人教版八年级下册18数学章菱形的性质与判定大题专练(解析版)
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专题18.11菱形的性质与判定大题专练(重难点培优)
姓名:__________________ 班级:______________ 得分:_________________
注意事项:
本试卷试题共30题.答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级等信息填写在试卷规定的位置.
一.解答题(共27小题)
1.(2020春•海淀区校级期末)如图,在▱ABCD 中,对角线AC ,BD 交于点O ,E 是AD 上一点,连接EO 并延长,交BC 于点F .连接AF ,CE ,EF 平分∠AEC .
(1)求证:四边形AFCE 是菱形;
(2)若∠DAC =60°,AC =2,求四边形AFCE 的面积.
【分析】(1)由“AAS ”证△AOE ≌△COF ,得OF =OE ,证出四边形AFCE 是平行四边形,再证CE =CF ,即可得出结论;
(2)由含30°角的直角三角形的性质得出OE =√3AO =√3,则EF =2OE =2√3,由菱形面积公式即可得出答案.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD 是平行四边形
∴AD ∥BC ,AO =CO ,
∴∠AEF =∠CFE ,
在△AOE 和△COF 中,{∠AEF =∠CFE
∠AOE =∠COF AO =CO
,
∴△AOE ≌△COF (AAS ),
∴OF =OE ,
∵AO =CO ,
∴四边形AFCE 是平行四边形;
∵EF 平分∠AEC ,
∴∠AEF =∠CEF ,
∴∠CFE =∠CEF ,
∴CE=CF,
∴四边形AFCE是菱形;
(2)解:由(1)得:四边形AFCE是菱形,
∴AC⊥EF,AO=CO=1
2AC=1,
∴∠AOE=90°,
∵∠DAC=60°,
∴∠AEO=30°,
∴OE=√3AO=√3,∴EF=2OE=2√3,
∴四边形AFCE的面积=1
2AC×EF=
1
2
×2×2√3=2√3.
2.(2020•南宁一模)如图,AM∥BN,C是BN上一点,BD平分∠ABN且过AC的中点O,交AM于点D,DE⊥BD,交BN于点E.
(1)求证:△ADO≌△CBO.
(2)求证:四边形ABCD是菱形.
(3)若DE=AB=2,求菱形ABCD的面积.
【分析】(1)由ASA即可得出结论;
(2)先证明四边形ABCD是平行四边形,再证明AD=AB,即可得出结论;
(3)由菱形的性质得出AC⊥BD,证明四边形ACED是平行四边形,得出AC=DE=2,AD=EC,由菱形的性质得出EC=CB=AB=2,得出EB=4,由勾股定理得BD═√42−22=2√3,即可得出答案.【解析】解:(1)证明:∵点O是AC的中点,
∴AO=CO,
∵AM∥BN,
∴∠DAC=∠ACB,
在△AOD和△COB中,{∠DAO=∠BCO AO=CO
∠AOD=∠COB
,
∴△ADO≌△CBO(ASA);
(2)证明:由(1)得△ADO≌△CBO,
∴AD=CB,
又∵AM∥BN,
∴四边形ABCD是平行四边形,
∵AM∥BN,
∴∠ADB=∠CBD,
∵BD平分∠ABN,
∴∠ABD=∠CBD,
∴∠ABD=∠ADB,
∴AD=AB,
∴平行四边形ABCD是菱形;
(3)解:由(2)得四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,AD=CB,
又DE⊥BD,
∴AC∥DE,
∵AM∥BN,
∴四边形ACED是平行四边形,
∴AC=DE=2,AD=EC,
∴EC=CB,
∵四边形ABCD是菱形,
∴EC=CB=AB=2,
∴EB=4,
在Rt△DEB中,由勾股定理得BD=√BE2−DE2=√42−22=2√3,=12AC⋅BD=12×2×2√3=2√3.
∴S
菱形ABCD
3.(2018秋•龙泉驿区期末)如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,D是AB边上任意一点,E是BC边上的中点,过点C作CF∥AB交DE的延长线于点F,连接BF,CD.
(1)求证:四边形CDBF是平行四边形;
(2)如图2,若D为AB中点,求证:四边形CDBF是菱形;
(3)若∠FDB=30°,∠ABC=45°,BE=4,求的△BDE面积.
【分析】(1)欲证明四边形CDBF是平行四边形只要证明CF∥DB,CF=DB即可;
(2)由直角三角形的性质可得AD=CD=DB,即可证四边形CDBF是菱形;
(3)如图,作EM⊥DB于点M,解直角三角形即可;
【解析】(1)证明:∵CF∥AB,
∴∠ECF=∠EBD.
∵E是BC中点,
∴CE=BE.
∵∠CEF=∠BED,
∴△CEF≌△BED(ASA),
∴CF=BD,且CF∥AB,
∴四边形CDBF是平行四边形.
(2)∵D为AB中点,∠ACB=90°,
∴AD=CD=BD,且四边形CDBF是平行四边形,
∴四边形CDBF是菱形,
(3)如图,作EM⊥DB于点M,
在Rt△EMB中,EM=BE•sin∠ABC=2√2,
∴BM=2√2
在Rt△EMD中,∵∠EDM=30°,∴DM=√3ME=2√6,
∴BD=2√6+2√2
∴△BDE面积=1
2
×BD×ME=12×2√2×(2√6+2√2)=4+4√3
4.(2019春•许昌期末)如图,在四边形ABCD中,AB∥CD,AC垂直平分BD,交BD于点F,延长DC 到点E,使得CE=DC,连接BE.
(1)求证:四边形ABCD是菱形.
(2)填空:
①当∠ADC=60°时,四边形ACEB为菱形;
②当∠ADC=90°,BE=4时,则DE=4√2.
【分析】(1)根据全等三角形的判定和性质以及菱形的判定解答即可;
(2)根据菱形的性质解答即可.
【解析】(1)证明:∵AC垂直平分BD,
∴AB=AD,BF=DF,
∵AB∥CD,
∴∠ABD=∠CDB.
∵∠AFB=∠CFD,
∴△AFB≌△CFD(ASA),
∴AB=CD.
又∵AB∥CD,
∴四边形ABCD是平行四边形,
∵AB=AD,
∴平行四边形ABCD是菱形;
(2)①当∠ADC=60°,四边形ACEB为菱形,
∵∠ADC=60°,
∴∠BCE=60°,
∴△BCE是等边三角形,
∴CE=BE,
∴四边形ACEB为菱形,
故答案为:60;
②当∠ADC=90°,BE=4时,
DE=4√2,
故答案为:4√2.
5.(2019春•门头沟区期末)已知:如图,在菱形ABCD中,BE⊥AD于点E,延长AD至F,使DF=AE,连接CF.
(1)判断四边形EBCF的形状,并证明;
(2)若AF=9,CF=3,求CD的长.
【分析】(1)根据菱形的性质得出AD=BC,AD∥BC,求出EF=BC,根据平行四边形的判定得出四边形EBCF是平行四边形,根据矩形的判定得出即可;
(2)根据勾股定理求出AB,根据菱形的性质得出即可.
【解析】(1)四边形EBCF是矩形,
证明:∵四边形ABCD菱形,
∴AD=BC,AD∥BC,
又∵DF=AE,
∴DF+DE=AE+DE,
即:EF=AD,
∴EF=BC,
∴四边形EBCF是平行四边形,
又∵BE⊥AD,
∴∠BEF=90°.
∴四边形EBCF是矩形;
(2)∵四边形ABCD菱形,
∴AD=CD.
∵四边形EBCF是矩形,
∴∠F=90°,
∵AF=9,CF=3,
∴设CD=x,则DF=9﹣x,
∴x2=(9﹣x)2+32,
解得:x=5,
∴CD=5.
6.(2014•吴中区一模)已知:如图,菱形ABCD中,E、F分别是CB、CD上的点,∠BAF=∠DAE.(1)求证:AE=AF;
(2)若AE垂直平分BC,AF垂直平分CD,求证:△AEF为等边三角形.
【分析】(1)首先利用菱形的性质得出AB=AD,∠B=∠D,进而得出△ABE≌△ADF(ASA),即可得出答案;
(2)利用垂直平分线的性质得出△ABC和△ACD都是等边三角形,进而得出∠EAF=∠CAE+∠CAF=60°,求出△AEF为等边三角形.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=AD,∠B=∠D,
又∵∠BAF=∠DAE,
∴∠BAE=∠DAF,
在△ABE和△ADF中,
{∠B =∠D AB =AD ∠BAE =∠DAF
,
∴△ABE ≌△ADF (ASA ),
∴AE =AF ;
(2)解:连接AC ,
∵AE 垂直平分BC ,AF 垂直平分CD ,
∴AB =AC =AD ,
∵AB =BC =CD =DA ,
∴△ABC 和△ACD 都是等边三角形,
∴∠CAE =∠BAE =30°,∠CAF =∠DAF =30°,
∴∠EAF =∠CAE +∠CAF =60°,
又∵AE =AF ,
∴△AEF 是等边三角形.
7.如图,将一张直角三角形ABC 纸片沿斜边AB 上的中线CD 剪开,得到△ACD ,再将△ACD 沿DB 方向平移到△A 'C 'D '的位置,若平移开始后点D '未到达B 时,A 'C '交CD 于点E ,D 'C '交CB 于点F ,连接EF ,CC '.
(1)证明:在平移的过程中,△A 'DE 总是等腰三角形;
(2)甲判断:在平移的过程中.总有四边形CEFC '是菱形.
乙判断:在平移的过程中,当且仅当A '是AD 的中点时,四边形CEFC '是菱形.你认为谁的判断正确,请说明理由.
【分析】(1)先证明CD=DA=DB,得到∠DAC=∠DCA,由AC∥A′C′即可得到∠DA′E=∠DEA′由此即可判断△DA′E的形状;
(2)同(1)得:C'C=EC,CC'=C'F,得出EC=C'F,证出四边形CEFC'是平行四边形,又由C'C=EC,即可得出四边形CEFC'是菱形.
【解析】(1)证明:∵△ACB是直角三角形,∠ACB=90°,CD是斜边AB上的中线,
∴CD=DA=DB,
∴∠DAC=∠DCA,
∵A′C′∥AC,
∴∠DA′E=∠A,∠DEA′=∠DCA,
∴∠DA′E=∠DEA′,
∴DA′=DE,
∴△A′DE是等腰三角形;
(2)解:甲的判断正确;理由如下:
同(1)得:C'C=EC,CC'=C'F,
∴EC=C'F,
∵CD∥C'D',
∴四边形CEFC'是平行四边形,
又∵C'C=EC,
∴四边形CEFC'是菱形.
8.(2018•朝阳区模拟)如图,在菱形ABCD中,AC和BD相交于点O,过点O的线段EF与一组对边AB,CD分别相交于点E,F.
(1)求证:AE=CF;
(2)若AB=2,点E是AB中点,求EF的长.
【分析】(1)由四边形ABCD 是菱形,可得AB ∥CD ,OA =OC ,继而证得△AOE ≌△COF ,则可证得结论.
(2)利用平行四边形的判定和性质解答即可.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD 是菱形,
∴AO =CO ,AB ∥CD ,
∴∠EAO =∠FCO ,∠AEO =∠CFO .
在△OAE 和△OCF 中,
{∠EAO =∠FCO AO =CO ∠AEO =∠CFO
,
∴△AOE ≌△COF ,
∴AE =CF ;
(2)∵E 是AB 中点,
∴BE =AE =CF .
∵BE ∥CF ,
∴四边形BEFC 是平行四边形,
∵AB =2,
∴EF =BC =AB =2.
9.(2018春•越秀区校级期中)如图,在菱形ABCD 中,对角线AC 、BD 相交于点O ,过点D 作对角线BD 的垂线交BA 的延长线于点E .
(1)求证:四边形ACDE 是平行四边形.
(2)若AC =16,BD =12,求△ADE 的周长.
【分析】(1)先根据菱形的性质得出AB∥CD,AC⊥BD,再证明DE∥AC,然后根据平行四边形的定义证明即可;
(2)先根据菱形的性质以及勾股定理得出AD=CD=√AO2+DO2=10,再由平行四边形的性质得出AE =CD=10,DE=AC=16,进而求出△ADE的周长.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB∥CD,AC⊥BD,
∴AE∥CD,∠AOB=90°.
∵DE⊥BD,即∠EDB=90°,
∴∠AOB=∠EDB,
∴DE∥AC,
∴四边形ACDE是平行四边形;
(2)解:∵四边形ABCD是菱形,AC=16,BD=12,
∴AO=8,DO=6,AD=CD=√AO2+DO2=√82+62=10.
∵四边形ACDE是平行四边形,
∴AE=CD=10,DE=AC=16,
∴△ADE的周长=AD+AE+DE=10+10+16=36.
10.(2020秋•漳州期中)如图,在菱形ABCD中,E为对角线BD上一点,且AE=DE,连接CE.(1)求证:DE=CE.
(2)当EA⊥AB于点A,AE=ED=1时,求菱形的边长.
【分析】(1)证△ABE≌△CBE(SAS),即可得出结论;
(2)连接AC 交BD 于H ,先由菱形的性质可得AB =AD ,AC ⊥BD ,BH =DH ,AH =CH ,再由等腰三角形的性质和三角形内角和定理可求∠DAE =∠ADE =∠ABD =30°,然后利用直角三角形的性质可求解.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD 是菱形,
∴∠ABE =∠CBE ,AB =CB ,
在△ABE 和△CBE 中,
{AB =CB ∠ABE =∠CBE BE =BE
,
∴△ABE ≌△CBE (SAS ),
∴AE =CE ,
又∵AE =DE ,
∴DE =CE .
(2)解:如图,连接AC 交BD 于H ,
∵四边形ABCD 是菱形,
∴AB =AD ,AC ⊥BD ,BH =DH ,AH =CH ,
∴∠ABD =∠ADB ,
∵AE ═ED =1,
∴∠DAE =∠EDA ,
∴∠DAE =∠ADE =∠ABD ,
∵∠DAE +∠ADE +∠BAE +∠ABD =180°,
∴∠DAE =∠ADE =∠ABD =30°,
∴BE =2AE =2,
∴BD =BE +DE =3,
∴BH =DH =32,
∵∠ABD =30°,AH ⊥BD ,
∴AB =2AH ,BH =√3AH , ∴AH =√32,AB =2AH =√3,
即菱形的边长为√3.
11.(2019春•武昌区期中)如图,△ABC 中AB =6,AC =8,D 是BC 边上一动点,DE ∥AC 交AB 于E ,DF ∥AB 交AC 于F .
(1)若BC =10,判断四边形AEDF 的形状并证明;
(2)在(1)的条件下,若四边形AEDF 是正方形,求BD 的长;
(3)若∠BAC =60°,四边形AEDF 是菱形,则BD = 6√137
.
【分析】(1)首先判定平行四边形,然后证明一个内角为90°,从而判定矩形; (2)首先根据面积法求得DE 的长,然后利用勾股定理求得BD 的长即可;
(3)根据面积求得BD :CD =3:4,然后求得BD 的长.
【解析】解:(1)AEDF 是矩形,理由如下
∵AB 2+AC 2=62+82=BC 2=102,
由勾股定理得∠BAC =90°
∵DE ∥AF 、DF ∥AE ,
∴四边形AEDF 是平行四边形,
又∵∠BAC =90°,
∴四边形AEDF 是矩形;
(2)由(1)得,当DE =DF 时,四边形AEDF 是正方形.
设DE =DF =x ,建立面积方程S △ABC =12AC •BD =12
DE (AB +AC );
即:12×6×8=12x ×(6+8), 解得:x =24
7,
∴DE =AE =247,BE =AB ﹣AE =187,
在Rt △DEB 中,由勾股定理得:BD =√BE 2+DE 2=√(187)2+(247)2=307
; (3)依题意得,当AD 是∠BAC 角平分线时,四边形AEDF 是菱形.
点B 作AC 的垂线段交于点G ,
又∵∠BAG =60°,
∴AG =3,CG =5,BG =3√3,
由勾股定理得:BC =2√13,
∵AD 平分∠BAC ,
∴S ▲ABD :S ▲ACD =AB :AC =BD :CD ,
即BD :CD =3:4.
∴BD =6√137
, 故答案为:
6√137. 12.(2020春•鄂城区校级月考)如图,菱形ABCD 中,E ,F 分别为AD ,AB 上的点,且AE =AF ,连接并延长EF ,与CB 的延长线交于点G ,连接BD .
(1)求证:四边形EGBD 是平行四边形;
(2)连接AG ,若∠FGB =30°,GB =AE =2,求AG 的长.
【分析】(1)连接AC ,再根据菱形的性质得出EG ∥BD ,根据对边分别平行证明是平行四边形即可.
(2)过点A 作AH ⊥BC ,再根据直角三角形的性质和勾股定理解答即可.
【解析】证明:(1)连接AC ,如图1:
∵四边形ABCD 是菱形,
∴AC 平分∠DAB ,且AC ⊥BD ,
∵AF =AE ,
∴AC⊥EF,
∴EG∥BD.
又∵菱形ABCD中,ED∥BG,
∴四边形EGBD是平行四边形.
(2)过点A作AH⊥BC于H.
∵∠FGB=30°,
∴∠DBC=30°,
∴∠ABH=2∠DBC=60°,
∵GB=AE=2,
∴AB=AD=4,
在Rt△ABH中,∠AHB=90°,
∴AH=2√3,BH=2.
∴GH=4,
∴AG=√AH2+GH2=√16+12=2√7.
13.(2017秋•沙坪坝区校级期末)如图1,AC是菱形ABCD的对角线,E是BC上的点,连接AE且AE=AC.
(1)若∠D=30°,BE=4,求AC的长;
(2)如图2,过C作CH⊥AB于H,F为CD上一点,连接AF,若∠DAF=∠BAE,DF=AH,求证:3AH=AB.
【分析】(1)由菱形的性质得出∠B=30°,∠ACB=∠ACD=1
2∠BCD=75°,过点E作EF⊥AB于F,
则∠BEF=60°,由AE=AC,得出∠ACE=∠AEC=75°,则∠AEF=180°﹣∠AEC﹣∠BEF=45°,
推出△AEF是等腰直角三角形,得出AE=√2EF,由含30°直角三角形的性质得出EF=1
2BE=2,即可
得出结果;
(2)在线段AB上取点G,使BG=BE,由ASA证得△BAE≌△DAF,得出BE=DF,AE=AF,推出BG =DF,由SAS证得△CBG≌△BAE,得出CG=AE=AC,由等腰三角形的性质得出AH=HG,证出AH =HG=BG,即可得出结论.
【解析】(1)解:∵四边形ABCD是菱形,∠D=30°,
∴∠B=30°,∠ACB=∠ACD=1
2∠BCD=
1
2
×(180°﹣30°)=75°,
过点E作EF⊥AB于F,如图1所示:
则∠BEF=90°﹣∠B=90°﹣30°=60°,
∵AE=AC,
∴∠ACE=∠AEC=75°,
∴∠AEF=180°﹣∠AEC﹣∠BEF=180°﹣75°﹣60°=45°,∴△AEF是等腰直角三角形,
∴AE=√2EF,
在Rt△BEF中,EF=1
2BE=
1
2
×4=2,
∴AC=AE=2√2;
(2)证明:在线段AB上取点G,使BG=BE,如图2所示:∵四边形ABCD是菱形,
∴∠B=∠D,AB=AD=BC,
在△BAE和△DAF中,{∠B=∠D
AB=AD
∠BAE=∠DAF
,
∴△BAE≌△DAF(ASA),∴BE=DF,AE=AF,
∴BG=DF,
在△CBG和△BAE中,{BG=BE ∠B=∠B BC=AB
,
∴△CBG≌△BAE(SAS),
∴CG=AE=AC,
∵CH⊥AB,
∴AH=HG,
∵AH=DF,BG=DF,
∴AH=HG=BG,
∴3AH=AB.
14.(2020•桂林)如图,在菱形ABCD中,点E,F分别是边AD,AB的中点.(1)求证:△ABE≌△ADF;
(2)若BE=√3,∠C=60°,求菱形ABCD的面积.
【分析】(1)由SAS证明△ABE≌△ADF即可;
(2)证△ABD是等边三角形,得出BE⊥AD,求出AD即可.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=AD,
∵点E,F分别是边AD,AB的中点,
∴AF=AE,
在△ABE 和△ADF 中,{AB =AD
∠A =∠A AE =AF
,
∴△ABE ≌△ADF (SAS );
(2)解:连接BD ,如图:
∵四边形ABCD 是菱形,
∴AB =AD ,∠A =∠C =60°,
∴△ABD 是等边三角形,
∵点E 是边AD 的中点,
∴BE ⊥AD ,
∴∠ABE =30°,
∴AE =√33
BE =1,AB =2AE =2, ∴AD =AB =2,
∴菱形ABCD 的面积=AD ×BE =2×√3=2√3.
15.(2020•新华区校级一模)如图,在菱形ABCD 中,∠ABC =60°,E 是CD 边上一点,作等边△BEF ,连接AF .
(1)求证:CE =AF ;
(2)EF 与AD 交于点P ,∠DPE =46°,求∠CBE 的度数.
【分析】(1)根据四边形ABCD 是菱形,∠ABC =60°和等边△BEF ,可以证明△F AB ≌△ECB ,进而可得CE =AF ;
(2)延长F A 交BE 于点G ,结合(1)根据三角形的外角定义可得∠BAD =∠BFE +∠DPE +∠CBE ,即可求出∠CBE 的度数.
【解析】解:(1)证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC,
∵△BEF是等边三角形,
∴FB=EB,∠FBE=60°,
∴∠FBE=∠ABC=60°,
∴∠FBA=∠EBC,
∴△F AB≌△ECB(SAS),
∴CE=AF;
(2)∵四边形ABCD是菱形,
∴AD∥BC,
∵∠ABC=60°,
∴∠BAD=120°,
延长F A交BE于点G,
根据三角形的外角定义可知:
∠GAD=∠AFP+∠APF,
∠BAG=∠AFB+∠ABF,
∴∠GAD+∠BAG=∠AFP+∠APF+∠AFB+∠ABF,
∵∠APF=∠DPE=46°,∠ABF=∠CBE,
∴∠BAD=∠BFE+∠DPE+∠CBE,
即120°=60°+46°+∠CBE,
∴∠CBE=14°.
答:∠CBE的度数为14°.
16.(2013•株洲)已知四边形ABCD是边长为2的菱形,∠BAD=60°,对角线AC与BD交于点O,过点O的直线EF交AD于点E,交BC于点F.
(1)求证:△AOE≌△COF;
(2)若∠EOD =30°,求CE 的长.
【分析】(1)根据菱形的对角线互相平分可得AO =CO ,对边平行可得AD ∥BC ,再利用两直线平行,内错角相等可得∠OAE =∠OCF ,然后利用“角边角”证明△AOE 和△COF 全等;
(2)根据菱形的对角线平分一组对角求出∠DAO =30°,然后求出∠AEF =90°,然后求出AO 的长,再求出EF 的长,然后在Rt △CEF 中,利用勾股定理列式计算即可得解.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD 是菱形,
∴AO =CO ,AD ∥BC ,
∴∠OAE =∠OCF ,
在△AOE 和△COF 中,{∠OAE =∠OCF
AO =CO ∠AOE =∠COF
,
∴△AOE ≌△COF (ASA );
(2)解:∵∠BAD =60°,
∴∠DAO =12∠BAD =
12×60°=30°, ∵∠EOD =30°,
∴∠AOE =90°﹣30°=60°,
∴∠AEF =180°﹣∠DAO ﹣∠AOE =180°﹣30°﹣60°=90°,
∵菱形的边长为2,∠DAO =30°,
∴OD =12AD =12×2=1,
∴AO =√AD 2−OD 2=√22−12=√3,
∴AE =CF =√3×√32=32,
∵菱形的边长为2,∠BAD =60°,
∴高EF =2×√32=√3,
在Rt △CEF 中,CE =√EF 2+CF 2=√(32)2+(√3)2=√212.
17.(2019春•睢县期中)如图,四边形ABCD 为菱形,点E 为对角线AC 上的一个动点,连接DE 并延长交AE 于点F ,连接BE .
(1)如图1,求证:∠AFD =∠EBC ;
(2)如图2,若DE =EC ,且BE ⊥AF ,求∠DAB 的度数.
【分析】(1)直接利用全等三角形的判定方法得出△DCE ≌△BCE (SAS ),即可得出答案;
(2)利用等腰三角形的性质结合垂直的定义得出∠DAB 的度数.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD 为菱形,
∴DC =CB ,
在△DCE 和△BCE 中
{DC =CB ∠DCE =∠BCE EC =EC
,
∴△DCE ≌△BCE (SAS ),
∴∠EDC =∠EBC ,
由DC ∥AB 得,∠EDC =∠AFD ,
∴∠AFD =∠EBC ;
(2)解:∵DE=EC,
∴∠EDC=∠ECD,
设∠EDC=∠ECD=∠CBE=x°,则∠CBF=2x°,
由BE⊥AF得:2x+x=90°,
解得:x=30°,
∴∠DAB=60°.
18.(2020•鄞州区模拟)如图,▱ABCD中,点E,F分别在BC,AD上,BE=DF,连结AE,CF.(1)求证:四边形AECF是平行四边形;
(2)若四边形AECF为菱形,∠AFC=120°,BE=CE=4,求▱ABCD的面积.
【分析】(1)根据四边形ABCD是平行四边形,可得AD∥BC,AD=BC,再由BE=DF可得AF与EC 平行且相等,进而可以证明四边形AECF是平行四边形;
(2)根据四边形AECF为菱形,∠AFC=120°,可以证明△ABE是等边三角形,过点A作AG⊥BE于点G,根据特殊角三角函数即可求出AG的长,进而求出▱ABCD的面积.
【解析】解:(1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,AD=BC,
∵BE=DF,
∴EC=AF,
又∵EC∥AF,
∴四边形AECF是平行四边形;
(2)∵四边形AECF为菱形,
∴AE=EC,∠AEC=∠AFC=120°,
∴∠AEB=60°,
∵BE=CE=4,
∴AE=BE=4,
∴△ABE是等边三角形,
过点A作AG⊥BE于点G,
∴AG =AB •sin ∠B =2√3,
∵BC =BE +EC =8,
∴▱ABCD 的面积=BC •AG =8×2√3=16√3.
19.(2020•文成县二模)如图,在菱形ABCD 中,点E 、F 分别在BC ,CD 上,且CE =CF .
(1)求证:△ABE ≌△ADF .
(2)若∠BAE =∠EAF =40°,求∠AEB 的度数.
【分析】(1)由“SAS ”可证△ABE ≌△ADF ;
(2)由(1)可得:∠BAE =∠DAF =40°,由菱形的性质可求∠B =60°,进而可求出∠AEB 的度数.
【解析】解:(1)证明:∵四边形ABCD 是菱形,
∴AB =AD =BC =CD ,∠B =∠D ,AB ∥CD ,
∵CE =CF ,
∴BE =DF ,
在△ABE 和△ADF 中
{AB =AD ∠B =∠D BE =DF
,
∴△ABE ≌△ADF (SAS )
(2)∵△ABE ≌△ADF ,
∴∠BAE =∠DAF =40°,
∴∠BAD =∠BAE +∠DAF +∠EAF =120°,
∵四边形ABCD 是菱形,
∴AD ∥BC ,
∴∠B =180°﹣∠BAD =60°,
∴∠AEB =180°﹣∠B ﹣∠BAE =80°.
20.(2017秋•高新区校级月考)如图,在菱形ABCD 中,∠B =60°,BC =5cm ,点E 从点A 出发沿射线AD 以1cm /s 的速度运动,同时点F 从点B 出发沿射线BC 以2cm /s 的速度运动,设运动时间为t (s ).
(1)连接EF ,当EF 经过BD 边的中点G 时,求证:△DGE ≌△BGF ;
(2)四点A 、C 、F 、E 能否组成平行四边形?若能,求出t 值;若不能,请说明理由.
【分析】(1)由题意得到BG =DG ,再由AD 与BC 平行,利用两直线平行内错角相等得到两对角相等,利用AAS 即可得证;
(2)分别从当点F 在C 的左侧时与当点F 在C 的右侧时去分析,由当AE =CF 时,以A 、C 、E 、F 为顶点四边形是平行四边形,可得方程,解方程即可求得答案.
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD 是菱形,
∴AD ∥BC ,
∴∠EDG =∠FBG ,∠DEG =∠BFG ,
∵G 为BD 的中点,
∴BG =DG ,
∵在△GDE 和△GBF 中,
{∠EDG =∠FBG ∠DEG =∠BFG BG =DG
,
∴△DGE ≌△BGF (AAS );
(2)解:①当点F 在C 的左侧时,根据题意得:AE =tcm ,BF =2tcm ,
则CF =BC ﹣BF =5﹣2t (cm ),
∵AD ∥BC ,
∴当AE =CF 时,四边形AFCE 是平行四边形,
即t =5﹣2t ,
解得:t =53;
②当点F 在C 的右侧时,根据题意得:AE =tcm ,BF =2tcm ,
则CF=BF﹣BC=2t﹣5(cm),
∵AD∥BC,
∴当AE=CF时,四边形AECF是平行四边形,即t=2t﹣5,
解得:t=5;
综上可得:当t=5
3或5s时,以A、C、E、F为顶点四边形是平行四边形.
21.(2018秋•天心区校级期末)在菱形ABCD中,∠ABC=60°,延长BA至点F,延长CB至点E,使BE =AF,连结CF,EA,AC,延长EA交CF于点G.
(1)求证:△ACE≌△CBF;
(2)求∠CGE的度数.
【分析】(1)先判断出△ABC是等边三角形,由等边三角形的性质可得BC=AC,∠ACB=∠ABC,再求出CE=BF,然后利用“边角边”证明即可;
(2)由(1)知△ABC是等边三角形,△ACE≌△CBF,根据全等三角形对应角相等可得∠E=∠F,然后根据三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和求出∠CGE=∠ABC即可.
【解析】(1)证明:∵AB=AC,∠ABC=60°,
∴△ABC是等边三角形,
∴BC=AC,∠ACB=∠ABC,
∵BE=AF,
∴BE+BC=AF+AB,
即CE=BF,
在△ACE和△CBF中,{CE=BF
∠ACB=∠ABC BC=AC
,
∴△ACE≌△CBF(SAS);
(2)解:由(1)可知:△ABC是等边三角形,△ACE≌△CBF,
∴∠E=∠F,
∵∠BAE=∠F AG,
∴∠E+∠BAE=∠F+∠F AG,
∴∠CGE=∠ABC,
∵∠ABC=60°,
∴∠CGE=60°.
22.已知菱形ABCD中,∠ABC=60°,P为射线AC上一点,E为射线BC上一点,且PD=PE.(1)如图1,①求证:∠DPE=60°.
②求证:AP=CE,
③求证:CP+CE=CD;
(2)在图2中,(1)中的三个结论是否仍都成立?请说明理由.
【分析】(1)①只需说明∠CEP=∠CDP即可;②连接DE,证明△ADP与△CDE全等即可;③延长CE至F,使EF=CP,连接DF,依次去证明△ADP≌△CDE,△DPC≌△DEF即可.
(2)①②证明方法与(1)大致相同,③延长CD至F,使DF=CP,连接EF,然后依次去证明△ADP ≌△CDE,△EPC≌△EDF即可.
【解析】解:(1)①∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=DA,∠BCA=∠DCA=∠DAC=∠BAC,
∵∠ABC=60°,
∴△ABC与△ADC均为等边三角形,
∴∠BCA=∠DCA=∠DAC=∠BAC=60°,AC=CD=DA=AB=BC,
②如图1,连接BP,则BP=DP,∠CBP=∠CDP,
∵PD =PE ,
∴PB =PE ,
∴∠CBP =∠CEP ,
∴∠CEP =∠CDP ,
∴∠DPE =∠DCE =180°﹣∠BCD =60°.
连接DE ,则△PDE 是等边三角形,
∴DE =DP ,∠PDE =60°=∠ADC ,
∴∠ADP =∠CDE ,
在△ADP 和△CDE 中:
{AD =CD ∠ADP =∠CDE DP =DE
∴△ADP ≌△CDE (SAS ),
∴AP =CE .
③延长CE 至F ,使EF =CP ,连接DF .
∵∠PDE =60°,∠PCE =120°,
∴∠PDE +∠PCE =180°,
∴∠DPC +∠DEC =180°,
∵∠DEC +∠DEF =180°,
∴∠DPC =∠DEF ,
在△DPC 和△DEF 中:
{DP =DE ∠DPC =∠DEF PC =EF
∴△DPC ≌△DEF (SAS ),
∴DC =DF ,
∵∠DCE =60°,
∴△DCF 是等边三角形,
∴DC =CF =CE +EF =CE +CP .
(2)结论①②仍然成立,结论③变为CE =CP +CD .
①如图2,连接PB ,则PB =PD ,∠PBC =∠PDC ,
∵PD =PE ,
∴PB =PE ,
∴∠PBC =∠PCE =∠PDC ,
∴∠DPE =∠DCE =60°.
②连接DE ,则△PDE 是等边三角形,
∴DP =DE =PE ,∠PDE =60°,
∵∠ADC =60°,
∴∠ADP =∠CDE ,
在△ADP 和△CDE 中:
{AD =CD ∠ADP =∠CDE DP =DE
∴△ADP ≌△CDE (SAS ),
∴AP =CE .
③延长CD 至F ,使DF =CP ,连接EF .
∵∠DEP =60°,∠DCP =∠DCE +∠PCE =∠ACB +∠DCE =120°,
∴∠DEP +∠DCP =180°,
∴∠CDE +∠CPE =180°,
∵∠CDE +∠EDF =180°,
∴∠EDF =∠EPC ,
在△EPC 和△EDF 中:
{EP =ED ∠EPC =∠EDF PC =DF
∴△EPC ≌△EDF (SAS ),
∴EF =EC ,
∵∠ECF =60°,
∴△ECF 为等边三角形,
∴CE =CF =CD +DF =CD +CP .
23.(2020•新都区模拟)如图,在平行四边形ABCD 中,∠BAD 的平分线交BC 于点E ,交DC 的延长线于F ,以EC 、CF 为邻边作平行四边形ECFG ,如图1所示.
(1)证明平行四边形ECFG 是菱形;
(2)若∠ABC =120°,连结BG 、CG 、DG ,如图2所示,
①求证:△DGC ≌△BGE ;
②求∠BDG 的度数;
(3)若∠ABC =90°,AB =8,AD =14,M 是EF 的中点,如图3所示,求DM 的长.
【分析】(1)平行四边形的性质可得AD ∥BC ,AB ∥CD ,再根据平行线的性质证明∠CEF =∠CFE ,根据等角对等边可得CE =CF ,再有条件四边形ECFG 是平行四边形,可得四边形ECFG 为菱形,即可解决问题;
(2)先判断出∠BEG =120°=∠DCG ,再判断出AB =BE ,进而得出BE =CD ,即可判断出△BEG ≌△DCG (SAS ),再判断出∠CGE =60°,进而得出△BDG 是等边三角形,即可得出结论;
(3)首先证明四边形ECFG 为正方形,再证明△BME ≌△DMC 可得DM =BM ,∠DMC =∠BME ,再根据∠BMD =∠BME +∠EMD =∠DMC +∠EMD =90°可得到△BDM 是等腰直角三角形,由等腰直角三
角形的性质即可得到结论.
【解析】解:(1)证明:
∵AF平分∠BAD,
∴∠BAF=∠DAF,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,AB∥CD,
∴∠DAF=∠CEF,∠BAF=∠CFE,
∴∠CEF=∠CFE,
∴CE=CF,
又∵四边形ECFG是平行四边形,
∴四边形ECFG为菱形;
(2)①∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB∥DC,AB=DC,AD∥BC,
∵∠ABC=120°,
∴∠BCD=60°,∠BCF=120°
由(1)知,四边形CEGF是菱形,
∴CE=GE,∠BCG=1
2∠BCF=60°,
∴CG=GE=CE,∠DCG=120°,∵EG∥DF,
∴∠BEG=120°=∠DCG,
∵AE是∠BAD的平分线,
∴∠DAE=∠BAE,
∵AD∥BC,
∴∠DAE=∠AEB,
∴∠BAE=∠AEB,
∴AB=BE,
∴BE=CD,
∴△DGC≌△BGE(SAS);
②∵△DGC≌△BGE,
∴BG=DG,∠BGE=∠DGC,
∴∠BGD=∠CGE,
∵CG=GE=CE,
∴△CEG是等边三角形,
∴∠CGE=60°,
∴∠BGD=60°,
∵BG=DG,
∴△BDG是等边三角形,
∴∠BDG=60°;
(3)方法一:如图3中,连接BM,MC,
∵∠ABC=90°,四边形ABCD是平行四边形,∴四边形ABCD是矩形,
又由(1)可知四边形ECFG为菱形,
∠ECF=90°,
∴四边形ECFG为正方形.
∵∠BAF=∠DAF,
∴BE=AB=DC,
∵M为EF中点,
∴∠CEM=∠ECM=45°,
∴∠BEM=∠DCM=135°,
在△BME和△DMC中,
∵{BE=CD
∠BEM=∠DCM EM=CM
,
∴△BME≌△DMC(SAS),
∴MB=MD,
∠DMC=∠BME.
∴∠BMD=∠BME+∠EMD=∠DMC+∠EMD=90°,∴△BMD是等腰直角三角形.
∵AB=8,AD=14,
∴BD=2√65,
∴DM=√2
2BD=√130.
方法二:过M作MH⊥DF于H,
∵∠ABC=90°,四边形ABCD是平行四边形,∴四边形ABCD是矩形,
又由(1)可知四边形ECFG为菱形,
∠ECF=90°,
∴四边形ECFG为正方形,
∴∠CEF=45°,
∴∠AEB=∠CEF=45°,
∴BE=AB=8,
∴CE=CF=14﹣8=6,
∵MH∥CE,EM=FM,
∴CH=FH=1
2CF=3,
∴MH=1
2CE=3,
∴DH=11,
∴DM=√112+32=√130.
24.(2019春•秦淮区期末)已知:如图,在▱ABCD中,G、H分别是AD、BC的中点,E、O、F分别是对角线BD上的四等分点,顺次连接G、E、H、F.
(1)求证:四边形GEHF是平行四边形;
(2)当▱ABCD满足AB⊥BD条件时,四边形GEHF是菱形;
(3)若BD=2AB,
①探究四边形GEHF的形状,并说明理由;
②当AB=2,∠ABD=120°时,直接写出四边形GEHF的面积.
【分析】(1)连接AC,由平行四边形的性质和已知条件得出E、F分别为OB、OD的中点,证出GF为
△AOD的中位线,由三角形中位线定理得出GF∥OA,GF=1
2OA,同理:EH∥OC,EH=
1
2OC,得出
EH=GF,EH∥GF,即可得出结论;
(2)连接GH,证出四边形ABHG是平行四边形,再证明GH⊥EF,即可得出四边形GEHF是菱形;(3)①由(2)得:四边形GEHF是平行四边形,得出GH=AB,证出GH=EF,即可得出四边形GEHF 是矩形;
②作AM⊥BD于M,GN⊥BD于N,则AM∥GN,证出GN是△ADM的中位线,得出GN=12AM,证出
∠BAM=30°,由直角三角形的性质得出BM=1
2AB=1,AM=√3BM=√3,得出GN=
√3
2,求出△EFG
的面积=1
2EF×GN=
√3
2,即可得出结果.
【解析】(1)证明:连接AC,如图1所示:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴OA=OC,OB=OD,
∴BD的中点在AC上,
∵E、O、F分别是对角线BD上的四等分点,∴E、F分别为OB、OD的中点,
∵G是AD的中点,
∴GF为△AOD的中位线,
∴GF∥OA,GF=1
2OA,
同理:EH∥OC,EH=1
2OC,
∴EH=GF,EH∥GF,
∴四边形GEHF是平行四边形;
(2)解:当▱ABCD满足AB⊥BD条件时,四边形GEHF是菱形;理由如下:连接GH,如图2所示:
则AG=BH,AG∥BH,
∴四边形ABHG是平行四边形,
∴AB∥GH,
∵AB⊥BD,
∴GH⊥BD,
∴GH⊥EF,
∴四边形GEHF是菱形;
故答案为:AB⊥BD;
(3)解:①四边形GEHF是矩形;理由如下:
由(2)得:四边形GEHF是平行四边形,
∴GH=AB,
∵BD=2AB,
∴AB=1
2BD=EF,
∴GH=EF,
∴四边形GEHF是矩形;
②作AM⊥BD于M,GN⊥BD于N,如图3所示:则AM∥GN,
∵G是AD的中点,
∴GN是△ADM的中位线,
∴GN=1
2AM,
∵∠ABD=120°,∴∠ABM=60°,∴∠BAM=30°,
∴BM=1
2AB=1,AM=√3BM=√3,
∴GN=√3 2,
∵BD=2AB=4,
∴EF=1
2BD=2,
∴△EFG的面积=1
2EF×GN=
1
2
×2×√32=√32,
∴四边形GEHF的面积=2△EFG的面积=√3.
25.(2018春•江都区期末)如图,在菱形ABCD中,∠B=60°.
(1)如图①,若点E、F分别在边AB、AD上,且BE=AF.求证:△CEF是等边三角形;
(2)小明发现若点E、F分别在边AB、AD上,且∠CEF=60°时△CEF也是等边三角形,并通过画图验证了猜想;小丽通过探索,认为应该以CE=EF为突破口构造两个三角形全等;小倩受到小丽的启发,尝试在BC上截取BM=BE,连接ME,如图②,很快就证明了△CEF是等边三角形,请你根据小倩的方法,写出完整的证明过程.
【分析】(1)想办法证明△BEC≌△AFC(SAS),即可解决问题;
(2)想办法证明△ECM≌△FEA(ASA),即可解决问题;
【解析】(1)证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=AD,
∵∠B=60°,
∴△ABC,△ADC都是等边三角形,
∴∠B=∠CAF=∠ACB=60°,
∵BC=AC,BE=AF,
∴△BEC≌△AFC(SAS),
∴CE=CF,∠BCE=∠ACF,
∴∠ECF=∠BCA=60°,
∴△ECF是等边三角形.
(2)证明:∵BE=BM,∠B=60°,
∴△BEM是等边三角形,
∴∠EMB=∠BEM=60°,∠EMC=∠AEM=120°,
∵AB=BC,∠EAF=120°,
∴AE=CM,∠EAF=∠EMC,
∵∠FEC=60°,
∴∠AEF+∠CEM=60°,
∵∠CEM+∠ECM=60°,
∴∠AEF=∠ECM,
∴△ECM≌△FEA(ASA),
∴EF=EC,∵∠FEC=60°,
∴△EFC是等边三角形.
26.(2020春•海淀区校级月考)如图,菱形ABCD中,E,F分别为AD,AB上的点,且AE=AF,连接EF并延长,交CB的延长线于点G,连接BD.
(1)求证:四边形EGBD是平行四边形;
(2)连接AG,若∠FGB=30°,GB=AE=3,求AG的长.
【分析】(1)连接AC,再根据菱形的性质得出EG∥BD,根据对边分别平行证明是平行四边形即可.(2)过点A作AH⊥BC,再根据直角三角形的性质和勾股定理解答即可.
【解析】(1)证明:连接AC,如图1:
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC平分∠DAB,且AC⊥BD,
∵AF=AE,
∴AC⊥EF,
∴EG∥BD.
又∵菱形ABCD中,ED∥BG,
∴四边形EGBD是平行四边形.
(2)解:过点A作AH⊥BC于H.
∵∠FGB=30°,
∴∠DBC=30°,
∴∠ABH=2∠DBC=60°,
∵GB=AE=3,
∴AB=AD=6,
在Rt△ABH中,∠AHB=90°,
∴AH=3√3,BH=3.
∴GH=6,
在Rt△AGH中,
根据勾股定理得,AG=√AH2+GH2=3√7.
27.(2020春•赣州期末)如图所示,在菱形ABCD中,AB=4,∠BAD=120°,△AEF为正三角形,点E、F分别在菱形的边BC、CD上滑动,且E、F不与B、C、D重合.
(1)证明不论E、F在BC、CD上如何滑动,总有BE=CF;
(2)当点E、F在BC、CD上滑动时,分别探讨四边形AECF的面积和△CEF的周长是否发生变化?如果不变,求出这个定值;如果变化,求出最小值.
【分析】(1)(1)先求证AB=AC,进而求证△ABC、△ACD为等边三角形,得∠4=60°,AC=AB进而求证△ABE≌△ACF,即可求得BE=CF;
(2)根据△ABE≌△ACF可得S△ABE=S△ACF,故根据S四边形AECF=S△AEC+S△ACF=S△AEC+S△ABE=S△ABC 即可解题;由“垂线段最短”可知:当正三角形AEF的边AE与BC垂直时,边AE最短.△AEF的周长会随着AE的变化而变化,求出当AE最短时,△CEF的周长即可.
【解析】解:(1)如图,连接AC,
∵四边形ABCD 为菱形,∠BAD =120°,
∴∠BAC =60°,
∵△AEF 是等边三角形,
∴∠EAF =60°,
∴∠1+∠EAC =60°,∠3+∠EAC =60°,
∴∠1=∠3,
∵∠BAD =120°,
∴∠ABC =60°,
∴△ABC 和△ACD 为等边三角形,
∴∠4=60°,AC =AB ,
∴在△ABE 和△ACF 中,
{∠1=∠3AB =AC ∠ABC =∠4
,
∴△ABE ≌△ACF (ASA ).
∴BE =CF ;
(2)四边形AECF 的面积不变,△CEF 的周长发生变化.理由如下: 由(1)得△ABE ≌△ACF ,
则S △ABE =S △ACF ,
故S 四边形AECF =S △AEC +S △ACF =S △AEC +S △ABE =S △ABC ,是定值,
作AH ⊥BC 于H 点,则BH =2,
S 四边形AECF =S △ABC =12BC ⋅AH =12BC ⋅√AB 2−BH 2=4√3.
△CEF 的周长=CE +CF +EF =CE +BE +EF =BC +EF =BC +AE
由“垂线段最短”可知:当正三角形AEF 的边AE 与BC 垂直时,边AE 最短.
故△AEF 的周长会随着AE 的变化而变化,且当AE 最短时,△CEF 的周长会最小=4+√AB 2−BH 2=4+
2√3.。