是ABC △的高,四边形PQRS 是ABC △的内接正方形,若BC ab =(即两位数),SRc =,ADd =,且a 、b 、c 、d 恰为从小到大的4个连续正整数,求ABC S △的所有可能值.解析 易知11SR AR CR SR BC AC AC AD ==-=-,于是有110c c a b d +=+,或11111132a a a +=+++,移项,得()()1111123a a a =+++,或2650a a -+=,解得1a =或5.于是有两解: 12,3,4;BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩56,7,8.BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩易知这两组数据都符合要求,故24ABC S =△或224.ADGB E F CAS RB P D Q18.1.15★★已知ABC △中,B ∠是锐角.从顶点A 向BC 边或其延长线作垂线,垂足为D ;从顶点C 向AB 边或其延长线作垂线,垂足为E .当2BD BC 和2BEAB均为正整数时,ABC △是什么三角形?并证明你的结论. 解析 设2BD m BC =,2BEn AB=,m 、n 均为正整数,则 244cos 4BD BE mn B AB BC=⋅⋅=<, 所以,1mn =,2,3.(1)当1mn =时,1cos 2B =,60B ∠=︒,此时1m n ==.所以AD 垂直平分BC ,CE 垂直平分AB ,于是ABC △是等边三角形.(2)当2mn =时,cos B =45B ∠=︒,此时1m =,2n =,或2m =1n =,所以点E 与点A 重合,或点D 与点C 重合.故90BAC ∠=︒,或90BCA ∠=︒,于是ABC △是等腰直角三角形.(3)3mn =时,cos B =,30B ∠=︒,此时1m =,3n =,或3m =,1n =.于是AD 垂直平分BC ,或CE 垂直平分AB .故30ACB ∠=︒,或30BAC ∠=︒,于是ABC △是顶角为120︒的等腰三角形.18.1.6★★某直角三角形两直角边长均为整数,周长是面积的整数倍(就数字上讲),问问这样的直角三角形有多少个?解析设直角边分别为a 、b ,则斜边c =,由条件知它是有理数,故必定是整数.设2ka b ab +=,k 为正整数,于是k =.由于a b +1、2或4,记作k '.由a b k +-'()2220ab k a b k -'++'=,()()22a k b k k -'-'=',1k '=时无解;2k '=时,有()()222a b --=,{a ,b }={3,4};4k '=时,()()448a b --=,{a ,b }={5,12}或{6,8},所以这样的直角三角形共有3个.18.1.17★★在等腰ABC △中,已知AB AC kBC ==,这里k 为大于1的自然数,点D 、E 依次在AB 、AC 上,且DB BC CE ==,CD 与BE 相交于O ,求使OCBC为有理数的最小自然数k .解析 如图,连结DE ,则DE BC ∥,11DE AD AB BC BC AB AB k -===-,1k DE BC k-=. 由于四边形DBCE 为等腰梯形,则由托勒密定理(或过D 、E 作BC 垂线亦可),2222121k k CD CD BE DE BC DB CE BC BC BC k k--=⋅=⋅+⋅=+=,又21CO BC kCD DE BC k ==+-,于是CO BC =k 与21k -互质,由题设知其必须均为平方数,1k >,25k =适合,这是满足要求的最小自然数.18.1.18★★★对于某些正整数n 来说,只有一组解xyz n =(不计顺序),这里,x 、y 、z 是正整数且可构成三角形的三边长,这样的()100n ≤共有多少个? 解析显然,当n p =(素数)时无解;当2n p =或1时只有一组解(1,p ,p )或(1,1,1);当n pq =(p 、q 为不同素数)时无解;当4n p =(p 为大于3的素数)时也无解.剩下的数为8,12,16,18,24,27,30,32,36,40,42,45,48,50,54,56,60,63,64,66,70,72,75,78,80,81,84,88,90,96,98,99,100. 易验证,无解的n 有:30,42,54,56,63,66,70,78,88,99;唯一解的n 有:8,12,16,18,24,27,32,40,45,48,50,75,80,81,84,90,96,98;不止一组解的n 有:36,60,64,72,100.注意:判定无解的主要依据是,abc n =,c ab >时无解,困为1c ab a b ++≥≥. 因此,有解的n 共有23个.18.1.19★★面积为整数的直角三角形周长为正整数k ,求k 的最小值,并求此时这个直角三角形的两条直角边的可取值(如不止一组解,只需举了一组即可). 解析设该直角三角形的直角三角形周长分别为a 、b ,则112ab ≥,a b +≥2,2k a b =+,故5k ≥.下令5k =,2ab =,如有解,则可.()5a b -+,平方得()222225102a b a b a b ab +=-++++.ADEBCO取2ab =,得29,102.a b ab ⎧+=⎪⎨⎪=⎩因此a 、b 为方程21029200x x -+=的根,解得a 、bk 的最小值是5.18.1.20★★若ABC △的三边长a 、b 、c 均为整数,且140abc =,求ABC △内切圆半径. 解析 不妨设a b c ≤≤,于是7c ≥. 又14011c a b ab c<++=+≤,故140c c ≤,得10c ≤.于是c 只可能为7或10.7c =时,20ab =,只可能4a =,5b =,()182p a b c =++=,内切圆半径r ==. 10c =时,14ab =,没有满足要求的解.18.1.21★★证明:若a 、b 、c 是一组勾股数()222a b c +=,则存在正整数k 、u 、v 、u v >,(),1u v =使得()22c k u v =+,而()22a k u v =-,2b kuv =;或2a kuv =,()22b k u v =-.解析222a b c +=,设(a ,b ,c )k =,则1a ka =,1b kb =,1c kc =,222111a b c +=.易知1a 、1b 、1c 两两互质;1a 与1b 不可能同偶,否则12a ,1b ,1c ;1a 与1b 也不会同奇,否则()212mod 4c =,矛盾.于是1a 与1b 必一奇一偶,不妨设1a 奇而1b 偶,于是1c 为奇数.从而()()211111a c b c b =+-,11c b +与11c b -必互质,否则有一奇素数11|p c b +,11c b -,得|2p c ,12b ,故|p (1c ,1b ),与(1c ,1b )=1矛盾. 于是可设2111c b u +=,2111c b v -=,(1u ,1v )=1,且1u 、1v 均为奇数,解得221111122u v u v c +-⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,11111222u v u v b +-=⋅⋅,221111122u v u v a +-⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,令112u v u +=,112u v v -=,即得结论. 18.1.22★★★如图,F 、E 在ABC △的边AB 、AC 上,FE 的延长线与BC 的延长线交于D ,求证:AF 、BF 、CB 、CD 、AE 、EC 、FE 、ED 的长度不可能是1~8的排列. 解析 如果1EF =,则1AE AF EF -<=,得AE AF =,矛盾,故1EF ≠,同理AF 、AE 、ED 、CD 、EC 都不等于1.因此1只可能等于FB 或BC 之长,不失对称性,设1BF =,则1FD BD BF -<=,FD BD =,作CG AB ∥,G 在ED 上,四边形FBCG 乃一等腰梯形,于是EG FG EF BC EF =-=-为正整数.又1EG EC CG BF -<<=,故EG EC =,但BFD ∠为等腰三角形DFB 的底角,90BFD <︒∠,18090EGC BFD =︒->︒∠∠,为EGC △的最大内角,EC EG >,矛盾,因此结论证毕. 18.1.23★★★已知梯形ABCD 中,AD BC <,E 、F 分别在AB 、CD 上,EF AD BC ∥∥,ED BF ∥,如果AD 、EF 、BC 均为正整数,称该梯形为“整数梯形”.现对于正整数n ,有正整数x x <′<y ′<y ,x y x +=′+y ′=n ,且x 、y 为一“整数梯形”的上、下底, x ′、y ′为另一“整数梯形”的上、下底,求n 的最小值.解析 如图,由AED EFD △∽△ DEF FBC △∽△ 得AD AE DF EFEF BE FC BC===,得EF =,于是问题变为求最小的n ,使xy 与x ′y ′均为平方数.xy 、x ′y ′不可能都为4,故至少有一组≥9,显然另一组也不可能为4,于是xy ,x ′y ′≥9.如果xy 或x ′y ′25≥,则10n =≥.若xy 或x ′y ′=9或16,则19n =+或2810+=.于是n 的最小值为10,1x =,x ′=2,y ′=8,y =9.18.1.24★★★求证:存在无穷多个每边及对角线长均为不同整数的、两两不相似的凸四边形.AFE GDCB A DEFB CABDPC解析 如图,作圆内接四边形ABCD ,AC 与BD 垂直于P ,设a 为一整数,2a >,4AP a =,24BP a =-,241DP a =-,则24AB a =+,241AD a=+,,由此知()()224414aa CP a--=,而由ABP DCP △∽△,BPC APD △∽△知,()224414a BC a a-=+,()224144a CD a a -=+.同时乘以系数4a ,得()244AB a a =+,()2441AD a a =+,()()22441BC a a =-+,()()22414CD a a =-+,4244AC a a =-+,()2201BD a a =-.易知上述6个多项式无二者恒等,于是任两者相等只能得有限个a ,但正整数有无限个,因此有无限个a ,使6个多项式两两不等,又当a →+∞时,0BDAC→,因此有无限个这样的凸四边形两两不相似. 18.1.25★★★已知PA 、PB 为圆的切线,割线过P ,与圆交于M 、N ,与AB 交于S ,若PA 、PM 、MS 、SN 均为正整数,求PA 的最小值.解析 如图,易知有PM PNMS SN=(调和点列). 设PM a =,MS b =,SN c =,则()b a b c ac ++=,()b c b c a b+=-,从而PA === 设a ks =,b kt =,k =(a ,b ),则(s ,t )=1,s t >,s tc kts t+=-,PA =易见(s t +,s t -)=1,则s 、t 一奇一偶.于是由(()t s t +,s t -)=1,得|s t k -,且由PA 为整数知2s t x +=,2s t y -=,x 、y 为奇数.因为|s t k -,于是k 的最小值为s t -,()c t s t =+,PA sxy =,当s =1,2,3,4时,t 无解(即PA 不是整数),故5s ≥,又3x ≥,1y ≥,于是PA ≥15,当a =5,b =4,c =36时取到15PA =.若(s t +,s t -)=2,此时s 、t 同奇,k 的最小值为2s t-,此时()2t s t c +=,PA =,22s t x +=,22s t y -=,当1s =,3时,无t 使PA 为整数,于是5s ≥,又x y >,所以1y ≥,2x ≥,5210PA sxy =⨯=≥.当5a =,3b =,12c =时取到PA =10.PMABSN综上,PA 的最小值是10.18.1.26★★★一圆内接四边形的四边长及对角线长都是整数,求这类四边形中周长最小者. 解析 显然长与宽为4、3的矩形满足要求,其周长=14.若等腰梯形上、下底分别为3、4,腰为2,则由托勒密定理,对角线长为4,满足要求,此时周长为11.故最小周长≤11. 显然对圆内接凸四边形ABCD ,无边长为1.否则若设1AB =,—1AD BD AB <=,得AD BD =,同理AC CB =,于是C 、D 均在AB 中垂线上,构不成凸四边形.因此最小周长≥2×4=8.四边均为2,得正方形,对角线为2,另一边为3,得等腰梯形,10.当周长为10时,显然至少有两边为2.若是2、2、2、4能为2、2、3、3故最小周长为11.18.1.27★★★在Rt ABC △中,90BCA =︒∠,CD 是高,已知ABC △的三边长都是整数,且311BD =,求BCD △与ACD △的周长之比.解析 设ABC △的三边长分别为a 、b 、c .由题设知 2BC BD BA =⋅,故2311a c =.于是设211a l =,得211l c =由勾股定理得11b 2211l -是 完全平方数,设为()20t t >,则22211l t -=,()()211l t l t -+=.由于0l t l t <-<+,所以21,11.l t l t -=⎧⎨+=⎩解得61,60.l t =⎧⎨=⎩于是21161a =⨯,116160b =⨯⨯. 因为BCD CAD △∽△,所以它们的周长比等于它们的相似比,即1160a b =. 18.1.28★★★已知锐角三角形ABC 中,AD 是高,矩形SPQR 的面积是ABC △的1/3,其顶点S 、P 在BC 上,Q 、R 分别在AC 、AB 上,且BC 、AD 及矩形SPQR 的周长均为有理数,求AB ACBC+的最小值. 解析 如图,设ABC △的三边长依次为a 、b 、c ,AD h =,PQ x =,RS y =,则16xy ah =,及1x y AQ CQ a h AC AC+=+=.由条件,知a 、h 、x y +均为有理数. CB D由16x aa x+=,得x a ,33y h =,)2a h x y a h ++=±-,因此只能有a h =. 若过A 作BC 的平行线l ,再作C 关于l 的对称点C ',则AB AC AB AC +=+′≥BC′=,于是AB ACBC+,仅当AB AC =时取到. 18.1.29★★★★整数边三角形ABC 中,90BAC =︒∠,AD 是斜边上的高,BD 也是整数.若对同一个BD 能长度,有两个不全等的直角整数边三角形ABC 满足要求,求BD 的最小值. 解析 不妨设ABC △的三边长为a 、b 、c ,AD h =,BD d =,首先bch a=为有理数,又222h c d =-为整数,因此h 也是整数.又CD 为整数,故2h d也是整数.又ABD CBA △∽△故h b d c=.因此,只需正整数h 、c 、d 满足222h c d =-及2|d h ,这样的整数边三角形就存在.因为此时hcb d=是有理数,而222b h CD =+为整数,从而b 为整数.易知由2|d h 可得2|d c . 设21d d σ=,σ、1d 为正整数,且σ无平方因子,于是由2|h σ及2c 知|h σ,c .设1h h σ=,1c c σ=,代入得422111d c h =-,又由2|d h ,2c 得2211|d h σ,21c σ,今对1d 的任一素因子p ,其在1d 的指数()1s d 不会比1h 的指数高,否则()()111s d s h +≥,()()22112s d s h +≥,而()s σ最多为1,于是()()2211s d s h σ>,这是不可能的.于是11|d h ,同理11|d c .又令112h d h =,112c d c =,代入422111d c h =-得222122d c h =-. 于是对1d 有两组不同的2c 、2h 满足222122d c h =-.经计算18d ≥,故64d ≥.当64d =时,确实有满足要求的两组解:80AB =,60AC =,100BC =,和136AB =,255AC =,289BC =.故BD 的最小值是64.AR QB S D P CAB D C18.1.30★★★★试找一不等边三角形ABC ,使BC 及BC 边上的中线、角平分线、高的长度都是整数,BC 可以是多少(此时的中线、角平分线、高的长度分别为多少)?若要求BC 不是整数,但2BC 是整数,则BC 可为多少(此时中线、角平分线、高的长度分别为多少)?解析 首先处理BC 为整数的问题,我们选择的是直角三角形ABC ,对应边为a 、b 、c ,中线AM ,角平分线AD ,高AH ,2aAM =,bc AH a =,又ABC ABD ACD S S S =+△△△,得)2bc b c AD =+,故AD b c =+,于是a 为偶数2k,b =,c =,mnAH k =而2mn AD m n =+,2222m n k +=,这个方程有解1m =,7n =,5k =,得75AH =,5AM =,74AD =.乘以一个系数20,即得直角三角形ABC ,它的斜边为200,斜边上的中线为100,角平分线为35,高为28.下面处理BC 为无理数、2BC 为整数的情形,如图,延长AD ,与M P 交于P ,此处MP BC ⊥.易知A 、B 、P 、C 共圆(P 是ABC △外接圆弧BC 之中点).今从基本勾股数出发构造.取12AH =,13AD =,15AM =,则5DH =,9MH =,4MD =,485MD MP AH HD =⋅=,45255PD AD ==.易知BPD APB △∽△,于是25211760845525BP PD PA =⋅=⨯=,()22222608448302444425255BC BM PB MP ⎛⎫==-=-= ⎪⎝⎭. 再乘以系数5,得所求三角形的高60AH =,角平分线65AD =,中线75AM =,边BC =是无理数,但15120BC =.18.1.31★★作圆外切凸五边形ABCDE ,现知该五边形每边长均为整数,1AB =,又圆与BC切于K ,求BK .解析 如图,设CD 、DE 、EA 、AB 分别与圆切于P 、Q 、R 、S .则RE DP ED +=为整数,于是由题设,AR CP +亦为整数,而AR CP AS KC +=+.于是22BK BS BK BS ==+为整数,由于1BS AB <=,故22BS <,221BK BS ==,12BK =. ABMD HCPAS RB EQ KC P D。
人教版初二数学8年级下册 第18章(平行四边形)最值问题专题训练(含答案)
人教版数学八年级下期第十八章平行四边形最值问题训练一、选择题1.如图,点P是边长为1的菱形ABCD对角线AC上的一个动点,点M,N分别是AB,BC边上的中点,则MP+PN的最小值是()A. 1B. 1C. 2D. 222.如图,已知菱形ABCD的边长为6,点M是对角线AC上的一动点,且∠ABC=120°,则MA+MB+MD的最小值是( )A. 33B. 3+33C. 6+3D. 633.如图,在矩形ABCD中,AB=3,BC=4,在矩形内部有一动点P满足S△PAB=3S△PDC,则动点P到点A,B两点距离之和PA+PB的最小值为()A. 5B. 35C. 3+32D. 2134.如图,在边长为4的菱形ABCD中,BD=4,E、F分别是AD、CD上的动点(包含端点),且AE+CF=4,连接BE、EF、FB.则EF的最大值与最小值分别为()A. 4,2B. 4,23C. 5,3D. 5,325.如图,点P是正方形ABCD的边AD上的一动点,正方形的边长为4,点P到正方形的两条对角线AC和BD的距离分别为PM,PN,则PM2+PN2的最小值为()A. 2B. 4C. 9D. 126.如图,四边形ABCD是菱形,AB=8,且∠ABC=60°,M为对角线BD(不含B点)BM的最小值为( )上任意一点,则AM+12A. 43B. 33C. 42D. 32二、填空题7.如图,P为菱形ABCD的对角线上一点,PF⊥AD于F,PF=3cm,点E为AB边上一动点,则PE的最小值为______cm.8.如图,在边长为4的菱形ABCD中,∠A=60°,若M是AD边的中点,N是AB边上的一动点,将△AMN沿MN所在的直线翻折得到△A′MN,连接A′C,则A′C的最小值为 .9.如图,在菱形ABCD中,∠ABC=60°,AB=8,点M、N分别在边AB、CD上,且AM=2,DN=4,点P、Q分别为BC、AD上的动点,连接PM、PN、PQ,则PM+PN+PQ 的最小值为______.10.如图,长方形ABCD中,AB=6,BC=4,在长方形的内部以CD边为斜边任意作Rt△CDE,连接AE,则线段AE长的最小值是_____.11.如图,在矩形ABCD中,AB=3,AD=10,点E在AD上且DE=2.点G为AE的中点,点P为BC边上的一个动点,F为EP的中点,则GF+EF的最小值为________.12.如图,E,F是正方形ABCD的边AD上两个动点,满足AE=DF.连接CF交BD于点G,连接BE交AG于点H.若正方形的边长为4,则线段DH长度的最小值是____.三、解答题13.如图,在边长为m的菱形ABCD中,∠DAB=60°,E是AD上不同于A,D两点的一动点,F是CD上一动点,且AE+CF=m.(1)证明:无论E,F怎样移动,△BEF总是等边三角形;(2)求△BEF面积的最小值.14.如图,在菱形ABCD中,AB=6,∠ADC=120°,P为对角线AC上的一点,过P作PE∥AB交AD与E,PF∥AD交CD于F,连接BE、BF、EF(1)求AC的长;(2)求证:△BEF为等边三角形;(3)四边形BEPF面积的最小值为______15.如图1,四边形ABCD是矩形,点O位于对角线BD上,将△ADE,△CBF分别沿DE、BF翻折,点A,点C都恰好落在点O处.(1)求证:∠EDO=∠FBO;(2)求证:四边形DEBF是菱形:(3)如图2,若AD=2,点P是线段ED上的动点,求2AP+DP的最小值.16.如图,在矩形ABCD中,AD=2AB,E是边AD的中点,F是边AB上的一个动点,连结EF,过点E作EG⊥EF交BC于点G.(1)求证:EF=GE;(2)若AB=1,则AF+EF+CG的最小值为______.17.如图,正方形ABCD的边长为25,O是BC边的中点,P是正方形内一动点,且OP=2,连接DP,将线段DP绕点D逆时针旋转90°到DQ,连接AP,CQ.(1)直接写出线段AP和CQ的关系.(2)当A,O,P三点共线时,求线段DP的长.(3)连接PQ,求线段PQ的最小值.18.如图,菱形ABCD中,∠B=60°,点E在边BC上,点F在边CD上.(1)如图1,若E是BC的中点,∠AEF=60°,求证:BE=DF;(2)如图2,若∠EAF=60°,求证:△AEF是等边三角形;(3)在(2)的条件下,如果AB=10,那么△AEF的周长是否存在最小值?如果存在,请求出来.参考答案1.B2.D3.B4.B5.B6.A7.38.27-29.231+4310.211.512.25-213.解:(1)连接BD,∵∠DAB=60°,∴△ABD是等边三角形,∴AB=DB,又∵AE+CF=m,∴AE=DF,在△ABE 和△DBF 中AB =DB ∠A =∠BDF =60°AE =DF,∴△ABE ≌△DBF (SAS ),∴BE =BF ∴∠EBF =∠ABD =60°,∴△BEF 是等边三角形.(2)当BE ⊥AD 时面积最小,此时BE =m 2−(12m )2=32m ,△BEF 的EF 边上的高=(32m )2−(34m )2=34m ,S △BEF =12×32m ×34m =3163m 2.14.解:(1)连接BD ,交AC 于G ,∵菱形ABCD 中,AC 和BD 是对角线,∴BD ⊥AC ,AG =CG =12AC ,∵AB =6,∠ADC =120°,∴∠BAC =∠BCA =30°,在Rt △ABG 中,AG =AB •cos ∠BAC =6×32=33,∴AC =2AG =63;(2)证明:∵在菱形ABCD 中,AB =6,∠ADC =120°,∴∠BAD =∠BCD =60°,∠ABD =∠CBD =∠ADB =∠CDB =60°,∴△ABD 是等边三角形,∴BD =AB =BC =6,∵PE ∥AB ,PF ∥AD ,∴∠CPF =∠CAD ,四边形DEPF 是平行四边形,∴ED =PF ,∵AD =DC ,∴∠CAD =∠ACD ,∴∠CPF =∠ACD ,∴PF =FC ,∴ED =FC ,在△BED 和△BFC 中ED =FC ∠EDB =∠FCB =60°BD =BC∴△BED ≌△BFC (SAS ),∴BE =BF ,∠EBD =∠FBC ,∵∠FBC +∠FBD =∠CBD =60°,∴∠EBD +∠FBD =∠EBF =60°,∴△BEF 是等边三角形;(3)93215.(1)证明:∵四边形ABCD 是矩形,∴AD ∥BC ,∴∠ADB =∠CBD ,∵将△ADE ,△CBF 分别沿DE 、BF 翻折,点A ,点C 都恰好落在点O 处.∴△ADE ≌△ODE ,∴△CFB ≌△OFB ,∴∠ADE =∠ODE =12∠ADB ,∠CBF =∠OBF =12∠CBD ,∴∠EDO =∠FBO ;(2)证明:∵∠EDO =∠FBO ,∴DE ∥BF ,∵四边形ABCD 是矩形,∴AB ∥CD ,AD =BC ,∠A =90°,∵DE ∥BF ,AB ∥CD ,∴四边形DEBF 是平行四边形,又∵△ADE △≌△ODE ,∴∠A =∠DOE =90°,∴EF ⊥BD ,∴四边形DEBF 是菱形;(3)解:过点P 作PH ⊥AD 于点H ,∵四边形DEBF是菱形,△ADE≌△ODE,∴∠ADE=∠ODE=∠ODF=30°,∴在Rt△DPH中,2PH=PD,∴2AP+PD=2PA+2PH=2(AP+PH),过点O作OM⊥AD,与DE的交点即是2AP+PD的值最小的点P的位置.而此时(2AP+PD)的最小值=2OM,∵△ADE≌△ODE,AD=2,∴AD=DO=2,在Rt△OMD中,∵∠ODA=2∠ADE=60°,∴∠DOM=30°,∴DM=12DO=1,∵DM2+OM2=DO2,∴12+OM2=22,∴OM=3,∴(2PA+PD)的最小值为2OM=23.16.217.解:(1)AP=CQ,AP⊥CQ;理由如下:延长QC、AP交于点E,AP的延长线交BC于F,如图1所示:∵四边形ABCD是正方形,∴AD=CD,∠ADC=∠BCD=90°,AD∥BC,由旋转的性质得:∠PDQ=90°,DP=DQ,∴∠ADP=∠CDQ,在△ADP和△CDQ中,AD=CD∠ADP=∠CDQDP=DQ,∴△ADP≌△CDQ(SAS),∴AP=CQ,∠DAP=∠DCQ,∵∠BCD=90°,∴∠DCQ+∠ECF=90°,∵AD∥BC,∴∠DAP=∠CFE,∴∠CFE+∠ECF=90°,∴∠CEF=90°,∴AE⊥QE,∴AP⊥CQ;(2)作DH⊥AP于H,如图2所示:∵O是BC边的中点,∴OB=12BC=5,当A,O,P三点共线时,由勾股定理得:AO=AB2+OB2=(25)2+(5)2=5,∵四边形ABCD是正方形,∴∠B=90°,AD∥BC,∴∠DAH=∠BOA,∴sin∠DAH=sin∠BOA=ABAO =255,cos∠DAH=cos∠BOA=OBAO=55,∴DH=AD×sin∠DAH=25×255=4,AH=AD×cos∠DAH=25×55=2,∴PH=AO-AH-OP=5-2-2=1,∴DP=42+12=17;(3)连接OD,如图3所示:∵DQ=DP,∠PDQ=90°,∴PQ=2DP,OD=DC2+OC2=(25)2+(5)2=5,∵OP+DP≥OD,∴DP≥OD-OP=5-2=3,∴PQ≥32,∴线段PQ的最小值为32.18.证明:(1)如图1,连接AC,∵在菱形ABCD中,∠B=60°,∴AB=BC=CD,∠C=180°-∠B=120°,∴△ABC是等边三角形,∵E是BC的中点,∴AE⊥BC,∵∠AEF=60°,∴∠FEC=90°-∠AEF=30°,∴∠CFE=180°-∠FEC-∠ECF=180°-30°-120°=30°,∴∠FEC=∠CFE,∴EC=CF,∴BE=DF;(2)如图2,连接AC,∵△ABC是等边三角形,∴AB=AC,∠ACB=60°,∴∠B=∠ACF=60°,∵AD∥BC,∴∠AEB=∠EAD=∠EAF+∠FAD=60°+∠FAD,∠AFC=∠D+∠FAD=60°+∠FAD,∴∠AEB=∠AFC,在△ABE和△ACF中,∠B=∠ACF∠AEB=∠AFC,AB=AC∴△ABE≌△ACF(AAS),∴AE=AF,∵∠EAF=60°,∴△AEF是等边三角形.(3)由垂线段最短可知:当AE⊥BC时,AE有最小值.∵AE⊥BC,∠B=60°,∴AE AB =32.∴AE=10×32=53.∴△AEF周长的最小值为3×53=153.。
人教版初中数学《第18章整数几何》竞赛专题复习有答案
第18章 整数几何18.1.1★已知ABC △的两条高长分别是5、15,第三条高的长数,求这条高之长的所有可能值. 解析 由面积知,三条高的倒数可组成三角形三边,这是它们的全部条件. 设第三条高为h ,则 111,155111.515h h⎧+>⎪⎪⎨⎪+>⎪⎩ 解得151545h <<,h 可取4、5、6、7这四个值. 18.1.2★已知ABC △的三边长分别为3AB n x =+,2BC n x =+,CA n x =+,且BC 边上的高AD 的长为n ,其中n 为正整数,且01x <≤,问:满足上述条件的三角形有几个? 解析 注意AB 为ABC △之最长边,故90B ∠<︒,设BD y =,CD z =,则0y >,而z 可正可负.AB D C由2y z n x +=+,及()()()22223242y z n x n x n x x -=+-+=+⋅,得4y z x -=,32ny x =+,由勾股定理,知()222332n x n n x ⎛⎫++=+ ⎪⎝⎭,展开得12n x =,由01x <≤及n 为正整数,知1n =,2,…,12,这样的三角形有12个.18.1.3★已知一个直角三角形的三条边均为正整数,其中一条直角边不超过20,其外接圆半径与内切圆半径之比为52∶,求此三角形周长的最大值. 解析设该直角三角形直角边长为a 、b ,斜边为c ,则外接圆半径2cR =,内切圆半径2a b cr +-=,不妨设20a ≤. 由条件知52c a b c =+-,557a b c +=,平方,得()()222225249a b ab a b ++=+,即()2212250a b ab +-=,()()34430a b a b --=,于是3a k =,4b k =,5c k =,或4a k =,3b k =,5c k =,周长为12k ,k 为正整数.k 的最大值为6,此时各边为18、24、30,周长最大值为72.18.1.4★ABC △为不等边三角形,60A ∠=︒,7BC =,其他两边长均为整数,求ABC △的面积.A BCx y60°解析设AB x =,AC y =,则由余弦定理,有2249x y xy +-=.由条件x y ≠,不妨设x y <,则AB 为ABC △之最小边,x 只能取值1、2、3、4、5、6,分别代入,发现当3x =或5时,8y =,其余情形均无整数解.于是1sin602ABC S xy =︒=△或 18.1.5★★一点P 与半径为15的圆的圆心距离是9,求经过P 且长为整数的弦的条数. 解析 如图,O 半径为15,9OP =,过P 的弦ST 长为整数,APB 为直径,6AP =,24PB =,则144SP TP PA PB ⋅=⋅=,因此24ST SP TP =+=≥.又30ST AB =≤,故这样的弦共有()302412212-+⨯-=条,其中与AB 垂直的弦及AB 各一条,其余的弦每种长度有两条(关于AB 对称).18.1.6★★在直角三角形ABC 中,各边长都是整数,90C ∠=︒,CD 为边AB 上的高,D 为垂足,且3BD p =(p 奇素数),求ACAB的值(用p 表示). C解析由2BC BD AB =⋅知2BD BC ,故设2BC p t =(t 为正整数),则2BA pt =,又由勾股定理,知22442AC p t p t =-,故tp AC .设AC kpt =,代入得()()222p t k t k t k =-=+-,易知只能有2t k p +=,1t k -=,解得212p t +=,212p k -=,于是2211AC p AB p -=+. 18.1.7★★设正三角形ABC ,M 、N 分别在AB 、AC 上,MN BC ∥,两端延长MN ,交ABC △外接圆于P 、Q ,若PM 、MN 、AB 长均为正整数,求AB 的最小值.解析 如图, 易知NQ PM =也是整数.设AM x =,BM y =,PM NQ z ==,则M N x =,于是由相交弦定理,得()xy z x z =+,2z x y z=-.APQM NB C设y ks =,z kt =,(),k y z =,s t >,(),1s t =,则2kt x s t =-,由于()2,1s t t -=,故s tk -,要使2t AB x y k ks s t=+=+-达到最小,k 得取s t -,于是()2AB t s t s =+-.由于s t >,2s ≥,1t ≥,知()223t s t s t s +-+≥≥.当1AM =,2BM =时AB 取到最小值3,此时1PM =.18.1.8★★已知凸四边形ABCD 的四边长是两两不相等的整数,对边乘积之和等于四边形面积的两倍,且22250AD BC +=,求该四边形面积、对角线长度. 解析 不妨设AB α=,BC b =,CD c =,DA d =,AC 与BD 交于O ,则sin 2ABCD AC BD AOB S ac bd AC BD ⋅⋅∠==+⋅≥,于是由托勒密定理,知A 、B 、C 、D 必共圆,且满足AC BD ⊥.又由已知条件,22250b d +=,22250a c +=.经搜索知250表为平方和只有两组:22515+和22913+.由对称性,不妨设5a =,13b =,15c =,9d =,则19622ABCD ac bdS AC BD +=⋅==.由余弦定理,因cos cos 0BAD BCD ∠+∠=,得222222591315045195B D B D +-+-+=,得BD =AC18.1.9★★是否存在一个三边长恰是三个连续正整数,且其中一个内角等于另一个内角2倍的ABC △?证明你的结论. 解析 存在满足条件的三角形.当ABC △的三边长分别为6a =,4b =,5c =时,2A B ∠=∠.如图,当2A B ∠=∠时,延长BA 至点D ,使AD AC b ==.连结CD ,ACD △为等腰三角形.CD A因为BAC ∠为ACD △的一个外角,所以2BAC D ∠=∠.由已知,2BAC B ∠=∠,所以B D ∠=∠.所以CBD △为等腰三角形.又D ∠为ACD △与CBD △的一个公共角,有~ACD CBD △△,于是AD CD CD BD =,即b aa b c=+,所以()2a b b c =+.而()26445=⨯+,所以此三角形满足题设条件,故存在满足条件的三角形. 评注满足条件的三角形是唯一的.若2A B ∠=∠,可得()2a b b c =+.有如下三种情形:(ⅰ)当a c b >>时,设1a n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()()()21121n n n +=--,解得5n =,有6a =,4b =,5c =;(ⅱ)当c a b >>时,设1c n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()212n n n =-⋅.解得2n =,有2a =,1b =,3c =,此时不能构成三角形;(ⅲ)当a b c >>时,设1a n =+,b n =,1c n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()()2121n n n +=-,即2310n n --=,此方程无整数解.所以,三边长恰为三个连续的正整数,且其中一个内角等于另一个内角的2倍的三角形存在,而且只有三边长分别为4、5、6构成的三角形满足条件.18.1.10★★三边长为连续整数、周长不大于100、且面积是有理数的三角形共有多少个? 解析 设三角形三边依次为1n -、n 、1n +,则333n ≤≤,()131122p n n n n =-+++=,S △==于是()234n -是平方数,令()()22343n k -=,得2243n k -=,则32n ≤,224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()222343n k k =+≡,得2243n k -=,则32n ≤,224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()22343mod4n k =+≡,将2k =,4,6,8,10,12,14,16,18代入,发现仅当2k =,8时满足要求.因此这样的三角形共有两个,三边长依次为3、4、5与13、14、15.18.1.11★★某直角三角形边长均为整数,一直角边比斜边小1575,求其周长的最小值. 解析 设直角三角形直角边长a 、b ,斜边为1575a +,则()2221575a b a +=+, ()2157521575b a =+.由于221575357=⨯⨯,设105b k =,则2721575k a =+,设7a s =,则22225k s =+,于是k 的最小值为17,此时32s =,224a =,1785b =,1799c =.此时的最小周长为3808. 18.1.12★★已知ABC △,AD 是角平分线,14AB =,24AC =,AD 也是整数,求AD 所有可取的值.AEB D解析 如图,作DE AB ∥,E 在AC 上,则易知AE ED =. 又ED CD AC AB BC AB AC==+,故 22AB ACAD AE DE ED AB AC⋅<+==+33617.6819==…, 故17AD ≤.又当17AD ≤时,不难通过AED △构造出ABC △,故AD 所有可取的值为1,2, (17)18.1.13★面积为c 的正方形DEFG 内接于面积为1的正三角形ABC ,其中a 、b 、c 是整数,且b 不能被任何质娄的平方整除,求a cb-的值.ADGB E F C解析设正方形D E F G 的边长为x ,正三角形ABC 的边长为m ,则2m =,由A D G ABC △∽△,可得xx m -=.解得()3x m =.于是()222348x m ==.由题意得28a =,3b =,48c =,所以203a cb -=-. 17.1.14★★如图,AD 是ABC △的高,四边形PQRS 是ABC △的内接正方形,若BC ab =(即两位数),SRc =,ADd =,且a 、b 、c 、d 恰为从小到大的4个连续正整数,求ABC S △的所有可能值.AS RP D Q解析易知11SR AR CR SR BC AC AC AD ==-=-,于是有110c c a b d +=+,或1111132a a a +=+++,移项,得()()1111123a a a =+++,或2650a a -+=,解得1a =或5.于是有两解:12,3,4;BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩56,7,8.BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩易知这两组数据都符合要求,故24ABC S =△或224.18.1.15★★已知ABC △中,B ∠是锐角.从顶点A 向BC 边或其延长线作垂线,垂足为D ;从顶点C 向AB 边或其延长线作垂线,垂足为E .当2BD BC 和2BEAB均为正整数时,ABC △是什么三角形?并证明你的结论. 解析设2BD m BC =,2BEn AB=,m 、n 均为正整数,则 244cos 4BD BE mn B AB BC=⋅⋅=<, 所以,1mn =,2,3. (1)当1mn =时,1cos 2B =,60B ∠=︒,此时1m n ==.所以AD 垂直平分BC ,CE 垂直平分AB ,于是ABC △是等边三角形.(2)当2mn =时,cos B =45B ∠=︒,此时1m =,2n =,或2m =1n =,所以点E 与点A 重合,或点D 与点C 重合.故90BAC ∠=︒,或90BCA ∠=︒,于是ABC △是等腰直角三角形.(3)3mn =时,cos B =,30B ∠=︒,此时1m =,3n =,或3m =,1n =.于是AD 垂直平分BC ,或CE 垂直平分AB .故30ACB ∠=︒,或30BAC ∠=︒,于是ABC △是顶角为120︒的等腰三角形.18.1.6★★某直角三角形两直角边长均为整数,周长是面积的整数倍(就数字上讲),问问这样的直角三角形有多少个?解析 设直角边分别为a 、b ,则斜边c =,由条件知它是有理数,故必定是整数.设2ka b ab +,k 为正整数,于是k =.由于a b +也是正整数,故它只能为1、2或4,记作k '.由a b k +-'()2220ab k a b k -'++'=,()()22a k b k k -'-'=',1k '=时无解;2k '=时,有()()222a b --=,{a ,b }={3,4};4k '=时,()()448a b --=,{a ,b }={5,12}或{6,8},所以这样的直角三角形共有3个. 18.1.17★★在等腰ABC △中,已知AB AC kBC ==,这里k 为大于1的自然数,点D 、E 依次在AB 、AC 上,且DB BC CE ==,CD 与BE 相交于O ,求使OCBC为有理数的最小自然数k .ADEBCO解析如图,连结DE ,则DE BC ∥,11DE AD AB BC BC AB AB k -===-,1k DE BC k-=. 由于四边形D B C E 为等腰梯形,则由托勒密定理(或过D 、E 作BC 垂线亦可),2222121k k CD CD BE DE BC DB CE BC BC BC k k--=⋅=⋅+⋅=+=,又21CO BC kCD DE BC k ==+-,于是CO BC =k 与21k -互质,由题设知其必须均为平方数,1k >,25k =适合,这是满足要求的最小自然数.18.1.18★★★对于某些正整数n 来说,只有一组解xyz n =(不计顺序),这里,x 、y 、z 是正整数且可构成三角形的三边长,这样的()100n ≤共有多少个? 解析显然,当n p =(素数)时无解;当2n p =或1时只有一组解(1,p ,p )或(1,1,1);当n pq =(p 、q 为不同素数)时无解;当4n p =(p 为大于3的素数)时也无解.剩下的数为8,12,16,18,24,27,30,32,36,40,42,45,48,50,54,56,60,63,64,66,70,72,75,78,80,81,84,88,90,96,98,99,100. 易验证,无解的n 有:30,42,54,56,63,66,70,78,88,99;唯一解的n 有:8,12,16,18,24,27,32,40,45,48,50,75,80,81,84,90,96,98;不止一组解的n 有:36,60,64,72,100.注意:判定无解的主要依据是,abc n =,c ab >时无解,困为1c ab a b ++≥≥. 因此,有解的n 共有23个.18.1.19★★面积为整数的直角三角形周长为正整数k ,求k 的最小值,并求此时这个直角三角形的两条直角边的可取值(如不止一组解,只需举了一组即可).解析设该直角三角形的直角三角形周长分别为a 、b ,则112ab ≥,a b +≥2,2k a b =+,故5k ≥.下令5k =,2ab =,如有解,则可.()5a b =-+,平方得()222225102a b a b a b ab +=-++++.取2ab =,得29,102.a b ab ⎧+=⎪⎨⎪=⎩因此a 、b 为方程21029200x x -+=的根,解得a 、bk 的最小值是5.18.1.20★★若ABC △的三边长a 、b 、c 均为整数,且140abc =,求ABC △内切圆半径. 解析 不妨设a b c ≤≤,于是7c ≥.又14011c a b ab c<++=+≤,故140c c ≤,得10c ≤.于是c 只可能为7或10. 7c =时,20ab =,只可能4a =,5b =,()182p a b c =++=,内切圆半径r =. 10c =时,14ab =,没有满足要求的解.18.1.21★★证明:若a 、b 、c 是一组勾股数()222a b c +=,则存在正整数k 、u 、v 、u v >,(),1u v =使得()22c k u v =+,而()22a k u v =-,2b kuv =;或2a kuv =,()22b k u v =-.解析222a b c +=,设(a ,b ,c )k =,则1a ka =,1b kb =,1c kc =,222111a b c +=.易知1a 、1b 、1c 两两互质;1a 与1b 不可能同偶,否则12a ,1b ,1c ;1a 与1b 也不会同奇,否则()212mod4c =,矛盾.于是1a 与1b 必一奇一偶,不妨设1a 奇而1b 偶,于是1c 为奇数. 从而()()211111a c b c b =+-,11c b +与11c b -必互质,否则有一奇素数11|p c b +,11c b -,得|2p c ,12b ,故|p (1c ,1b ),与(1c ,1b )=1矛盾.于是可设2111c b u +=,2111c b v -=,(1u ,1v )=1,且1u 、1v 均为奇数,解得221111122u v u v c +-⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,11111222u v u v b +-=⋅⋅,221111122u v u v a +-⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,令112u v u +=,112u v v -=,即得结论. 18.1.22★★★如图,F 、E 在ABC △的边AB 、AC 上,FE 的延长线与BC 的延长线交于D ,求证:AF 、BF 、CB 、CD 、AE 、EC 、FE 、ED 的长度不可能是1~8的排列. 解析 如果1EF =,则1A E A F E F -<=,得A E A F =,矛盾,故1EF ≠,同理AF 、AE 、ED 、CD 、EC 都不等于1.AFE GDCB因此1只可能等于FB 或BC 之长,不失对称性,设1BF =,则1FD BD BF -<=,FD BD =,作CG AB ∥,G 在ED 上,四边形FBCG 乃一等腰梯形,于是EG FG EF BC EF =-=-为正整数.又1EG EC CG BF -<<=,故E G E C =,但BFD ∠为等腰三角形DFB 的底角,90BFD <︒∠,18090EGC BFD =︒->︒∠∠,为EGC △的最大内角,EC EG >,矛盾,因此结论证毕.18.1.23★★★已知梯形ABCD 中,AD BC <,E 、F 分别在AB 、CD 上,EF AD BC ∥∥,ED BF ∥,如果AD 、EF 、BC 均为正整数,称该梯形为“整数梯形”.现对于正整数n ,有正整数x x <′<y ′<y ,x y x +=′+y ′=n ,且x 、y 为一“整数梯形”的上、下底, x ′、y ′为另一“整数梯形”的上、下底,求n 的最小值. 解析 如图,由AED EFD △∽△,DEF FBC △∽△,得AD AE DF EFEF BE FC BC===,得E F C =n ,使xy 与x ′y ′均为平方数.A DEFB Cxy 、x ′y ′不可能都为4,故至少有一组≥9,显然另一组也不可能为4,于是xy ,x ′y ′≥9.如果xy 或x ′y ′25≥,则10n =≥.若xy 或x ′y ′=9或16,则19n =+或2810+=.于是n 的最小值为10,1x =,x ′=2,y ′=8,y =9.18.1.24★★★求证:存在无穷多个每边及对角线长均为不同整数的、两两不相似的凸四边形.ABDPC解析 如图,作圆内接四边形ABCD ,AC 与BD 垂直于P ,设a 为一整数,2a >,4AP a =,24BP a =-,241DP a =-,则24AB a =+,241AD a=+,,由此知()()224414aa CP a--=,而由ABP DCP △∽△,BPC APD △∽△知,()224414a BC a a-=+,()224144a CD a a -=+.同时乘以系数4a ,得()244AB a a =+,()2441AD a a =+,()()22441BC a a =-+,()()22414CD a a =-+,4244AC a a =-+,()2201BD a a =-.易知上述6个多项式无二者恒等,于是任两者相等只能得有限个a ,但正整数有无限个,因此有无限个a ,使6个多项式两两不等,又当a →+∞时,0BDAC→,因此有无限个这样的凸四边形两两不相似. 18.1.25★★★已知PA 、PB 为圆的切线,割线过P ,与圆交于M 、N ,与AB 交于S ,若PA 、PM 、MS 、SN 均为正整数,求PA 的最小值.PMABSN解析 如图,易知有PM PNMS SN=(调和点列). 设PM a =,MS b =,SN c =,则()b a bc a ++=,()b c b c a b+=-,从而PA === 设a ks =,b kt =,k =(a ,b ),则(s ,t )=1,s t >,s tc kts t+=-,PA =易见(s t +,s t -)=1,则s 、t 一奇一偶.于是由(()t s t +,s t -)=1,得|s t k -,且由PA 为整数知2s t x +=,2s t y -=,x 、y 为奇数.因为|s t k -,于是k 的最小值为s t -,()c t s t =+,PA sxy =,当s =1,2,3,4时,t 无解(即PA 不是整数),故5s ≥,又3x ≥,1y ≥,于是PA ≥15,当a =5,b =4,c =36时取到15PA =.若(s t +,s t -)=2,此时s 、t 同奇,k 的最小值为2s t-,此时()2t s t c +=,PA =22s t x +=,22s t y -=,当1s =,3时,无t 使PA 为整数,于是5s ≥,又x y >,所以1y ≥,2x ≥,5210PA sxy =⨯=≥.当5a =,3b =,12c =时取到PA =10. 综上,PA 的最小值是10.18.1.26★★★一圆内接四边形的四边长及对角线长都是整数,求这类四边形中周长最小者. 解析 显然长与宽为4、3的矩形满足要求,其周长=14.若等腰梯形上、下底分别为3、4,腰为2,则由托勒密定理,对角线长为4,满足要求,此时周长为11.故最小周长≤11. 显然对圆内接凸四边形ABCD ,无边长为1.否则若设1AB =,—1AD BD AB <=,得AD BD =,同理AC CB =,于是C 、D 均在AB 中垂线上,构不成凸四边形.因此最小周长≥2×4=8.四边均为2,得正方形,对角线为2,另一边为3,得等腰梯形,10.当周长为10时,显然至少有两边为2.若是2、2、2、4能为2、2、3、3故最小周长为11.18.1.27★★★在Rt ABC △中,90BCA =︒∠,CD 是高,已知ABC △的三边长都是整数,且311BD =,求BCD △与ACD △的周长之比.CB D A解析 设ABC △的三边长分别为a 、b 、c .由题设知 2BC BD BA =⋅,故2311a c =.于是设211a l =,得211l c =由勾股定理得11b ==2211l -是 完全平方数,设为()20t t >,则22211l t -=,()()211l t l t -+=.由于0l t l t <-<+,所以21,11.l t l t -=⎧⎨+=⎩解得61,60.l t =⎧⎨=⎩于是21161a =⨯,116160b =⨯⨯. 因为BCD CAD △∽△,所以它们的周长比等于它们的相似比,即1160a b =.18.1.28★★★已知锐角三角形ABC 中,AD 是高,矩形SPQR 的面积是ABC △的1/3,其顶点S 、P 在BC 上,Q 、R 分别在AC 、AB 上,且BC 、AD 及矩形SPQR 的周长均为有理数,求AB ACBC+的最小值. 解析 如图,设ABC △的三边长依次为a 、b 、c ,AD h =,PQ x =,RS y =,则16xy ah =,及1x y AQ CQ a h AC AC+=+=.由条件,知a 、h 、x y +均为有理数. AR QB S D P C由16x aa x+=,得x a =,33y h =,)2a h x y a h ++=±-,因此只能有a h =.若过A 作BC 的平行线l ,再作C 关于l 的对称点C ',则AB AC AB AC +=+′≥BC ′=,于是AB ACBC+,仅当AB AC =时取到. 18.1.29★★★★整数边三角形ABC 中,90BAC =︒∠,AD 是斜边上的高,BD 也是整数.若对同一个BD 能长度,有两个不全等的直角整数边三角形ABC 满足要求,求BD 的最小值.解析 不妨设ABC △的三边长为a 、b 、c ,AD h =,BD d =,首先bch a=为有理数,又222h c d =-为整数,因此h 也是整数.又CD 为整数,故2h d也是整数.又ABD CBA △∽△,故h b d c=. AB D C因此,只需正整数h 、c 、d 满足222h c d =-及2|d h ,这样的整数边三角形就存在.因为此时hcb d=是有理数,而222b h CD =+为整数,从而b 为整数.易知由2|d h 可得2|d c . 设21d d σ=,σ、1d 为正整数,且σ无平方因子,于是由2|h σ及2c 知|h σ,c .设1h h σ=,1c c σ=,代入得422111d c h =-,又由2|d h ,2c 得2211|d h σ,21c σ,今对1d 的任一素因子p ,其在1d 的指数()1s d 不会比1h 的指数高,否则()()111s d s h +≥,()()22112s d s h +≥,而()s σ最多为1,于是()()2211s d s h σ>,这是不可能的.于是11|d h ,同理11|d c .又令112h d h =,112c d c =,代入422111d c h =-得222122d c h =-. 于是对1d 有两组不同的2c 、2h 满足222122d c h =-.经计算18d ≥,故64d ≥.当64d =时,确实有满足要求的两组解:80AB =,60AC =,100BC =,和136AB =,255AC =,289BC =.故BD 的最小值是64.18.1.30★★★★试找一不等边三角形ABC ,使BC 及BC 边上的中线、角平分线、高的长度都是整数,BC 可以是多少(此时的中线、角平分线、高的长度分别为多少)?若要求BC 不是整数,但2BC 是整数,则BC 可为多少(此时中线、角平分线、高的长度分别为多少)?解析 首先处理BC 为整数的问题,我们选择的是直角三角形ABC ,对应边为a 、b 、c ,中线AM ,角平分线AD ,高AH ,2aAM =,bc AH a =,又ABC ABD ACDS S S =+△△△,得)bc b c AD =+,故AD =,于是a 为偶数2k ,b =,c =,mnAH k =而2mn AD m n =+,2222m n k +=,这个方程有解1m =,7n =,5k =,得75AH =,5AM =,74AD =.乘以一个系数20,即得直角三角形ABC ,它的斜边为200,斜边上的中线为100,角平分线为35,高为28.下面处理BC 为无理数、2BC 为整数的情形,如图,延长AD ,与MP 交于P ,此处MP BC ⊥.易知A 、B 、P 、C 共圆(P 是ABC △外接圆弧BC 之中点).今从基本勾股数出发构造.取12AH =,13AD =,15AM =,则5DH =,9MH =,4MD =,485MD MP AH HD =⋅=,45255PD AD ==. ABMD HCP易知BPD APB △∽△,于是25211760845525BP PD PA =⋅=⨯=,()22222608448302444425255BC BM PB MP ⎛⎫==-=-= ⎪⎝⎭. 再乘以系数5,得所求三角形的高60AH =,角平分线65AD =,中线75AM =,边BC =15120BC =.18.1.31★★作圆外切凸五边形ABCDE ,现知该五边形每边长均为整数,1AB =,又圆与BC 切于K ,求BK .解析 如图,设CD 、DE 、EA 、AB 分别与圆切于P 、Q 、R 、S .则RE DP ED +=为整数,于是由题设,AR CP +亦为整数,而AR CP AS KC +=+.于是22BK BS BK BS ==+为整数,由于1BS AB <=,故22BS <,221BK BS ==,12BK =. A S RB EQ K CPD。
人教版数学8年级下册第18章测试题及答案解析
第18章测试题1、在直线l 上依次摆放着七个正方形(如图所示)。
已知斜放置的三个正方形的面积分别是1、2、3,正放置的四个正方形的面积依次是S 1、S 2、S3、S 4,则S 1+S 2+S 3+S 4=_______。
解析:设面积为S 1的正方形的边长AB=x ,面积为S 2的正方形的边长DE=y ,面积为S 3的正方形的边长PQ=m ,面积为S 4的正方形的边长ST=n ,我们易证△BAC ≌△CDE ,△GFH ≌△HMO ,△QPR ≌△RTS ,所以,根据勾股定理,得:x 2+y 2=BC 2=1,y 2+z 2=GH 2=2,z 2+m 2=QR 2=3,x 2+y 2+y 2+z 2+z 2+m 2=1+2+3,x 2+y 2 +z 2+m 2+(z 2+y 2)=1+2+3,x 2+y 2 +z 2+m 2+(z 2+y 2)=1+2+3,x 2+y 2 +z 2+m 2=4,即S 1+S 2+S 3+S 4=4。
2、在5×5的正方形网格上,如图2,在三角形ABC 中,三角形的三边的长分别为a ,b ,c ,则a 、b 、c 的大小的关系是 :A a <b <cB c <a <bC c <b <aD b <a <c (04广州)分析 :假设每个正方形的边长为1,分别在三个阴影三角形中,根据勾股定理,得: AC=b==+2215,AB=c=2232+=13, BC=a=231+=10所以,b <a <c ,因此,D 是正确的。
解:选D 。
3、在5×5的正方形网格上,如图3,在三角形ABC 中,三角形的三边的长分别为a ,b ,c ,则点B 到AC 的距离是 。
分析:直接求这个距离,比较不容易,如果通过求三角形ABC 的面积,后利用面积公式求就容易多了。
假设每个正方形的边长为1,根据勾股定理,得: AC=b==+2215,三角形ABC 的面积=3×3-21×1×3-21×1×2-21×2×3=27,所以,21×5×h=27, 所以,h=557。
【优选整合】人教版数学八年级下册 第18章小结与复习 测试
平行四边形基础检测题一、选择题1.如果正多边形的一个内角等于135°,那么这个正多边形的边数是()A. 5B. 6C. 7D. 82.从一个多边形的任何一个顶点出发都只有6条对角线,则它的边数是()A. 6B. 7C. 8D. 93.如图在平面直角坐标系中,□MNEF的两条对角线ME,NF交于原点O,点F的坐标是(3,2),则点N的坐标是()A. (-3,-2)B. (-3,2)C. (-2,3)D. (2,3)4.如图,在▱ABCD中,AB=6,BC=8,∠C的平分线交AD于E,交BA的延长线于F,则AE+AF的值等于()A. 2B. 3C. 4D. 65.在▱ABCD中,AD=2DC,M、N分别在BA、AB的延长线上,且MA=AB=BN,则MC与DN的关系是()A. 相等B. 垂直C. 垂直且相等D. 不能确定6.如图所示,在平行四边形ABCD中,∠ABE=∠AEB,AE∥DF,DC是∠ADF的角平分线.下列说法正确的是()①BE=CF②AE是∠DAB的角平分线③∠DAE+∠DCF=120°.A. ①B. ①②C. ①②③D. 都不正确7.如图,▱ABCD中,AB=4,BC=5,∠ABC=60°,对角线AC,BD交于点O,过点O作OE⊥AD,则OE等于()A. B. 2 C. 2 D. 2.58.在下列条件中,不能判定四边形为平行四边形的是()A. 一组对边平行,另一组对边相等B. 一组对边平行且相等C. 两组对边分别平行D. 对角线互相平分9.如图,▱ABCD的对角线AC、BD相交于点O,若AC+BD=10,BC=4,则△BOC的周长为()A. 8B. 9C. 10D. 1410.如图,在▱ABCD中,∠ABC和∠BCD的平分线交边AD于点E,且BE=12,CE=5,则点A到BC的距离是()A. B. 4 C. D.二、填空题11.如图,点D、E分别是△ABC中AB、AC边的中点,已知DE=3,则BC= ______ .12.如图,▱ABCD的对角线AC,BD相交于点O,点E是边AD的中点,若△BCD的周长为18,则△DEO的周长是______ .13.已知平行四边形的周长为50cm,AB﹕BC=3﹕2,则AB= ______ cm,BC= ______ cm.14.如图,对▱ABCD对角线交点O的直线分别交AB的延长线于点E,交CD的延长线于点F,若AB=4,AE=6,则DF的长等于______ .15.如图,在四边形ABCD中,E是BC边的中点,连接DE并延长,交AB的延长线于F点,CD∥AF,请你添加一个条件:______ ,使四边形ABCD是平行四边形.三、解答题16.如图,在平行四边形ABCD中,点E,F分别为边BC,AD的中点.求证:四边形AECF是平行四边形.17.已知:如图,在▱ABCD中,对角线AC,BD交于点O,AB⊥AC,AB=1,BC=.(1)求平行四边形ABCD的面积S□ABCD;(2)求对角线BD的长.18.已知:在四边形ABCD中,M是边BC的中点,AM、BD互相平分并交于点O,求证:四边形AMCD是平行四边形.19.如图,在△ABC中,D、E分别是边AB、AC的中点,延长BC至点F,使得CF=BC,连结CD、DE、EF.(1)求证:四边形CDEF是平行四边形.(2)若四边形CDEF的面积为8,则△ABC的面积为______ .20.如图,在平行四边形ABCD中,BE平分∠ABC交AD于点E,DF平分∠ADC交BC于F.求证:(1)△ABE≌△CDF;(2)若BD⊥EF,则判断四边形EBFD是什么特殊四边形,请证明你的结论.答案和解析【答案】1. D2. D3. A4. C5. B6. C7. A8. A9. B10. C11. 612. 913. 15;1014. 215. AB=BF16. 证明:∵四边形ABCD是平行四边形,∴AD∥BC,AD=BC,∵点E,F分别是BC,AD的中点,∴,,∴AF∥EC,AF=EC,∴四边形AECF是平行四边形.17. 解:(1)在Rt△ABC中,AC==2,则S□ABCD=AB×AC=2.(2)∵四边形ABCD是平行四边形,∴AO=OC,BO=OD,∴AO=1,在Rt△ABO中,BO==,∴BD=2.18. 证明:连接DM,如图所示,∵AM、BD互相平分于点O,即AO=OM,BO=DO,∴四边形ABMD为平行四边形,∴AD=BM,AD∥BM,又∵M为BC的中点,∴BM=CM,∴AD=MC,AD∥MC,∴四边形AMCD为平行四边形.19. 820. :∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB=CD,AD=CB,AD∥CB,∠A=∠C,∠ABC=∠ADC,∵BE平分∠ABC,DF平分∠ADC,∴∠ABE=∠ABC,∠CDF=∠ADC,∴∠ABE=∠CDF,在△ABE和△CDF中,,∴△ABE≌△CDF(ASA);(2)∴AE=CF,∴DE=BF,又∵DE∥BF,∴四边形EBFD是平行四边形.∵BD⊥EF,∴四边形EBFD是菱形.【解析】1. 【分析】本题主要考查多边形内角与外角的知识点,解答本题的关键是知道多边形的外角之和为360°,此题难度不大.根据正多边形的一个内角是135°,则知该正多边形的一个外角为45°,再根据多边形的外角之和为360°,即可求出正多边形的边数.【解答】解:∵正多边形的一个内角是135°,∴该正多边形的一个外角为45°,∵多边形的外角之和为360°,∴边数n=360÷45=8,∴该正多边形的边数是8.故选:D.2. 解:设多边形有n条边,则n-3=6,解得n=9.故选:D.可根据n边形从一个顶点引出的对角线与边的关系:n-3,列方程求解.此题主要考查了多边形对角线,多边形有n条边,则经过多边形的一个顶点的所有对角线有(n-3)条,经过多边形的一个顶点的所有对角线把多边形分成(n-2)个三角形.3. 解:在▱MNEF中,点F和N关于原点对称,∵点F的坐标是(3,2),∴点N的坐标是(-3,-2).要求点N的坐标,根据平行四边形的性质和关于原点对称的规律写出点N的坐标.本题考查的是利用平行四边形的性质结合三角形全等来解决有关线段相等的证明.4. 解:∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB∥CD,AD=BC=8,CD=AB=6,∴∠F=∠DCF,∵CF平分∠BCD,∴∠FCB=∠DCF,∴∠F=∠FCB,∴BF=BC=8,同理:DE=CD=6,∴AF=BF-AB=2,AE=AD-DE=2,∴AE+AF=4;故选:C.由平行四边形的性质和角平分线得出∠F=∠FCB,证出BF=BC=8,同理:DE=CD=6,求出AF=BF-AB=2,AE=AD-DE=2,即可得出结果.本题考查了平行四边形的性质、等腰三角形的判定;熟练掌握平行四边形的性质,证明三角形是等腰三角形是解决问题的关键.5. 解:设MC与AD交于E点,ND与BC交于F点,连接EF,∵MA=AB,AB=CD,∴MA=CD,又MA∥CD,∴△AME≌△DCE,∴AE=ED=AD=DC,同理可证,FC=DC;∴FC=ED,又FC∥ED,∴四边形EFCD是平行四边形,又FC=DC,∴▱EFCD是菱形;根据菱形“对角线互相垂直”的性质可知,MC⊥DN.故选B.假设MC和AD交于E,DN和BC交于F,由题可知△AME≌△DCE,即AE=DE=AD,同理BF=CF=BC,所以EF=MA=ED,且和AB平行,即四边形EFCD为菱形,因此对角线EC⊥FD,即MC和DN垂直.至于它们的数量关系,随着图形的变化,也随之变化,无法确定.此题考查了平行四边形以及菱形的判定和性质,利用菱形对角线互相垂直这一性质,可以证明线与线的垂直关系.6. 解:∵四边形ABCD为平行四边形,∴AD∥BC,且AD=BC,又∵AE∥DF,∴四边形AEDF为平行四边形,∴EF=AD,∴BC=EF,∴BE=CF,故①正确;∵DC平分∠ADF,∴∠ADC=∠FDC,又∵AD∥EF,∴∠ADC=∠DCF,∴∠DCF=∠FDC,∴DF=CF,又∵AE=DF,∴AE=CF=BE,又∵∠ABE=∠AEB,∴AB=AE,∴△ABE和△CDF为等边三角形,∴∠BAE=∠B=∠DAE=∠DCF=60°,∴AE平分∠DAB,∠DAE+∠DCF=120°,故②③正确;故选C.可证明四边形AEFD为平行四边形,可求得BC=EF,可判断①;结合角平分线的定义和条件可证明△ABE、△CDF为等边三角形,可判断②③,可得出答案.本题主要考查平行四边形的性质,掌握平行四边形的性质是解题的关键,即①平行四边形的对边平行且相等,②平行四边形的对角相等,③平行四边形的对角线互相平分.7. 解:作CF⊥AD于F,如图所示:∵四边形ABCD是平行四边形,∴∠ADC=∠ABC=60°,CD=AB=4,OA=OC,∴∠DCF=30°,∴DF=CD=2,∴CF=DF=2,∵CF⊥AD,OE⊥AD,CF∥OE,∵OA=OC,∴OE是△ACF的中位线,∴OE=CF=;故选:A.作CF⊥AD于F,由平行四边形的性质得出∠ADC=∠ABC=60°,CD=AB=4,OA=OC,求出∠DCF=30°,由直角三角形的性质得出DF=CD=2,求出CF=DF=2,证出OE是△ACF的中位线,由三角形中位线定理得出OE的长即可.本题考查了平行四边形的性质、直角三角形的性质、勾股定理、三角形中位线定理等知识;熟练掌握平行四边形的性质,证出OE是三角形的中位线是解决问题的关键.8. 解:根据平行四边形的判定,B、D、C均符合是平行四边形的条件,A则不能判定是平行四边形.故选A.平行四边形的判定:①两组对边分别平行的四边形是平行四边形;②两组对边分别相等的四边形是平行四边形;③两组对角分别相等的四边形是平行四边形;④对角线互相平分的四边形是平行四边形;⑤一组对边平行且相等的四边形是平行四边形.此题主要考查学生对平行四边形的判定的掌握情况.对于判定定理:“一组对边平行且相等的四边形是平行四边形.”应用时要注意必须是“一组”,而“一组对边平行且另一组对边相等”的四边形不一定是平行四边形.9. 解:∵ABCD是平行四边形,∴BD=AC,BO=OD,AO=OC,又∵AC+BD=10,∴BO+OC=5,∴△BOC的周长为5+4=9.故选B.根据平行四边形的性质可得AC=BD,从而可得出BO+CO的值,继而能得出△BOC的周长.本题考查平行四边形的性质,难度一般,关键是掌握平行四边形的性质.10. 解:∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB∥CD,AD∥BC,∴∠ABC+∠BCD=180°,∵∠ABC、∠BCD的角平分线的交点E落在AD边上,∴∠EBC+∠ECB=×180°=90°,∴∠BEC=90°,∵BE=12,CE=5,∴BC==13,作EM⊥BC于M,则EM==,∴点A到BC的距离是;故选:C.根据平行四边形的性质可证明△BEC是直角三角形,利用勾股定理可求出BC的长,作EM⊥BC于M,利用三角形的面积求出EM,即可得出结论.此题主要考查了平行四边形的性质以及平行线的性质和角平分线的性质,勾股定理等知识,正确把握平行四边形的性质是解题关键.11. 解:∵D,E分别是△ABC的边AC和AC的中点,∴DE是△ABC的中位线,∵DE=2,∴BC=2DE=6.故答案是:6.根据三角形中位线定理三角形的中位线平行于第三边,并且等于第三边的一半可知,ED=BC,进而由DE的值求得BC.本题主要考查三角形的中位线定理,中位线是三角形中的一条重要线段,由于它的性质与线段的中点及平行线紧密相连,因此,它在几何图形的计算及证明中有着广泛的应用.12. 解:∵E为AD中点,四边形ABCD是平行四边形,∴DE=AD=BC,DO=BD,AO=CO,∴OE=CD,∵△BCD的周长为18,∴BD+DC+BC=18,∴△DEO的周长是DE+OE+DO=(BC+DC+BD)=×18=9,故答案为:9.根据平行四边形的性质得出DE=AD=BC,DO=BD,AO=CO,求出OE=CD,求出△DEO的周长是DE+OE+DO=(BC+DC+BD),代入求出即可.本题考查了平行四边形的性质,三角形的中位线的应用,解此题的关键是求出DE=BC,DO=BD,OE=DC.13. 解:∵平行四边形的周长为50cm,∴AB+BC=25cm,∵AB﹕BC=3﹕2,∴AB=25×=15(cm)BC=25-15=10(cm).故答案为:15,10.由平行四边形的周长为50cm,可得AB+BC=25cm,又由AB﹕BC=3﹕2,即可求得答案.此题考查了平行四边形的性质.此题比较简单,注意熟记定理是解此题的关键.14. 解:连接AC,如图所示:∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB=CD=4,AB∥CD,AO=CO,∴∠F=∠E,在△COF和△AOE中,,∴△COF≌△AOE(AAS),∴DF=CF-CD=6-4=2;故答案为:2.首先根据平行四边形的性质可得AB=CD=4,AD∥CB,AO=CO,由AAS证明△COF≌△AOE可得CF=AE=6,即可得出DF的长.此题主要考查了平行四边形的性质、全等三角形的判定与性质;熟练掌握平行四边形的性质,证明三角形全等是解决问题的关键.15. 解:添加条件是AB=BF,理由是:∵CD∥AF,∴∠CDE=∠F,∵E是BC边的中点,∴CE=BE,在△CDE和△BFE中∴△CDE≌△BFE(AAS),∴DC=BF,∵AB=BF,CD∥AF,∴AB=CD,CD∥AB,∴四边形ABCD是平行四边形,故答案为:AB=BF.添加条件是AB=BF,求出∠CDE=∠F,CE=BE,根据AAS证△CDE≌△BFE,推出DC=BF,推出AB=CD,CD∥AB,根据平行四边形的判定推出即可.本题考查了平行四边形的判定,平行线的性质,全等三角形的性质和判定,关键是推出AB=CD,注意:有一组对边平行且相等的四边形是平行四边形.16. 根据平行四边形的性质可得AF∥EC.AF=EC,然后根据平行四边形的定义即可证得.本题考查了平行四边形的性质与判定;熟练掌握平行四边形的性质,证出AF=EC是解决问题的关键.17. (1)先求出AC,根据平行四边形的面积=底×高,进行计算即可.(2)在Rt△ABO中求出BO,继而可得BD的长.本题考查了平行四边形的性质,解答本题的关键是掌握平行四边形的对角线互相平分的性质.18. 连接DM,由AM与BD互相平分,利用对角线互相平分的四边形为平行四边形得到ABMD为平行四边形,利用平行四边形的对边平行且相等得到AD与BM平行且相等,由M为BC的中点,得到BM=CM,利用等量代换可得出AD=MC,又AD与MC平行,利用一组对边平行且相等的四边形为平行四边形得到AMCD 为平行四边形,利用平行四边形的对边平行且相等,即可得证.此题考查了平行四边形的判定与性质,以及线段中点定义,利用了等量代换的思想,熟练掌握平行四边形的判定与性质是解本题的关键.19. (1)证明:∵如图,在△ABC中,D、E分别是边AB、AC的中点,∴DE∥BC且DE =BC.又∵CF =BC,∴DE=CF,∴四边形CDEF是平行四边形.(2)解:∵DE∥BC,∴四边形CDEF与△ABC的高相等,设为h,又∵CF =BC,∴S△ABC=BC•h=CF•h=8,故答案是:8.(1)欲证明四边形CDEF是平行四边形,只需推知DE∥CF,DE=CF;(2)在四边形CDEF与△ABC中,CF =BC,且它们的高相等.本题考查了平行四边形的判定与性质.平行四边形的判定方法共有五种,应用时要认真领会它们之间的联系与区别,同时要根据条件合理、灵活地选择方法.20. (1)由平行四边形的性质得出AB=CD,AD=CB,AD∥CB,∠A=∠C,∠ABC=∠ADC,证出∠ABE=∠CDF,由ASA即可得出△ABE≌△CDF;(2)由全等三角形的性质得出AE=CF,得出DE=BF,证明四边形EBFD是平行四边形,由对角线互相垂直即可得出四边形EBFD是菱形.本题考查了菱形的判定、全等三角形的判定与性质、平行四边形的判定与性质;熟练掌握平行四边形的性质,并能进行推理论证是解决问题的关键.。
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人教版初中数学《第18章整数几何》竞赛专题复习含答案第18章整数几何18.1.1★已知ABC △的两条高长分别是5、15,第三条高的长数,求这条高之长的所有可能值.解析由面积知,三条高的倒数可组成三角形三边,这是它们的全部条件.设第三条高为h ,则111,155111.515h h⎧+>⎪⎪⎨⎪+>⎪⎩解得151545h <<,h 可取4、5、6、7这四个值.18.1.2★已知ABC △的三边长分别为3AB n x =+,2BC n x =+,CA n x =+,且BC 边上的高AD 的长为n ,其中n 为正整数,且01x <≤,问:满足上述条件的三角形有几个?解析注意AB 为ABC △之最长边,故90B ∠<︒,设BD y =,CD z =,则0y >,而z 可正可负.由2y z n x +=+,及()()()22223242y z n x n x n x x -=+-+=+⋅,得4y z x -=,32n y x =+,由勾股定理,知()222332n x n n x ⎛⎫++=+ ⎪⎝⎭,展开得12n x =,由01x <≤及n 为正整数,知1n =,2,…,12,这样的三角形有12个.18.1.3★已知一个直角三角形的三条边均为正整数,其中一条直角边不超过20,其外接圆半径与内切圆半径之比为52∶,求此三角形周长的最大值.解析设该直角三角形直角边长为a 、b ,斜边为c ,则外接圆半径2c R =,内切圆半径a b c r +-=,不妨设20a ≤.由条件知52c a b c =+-,557a b c +=,平方,得()()222225249a b ab a b ++=+,即()2212250a b ab +-=,()()34430a b a b --=,于是3a k =,4b k =,5c k =,或4a k =,3b k =,5c k =,周长为12k ,k 为正整数.k 的最大值为6,此时各边为18、24、30,周长最大值为72.18.1.4★ABC △为不等边三角形,60A ∠=︒,7BC =,其他两边长均为整数,求ABC △的面积.解析设AB x =,AC y =,则由余弦定理,有2249x y xy +-=.由条件x y ≠,不妨设x y <,则AB 为ABC △之最小边,x 只能取值1、2、3、4、5、6,分别代入,发现当3x =或5时,8y =,其余情形均无整数解.于是1sin 602ABC S xy =︒=△或18.1.5★★一点P 与半径为15的圆的圆心距离是9,求经过P 且长为整数的弦的条数.解析如图,O 半径为15,9OP =,过P 的弦ST 长为整数,APB 为直径,6AP =,24PB =,则144SP TP PA PB ⋅=⋅=,因此24ST SP TP =+≥.又30ST AB =≤,故这样的弦共有()302412212-+⨯-=条,其中与AB 垂直的弦及AB 各一条,其余的弦每种长度有两条(关于AB 对称).18.1.6★★在直角三角形ABC 中,各边长都是整数,90C ∠=︒,CD 为边AB 上的高,D 为垂足,且3BD p =(p 奇素数),求AC AB的值(用p 表示).解析由2BC BD AB =⋅知2BD BC ,故设2BC p t =(t 为正整数),则2BA pt =,又由勾股定理,知22442AC p t p t =-,故tp AC .设AC kpt =,代入得()()222p t k t k t k =-=+-,易知只能有2t k p +=,1t k -=,解得212p t +=,212p k -=,于是2211AC p AB p -=+.18.1.7★★设正三角形ABC ,M 、N 分别在AB 、AC 上,MN BC ∥,两端延长MN ,交ABC △外接圆于P 、Q ,若PM 、MN 、AB 长均为正整数,求AB 的最小值.解析如图,易知NQ PM =也是整数.设AM x =,BM y =,PM NQ z ==,则MN x =,于是由相交弦定理,得()xy z x z =+,2z x y z=-.设y ks =,z kt =,(),k y z =,s t >,(),1s t =,则2kt x s t=-,由于()2,1s t t -=,故s t k -,要使2t AB x y k ks s t=+=+-达到最小,k 得取s t -,于是()2AB t s t s =+-.由于s t >,2s ≥,1t ≥,知()223t s t s t s +-+≥≥.当1AM =,2BM =时AB 取到最小值3,此时1PM =.18.1.8★★已知凸四边形ABCD 的四边长是两两不相等的整数,对边乘积之和等于四边形面积的两倍,且22250AD BC +=,求该四边形面积、对角线长度.解析不妨设AB α=,BC b =,CD c =,DA d =,AC 与BD 交于O ,则sin 2ABCD AC BD AOB S ac bd AC BD ⋅⋅∠==+⋅≥,于是由托勒密定理,知A 、B 、C 、D 必共圆,且满足AC BD ⊥.又由已知条件,22250b d +=,22250a c +=.经搜索知250表为平方和只有两组:22515+和22913+.由对称性,不妨设5a =,13b =,15c =,9d =,则19622ABCD ac bd S AC BD +=⋅==.由余弦定理,因cos cos 0BAD BCD ∠+∠=,得222222591315045195BD BD +-+-+=,得BD =,于是AC =18.1.9★★是否存在一个三边长恰是三个连续正整数,且其中一个内角等于另一个内角2倍的ABC △?证明你的结论.解析存在满足条件的三角形.当ABC △的三边长分别为6a =,4b =,5c =时,2A B ∠=∠.如图,当2A B ∠=∠时,延长BA 至点D ,使AD AC b ==.连结CD ,ACD △为等腰三角形.因为BAC ∠为ACD △的一个外角,所以2BAC D ∠=∠.由已知,2BAC B ∠=∠,所以B D ∠=∠.所以CBD △为等腰三角形.又D ∠为ACD △与CBD △的一个公共角,有~ACD CBD △△,于是AD CD CD BD =,即b a a b c=+,所以()2a b b c =+.而()26445=⨯+,所以此三角形满足题设条件,故存在满足条件的三角形.评注满足条件的三角形是唯一的.若2A B ∠=∠,可得()2a b b c =+.有如下三种情形:(ⅰ)当a c b >>时,设1a n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()()()21121n n n +=--,解得5n =,有6a =,4b =,5c =;(ⅱ)当c a b >>时,设1c n =+,c n =,1b n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()212n n n =-⋅.解得2n =,有2a =,1b =,3c =,此时不能构成三角形;(ⅲ)当a b c >>时,设1a n =+,b n =,1c n =-(n 为大于1的正整数),代入()2a b b c =+,得()()2121n n n +=-,即2310n n --=,此方程无整数解.所以,三边长恰为三个连续的正整数,且其中一个内角等于另一个内角的2倍的三角形存在,而且只有三边长分别为4、5、6构成的三角形满足条件.18.1.10★★三边长为连续整数、周长不大于100、且面积是有理数的三角形共有多少个?解析设三角形三边依次为1n -、n 、1n +,则333n ≤≤,()131122p n n n n =-+++=,S =△==.于是()234n -是平方数,令()()22343n k -=,得2243n k -=,则32n ≤,224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()222343n k k =+≡,得2243n k -=,则32n ≤,224102034033n k -==≤,18k ≤.又k 不可能是奇数,否则()22343mod 4n k =+≡,将2k =,4,6,8,10,12,14,16,18代入,发现仅当2k =,8时满足要求.因此这样的三角形共有两个,三边长依次为3、4、5与13、14、15.18.1.11★★某直角三角形边长均为整数,一直角边比斜边小1575,求其周长的最小值.解析设直角三角形直角边长a 、b ,斜边为1575a +,则()2221575a b a +=+,()2157521575b a =+.由于221575357=⨯⨯,设105b k =,则2721575k a =+,设7a s =,则22225k s =+,于是k 的最小值为17,此时32s =,224a =,1785b =,1799c =.此时的最小周长为3808.18.1.12★★已知ABC △,AD 是角平分线,14AB =,24AC =,AD 也是整数,求AD 所有可取的值.解析如图,作DE AB ∥,E 在AC 上,则易知AE ED =.又ED CD AC AB BC AB AC==+,故22AB ACAD AE DE ED AB AC ⋅<+==+33617.68==…,故17AD ≤.又当17AD ≤时,不难通过AED △构造出ABC △,故AD 所有可取的值为1,2,…,17.18.1.13★面积为b c 的正方形DEFG 内接于面积为1的正三角形ABC ,其中a 、b 、c 是整数,且b 不能被任何质娄的平方整除,求a c b-的值.解析设正方形DEFG 的边长为x ,正三角形ABC 的边长为m ,则23m =,由ADG ABC △∽△,可得323x x m m -=.解得()33x m =-.于是()222233348x m ==.由题意得28a =,3b =,48c =,所以20a c -=-.17.1.14★★如图,AD 是ABC △的高,四边形PQRS 是ABC △的内接正方形,若BC ab =(即两位数),SR c =,AD d =,且a 、b 、c 、d 恰为从小到大的4个连续正整数,求ABC S △的所有可能值.解析易知11SR AR CR SR BC AC AC AD ==-=-,于是有110c c a b d +=+,或11111132a a a +=+++,移项,得()()1111123a a a =+++,或2650a a -+=,解得1a =或5.于是有两解:12,3,4;BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩56,7,8.BC SR AD =⎧⎪=⎨⎪=⎩易知这两组数据都符合要求,故24ABC S =△或224.18.1.15★★已知ABC △中,B ∠是锐角.从顶点A 向BC 边或其延长线作垂线,垂足为D ;从顶点C 向AB 边或其延长线作垂线,垂足为E .当2BD BC 和2BE AB 均为正整数时,ABC △是什么三角形?并证明你的结论.解析设2BD m BC =,2BE n AB=,m 、n 均为正整数,则244cos 4BD BE mn B AB BC =⋅⋅=<,所以,1mn =,2,3.(1)当1mn =时,1cos 2B =,60B ∠=︒,此时1m n ==.所以AD 垂直平分BC ,CE 垂直平分AB ,于是ABC △是等边三角形.(2)当2mn =时,cos B =,45B ∠=︒,此时1m =,2n =,或2m =1n =,所以点E 与点A 重合,或点D 与点C 重合.故90BAC ∠=︒,或90BCA ∠=︒,于是ABC △是等腰直角三角形.(3)3mn =时,cos B =,30B ∠=︒,此时1m =,3n =,或3m =,1n =.于是AD 垂直平分BC ,或CE 垂直平分AB .故30ACB ∠=︒,或30BAC ∠=︒,于是ABC △是顶角为120︒的等腰三角形.18.1.6★★某直角三角形两直角边长均为整数,周长是面积的整数倍(就数字上讲),问问这样的直角三角形有多少个?解析设直角边分别为a 、b ,则斜边c =设2k a b ab +,k 为正整数,于是k =.由于a b +也是正整数,故它只能为1、2或4,记作k '.由a b k +-'=,得()2220ab k a b k -'++'=,()()22a k b k k -'-'=',1k '=时无解;2k '=时,有()()222a b --=,{a ,b }={3,4};4k '=时,()()448a b --=,{a ,b }={5,12}或{6,8},所以这样的直角三角形共有3个.18.1.17★★在等腰ABC △中,已知AB AC kBC ==,这里k 为大于1的自然数,点D 、E 依次在AB 、AC 上,且DB BC CE ==,CD 与BE 相交于O ,求使OC BC为有理数的最小自然数k .解析如图,连结DE ,则DE BC ∥,11DE AD AB BC BC AB AB k -===-,1k DE BC k-=.由于四边形DBCE 为等腰梯形,则由托勒密定理(或过D 、E 作BC 垂线亦可),2222121k k CD CD BE DE BC DB CE BC BC k k --=⋅=⋅+⋅=+=,又21CO BC k CD DE BC k ==+-,于是CO BC =,由于k 与21k -互质,由题设知其必须均为平方数,1k >,25k =适合,这是满足要求的最小自然数.18.1.18★★★对于某些正整数n 来说,只有一组解xyz n =(不计顺序),这里,x 、y 、z 是正整数且可构成三角形的三边长,这样的()100n ≤共有多少个?解析显然,当n p =(素数)时无解;当2n p =或1时只有一组解(1,p ,p )或(1,1,1);当n pq =(p 、q 为不同素数)时无解;当4n p =(p 为大于3的素数)时也无解.剩下的数为8,12,16,18,24,27,30,32,36,40,42,45,48,50,54,56,60,63,64,66,70,72,75,78,80,81,84,88,90,96,98,99,100.易验证,无解的n 有:30,42,54,56,63,66,70,78,88,99;唯一解的n 有:8,12,16,18,24,27,32,40,45,48,50,75,80,81,84,90,96,98;不止一组解的n 有:36,60,64,72,100.注意:判定无解的主要依据是,abc n =,c ab >时无解,困为1c ab a b ++≥≥.因此,有解的n 共有23个.18.1.19★★面积为整数的直角三角形周长为正整数k ,求k 的最小值,并求此时这个直角三角形的两条直角边的可取值(如不止一组解,只需举了一组即可).解析设该直角三角形的直角三角形周长分别为a 、b ,则112ab ≥,a b +≥2,2k a b =++,故5k ≥.下令5k =,2ab =,如有解,则可.()5a b =-+,平方得()222225102a b a b a b ab +=-++++.取2ab =,得29,102.a b ab ⎧+=⎪⎨⎪=⎩因此a 、b 为方程21029200x x -+=的根,解得a 、bk 的最小值是5.18.1.20★★若ABC △的三边长a 、b 、c 均为整数,且140abc =,求ABC △内切圆半径.解析不妨设a b c ≤≤,于是7c ≥.又14011c a b ab c <++=+≤,故140c c≤,得10c ≤.于是c 只可能为7或10.7c =时,20ab =,只可能4a =,5b =,()182p a b c =++=,内切圆半径2r =.10c =时,14ab =,没有满足要求的解.18.1.21★★证明:若a 、b 、c 是一组勾股数()222a b c +=,则存在正整数k 、u 、v 、u v >,(),1u v =使得()22c k u v =+,而()22a k u v =-,2b kuv =;或2a kuv =,()22b k u v =-.解析222a b c +=,设(a ,b ,c )k =,则1a ka =,1b kb =,1c kc =,222111a b c +=.易知1a 、1b 、1c 两两互质;1a 与1b 不可能同偶,否则12a ,1b ,1c ;1a 与1b 也不会同奇,否则()212mod 4c =,矛盾.于是1a 与1b 必一奇一偶,不妨设1a 奇而1b 偶,于是1c 为奇数.从而()()211111a c b c b =+-,11c b +与11c b -必互质,否则有一奇素数11|p c b +,11c b -,得|2p c ,12b ,故|p (1c ,1b ),与(1c ,1b )=1矛盾.于是可设2111c b u +=,2111c b v -=,(1u ,1v )=1,且1u 、1v 均为奇数,解得221111122u v u v c +-⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,11111222u v u v b +-=⋅⋅,221111122u v u v a +-⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,令112u v u +=,112u v v -=,即得结论.18.1.22★★★如图,F 、E 在ABC △的边AB 、AC 上,FE 的延长线与BC 的延长线交于D ,求证:AF 、BF 、CB 、CD 、AE 、EC 、FE 、ED 的长度不可能是1~8的排列.解析如果1EF =,则1AE AF EF -<=,得AE AF =,矛盾,故1EF ≠,同理AF 、AE 、ED 、CD 、EC 都不等于1.因此1只可能等于FB 或BC 之长,不失对称性,设1BF =,则1FD BD BF -<=,FD BD =,作CG AB ∥,G 在ED 上,四边形FBCG 乃一等腰梯形,于是EG FG EF BC EF =-=-为正整数.又1EG EC CG BF -<<=,故EG EC =,但BFD ∠为等腰三角形DFB 的底角,90BFD <︒∠,18090EGC BFD =︒->︒∠∠,为EGC △的最大内角,EC EG >,矛盾,因此结论证毕.18.1.23★★★已知梯形ABCD 中,AD BC <,E 、F 分别在AB 、CD 上,EF AD BC ∥∥,ED BF ∥,如果AD 、EF 、BC 均为正整数,称该梯形为“整数梯形”.现对于正整数n ,有正整数x x <′<y ′<y ,x y x +=′+y ′=n ,且x 、y 为一“整数梯形”的上、下底,x ′、y ′为另一“整数梯形”的上、下底,求n 的最小值.解析如图,由AED EFD △∽△,DEF FBC △∽△,得AD AE DF EF EF BE FC BC ===,得EF =,于是问题变为求最小的n ,使xy 与x ′y ′均为平方数.xy 、x ′y ′不可能都为4,故至少有一组≥9,显然另一组也不可能为4,于是xy ,x ′y ′≥9.如果xy 或x ′y ′25≥,则10n =≥.若xy 或x ′y ′=9或16,则19n =+或2810+=.于是n 的最小值为10,1x =,x ′=2,y ′=8,y =9.18.1.24★★★求证:存在无穷多个每边及对角线长均为不同整数的、两两不相似的凸四边形.解析如图,作圆内接四边形ABCD ,AC 与BD 垂直于P ,设a 为一整数,2a >,4AP a =,24BP a =-,241DP a =-,则24AB a =+,241AD a =+,,由此知()()224414a a CP a --=,而由ABP DCP △∽△,BPC APD △∽△知,()224414a BC a a-=+,()224144a CD a a -=+.同时乘以系数4a ,得()244AB a a =+,()2441AD a a =+,()()22441BC a a =-+,()()22414CD a a =-+,4244AC a a =-+,()2201BD a a =-.易知上述6个多项式无二者恒等,于是任两者相等只能得有限个a ,但正整数有无限个,因此有无限个a ,使6个多项式两两不等,又当a →+∞时,0BD →,因此有无限个这样的凸四边形两两不相似.18.1.25★★★已知PA 、PB 为圆的切线,割线过P ,与圆交于M 、N ,与AB 交于S ,若PA 、PM 、MS 、SN 均为正整数,求PA 的最小值.解析如图,易知有PM PN MS SN=(调和点列).设PM a =,MS b =,SN c =,则()b a b c ac ++=,()b c b c a b +=-,从而PA ==设a ks =,b kt =,k =(a ,b ),则(s ,t )=1,s t >,s t c kts t +=-,PA =.易见(s t +,s t -)=1,则s 、t 一奇一偶.于是由(()t s t +,s t -)=1,得|s t k -,且由PA为整数知2s t x +=,2s t y -=,x 、y 为奇数.因为|s t k -,于是k 的最小值为s t -,()c t s t =+,PA sxy =,当s =1,2,3,4时,t 无解(即PA 不是整数),故5s ≥,又3x ≥,1y ≥,于是PA ≥15,当a =5,b =4,c =36时取到15PA =.若(s t +,s t -)=2,此时s 、t 同奇,k 的最小值为2s t -,此时()2t s t c +=,PA =22s t x +=,22s t y -=,当1s =,3时,无t 使PA 为整数,于是5s ≥,又x y >,所以1y ≥,2x ≥,5210PA sxy =⨯=≥.当5a =,3b =,12c =时取到PA =10.综上,PA 的最小值是10.18.1.26★★★一圆内接四边形的四边长及对角线长都是整数,求这类四边形中周长最小者.解析显然长与宽为4、3的矩形满足要求,其周长=14.若等腰梯形上、下底分别为3、4,腰为2,则由托勒密定理,对角线长为4,满足要求,此时周长为11.故最小周长≤11.显然对圆内接凸四边形ABCD ,无边长为1.否则若设1AB =,—1AD BD AB <=,得AD BD =,同理AC CB =,于是C 、D 均在AB 中垂线上,构不成凸四边形.因此最小周长≥2×4=8.四边均为2,得正方形,对角线为2,另一边为3,得等腰梯形,对角线长为,亦不合要求.故最小周长≥10.当周长为10时,显然至少有两边为2.若是2、2、2、4,不合;于是只能为2、2、3、3,亦不合.故最小周长为11.18.1.27★★★在Rt ABC △中,90BCA =︒∠,CD 是高,已知ABC △的三边长都是整数,且311BD =,求BCD △与ACD △的周长之比.解析设ABC △的三边长分别为a 、b 、c .由题设知2BC BD BA =⋅,故2311a c =.于是设211a l =,得211l c =由勾股定理得11b ==是整数,所以2211l -是完全平方数,设为()20t t >,则22211l t -=,()()211l t l t -+=.由于0l t l t <-<+,所以21,11.l t l t -=⎧⎨+=⎩解得61,60.l t =⎧⎨=⎩于是21161a =⨯,116160b =⨯⨯.因为BCD CAD △∽△,所以它们的周长比等于它们的相似比,即1160a b =.18.1.28★★★已知锐角三角形ABC 中,AD 是高,矩形SPQR 的面积是ABC △的1/3,其顶点S 、P 在BC 上,Q 、R 分别在AC 、AB 上,且BC 、AD 及矩形SPQR 的周长均为有理数,求AB AC BC+的最小值.解析如图,设ABC △的三边长依次为a 、b 、c ,AD h =,PQ x =,RS y =,则16xy ah =,及1x y AQ CQ a h AC AC+=+=.由条件,知a 、h 、x y +均为有理数.由16x a a x+=,得336x a ±=,336y h = ,)326a h x y a h ++=±-,因此只能有a h =.若过A 作BC 的平行线l ,再作C 关于l 的对称点C ',则AB AC AB AC +=+′≥BC ′5a ,于是AB AC BC+5,仅当AB AC =时取到.18.1.29★★★★整数边三角形ABC 中,90BAC =︒∠,AD 是斜边上的高,BD 也是整数.若对同一个BD 能长度,有两个不全等的直角整数边三角形ABC 满足要求,求BD 的最小值.解析不妨设ABC △的三边长为a 、b 、c ,AD h =,BD d =,首先bc h a =为有理数,又222h c d =-为整数,因此h 也是整数.又CD 为整数,故2h 也是整数.又ABD CBA △∽△,故h b =.因此,只需正整数h 、c 、d 满足222h c d =-及2|d h ,这样的整数边三角形就存在.因为此时hc b =是有理数,而222b h CD =+为整数,从而b 为整数.易知由2|d h 可得2|d c .设21d d σ=,σ、1d 为正整数,且σ无平方因子,于是由2|h σ及2c 知|h σ,c .设1h h σ=,1c c σ=,代入得422111d c h =-,又由2|d h ,2c 得2211|d h σ,21c σ,今对1d 的任一素因子p ,其在1d 的指数()1s d 不会比1h 的指数高,否则()()111s d s h +≥,()()22112s d s h +≥,而()s σ最多为1,于是()()2211s d s h σ>,这是不可能的.于是11|d h ,同理11|d c .又令112h d h =,112c d c =,代入422111d c h =-得222122d c h =-.于是对1d 有两组不同的2c 、2h 满足222122d c h =-.经计算18d ≥,故64d ≥.当64d =时,确实有满足要求的两组解:80AB =,60AC =,100BC =,和136AB =,255AC =,289BC =.故BD 的最小值是64.18.1.30★★★★试找一不等边三角形ABC ,使BC 及BC 边上的中线、角平分线、高的长度都是整数,BC 可以是多少(此时的中线、角平分线、高的长度分别为多少)?若要求BC 不是整数,但2BC 是整数,则BC 可为多少(此时中线、角平分线、高的长度分别为多少)?解析首先处理BC 为整数的问题,我们选择的是直角三角形ABC ,对应边为a 、b 、c ,中线AM ,角平分线AD ,高AH ,2a AM =,bc AH a =,又ABC ABD ACD S S S =+△△△,得()22bc b c AD =+,故2bc AD b c =+,于是a 为偶数2k ,b =,c =,mn AH k=而2mn AD m n =+,2222m n k +=,这个方程有解1m =,7n =,5k =,得75AH =,5AM =,7AD =.乘以一个系数20,即得直角三角形ABC ,它的斜边为200,斜边上的中线为100,角平分线为35,高为28.下面处理BC 为无理数、2BC 为整数的情形,如图,延长AD ,与MP 交于P ,此处MP BC ⊥.易知A 、B 、P 、C 共圆(P 是ABC △外接圆弧 BC之中点).今从基本勾股数出发构造.取12AH =,13AD =,15AM =,则5DH =,9MH =,4MD =,485MD MP AH HD =⋅=,45255PD AD ==.易知BPD APB △∽△,于是25211760845525BP PD PA =⋅=⨯=,()22222608448302444425255BC BM PB MP ⎛⎫==-=-= ⎪⎝⎭.再乘以系数5,得所求三角形的高60AH =,角平分线65AD =,中线75AM =,边BC =是无理数,但15120BC =.18.1.31★★作圆外切凸五边形ABCDE ,现知该五边形每边长均为整数,1AB =,又圆与BC 切于K ,求BK .解析如图,设CD 、DE 、EA 、AB 分别与圆切于P 、Q 、R 、S .则RE DP ED +=为整数,于是由题设,AR CP +亦为整数,而AR CP AS KC +=+.于是22BK BS BK BS ==+为整数,由于1BS AB <=,故22BS <,221BK BS ==,12BK =.。