全国各地中考模拟试卷数学分类:平行四边形综合题汇编含答案解析
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一、平行四边形真题与模拟题分类汇编(难题易错题)
1.如图①,在等腰Rt ABC 中,90BAC ∠=,点E 在AC 上(且不与点A 、C 重合),在ABC △的外部作等腰Rt CED △,使90CED ∠=,连接AD ,分别以AB ,AD 为邻边作平行四边形ABFD ,连接AF .
()1请直接写出线段AF ,AE 的数量关系;
()2①将CED 绕点C 逆时针旋转,当点E 在线段BC 上时,如图②,连接AE ,请判断线段AF ,AE 的数量关系,并证明你的结论;
②若25AB =,2CE =,在图②的基础上将CED 绕点C 继续逆时针旋转一周的过程中,当平行四边形ABFD 为菱形时,直接写出线段AE 的长度.
【答案】(1)证明见解析;(2)①AF 2AE =
②42或22.
【解析】
【分析】 ()1如图①中,结论:AF 2AE =,只要证明AEF 是等腰直角三角形即可; ()2①如图②中,结论:AF 2AE =,连接EF ,DF 交BC 于K ,先证明
EKF ≌EDA 再证明AEF 是等腰直角三角形即可;
②分两种情形a 、如图③中,当AD AC =时,四边形ABFD 是菱形.b 、如图④中当AD AC =时,四边形ABFD 是菱形.分别求解即可.
【详解】
()1如图①中,结论:AF 2AE =.
理由:四边形ABFD 是平行四边形,
AB DF ∴=,
AB AC =,
AC DF ∴=,
DE EC =,
AE EF ∴=,
DEC AEF 90∠∠==, AEF
∴是等腰直角三角形,
AF 2AE ∴=.
故答案为AF 2AE =.
()2①如图②中,结论:AF 2AE =
.
理由:连接EF ,DF 交BC 于K .
四边形ABFD 是平行四边形,
AB//DF ∴,
DKE ABC 45∠∠∴==,
EKF 180DKE 135∠∠∴=-=,EK ED =, ADE 180EDC 18045135∠∠=-=-=,
EKF ADE ∠∠∴=,
DKC C ∠∠=,
DK DC ∴=,
DF AB AC ==,
KF AD ∴=,
在EKF 和EDA 中,
EK ED EKF ADE KF AD =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩
,
EKF ∴≌EDA ,
EF EA ∴=,KEF AED ∠∠=,
FEA BED 90∠∠∴==,
AEF
∴是等腰直角三角形,
∴=.
AF2AE
=时,四边形ABFD是菱形,设AE交CD于H,易知
②如图③中,当AD AC
=+=,===,22
EH DH CH2
=-=,AE AH EH42
AH(25)(2)32
=时,四边形ABFD是菱形,易知
如图④中当AD AC
=-=-=,
AE AH EH32222
综上所述,满足条件的AE的长为4222
【点睛】
本题考查四边形综合题、全等三角形的判定和性质、等腰直角三角形的判定和性质、平行四边形的性质、勾股定理等知识,解题的关键是熟练掌握全等三角形的判定和性质,寻找全等的条件是解题的难点,属于中考常考题型.
2.已知:在菱形ABCD中,E,F是BD上的两点,且AE∥CF.
求证:四边形AECF是菱形.
【答案】见解析
【解析】
【分析】
由菱形的性质可得AB ∥CD ,AB =CD ,∠ADF =∠CDF ,由“SAS ”可证△ADF ≌△CDF ,可得AF =CF ,由△ABE ≌△CDF ,可得AE =CF ,由平行四边形的判定和菱形的判定可得四边形AECF 是菱形.
【详解】
证明:∵四边形ABCD 是菱形
∴AB ∥CD ,AB =CD ,∠ADF =∠CDF ,
∵AB =CD ,∠ADF =∠CDF ,DF =DF
∴△ADF ≌△CDF (SAS )
∴AF =CF ,
∵AB ∥CD ,AE ∥CF
∴∠ABE =∠CDF ,∠AEF =∠CFE
∴∠AEB =∠CFD ,∠ABE =∠CDF ,AB =CD
∴△ABE ≌△CDF (AAS )
∴AE =CF ,且AE ∥CF
∴四边形AECF 是平行四边形
又∵AF =CF ,
∴四边形AECF 是菱形
【点睛】
本题主要考查菱形的判定定理,首先要判定其为平行四边形,这是菱形判定的基本判定.
3.已知90AOB ∠=︒,点C 是AOB ∠的角平分线OP 上的任意一点,现有一个直角MCN ∠绕点C 旋转,两直角边CM ,CN 分别与直线OA ,OB 相交于点D ,点E .
(1)如图1,若CD OA ⊥,猜想线段OD ,OE ,OC 之间的数量关系,并说明理由. (2)如图2,若点D 在射线OA 上,且CD 与OA 不垂直,则(1)中的数量关系是否仍成立?如成立,请说明理由;如不成立,请写出线段OD ,OE ,OC 之间的数量关系,并加以证明.
(3)如图3,若点D 在射线OA 的反向延长线上,且2OD =,8OE =,请直接写出线段CE 的长度.
【答案】(1)详见解析;(2)详见解析;(334【解析】
【分析】
(1)先证四边形ODCE 为矩形,再证矩形ODCE 为正方形,由正方形性质可得;(2)过点C 作CG OA ⊥于点G ,CH OB ⊥于点H ,证四边形OGCH 为正方形,再证()CGD CHE ASA ∆≅∆,可得;(3)根据()CGD CHE ASA ∆≅∆,可得
2OE OD OH OG OC -=+=.
【详解】
解:(1)∵90AOB ∠=︒,90MCN ∠=︒,CD OA ⊥,
∴四边形ODCE 为矩形.
∵OP 是AOB ∠的角平分线,
∴45DOC EOC ∠=∠=︒,
∴OD CD =,
∴矩形ODCE 为正方形, ∴2OC OD =,2OC OE =.
∴2OD OE OC +=.
(2)如图,过点C 作CG OA ⊥于点G ,CH OB ⊥于点H ,
∵OP 平分AOB ∠,90AOB ∠=︒,
∴四边形OGCH 为正方形,
由(1)得:2OG OH OC +=
,
在CGD ∆和CHE ∆中, 90CGD CHE CG CH
DCG ECH ︒
⎧∠=∠=⎪=⎨⎪∠=∠⎩
, ∴()CGD CHE ASA ∆≅∆,
∴GD HE =,
∴2OD OE OC +=.
(3)2OG OH OC +=
, ()CGD CHE ASA ∆≅∆,
∴GD HE =. ∵OD GD OG =-,OE OH EH =+,
∴2OE OD OH OG OC -=+=
, ∴32OC =,
∴34CE =,
CE 的长度为34.
【点睛】
考核知识点:矩形,正方形的判定和性质.熟练运用特殊四边形的性质和判定是关键.
4.如图,已知矩形ABCD 中,E 是AD 上一点,F 是AB 上的一点,EF ⊥EC ,且EF =EC . (1)求证:△AEF ≌△DCE .
(2)若DE =4cm ,矩形ABCD 的周长为32cm ,求AE 的长.
【答案】(1)证明见解析;(2)6cm.
【解析】
分析:(1)根据EF⊥CE,求证∠AEF=∠ECD.再利用AAS即可求证△AEF≌△DCE.(2)利用全等三角形的性质,对应边相等,再根据矩形ABCD的周长为32cm,即可求得AE的长.
详解:(1)证明:∵EF⊥CE,
∴∠FEC=90°,
∴∠AEF+∠DEC=90°,而∠ECD+∠DEC=90°,
∴∠AEF=∠ECD.
在Rt△AEF和Rt△DEC中,
∠FAE=∠EDC=90°,∠AEF=∠ECD,EF=EC.
∴△AEF≌△DCE.
(2)解:∵△AEF≌△DCE.
AE=CD.
AD=AE+4.
∵矩形ABCD的周长为32cm,
∴2(AE+AE+4)=32.
解得,AE=6(cm).
答:AE的长为6cm.
点睛:此题主要考查学生对全等三角形的判定与性质和矩形的性质等知识点的理解和掌握,难易程度适中,是一道很典型的题目.
5.如图1,在正方形ABCD中,点E,F分别是边BC,AB上的点,且CE=BF.连接DE,过点E作EG⊥DE,使EG=DE,连接FG,FC.
(1)请判断:FG与CE的关系是___;
(2)如图2,若点E,F分别是边CB,BA延长线上的点,其它条件不变,(1)中结论是否仍然成立?请作出判断并给予证明;
(3)如图3,若点E,F分别是边BC,AB延长线上的点,其它条件不变,(1)中结论是否仍然成立?请直接写出你的判断.
【答案】(1)FG=CE,FG∥CE;(2)成立;(3)成立.
【解析】
试题分析:(1)只要证明四边形CDGF是平行四边形即可得出FG=CE,FG∥CE;
(2)构造辅助线后证明△HGE≌△CED,利用对应边相等求证四边形GHBF是矩形后,利用等量代换即可求出FG=C,FG∥CE;
(3)证明△CBF≌△DCE后,即可证明四边形CEGF是平行四边形.
试题解析:解:(1)FG=CE,FG∥CE;
(2)过点G作GH⊥CB的延长线于点H.∵EG⊥DE,
∴∠GEH+∠DEC=90°.∵∠GEH+∠HGE=90°,∴∠DEC=∠HE.在△HGE与△CED中,
∵∠GHE=∠DCE,∠HGE=∠DEC,EG=DE,∴△HGE≌△CED(AAS),∴GH=CE,
HE=CD.∵CE=BF,∴GH=BF.∵GH∥BF,∴四边形GHBF是矩形,∴GF=BH,FG∥CH,∴FG∥CE.∵四边形ABCD是正方形,∴CD=BC,∴HE=BC,∴HE+EB=BC+EB,∴BH=EC,∴FG=EC;
(3)∵四边形ABCD是正方形,∴BC=CD,∠FBC=∠ECD=90°.在△CBF与△DCE中,
∵BF=CE,∠FBC=∠ECD,BC=DC,∴△CBF≌△DCE(SAS),∴∠BCF=∠CDE,
CF=DE.∵EG=DE,∴CF=EG.∵DE⊥EG,∴∠DEC+∠CEG=90°.∵∠CDE+∠DEC=90°,
∴∠CDE=∠CEG,∴∠BCF=∠CEG,∴CF∥EG,∴四边形CEGF平行四边形,∴FG∥CE,FG=CE.
6.(1)问题发现:
如图①,在等边三角形ABC中,点M为BC边上异于B、C的一点,以AM为边作等边三角形AMN,连接CN,NC与AB的位置关系为;
(2)深入探究:
如图②,在等腰三角形ABC中,BA=BC,点M为BC边上异于B、C的一点,以AM为边作等腰三角形AMN,使∠ABC=∠AMN,AM=MN,连接CN,试探究∠ABC与∠ACN的数量关系,并说明理由;
(3)拓展延伸:
如图③,在正方形ADBC中,AD=AC,点M为BC边上异于B、C的一点,以AM为边作正
方形AMEF ,点N 为正方形AMEF 的中点,连接CN ,若BC=10,
CN=2,试求EF 的长.
【答案】(1)NC ∥AB ;理由见解析;(2)∠ABC=∠ACN ;理由见解析;(3)241;
【解析】
分析:(1)根据△ABC ,△AMN 为等边三角形,得到AB=AC ,AM=AN 且
∠BAC=∠MAN=60°从而得到∠BAC-∠CAM=∠MAN-∠CAM ,即∠BAM=∠CAN ,证明△BAM ≌△CAN ,即可得到BM=CN .
(2)根据△ABC ,△AMN 为等腰三角形,得到AB :BC=1:1且∠ABC=∠AMN ,根据相似
三角形的性质得到
AB AC AM AN
=,利用等腰三角形的性质得到∠BAC=∠MAN ,根据相似三角形的性质即可得到结论; (3)如图3,连接AB ,AN ,根据正方形的性质得到∠ABC=∠BAC=45°,∠MAN=45°,根据
相似三角形的性质得出BM AB CN AC
=,得到BM=2,CM=8,再根据勾股定理即可得到答案. 详解:(1)NC ∥AB ,理由如下:
∵△ABC 与△MN 是等边三角形,
∴AB=AC ,AM=AN ,∠BAC=∠MAN =60°,
∴∠BAM=∠CAN ,
在△ABM 与△ACN 中, AB AC BAM CAN AM AN =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩
, ∴△ABM ≌△ACN (SAS ),
∴∠B=∠ACN=60°,
∵∠ANC+∠ACN+∠CAN=∠ANC+60°+∠CAN=180°,
∴∠ANC+∠MAN+∠BAM=∠ANC+60°+∠CAN=∠BAN+∠ANC=180°,
∴CN ∥AB ;
(2)∠ABC=∠ACN ,理由如下:
∵
AB AM BC MN
==1且∠ABC=∠AMN , ∴△ABC ~△AMN ∴AB AC AM AN
=,
∵AB=BC ,
∴∠BAC=12(180°﹣∠ABC ), ∵AM=MN ∴∠MAN=12(180°﹣∠AMN ), ∵∠ABC=∠AMN ,
∴∠BAC=∠MAN ,
∴∠BAM=∠CAN ,
∴△ABM ~△ACN ,
∴∠ABC=∠ACN ;
(3)如图3,连接AB ,AN , ∵四边形ADBC ,AMEF 为正方形, ∴∠ABC=∠BAC=45°,∠MAN=45°, ∴∠BAC ﹣∠MAC=∠MAN ﹣∠MAC 即∠BAM=∠CAN ,
∵
2AB AM BC AN ==, ∴AB AC AM AN
=, ∴△ABM ~△ACN
∴
BM AB CN AC =, ∴
CN AC BM AB ==cos45°=22, ∴22=, ∴BM=2,
∴CM=BC ﹣BM=8,
在Rt △AMC ,
AM=2222108241AC MC +=+=, ∴EF=AM=241.
点睛:本题是四边形综合题目,考查了正方形的性质、等边三角形的性质、等腰三角形的
性质、全等三角形的性质定理和判定定理、相似三角形的性质定理和判定定理等知识;本题综合性强,有一定难度,证明三角形全等和三角形相似是解决问题的关键.
7.如图,点E是正方形ABCD的边A B上一点,连结CE,过顶点C作CF⊥CE,交AD延长线于F.求证:BE=DF.
【答案】证明见解析.
【解析】
分析:根据正方形的性质,证出BC=CD,∠B=∠CDF,∠BCD=90°,再由垂直的性质得到∠BCE=∠DCF,然后根据“ASA”证明△BCE≌△BCE即可得到BE=DF
详解:证明:∵CF⊥CE,
∴∠ECF=90°,
又∵∠BCG=90°,
∴∠BCE+∠ECD =∠DCF+∠ECD
∴∠BCE=∠DCF,
在△BCE与△DCF中,
∵∠BCE=∠DCF,BC=CD,∠CDF=∠EBC,
∴△BCE≌△BCE(ASA),
∴BE=DF.
点睛:本题考查的是正方形的性质,熟知正方形的性质及全等三角形的判定与性质是解答此题的关键.
8.如图,在菱形ABCD中,AB=6,∠ABC=60°,AH⊥BC于点H.动点E从点B出发,沿线段BC向点C以每秒2个单位长度的速度运动.过点E作EF⊥AB,垂足为点F.点E出发后,以EF为边向上作等边三角形EFG,设点E的运动时间为t秒,△EFG和△AHC的重合部分面积为S.
(1)CE= (含t的代数式表示).
(2)求点G落在线段AC上时t的值.
(3)当S>0时,求S与t之间的函数关系式.
(4)点P在点E出发的同时从点A出发沿A-H-A以每秒2个单位长度的速度作往复运动,当点E停止运动时,点P随之停止运动,直接写出点P在△EFG内部时t的取值范围.
【答案】(1)6-2t;(2)t=2;(3)当<t≤2时,S=t2+t-3;当2<t≤3时,S=-
t2+t-;(4)<t<.
【解析】
试题分析:(1)由菱形的性质得出BC=AB=6得出CE=BC-BE=6-2t即可;
(2)由菱形的性质和已知条件得出△ABC是等边三角形,得出∠ACB=60°,由等边三角形的性质和三角函数得出∠GEF=60°,GE=EF=BE•sin60°=t,证出∠GEC=90°,由三角函数求
出CE==t,由BE+CE=BC得出方程,解方程即可;
(3)分两种情况:①当<t≤2时,S=△EFG的面积-△NFN的面积,即可得出结果;
②当2<t≤3时,由①的结果容易得出结论;
(4)由题意得出t=时,点P与H重合,E与H重合,得出点P在△EFG内部时,t的不等式,解不等式即可.
试题解析:(1)根据题意得:BE=2t,
∵四边形ABCD是菱形,
∴BC=AB=6,
∴CE=BC-BE=6-2t;
(2)点G落在线段AC上时,如图1所示:
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC,
∵∠ABC=60°,
∴△ABC是等边三角形,
∴∠ACB=60°,
∵△EFG是等边三角形,
∴∠GEF=60°,GE=EF=BE•sin60°=t,
∵EF⊥AB,
∴∠BEF=90°-60°=30°,
∴∠GEB=90°,
∴∠GEC=90°,
∴CE==t,
∵BE+CE=BC,
∴2t+t=6,
解得:t=2;
(3)分两种情况:①当<t≤2时,如图2所示:
S=△EFG的面积-△NFN的面积=××(t)2-××(-+2)2=t2+t-3,
即S=t2+t-3;
当2<t≤3时,如图3所示:
S=t2+t-3-(3t-6)2,
即S=-t2+t-;
(4)∵AH=AB•sin60°=6×=3,3÷2=,3÷2=,
∴t=时,点P与H重合,E与H重合,
∴点P在△EFG内部时,-<(t-)×2<t-(2t-3)+(2t-3),
解得:<t<;
即点P 在△EFG 内部时t 的取值范围为:<t <.
考点:四边形综合题.
9.已知ABC ,以AC 为边在ABC 外作等腰ACD ,其中AC AD =. (1)如图①,若AB AE =,60DAC EAB ∠=∠=︒,求BFC ∠的度数. (2)如图②,ABC α∠=,ACD β∠=,4BC =,6BD =.
①若30α
=︒,60β=︒,AB 的长为______.
②若改变,αβ的大小,但90αβ+=︒,ABC 的面积是否变化?若不变,求出其值;
若变化,说明变化的规律.
【答案】(1)120°;(2)①25;②25 【解析】
试题分析:(1)根据SAS ,可首先证明△AEC ≌△ABD ,再利用全等三角形的性质,可得对应角相等,根据三角形的外角的定理,可求出∠BFC 的度数;
(2)①如图2,在△ABC 外作等边△BAE ,连接CE ,利用旋转法证明△EAC ≌△BAD ,可证∠EBC=90°,EC=BD=6,因为BC=4,在Rt △BCE 中,由勾股定理求BE 即可;
②过点B 作BE ∥AH ,并在BE 上取BE=2AH ,连接EA ,EC .并取BE 的中点K ,连接AK ,仿照(2)利用旋转法证明△EAC ≌△BAD ,求得EC=DB ,利用勾股定理即可得出结论. 试题解析:
解:(1)∵AE=AB ,AD=AC , ∵∠EAB=∠DAC=60°,
∴∠EAC=∠EAB+∠BAC ,∠DAB=∠DAC+∠BAC , ∴∠EAC=∠DAB ,
在△AEC和△ABD中{AE AB
EAC BAD AC AD
=
∠=∠
=
∴△AEC≌△ABD(SAS),
∴∠AEC=∠ABD,
∵∠BFC=∠BEF+∠EBF=∠AEB+∠ABE,
∴∠BFC=∠AEB+∠ABE=120°,
故答案为120°;
(2)①如图2,以AB为边在△ABC外作正三角形ABE,连接CE.
由(1)可知△EAC≌△BAD.
∴EC=BD.
∴EC=BD=6,
∵∠BAE=60°,∠ABC=30°,
∴∠EBC=90°.
在RT△EBC中,EC=6,BC=4,
∴22
EC BC
-22
64
-
∴5
②若改变α,β的大小,但α+β=90°,△ABC的面积不变化,
以下证明:如图2,作AH⊥BC交BC于H,过点B作BE∥AH,并在BE上取BE=2AH,连接EA,EC.并取BE的中点K,连接AK.
∵AH⊥BC于H,
∴∠AHC=90°.
∵BE∥AH,
∴∠EBC=90°.
∵∠EBC=90°,BE=2AH,
∴EC2=EB2+BC2=4AH2+BC2.
∵K为BE的中点,BE=2AH,
∴BK=AH.
∵BK∥AH,
∴四边形AKBH为平行四边形.
又∵∠EBC=90°,
∴四边形AKBH为矩形.∠ABE=∠ACD,∴∠AKB=90°.
∴AK是BE的垂直平分线.
∴AB=AE.
∵AB=AE,AC=AD,∠ABE=∠ACD,
∴∠EAB=∠DAC,
∴∠EAB+∠EAD=∠DAC+∠EAD,
即∠EAC=∠BAD,
在△EAC与△BAD中
{AB AE
EAC BAD AC AD
=
∠=∠
=
∴△EAC≌△BAD.∴EC=BD=6.
在RT△BCE中,
BE=22
EC BC
-=25,
∴AH=1
2
BE=5,
∴S△ABC=1
2
BC•AH=25
考点:全等三角形的判定与性质;等腰三角形的性质
10.(本题14分)小明在学习平行线相关知识时总结了如下结论:端点分别在两条平行线上的所有线段中,垂直于平行线的线段最短.
小明应用这个结论进行了下列探索活动和问题解决.
问题1:如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=4,BC=3,P为AC边上的一动点,以PB,PA为边构造
□APBQ,求对角线PQ的最小值及PQ最小时的值.
(1)在解决这个问题时,小明构造出了如图2的辅助线,则PQ的最小值为,当PQ最小时
= _____ __;
(2)小明对问题1做了简单的变式思考.如图3,P为AB边上的一动点,延长PA到点E,使AE=nPA(n
为大于0的常数).以PE,PC为边作□PCQE,试求对角线PQ长的最小值,并求PQ最小时的值;
问题2:在四边形ABCD中,AD∥BC,AB⊥BC,AD=1,AB=2,BC=3.
(1)如图4,若为上任意一点,以,为边作□.试求对角线长的最小值
和PQ最小时的值.
(2)若为上任意一点,延长到,使,再以,为边作□.请直接写出对角线长的最小值和PQ最小时的值.
【答案】问题1:(1)3,;(2)PQ=,=.问题2:(1)=4,
.(2)PQ的最小值为..
【解析】
试题分析:问题1:(1)首先根据条件可证四边形PCBQ是矩形,然后根据条件“四边形
APBQ是平行四边形可得AP=QB=PC,从而可求的值.(2)由题可知:当QP⊥AC 时,PQ最小.过点C作CD⊥AB于点D.此时四边形CDPQ为矩形,PQ=CD,在Rt△ABC
中,∠C=90°,AC=4,BC=3,利用面积可求出CD=,然后可求出AD=,由AE=nPA可得PE=,而PE=CQ=PD=AD-AP=,所以AP=.所以
=.问题2:(1)设对角线与相交于点.Rt≌Rt.所以AD=HC,QH=AP.由题可知:当QP⊥AB时,PQ最小,此时=CH=4,根据条件可证四边
形BPQH为矩形,从而QH=BP=AP.所以.(2)根据题意画出图形,当AB
时,的长最小,PQ的最小值为..
试题解析:问题1:(1)3,;
(2)过点C作CD⊥AB于点D.
由题意可知当PQ⊥AB时,PQ最短.所以此时四边形CDPQ为矩形.PQ=CD,DP=CQ=PE.因为∠BCA=90°,AC=4,
BC=3,所以AB=5.所以CD=.所以PQ=.
在Rt△ACD中AC=4,CD=,所以AD=.
因为AE=nPA,所以PE==CQ=PD=AD-AP=.
所以AP=.所以=.
问题2:
(1)如图2,设对角线与相交于点.
所以G是DC的中点,
作QH BC,交BC的延长线于H,
因为AD//BC,所以.
所以.
又,所以Rt≌Rt.所以AD=HC,QH=AP.
由图知,当AB时,的长最小,即=CH=4.
易得四边形BPQH为矩形,所以QH=BP=AP.所以.
(若学生有能力从梯形中位线角度考虑,若正确即可评分.但讲评时不作要求)
(2)PQ的最小值为..
考点:1.直角三角形的性质;2.全等三角形的判定与性质;3.平行四边形的性质;4矩形的判定与性质.。