备战中考数学(初中数学 旋转提高练习题)压轴题训练附详细答案

备战中考数学(初中数学 旋转提高练习题)压轴题训练附详细答案
一、旋转
1．在平面直角坐标系中，四边形AOBC 是矩形，点O （0，0），点A （5，0），点B （0，3）．以点A 为中心，顺时针旋转矩形AOBC ，得到矩形ADEF ，点O ，B ，C 的对应点分别为D ，E ，F ．
（1）如图①，当点D 落在BC 边上时，求点D 的坐标；
（2）如图②，当点D 落在线段BE 上时，AD 与BC 交于点H ．
①求证△ADB ≌△AOB ；
②求点H 的坐标．
（3）记K 为矩形AOBC 对角线的交点，S 为△KDE 的面积，求S 的取值范围（直接写出结果即可）．
【答案】（1）D （1，3）；（2）①详见解析；②H （175，3）；（3）303344-≤S ≤303344
+． 【解析】
【分析】
（1）如图①，在Rt △ACD 中求出CD 即可解决问题；
（2）①根据HL 证明即可；
②，设AH=BH=m ，则HC=BC-BH=5-m ，在Rt △AHC 中，根据AH 2=HC 2+AC 2，构建方程求出m 即可解决问题；
（3）如图③中，当点D 在线段BK 上时，△DEK 的面积最小，当点D 在BA 的延长线上时，△D′E′K 的面积最大，求出面积的最小值以及最大值即可解决问题；
【详解】
（1）如图①中，
∵A （5，0），B （0，3），
∴OA=5，OB=3，
∵四边形AOBC是矩形，
∴AC=OB=3，OA=BC=5，∠OBC=∠C=90°，
∵矩形ADEF是由矩形AOBC旋转得到，
∴AD=AO=5，
在Rt△ADC中，CD=22
AD AC
-=4，
∴BD=BC-CD=1，
∴D（1，3）．
（2）①如图②中，
由四边形ADEF是矩形，得到∠ADE=90°，
∵点D在线段BE上，
∴∠ADB=90°，
由（1）可知，AD=AO，又AB=AB，∠AOB=90°，
∴Rt△ADB≌Rt△AOB（HL）．
②如图②中，由△ADB≌△AOB，得到∠BAD=∠BAO，又在矩形AOBC中，OA∥BC，
∴∠CBA=∠OAB，
∴∠BAD=∠CBA，
∴BH=AH，设AH=BH=m，则HC=BC-BH=5-m，
在Rt△AHC中，∵AH2=HC2+AC2，
∴m2=32+（5-m）2，
∴m=17
5
，
∴BH=17
5
，
∴H（17
5
，3）．
（3）如图③中，当点D在线段BK上时，△DEK的面积最小，最小值=1
2
•DE•DK=
1
2
×3×
（34
）
30334
-
当点D在BA的延长线上时，△D′E′K的面积最大，最大面积=1
2
×D′E′×KD′=
1
2
×3×
（5+34
2
）=
30334
4
+
．
综上所述，30334
4
-
≤S≤
30334
4
+
．
【点睛】
本题考查四边形综合题、矩形的性质、勾股定理、全等三角形的判定和性质、旋转变换等知识，解题的关键是理解题意，灵活运用所学知识解决问题，学会利用参数构建方程解决问题．
2．如图所示，
(1)正方形ABCD及等腰Rt△AEF有公共顶点A，∠EAF=90°，连接BE、DF．将Rt△AEF绕点A旋转，在旋转过程中，BE、DF具有怎样的数量关系和位置关系？结合图(1)给予证明；
(2)将(1)中的正方形ABCD变为矩形ABCD，等腰Rt△AEF变为Rt△AEF，且AD=kAB，
AF=kAE，其他条件不变．(1)中的结论是否发生变化？结合图(2)说明理由；
(3)将(2)中的矩形ABCD变为平行四边形ABCD，将Rt△AEF变为△AEF，且
∠BAD=∠EAF=a，其他条件不变．(2)中的结论是否发生变化？结合图(3)，如果不变，直接写出结论；如果变化，直接用k表示出线段BE、DF的数量关系，用a表示出直线BE、DF 形成的锐角β．
【答案】（1）DF=BE且DF⊥BE，证明见解析；（2）数量关系改变，位置关系不变，即DF=kBE，DF⊥BE；（3）不改变．DF=kBE，β=180°-α
【解析】
【分析】
（1）根据旋转的过程中线段的长度不变，得到AF＝AE，又∠BAE与∠DAF都与∠BAF互
余，所以∠BAE ＝∠DAF ，所以△FAD ≌△EAB ，因此BE 与DF 相等，延长DF 交BE 于G ，根据全等三角形的对应角相等和四边形的内角和等于360°求出∠EGF ＝90°，所以DF ⊥BE ； （2）等同（1）的方法，因为矩形的邻边不相等，但根据题意，可以得到对应边成比例，所以△FAD ∽△EAB ，所以DF ＝kBE ，同理，根据相似三角形的对应角相等和四边形的内角和等于360°求出∠EHF ＝90°，所以DF ⊥BE ；
（3）与（2）的证明方法相同，但根据相似三角形的对应角相等和四边形的内角和等于360°求出∠EAF+∠EHF ＝180°，所以DF 与BE 的夹角β＝180°﹣α．
【详解】
（1）DF 与BE 互相垂直且相等．
证明：延长DF 分别交AB 、BE 于点P 、G
在正方形ABCD 和等腰直角△AEF 中
AD ＝AB ，AF ＝AE ，
∠BAD ＝∠EAF ＝90°
∴∠FAD ＝∠EAB
∴△FAD ≌△EAB
∴∠AFD ＝∠AEB ，DF ＝BE
∵∠AFD+∠AFG ＝180°，
∴∠AEG+∠AFG ＝180°，
∵∠EAF ＝90°，
∴∠EGF ＝180°﹣90°＝90°，
∴DF ⊥BE
（2）数量关系改变，位置关系不变．DF ＝kBE ，DF ⊥BE ．
延长DF 交EB 于点H ，
∵AD ＝kAB ，AF ＝kAE ∴
AD k AB =，AF k AE = ∴AD AF AB AE
= ∵∠BAD ＝∠EAF ＝a
∴∠FAD ＝∠EAB
∴△FAD ∽△EAB
∴DF AF k BE AE
== ∴DF ＝kBE ∵△FAD ∽△EAB ，
∴∠AFD ＝∠AEB ，
∵∠AFD+∠AFH ＝180°，
∴∠AEH+∠AFH ＝180°，
∵∠EAF ＝90°，
∴∠EHF ＝180°﹣90°＝90°，
∴DF ⊥BE
（3）不改变．DF ＝kBE ，β＝180°﹣a ．
延长DF 交EB 的延长线于点H ，
∵AD ＝kAB ，AF ＝kAE
∴
AD k AB =，AF k AE = ∴AD AF AB AE
= ∵∠BAD ＝∠EAF ＝a
∴∠FAD ＝∠EAB
∴△FAD ∽△EAB
∴
DF AF k BE AE
== ∴DF ＝kBE 由△FAD ∽△EAB 得∠AFD ＝∠AEB
∵∠AFD+∠AFH ＝180°
∴∠AEB+∠AFH ＝180°
∵四边形AEHF 的内角和为360°，
∴∠EAF+∠EHF ＝180°
∵∠EAF ＝α，∠EHF ＝β
∴a+β＝180°∴β＝180°﹣a
【点睛】
本题（1）中主要利用三角形全等的判定和性质以及正方形的性质进行证明；（2）（3）利用相似三角形的判定和性质证明，要解决本题，证明三角形全等和三角相似是解题的关
键，也是难点所在．
3．在平面直角坐标系中，已知点A(0，4)，B(4，4)，点M，N是射线OC上两动点(OM＜ON)，且运动过程中始终保持∠MAN＝45°，小明用几何画板探究其中的线段关系．
(1)探究发现：当点M，N均在线段OB上时(如图1)，有OM2+BN2＝MN2．
他的证明思路如下：
第一步：将△ANB绕点A顺时针旋转90°得△APO，连结PM，则有BN＝OP．
第二步：证明△APM≌△ANM，得MP＝MM．
第一步：证明∠POM＝90°，得OM2+OP2＝MP2．
最后得到OM2+BN2＝MN2．
请你完成第二步三角形全等的证明．
(2)继续探究：除(1)外的其他情况，OM2+BN2＝MN2的结论是否仍然成立？若成立，请证明；若不成立，请说明理由．
(3)新题编制：若点B是MN的中点，请你编制一个计算题(不标注新的字母)，并直接给出答案(根据编出的问题层次，给不同的得分)．
【答案】(1)见解析；(2)结论仍然成立，理由见解析；(3)见解析.
【解析】
【分析】
（1）将△ANB绕点A顺时针旋转90°得△APO，连结PM，则有BN=OP．证明
△APM≌△ANM，再利用勾股定理即可解决问题；
（2）如图2中，当点M，N在OB的延长线上时结论仍然成立．证明方法类似（1）；（3）如图3中，若点B是MN的中点，求MN的长．利用（2）中结论，构建方程即可解决问题．
【详解】
（1）如图1中，将△ANB绕点A顺时针旋转90°得△APO，连结PM，则有BN＝OP．
∵点A(0，4)，B(4，4)，
∴OA＝AB，∠OAB＝90°，
∵∠NAP＝∠OAB＝90°，∠MAN＝45°，
∴∠MAN＝∠MAP，
∵MA＝MA，AN＝AP，
∴△MAN≌△MAP(SAS)．
（2）如图2中，结论仍然成立．
理由：如图2中，将△ANB绕点A顺时针旋转90°得△APO，连结PM，则有BN＝OP．
∵∠NAP＝∠OAB＝90°，∠MAN＝45°，
∴∠MAN＝∠MAP，
∵MA＝MA，AN＝AP，
∴△MAN≌△MAP(SAS)，
∴MN＝PM，
∵∠ABN＝∠AOP＝135°，∠AOB＝45°，
∴∠MOP＝90°，
∴PM2＝OM2+OP2，
∴OM2+BN2＝MN2；
（3）如图3中，若点B是MN的中点，求MN的长．
设MN＝2x，则BM＝BN＝x，
∵OA＝AB＝4，∠OAB＝90°，
∴OB＝2，
∴OM＝2﹣x，
∵OM2+BN2＝MN2．
∴(42﹣x)2+x2＝(2x)2，
解得x＝﹣22+26或﹣22﹣26(舍弃)
∴MN＝﹣42+46．
【点睛】
本题属于几何变换综合题，考查了等腰直角三角形的性质和判定，全等三角形的判定和性质，勾股定理等知识，解题的关键是学会利用旋转法添加辅助线，构造全等三角形解决问题，属于中考压轴题．
4．两块等腰直角三角板△ABC和△DEC如图摆放，其中∠ACB=∠DCE=90°，F是DE的中点，H是AE的中点，G是BD的中点．
（1）如图1，若点D、E分别在AC、BC的延长线上，通过观察和测量，猜想FH和FG的数量关系为______和位置关系为______；
（2）如图2，若将三角板△DEC绕着点C顺时针旋转至ACE在一条直线上时，其余条件均不变，则（1）中的猜想是否还成立，若成立，请证明，不成立请说明理由；
（3）如图3，将图1中的△DEC绕点C顺时针旋转一个锐角，得到图3，（1）中的猜想还成立吗？直接写出结论，不用证明．
【答案】（1）相等，垂直．（2）成立，证明见解析；（3）成立，结论是FH=FG，
FH⊥FG．
【解析】
试题分析：（1）证AD=BE，根据三角形的中位线推出FH=1
2
AD，FH∥AD，FG=
1
2
BE，
FG∥BE，即可推出答案；
（2）证△ACD≌△BCE，推出AD=BE，根据三角形的中位线定理即可推出答案；（3）连接BE、AD，根据全等推出AD=BE，根据三角形的中位线定理即可推出答案．试题解析：
（1）解：∵CE=CD，AC=BC，∠ECA=∠DCB=90°，
∴BE=AD，
∵F是DE的中点，H是AE的中点，G是BD的中点，
∴FH=1
2AD，FH∥AD，FG=
1
2
BE，FG∥BE，
∴FH=FG，
∵AD ⊥BE ，
∴FH ⊥FG ，
故答案为相等，垂直．
（2）答：成立，
证明：∵CE=CD ，∠ECD=∠ACD=90°，AC=BC ，
∴△ACD ≌△BCE
∴AD=BE ，
由（1）知：FH=
12AD ，FH ∥AD ，FG=12
BE ，FG ∥BE ， ∴FH=FG ，FH ⊥FG ，
∴（1）中的猜想还成立．
（3）答：成立，结论是FH=FG ，FH ⊥FG ．
连接AD ，BE ，两线交于Z ，AD 交BC 于X ，
同（1）可证
∴FH=
12AD ，FH ∥AD ，FG=12
BE ，FG ∥BE ， ∵三角形ECD 、ACB 是等腰直角三角形，
∴CE=CD ，AC=BC ，∠ECD=∠ACB=90°，
∴∠ACD=∠BCE ，
在△ACD 和△BCE 中 AC BC ACD BCE CE CD ⎧⎪∠∠⎨⎪⎩
＝＝＝ ， ∴△ACD ≌△BCE ，
∴AD=BE ，∠EBC=∠DAC ，
∵∠DAC+∠CXA=90°，∠CXA=∠DXB ，
∴∠DXB+∠EBC=90°，
∴∠EZA=180°﹣90°=90°，
即AD ⊥BE ，
∵FH ∥AD ，FG ∥BE ，
∴FH ⊥FG ，
即FH=FG ，FH ⊥FG ，
结论是FH=FG，FH⊥FG.
【点睛】运用了等腰直角三角形的性质、全等三角形的性质和判定、三角形的中位线定理，旋转的性质等知识点的理解和掌握，能熟练地运用这些性质进行推理是解此题的关键．
5．在Rt△ABC中，AB=BC=5，∠B=90°，将一块等腰直角三角板的直角顶点放在斜边AC的中点O处，将三角板绕点O旋转，三角板的两直角边分别交AB，BC或其延长线于E，F两点，如图①与②是旋转三角板所得图形的两种情况．
（1）三角板绕点O旋转，△OFC是否能成为等腰直角三角形？若能，指出所有情况（即给出△OFC是等腰直角三角形时BF的长）；若不能，请说明理由；
（2）三角板绕点O旋转，线段OE和OF之间有什么数量关系？用图①或②加以证明；（3）若将三角板的直角顶点放在斜边上的点P处（如图③），当AP:AC=1:4时，PE和PF 有怎样的数量关系？证明你发现的结论．
【答案】（1）△OFC是能成为等腰直角三角形，（2）OE=OF．（3）PE：PF=1：3．
【解析】
【小题1】由题意可知，①当F为BC的中点时，由AB=BC=5，可以推出CF和OF的长度，即可推出BF的长度，②当B与F重合时，根据直角三角形的相关性质，即可推出OF 的长度，即可推出BF的长度；
【小题2】连接OB，由已知条件推出△OEB≌△OFC，即可推出OE=OF；
【小题3】过点P做PM⊥AB，PN⊥BC，结合图形推出△PNF∽△PME，△APM∽△PNC，继而推出PM：PN=PE：PF，PM：PN=AP：PC，根据已知条件即可推出PA：AC=PE：PF=1：4．
6．如图1，在锐角△ABC中，∠ABC=45°，高线AD、BE相交于点F．
（1）判断BF与AC的数量关系并说明理由；
（2）如图2，将△ACD沿线段AD对折，点C落在BD上的点M，AM与BE相交于点N，当DE∥AM时，判断NE与AC的数量关系并说明理由．
【答案】（1）BF=AC，理由见解析；（2）NE=1
2
AC，理由见解析.
【解析】
试题分析：（1）如图1，证明△ADC≌△BDF（AAS），可得BF=AC；
（2）如图2，由折叠得：MD=DC，先根据三角形中位线的推论可得：AE=EC，由线段垂直平分线的性质得：AB=BC，则∠ABE=∠CBE，结合（1）得：△BDF≌△ADM，则
∠DBF=∠MAD，最后证明∠ANE=∠NAE=45°，得AE=EN，所以EN=1
2 AC．
试题解析：
（1）BF=AC，理由是：
如图1，∵AD⊥BC，BE⊥AC，∴∠ADB=∠AEF=90°，
∵∠ABC=45°，
∴△ABD是等腰直角三角形，∴AD=BD，
∵∠AFE=∠BFD，
∴∠DAC=∠EBC，
在△ADC和△BDF中，
∵
DAC DBF
ADC BDF AD BD
∠=∠
⎧
⎪
∠=∠
⎨
⎪=
⎩
，
∴△ADC≌△BDF（AAS），∴BF=AC；
（2）NE=1
2
AC，理由是：
如图2，由折叠得：MD=DC，
∵DE∥AM，
∴AE=EC，
∵BE⊥AC，
∴AB=BC，
∴∠ABE=∠CBE，
由（1）得：△ADC≌△BDF，
∵△ADC≌△ADM，
∴△BDF≌△ADM，
∴∠DBF=∠MAD，
∵∠DBA=∠BAD=45°，
∴∠DBA﹣∠DBF=∠BAD﹣∠MAD，即∠ABE=∠BAN，
∵∠ANE=∠ABE+∠BAN=2∠ABE，
∠NAE=2∠NAD=2∠CBE，∴∠ANE=∠NAE=45°，∴AE=EN，
∴EN=1
2 AC．
7．在平面直角坐标系中，O为原点，点A（3，0），点B（0，4），把△ABO绕点A顺时针旋转，得△AB′O′，点B，O旋转后的对应点为B′，O．
（1）如图1，当旋转角为90°时，求BB′的长；
（2）如图2，当旋转角为120°时，求点O′的坐标；
（3）在（2）的条件下，边OB上的一点P旋转后的对应点为P′，当O′P+AP′取得最小值时，求点P′的坐标．（直接写出结果即可）
【答案】（1）22）O'（9
2
33
3）P'（
27
5
63
）.
【解析】
【分析】
（1）先求出AB．利用旋转判断出△ABB'是等腰直角三角形，即可得出结论；
（2）先判断出∠HAO'=60°，利用含30度角的直角三角形的性质求出AH，OH，即可得出结论；
（3）先确定出直线O'C的解析式，进而确定出点P的坐标，再利用含30度角的直角三角形的性质即可得出结论．
【详解】
（1）∵A（3，0），B（0，4），∴OA=3，OB=4，∴AB=5，由旋转知，BA=B'A，
∠BAB'=90°，∴△ABB'是等腰直角三角形，∴BB2AB2；
（2）如图2，过点O'作O'H⊥x轴于H，由旋转知，O'A=OA=3，∠OAO'=120°，
∴∠HAO'=60°，∴∠HO'A=30°，∴AH=1
2AO'=
3
2
，OH3
33
，∴OH=OA+AH=
9
2
，
∴O'（933
2
，
（3）由旋转知，AP=AP'，∴O'P+AP'=O'P+AP．如图3，作A关于y轴的对称点C，连接O'C 交y轴于P，∴O'P+AP=O'P+CP=O'C，此时，O'P+AP的值最小．
∵点C 与点A 关于y 轴对称，∴C （﹣3，0）．
∵O '（9332，），∴直线O 'C 的解析式为y =3x +33，令x =0，∴y =33，∴P （0，33），∴O 'P '=OP =33，作P 'D ⊥O 'H 于D ． ∵∠B 'O 'A =∠BOA =90°，∠AO 'H =30°，∴∠DP 'O '=30°，∴O 'D =
12O 'P '=3310，P 'D =3O 'D =910，∴DH =O 'H ﹣O 'D =63，O 'H +P 'D =275，∴P '（27635，）．
【点睛】
本题是几何变换综合题，考查了旋转的性质，等腰直角三角形的性质，含30度角的直角三角形的性质，构造出直角三角形是解答本题的关键．
8．在平面直角坐标中，边长为2的正方形OABC 的两顶点A 、C 分别在y 轴、x 轴的正半轴上，点O 在原点.现将正方形OABC 绕O 点顺时针旋转，当A 点一次落在直线y x =上时停止旋转，旋转过程中，AB 边交直线y x =于点M ，BC 边交x 轴于点N （如图）.
（1）求边OA 在旋转过程中所扫过的面积；
（2）旋转过程中，当MN 和AC 平行时，求正方形OABC 旋转的度数；
（3）设MBN ∆的周长为p ，在旋转正方形OABC 的过程中，p 值是否有变化？请证明你的结论.
【答案】（1）π/2（2）22.5°(3)周长不会变化，证明见解析
【解析】
试题分析：（1）根据扇形的面积公式来求得边OA 在旋转过程中所扫过的面积； （2）解决本题需利用全等，根据正方形一个内角的度数求出∠AOM 的度数；
（3）利用全等把△MBN 的各边整理到成与正方形的边长有关的式子．
试题解析：（1）∵A 点第一次落在直线y=x 上时停止旋转，直线y=x 与y 轴的夹角是45°，
∴OA 旋转了45°．
∴OA 在旋转过程中所扫过的面积为24523602
ππ⨯=． （2）∵MN ∥AC ，
∴∠BMN=∠BAC=45°，∠BNM=∠BCA=45°．
∴∠BMN=∠BNM ．∴BM=BN ．
又∵BA=BC ，∴AM=CN ．
又∵OA=OC ，∠OAM=∠OCN ，∴△OAM ≌△OCN ．
∴∠AOM=∠CON=12（∠AOC-∠MON ）=12
（90°-45°）=22.5°． ∴旋转过程中，当MN 和AC 平行时，正方形OABC 旋转的度数为45°-22.5°=22.5°． （3）在旋转正方形OABC 的过程中，p 值无变化．
证明：延长BA 交y 轴于E 点，
则∠AOE=45°-∠AOM ，∠CON=90°-45°-∠AOM=45°-∠AOM ，
∴∠AOE=∠CON ．
又∵OA=OC ，∠OAE=180°-90°=90°=∠OCN ．
∴△OAE ≌△OCN ．
∴OE=ON ，AE=CN ．
又∵∠MOE=∠MON=45°，OM=OM ，
∴△OME ≌△OMN ．∴MN=ME=AM+AE ．
∴MN=AM+CN ，
∴p=MN+BN+BM=AM+CN+BN+BM=AB+BC=4．
∴在旋转正方形OABC 的过程中，p 值无变化．
考点：旋转的性质.
9．如图1，在Rt △ADE 中，∠DAE=90°，C 是边AE 上任意一点（点C 与点A 、E 不重合），以AC 为一直角边在Rt △ADE 的外部作Rt △ABC ，∠BAC=90°，连接BE 、CD ．
（1）在图1中，若AC=AB ，AE=AD ，现将图1中的Rt △ADE 绕着点A 顺时针旋转锐角α，得到图2，那么线段BE ．CD 之间有怎样的关系，写出结论，并说明理由；
（2）在图1中，若CA=3，AB=5，AE=10，AD=6，将图1中的Rt △ADE 绕着点A 顺时针旋转锐角α，得到图3，连接BD 、CE ．
①求证：△ABE ∽△ACD ；
②计算：BD 2+CE 2的值．
【答案】（1）BE=CD，BE⊥CD，理由见角；（2）①证明见解析；②BD2+CE2=170．【解析】
【分析】
（1）结论：BE=CD，BE⊥CD；只要证明△BAE≌△CAD，即可解决问题；
（2）①根据两边成比例夹角相等即可证明△ABE∽△ACD．
②由①得到∠AEB=∠CDA．再根据等量代换得到∠DGE=90°，即DG⊥BE，根据勾股定理得到BD2+CE2=CB2+ED2，即可根据勾股定理计算．
【详解】
（1）结论：BE=CD，BE⊥CD．
理由：设BE与AC的交点为点F，BE与CD的交点为点G，如图2．
∵∠CAB=∠EAD=90°，∴∠CAD=∠BAE．
在△CAD和△BAE中，∵
AB AC
BAE CAD
AE AD
=
⎧
⎪
∠=∠
⎨
⎪=
⎩
，∴△CAD≌△BAE，∴CD=BE，
∠ACD=∠ABE．
∵∠BFA=∠CFG，∠BFA+∠ABF=90°，∴∠CFG+∠ACD=90°，∴∠CGF=90°，∴BE⊥CD．（2）①设AE与CD于点F，BE与DC的延长线交于点G，如图3．
∵∠CABB =∠EAD =90°，∴∠CAD =∠BAE ．
∵CA =3，AB =5，AD =6，AE =10，∴AE AB =AD AC
=2，∴△ABE ∽△ACD ； ②∵△ABE ∽△ACD ，∴∠AEB =∠CDA ． ∵∠AFD =∠EFG ，∠AFD +∠CDA =90°，∴∠EFG +∠AEB =90°，∴∠DGE =90°，∴DG ⊥BE ，∴∠AGD =∠BGD =90°，∴CE 2=CG 2+EG 2，BD 2=BG 2+DG 2，∴BD 2+CE 2=CG 2+EG 2+BG 2+DG 2． ∵CG 2+BG 2=CB 2，EG 2+DG 2=ED 2，∴BD 2+CE 2=CB 2+ED 2=CA 2+AB 2+AD 2+AD 2=170．
【点睛】
本题是几何综合变换综合题，主要考查了图形的旋转变换、全等三角形的判定与性质、相似三角形的判定与性质、勾股定理的综合运用，运用类比，在变化中发现规律是解决问题的关键．
10．在Rt △ACB 和△AEF 中，∠ACB ＝∠AEF ＝90°，若点P 是BF 的中点，连接PC ，PE. 特殊发现：
如图1，若点E 、F 分别落在边AB ，AC 上，则结论：PC ＝PE 成立（不要求证明）． 问题探究：
把图1中的△AEF 绕点A 顺时针旋转．
(1)如图2，若点E 落在边CA 的延长线上，则上述结论是否成立？若成立，请给予证明；若不成立，请说明理由；
(2)如图3，若点F 落在边AB 上，则上述结论是否仍然成立？若成立，请给予证明；若不成立，请说明理由；
(3)记AC BC
＝k ，当k 为何值时，△CPE 总是等边三角形？（请直接写出后的值，不必说）
【答案】()1 PC PE =成立 ()2 ，PC PE =成立 ()3当k 为33
时，CPE V 总是等边三
角形
【解析】
【分析】
（1）过点P 作PM ⊥CE 于点M ，由EF ⊥AE ，BC ⊥AC ，得到EF ∥MP ∥CB ，从而有EM FP MC PB =，再根据点P 是BF 的中点，可得EM=MC ，据此得到PC=PE ． （2）过点F 作FD ⊥AC 于点D ，过点P 作PM ⊥AC 于点M ，连接PD ，先证
△DAF ≌△EAF ，即可得出AD=AE ；再证△DAP ≌△EAP ，即可得出PD=PE ；最后根据FD ⊥AC ，BC ⊥AC ，PM ⊥AC ，可得FD ∥BC ∥PM ，再根据点P 是BF 的中点，推得PC=PD ，再根据PD=PE ，即可得到结论．
（3）因为△CPE 总是等边三角形，可得∠CEP=60°，∠CAB=60°；由∠ACB=90°，求出∠CBA=30°；最后根据
AC k BC =，AC BC =tan30°，求出当△CPE 总是等边三角形时，k 的值是多少即可．
【详解】
解：（1）PC=PE 成立，理由如下：
如图2，过点P 作PM ⊥CE 于点M ，∵EF ⊥AE ，BC ⊥AC ，∴EF ∥MP ∥CB ，
∴EM FP MC PB
=，∵点P 是BF 的中点，∴EM=MC ，又∵PM ⊥CE ，∴PC=PE ；
（2）PC=PE 成立，理由如下：
如图3，过点F 作FD ⊥AC 于点D ，过点P 作PM ⊥AC 于点M ，连接PD ，∵∠DAF=∠EAF ，∠FDA=∠FEA=90°，在△DAF 和△EAF 中
，∵∠DAF=∠EAF ，∠FDA=∠FEA ，AF=AF ，
∴△DAF ≌△EAF （AAS ），
∴AD=AE ，在△DAP 和△EAP 中，
∵AD=AE ，∠DAP=∠EAP ，AP=AP ，
∴△DAP ≌△EAP （SAS ），
∴PD=PE ，
∵FD ⊥AC ，BC ⊥AC ，PM ⊥AC ，
∴FD ∥BC ∥PM ，
∴DM FP MC PB =， ∵点P 是BF 的中点，
∴DM=MC ，又∵PM ⊥AC ，
∴PC=PD ，又∵PD=PE ，
∴PC=PE ；
（3）如图4，∵△CPE 总是等边三角形，
∴∠CEP=60°，
∴∠CAB=60°，
∵∠ACB=90°，
∴∠CBA=90°﹣∠ACB=90°﹣60°=30°，
∵AC k BC =，AC BC
=tan30°， ∴k=tan30°=
3， ∴当k 为3时，△CPE 总是等边三角形．
【点睛】
考点：1．几何变换综合题；2．探究型；3．压轴题；4．三角形综合题；5．全等三角形的判定与性质；6．平行线分线段成比例．
11．如图1，是边长分别为6和4的两个等边三角形纸片ABC 和CD 1E 1叠放在一起．
（1）操作：固定△ABC，将△CD1E1绕点C顺时针旋转得到△CDE，连接AD、BE，如图2．探究：在图2中，线段BE与AD之间有怎样的大小关系？并请说明理由；
（2）操作：固定△ABC，若将△CD1E1绕点C顺时针旋转30°得到△CDE，连接AD、BE，CE 的延长线交AB于点F，在线段CF上沿着CF方向平移，（点F与点P重合即停止平移）平移后的△CDE设为△PQR，如图3．
探究：在图3中，除三角形ABC和CDE外，还有哪个三角形是等腰三角形？写出你的结论（不必说明理由）；
（3）探究：如图3，在（2）的条件下，设CQ=x，用x代数式表示出GH的长．
【答案】（1）BE=CD．理由见解析；（2）△CHQ是等腰三角形；（3）2-x．
【解析】
试题分析：（1）根据等边三角形的性质可得AB=BC，CD=CE，∠ACB=∠ECD=60°，然后求出∠ACD=∠BCE，再利用“边角边”证明△ACD和△BCE全等，根据全等三角形对应边相等证明即可；
（2）求出∠ACF=30°，再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
∠CHQ=30°，从而得到∠ACF=∠CHQ，判断出△CHQ是等腰三角形；
（3）求出∠CGP=90°，然后利用∠ACF的余弦表示出CG，再根据等腰三角形的性质表示出CH，然后根据GH=CG-CH整理即可得解．
试题解析：（1）BE=CD．
理由如下：∵△ABC与△CDE是等边三角形，
∴AC=BC，CE=CD，∠ACB=∠ECD=60°．
∴∠ACB-∠ACE=∠ECD-∠ACE，
即∠BCE=∠ACD．
在△ACD和△BCE中，
∴△ACD≌△BCE（SAS），
∴BE=AD；
（2）∵旋转角为30°，
∴∠BCF=30°，
∴∠ACF=60°-30°=30°，
∴∠CHQ=∠RQP-∠ACF=60°-30°=30°，
∴∠ACF=∠CHQ，
∴△CHQ是等腰三角形；
（3）∠CGP=180°-∠ACF-∠RPQ=180°-30°-60°=90°，
∴CG=CP•cos30°=（x+4），
∵△CHQ是等腰三角形，
∴CH=2•CQcos30°=2x•=x，
∴GH=CG-CH=（x+4）-x=2-x．
考点：几何变换综合题．
12．如图1，在△ABC中，E、D分别为AB、AC上的点，且ED//BC，O为DC中点，连结EO并延长交BC的延长线于点F，则有S四边形EBCD=S△EBF.
（1）如图2，在已知锐角∠AOB内有一个定点P．过点P任意作一条直线MN，分别交射线OA、OB于点M、N．将直线MN绕着点P旋转的过程中发现，当直线MN满足某个条件时，△MON的面积存在最小值．直接写出这个条件:_______________________.
（2）如图3，在平面直角坐标系中，O为坐标原点，点A、B、C、P的坐标分别为（6，
0）、（6，3）、（，）、（4、2），过点P的直线l与四边形OABC一组对边相交，将四边形OABC分成两个四边形，求其中以点O为顶点的四边形面积的最大值．
【答案】（1）当直线MN旋转到点P是线段MN的中点时，△MON的面积最小；（2）10.【解析】
试题分析：（1）当直线旋转到点P是MN的中点时S△MON最小，过点M作MG∥OB交EF 于G．由全等三角形的性质可以得出结论；
（2）①如图3①过点P的直线l 与四边形OABC 的一组对边 OC、AB分别交于点M、N，由（1）的结论知，当PM=PN时，△MND的面积最小，此时四边形OANM的面积最大，S =S△OAD-S△MND.
四边形OANM
②如图3②，过点P的直线l与四边形OABC的另一组对边CB、OA分别交M、N，利用S
=S△OCT-S△MN T，进而得出答案．
四边形OCMN
试题解析：（1）当直线MN旋转到点P是线段MN的中点时，△MON的面积最小.
如图2，过点P的另一条直线EF交OA、OB于点E、F，设PF＜PE，过点M作MG∥OB交EF于G，
可以得出当P是MN的中点时S四边形MOFG=S△MON．
∵S四边形MOFG＜S△EOF，∴S△MON＜S△EOF.
∴当点P是MN的中点时S△MON最小.
（2）分两种情况：
①如图3①过点P的直线l 与四边形OABC 的一组对边 OC、AB分别交于点M、N．
延长OC、AB交于点D，易知AD = 6，S△OAD＝18 ．
由（1）的结论知，当PM=PN时，△MND的面积最小，此时四边形OANM的面积最大．过点P、M分别作PP1⊥OA，MM1⊥OA，垂足分别为P1、M1．
由题意得M1P1=P1A = 2，从而OM1=MM1= 2．又P(4,2)，B(6,3)
∴P1A=M1P1="O" M1=P1P=2，M1M=OM=2，可证四边形MM1P1P是正方形．
∴MN∥OA，∠MND=90°，NM=4，DN=4．求得S△MND＝8.
∴.
② 如图3②，过点P的直线l与四边形OABC的另一组对边CB、OA分别交M、N．
延长CB交x轴于T点，由B、C的坐标可得直线BC对应的函数关系式为 y =－x＋9 ．
则T点的坐标为（9，0）．
∴S△OCT=×9×=．
由(1)的结论知：当PM=PN时，△MNT的面积最小，此时四边形OCMN的面积最大．
过点P、M点分别作PP1⊥OA，MM1⊥OA，垂足为P1，M1.
从而 NP1=P1M1，MM1=2PP1=4．
∴点M的横坐标为5，点P（4、2），P1M1= NP1= 1，TN =6．
∴S△MNT=×6×4=12，S四边形OCMN=S△OCT-S△MNT =-12=＜10．
综上所述：截得四边形面积的最大值为10．
考点：1.线动旋转问题；2.正方形的判定和性质；3.图形面积求法；4.分类思想的应用.
13．如图所示，在△ABC中，D、E分别是AB、AC上的点，DE∥BC，如图①，然后将
△ADE绕A点顺时针旋转一定角度，得到图②，然后将BD、CE分别延长至M、N，使DM ＝BD，EN＝CE，得到图③，请解答下列问题：
(1)若AB＝AC，请探究下列数量关系：
①在图②中，BD与CE的数量关系是________________；
②在图③中，猜想AM与AN的数量关系、∠MAN与∠BAC的数量关系，并证明你的猜想；
(2)若AB＝k·AC(k＞1)，按上述操作方法，得到图④，请继续探究：AM与AN的数量关系、∠MAN与∠BAC的数量关系，直接写出你的猜想，不必证
明．
【答案】（1）①BD=CE；
②AM=AN，∠MAN=∠BAC 理由如下：
∵在图①中，DE//BC，AB=AC
∴AD="AE."
在△ABD与△ACE中∴△ABD≌△ACE.
∴BD=CE，∠ACE=∠ABD.
在△DAM与△EAN中，
∵DM=BD，EN=CE，BD=CE，∴DM=EN，∵∠AEN=∠ACE+∠CAE，
∠ADM=∠ABD+∠BAD，∴∠AEN=∠ADM.
又∵AE=AD，∴△ADM≌△AEN.∴AM=AN，∠DAM=∠EAN.∴∠MAN=∠DAE=∠BAC.
∴AM=AN，∠MAN=∠BAC.
（2）AM=kAN，∠MAN=∠BAC.
【解析】
（1）①根据题意和旋转的性质可知△AEC ≌△ADB ，所以BD=CE ；
②根据题意可知∠CAE=BAD ，AB=AC ，AD=AE ，所以得到△BAD ≌△CAE ，在△ABM 和△ACN 中， DM=BD ，EN=CE ，可证△ABM ≌△ACN ，所以AM=AN ，即∠MAN=∠BAC ． （2）直接类比（1）中结果可知AM=k•AN ，∠MAN=∠BAC ．
14．如图，正方形ABCD ，点M 是线段CB 延长线一点，连结AM ，AB a =，AM b =
（1）将线段AM 沿着射线AD 运动，使得点A 与点D 重合，用代数式表示线段AM 扫过的平面部分的面积.
（2）将三角形ABM 绕着点A 旋转，使得AB 与AD 重合，点M 落在点N ，用代数式表示线段AM 扫过的平面部分的面积.
（3）将三角形ABM 顺时针旋转，使旋转后的三角形有一边与正方形的一边完全重合（第（2）小题的情况除外），请在如图中画出符合条件的3种情况，并写出相应的旋转中心和旋转角
【答案】（1）2a ；（2）214b π或234b π；（3）见解析
【解析】
【分析】
（1）根据平移的性质和平行四边形的面积计算即可；
（2）根据扇形的面积计算即可；
（3）根据旋转的性质画出图形得出旋转中心和角度即可．
【详解】
解：（1）2AD DC a •=
答：线段AM 扫过的平面部分的面积为2a
（2）三角形ABM 绕着点A 旋转，使得AB 与AD 重合，则三角形ABM 旋转的角度是90°或270° ∴°2°90360AMN b S π⨯=扇形或°2°
270360AMN b S π⨯=扇形 ∴214AMN S b π=
扇形或234b π
答：扇形AMN 的面积为214b π或2
34b π
（3）如图1，旋转中心：AB 边的中点为O ，顺时针180o
如图2，旋转中心：点B ，顺时针旋转90o
如图3，旋转中心：正方形对角线交点O ，顺时针旋转90o
【点睛】
本题考查了旋转的性质，关键是根据旋转前后两图形全等；对应点到旋转中心的距离相等；对应点与旋转中心的连线段的夹角等于旋转角解答．
15．如图，四边形ABCD 中，45ABC ADC ∠=∠=o ，将BCD ∆绕点C 顺时针旋转一定角度后，点B 的对应点恰好与点A 重合，得到ACE ∆.
（1）判断ABC ∆的形状，并说明理由；
（2）若2AD =，3CD =，试求出四边形ABCD 的对角线BD 的长.
【答案】（1）ABC ∆是等腰直角三角形，理由详见解析；（222
【解析】
【分析】
（1）利用旋转不变性证明A4BC 是等腰直角三角形.
（2）证明ACDE 是等腰直角三角形，再在Rt △ADE 中，求出AE 即可解决问题.
【详解】
解：（1）ABC ∆是等腰直角三角形.
理由：∵BC CA =，
∴45CBA CAB ∠=∠=o ，
∴90ACB ∠=o ，
∴ACB ∆是等腰直角三角形.
（2）如图：由旋转的性质可知：
90DCE ACB ∠=∠=o ，3CD CE ==，BD AE =， ∴32DE =45CDE CED ∠=∠=o ，
∵45ADC ∠=o ，
∴454590ADE ∠=+=o o o ， ∴()222223222AE AD DE =+=+=
∴22BD AE ==
【点睛】
本题考查旋转变换，勾股定理，等腰直角三角形的性质和判定等知识，解题的关键是熟练掌握基本知识，属于中考常考题型。