初中数学竞赛解三角形(含答案)
初中数学竞赛中考讲义之双直角三角形模型
tan BCD
3
6
(海里),
3
∴AD+CD=10 2 +10 6 =10( 2 + 6 )(海里).
答:疑似物 C 与搜救船 A 的距离是 10( 2 + 6 )海里,与搜救船 B 的距离是 20 海里.
10.解:这艘船能按原方向继续向前航行.理由如下:
如图,过点 B 作 BH⊥AP 于 H,过点 P 作 PM⊥AB,交 AB 延长线于 M. 由题意,知 AB=24× 40 =16(海里),∠BAP=75°﹣45°=30°.
5、如图,在直角坐标系中,直线 y=- 3 x+6 与坐标轴分别交于 A、B 两点,AB 中点为点 P,则点 P 到 4
直线 y=-x 的最短距离 PQ 的长度为
.
6、如图,在△ABC,AC=3,BC=4,∠ACB=90°,将△ABC 绕点 C 顺时针旋转.
(1)当 AC 平分∠A′CB′时,BD 的长为
例题 2、如图,在一条笔直的东西向海岸线 l 上有一长为 1.5km 的码头 MN 和灯塔 C,灯塔 C 距码头的东 端 N 有 20km.一轮船以 36km/h 的速度航行,上午 10:00 在 A 处测得灯塔 C 位于轮船的北偏 西 30°方向,上午 10:40 在 B 处测得灯塔 C 位于轮船的北偏东 60°方向,且与灯塔 C 相距 12km. (1)若轮船照此速度与航向航行,何时到达海岸线? (2)若轮船不改变航向,该轮船能否停靠在码头?请说明理由.(参考数据: 2 ≈1.4, 3 ≈1.7)
八年级数学竞赛试题及参考答案
八年级数学竞赛试题及参考答案八年级数学竞赛试题(一)一、选择题(每小题5分,共30分) 1.已知2220082008,2ca b a b c k k +=-==++=,且那么的值为( ). A .4 B .14 C .-4 D .14- 2.若方程组312433x y k x y k x y x y +=+⎧<<-⎨+=⎩的解为,,且,则的取值范围是( ). A .102x y <-<B .01x y <-<C .31x y -<-<-D .11x y -<-< 3.计算:2399100155555++++++=( ).A .10151- B .10051- C .101514- D .100514-4.如图,已知四边形ABCD 的四边都相等,等边△AEF 的顶点E 、F 分别在BC 、CD 上,且AE=AB ,则∠C=( ). A .100° B .105° C .110° D .120°5.已知5544332222335566a b c d a b c d ====,,,,则、、、的大小关系是( ). A .a b c d >>> B .a b d c >>> C .b a c d >>> D .a d b c >>> 6.如果把分数97的分子、分母分别加上正整数913a b 、,结果等于,那么a b +的最小 值是( ).A .26B .28C .30D .32 二、填空题:(每小题5分,共30分)(第4题图)DCB(第15题图)EDCBA7.方程组200820092007200720062008x y x y -=⎧⎨-=⎩的解是 .8.如图,已知AB 、CD 、EF 相交于点O ,EF ⊥AB ,OG 为∠COF 的平分线,OH 为∠DOG 的平分线,若∠AOC :∠COG=4:7,则∠GOH= .9.小张和小李分别从A 、B 两地同时出发,相向而行,第一次在距A 地5千米处相遇,继续往前走到各地(B 、A )后又立即返回,第二次在距B 地4千米处两人再次相遇,则A 、B 两地的距离是 千米.10.在△ABC 中,∠A 是最小角,∠B 是最大角,且2∠B=5∠A ,若∠B 的最大值为m °,最小值为n °,则m °+n °= .11.已知21()()()04b c b c a b c a a a+-=--≠=,且,则 . 12.设p q ,均为正整数,且7111015p q <<,当q 最小时,pq 的值为 . 以下三、四、五题要求写出解题过程. 三、(本题满分20分)13.在一次抗击雪灾而募捐的演出中,晨光中学有A 、B 、C 、D 四个班的同学参加演出,已知A 、B 两个班共16名演员,B 、C 两个班共20名演员,C 、D 两个班共34名演员,且各班演员的人数正好按A 、B 、C 、D 次序从小到大排列,求各班演员的人数. 四、(本题满分20分)14.已知2211x x y y x y =+=+≠,,且. ⑴ 求证:1x y +=. ⑵ 求55x y +的值.五、(本题满分20分)15.如图,在△ABC 中AC >BC ,E 、D 分别是AC 、BC 上的点,且∠BAD=∠ABE ,AE=BD .求证:∠BAD=12∠C .G(第8题图)HOFED CBA参考答案一、选择题1.A 2.B 3.C 4.A 5.A 6.B 二、填空题: 7、21x y =⎧⎨=⎩ 8、72.5° 9、11 10、175° 11、2 12、68213、解:依题意得:A+B=16,B+C=20,C+D=34∵A <B <C <D ,∴A <8,B >8,B <10,C >10,C <17,D >17 由8<B <10且B 只能取整数得,B=9 ∴C=11,D=23,A=7答:A 、B 、C 、D 各班演员人数分别是7人、9人、11人、23人。
初中数学经典几何模型10-母抱子模型解直角三角形(含答案)
初中数学经典几何模型专题10 母抱子模型解直角三角形【模型展示】【中考真题】1、如图,在电线杆上的C处引拉线CE、CF固定电线杆,拉线CE和地面成60°角,在离电线杆6米的B 处安置测角仪,在A处测得电线杆上C处的仰角为30°,已知测角仪高AB为1.5米,求拉线CE的长(结果保留根号).2、如图,一垂直于地面的灯柱AB被一钢筋CD固定,CD与地面成45°夹角(∠CDB=45°),在C点上方2米处加固另一条钢线E D,ED与地面成53°夹角(∠EDB=53°),那么钢线ED的长度约为多少米?(结果精确到1米,参考数据:sin53°≈0.80,cos53°≈0.60,tan53°≈1.33)【精典例题】1、如图,一艘轮船在A处时观测得小岛C在船的北偏东60°方向,轮船以40海里/时的速度向正东方向航行1.5小时到达B处,这时小岛C在船的北偏东30°方向.已知小岛C周围50海里范围内是暗礁区.(1)求B处到小岛C的距离(2)若轮船从B处继续向东方向航行,有无触礁危险?请说明理由.(参考数据:≈1.73)2、金桥学校“科技体艺节”期间,八年级数学活动小组的任务是测量学校旗杆AB的高,他们在旗杆正前方台阶上的点C处,测得旗杆顶端A的仰角为45°,朝着旗杆的方向走到台阶下的点F处,测得旗杆顶端A的仰角为60°,已知升旗台的高度BE为1米,点C距地面的高度CD为3米,台阶CF的坡角为30°,且点E、F、D在同一条直线上,求旗杆AB的高度(计算结果精确到0.1米,参考数据:≈1.41,≈1.73)3、如图,为了测得电视塔AB的高度,在D处用高为1 m的测角仪CD测得电视塔顶端A的仰角为30°,再向电视塔方向前进100 m到达F处,又测得电视塔顶端A的仰角为60°,则这个电视塔AB的高度(单位:m)为(C)A.50 3 B.51 C.503+1 D.1014、如图,小明在热气球A上看到横跨河流两岸的大桥BC,测得B,C两点的俯角分别为60°和45°,已知热气球离地面的高度为120 m,且大桥与地面在同一水平面上,求大桥BC的长度.(结果保留整数,3≈1.73)5、某数学兴趣小组为测量河对岸树AB的高,在河岸边选择一点C.从C处测得树梢A的仰角为45°,沿BC方向后退10米到点D,再次测得树梢A的仰角为30°,则树高为米.(结果精确到0.1米,参考数据:≈1.414,≈1.732)6、某矩形交通指示牌CDEF如图所示,AB的距离为5m,从A点测得指示牌顶端D点和底端C点的仰角分别是60°和45°,则指示牌的高度CD约为m.(精确到0.1m.参考数据:≈1.414,≈1.732)7、为做好疫情宣传巡查工作,各地积极借助科技手段加大防控力度.如图,亮亮在外出期间被无人机隔空喊话“戴上口罩,赶紧回家”.据测量,无人机与亮亮的水平距离是15米,当他抬头仰视无人机时,仰角恰好为30°,若亮亮身高1.70米,则无人机距离地面的高度约为米.(结果精确到0.1米,参考数据:≈1.732,≈1.414)8、广州塔又称广州新电视塔,昵称小蛮腰,位于广州市海珠区赤岗塔附近,是中国第一高塔,世界第四高塔.如图,广州塔BD附近有一大厦AC高150米,张强在楼底A处测得塔顶D的仰角为45°,上到大厦顶C处测得塔顶D的仰角为37°,求广州塔BD的高.(参考数据:s i n37°≈0.60,c o s37°≈0.80,tan37°≈0.75)9、如图,小明为了测量小河对岸大树BC的高度,他在点A测得大树顶端B的仰角为45°,沿斜坡走3米到达斜坡上点D,在此处测得树顶端点B的仰角为30°,且斜坡AF的坡比为1:2.求大树BC的高度约为多少米?(≈1.732,结果精确到0.1)专题10 母抱子模型解直角三角形答案【模型展示】【中考真题】1、如图,在电线杆上的C处引拉线CE、CF固定电线杆,拉线CE和地面成60°角,在离电线杆6米的B 处安置测角仪,在A处测得电线杆上C处的仰角为30°,已知测角仪高AB为1.5米,求拉线CE的长(结果保留根号).解析:过点A作AH⊥CD,垂足为H,由题意可知四边形ABDH为矩形,∠CAH=30°,∴AB=DH=1.5,BD=AH=6,在R t△ACH中,tan∠CAH=,∴CH=AH•tan∠CAH,∴CH=AH•tan∠CAH=6tan30°=6×(米),又∵DH=1.5,∴CD=2+1.5,在R t△CDE中,∵∠CED=60°,s i n∠CED=,∴CE==(4+)(米),答:拉线CE的长为(4+)米.2、如图,一垂直于地面的灯柱AB被一钢筋CD固定,CD与地面成45°夹角(∠CDB=45°),在C点上方2米处加固另一条钢线E D,ED与地面成53°夹角(∠EDB=53°),那么钢线ED的长度约为多少米?(结果精确到1米,参考数据:sin53°≈0.80,cos53°≈0.60,tan53°≈1.33)【精典例题】1、如图,一艘轮船在A处时观测得小岛C在船的北偏东60°方向,轮船以40海里/时的速度向正东方向航行1.5小时到达B处,这时小岛C在船的北偏东30°方向.已知小岛C周围50海里范围内是暗礁区.(1)求B处到小岛C的距离(2)若轮船从B处继续向东方向航行,有无触礁危险?请说明理由.(参考数据:≈1.73)解析:(1)由题意得∠CBD=60°,∠CAB=30°,∴∠ACB=30°,∴∠CAB=∠ACB,∴CB=AB=40×1.5=60(海里),∴B处到小岛C的距离为60海里;(2)过点C作CE⊥AD,垂足为点E,∵CE=CB×s i n∠CBE=60×s i n60°=30≈51.96海里,∴CE>50,∴轮船从B处继续向正东方向航行,没有触礁危险.2、金桥学校“科技体艺节”期间,八年级数学活动小组的任务是测量学校旗杆AB的高,他们在旗杆正前方台阶上的点C处,测得旗杆顶端A的仰角为45°,朝着旗杆的方向走到台阶下的点F处,测得旗杆顶端A的仰角为60°,已知升旗台的高度BE为1米,点C距地面的高度CD为3米,台阶CF的坡角为30°,且点E、F、D在同一条直线上,求旗杆AB的高度(计算结果精确到0.1米,参考数据:≈1.41,≈1.73)解析:过点C作CM⊥AB于M.则四边形MEDC是矩形,∴ME=DC=3.CM=ED,在R t△AEF中,∠AFE=60°,设EF=x,则AF=2x,AE=x,在R t△FCD中,CD=3,∠CFD=30°,∴DF=3,在R t△AMC中,∠ACM=45°,∴∠MAC=∠ACM=45°,∴MA=MC,∵ED=CM,∴AM=ED,∵AM=AE﹣ME,ED=EF+DF,∴x﹣3=x+3,∴x=6+3,∴AE=(6+3)=6+9,∴AB=AE﹣BE=9+6﹣1≈18.4米.答:旗杆AB的高度约为18.4米.3、如图,为了测得电视塔AB 的高度,在D 处用高为1 m 的测角仪CD 测得电视塔顶端A 的仰角为30°,再向电视塔方向前进100 m 到达F 处,又测得电视塔顶端A 的仰角为60°,则这个电视塔AB 的高度(单位:m )为( C )A .50 3B .51C .503+1D .1014、(2019·山东菏泽定陶三模)如图,小明在热气球A 上看到横跨河流两岸的大桥BC ,测得B ,C 两点的俯角分别为60°和45°,已知热气球离地面的高度为120 m ,且大桥与地面在同一水平面上,求大桥BC 的长度.(结果保留整数,3≈1.73)解析:如图,作AD ⊥CB 交CB 所在直线于点D .由题意知,∠ACD =45°,∠ABD =60°.在R t △ACD 中,∠ACD =45°,∴CD =AD =120 m . 在R t △ABD 中,∠ABD =60°,∴tan 60°=AD BD ,∴BD =33AD =40 3 m ,∴BC =CD -BD =120-403≈51(m ). 答:大桥BC 的长度约为51 m .5、某数学兴趣小组为测量河对岸树AB的高,在河岸边选择一点C.从C处测得树梢A的仰角为45°,沿BC方向后退10米到点D,再次测得树梢A的仰角为30°,则树高为米.(结果精确到0.1米,参考数据:≈1.414,≈1.732)解析:根据题意可知:∠ABC=90°,CD=10,在R t△ABC中,∠ACB=45°,∴AB=CB,在R t△ABD中,∠ADB=30°,BD=CD+BC=10+AB,∴tan30°=,即=,解得AB≈13.7(米).答:树高约为13.7米.6、某矩形交通指示牌CDEF如图所示,AB的距离为5m,从A点测得指示牌顶端D点和底端C点的仰角分别是60°和45°,则指示牌的高度CD约为m.(精确到0.1m.参考数据:≈1.414,≈1.732)解析:在R t△ADB中,∠DAB=60°,AB=5,∵tan∠DAB=,∴BD=5•tan60°=5,在R t△BAC中,∵∠CAB=45°,∴AB=BC=5,∴CD=BD﹣BC=(5﹣5)m≈3.7(m).故答案为:3.7.7、为做好疫情宣传巡查工作,各地积极借助科技手段加大防控力度.如图,亮亮在外出期间被无人机隔空喊话“戴上口罩,赶紧回家”.据测量,无人机与亮亮的水平距离是15米,当他抬头仰视无人机时,仰角恰好为30°,若亮亮身高1.70米,则无人机距离地面的高度约为米.(结果精确到0.1米,参考数据:≈1.732,≈1.414)解析:如图,根据题意可知:DE⊥BE,AB⊥BE,过点D作DC⊥AB于点C,所以四边形DEBC是矩形,∴BC=ED=1.70,DC=EB=15,在R t△ACD中,∠ADC=30°,∴tan30°=,即=,解得AC=5,∴AB=AC+CB=5+1.70≈10.4(米).答:无人机距离地面的高度约为10.4米.8、广州塔又称广州新电视塔,昵称小蛮腰,位于广州市海珠区赤岗塔附近,是中国第一高塔,世界第四高塔.如图,广州塔BD附近有一大厦AC高150米,张强在楼底A处测得塔顶D的仰角为45°,上到大厦顶C处测得塔顶D的仰角为37°,求广州塔BD的高.(参考数据:s i n37°≈0.60,c o s37°≈0.80,tan37°≈0.75)解析:如图,过点C作CE⊥BD于点E,即四边形ACEB是矩形∴BE=AC=150,CE=AB,根据题意可知:∠DAB=45°,∴DB=AB=CE,∴DE=DB﹣BE=DB﹣150,在R t△CDE中,∠DCE=37°,∴DE=CE•tan37°,即DB﹣150≈0.75DB,解得DB≈600(米).答:广州塔BD的高约为600米.9、如图,小明为了测量小河对岸大树BC的高度,他在点A测得大树顶端B的仰角为45°,沿斜坡走3米到达斜坡上点D,在此处测得树顶端点B的仰角为30°,且斜坡AF的坡比为1:2.求大树BC的高度约为多少米?(≈1.732,结果精确到0.1)解析:作DH⊥AE于点H,作DG⊥BC于点G,如图,则四边形DGCH为矩形,在R t△ADH中,∵,∴AH=2DH,∵AH2+DH2=AD2,∴.∴DH=CG=3m,∴AH=2DH=6m,设BC=xm,则BG=(x﹣3)m,在R t△BAC中,∠BAC=45°,∴AC=BC=xm,∴CH=DG=(x+6)m,在R t△BDG中,∠BDG=30°∵tan30°=,∴,解得,x=≈15.3.答:大树BC的高度约为15.3米.。
成都七中初中学校数学三角形解答题(培优篇)(Word版 含解析)
【分析】
(1)运用折叠原理及三角形的外角性质即可解决问题,
(2)运用折叠原理及四边形的内角和定理即可解决问题,
(3)运用三角形的外角性质即可解决问题,
(4)先根据翻折的性质求出∠AEF、∠EFD,再根据四边形的内角和定理列式整理即可得解.
【详解】
解:(1)如图,∠1=2∠A.
理由如下:由折叠知识可得:∠EA′D=∠A;
(2)根据“智慧三角形”的概念证明即可;
(3)分点C在线段OB和线段OB的延长线上两种情况,根据“智慧三角形”的定义计算.
【详解】
(1)答案为:30°;是;
(2)∵AB⊥OM
∴∠BAO=90°
∵∠BAC=60°
∴∠OAC=∠BAO-∠BAC=30°
∵∠MON=60°
∴∠ACO=180°-∠OAC-∠MON=90°
(1)∠ABO的度数为°,△AOB(填“是”或“不是”灵动三角形);
(2)若∠BAC=60°,求证:△AOC为“灵动三角形”;
(3)当△ABC为“灵动三角形”时,求∠OAC的度数.
【答案】(1)30°;(2)详见解析;(3)∠OAC=80°或52.5°或30°.
【解析】
【分析】
(1)根据垂直的定义、三角形内角和定理求出∠ABO的度数,根据“智慧三角形”的概念判断;
∴此种情况不存在,
∴综上所述:∠OAC=80°或52.5°或30°。
【点睛】
考查的是三角形内角和定理、“智慧三角形”的概念,分类讨论的思想解决问题是解本题的关键.
2.(问题探究)
将三角形 纸片沿 折叠,使点A落在点 处.
(1)如图,当点A落在四边形 的边 上时,直接写出 与 之间的数量关系;
(2)如图,当点A落在四边形 的内部时,求证: ;
专题5 等腰三角形的边角关系(含答案)
第二章等腰三角形专题5 等腰三角形的边角关系知识解读讨论等腰三角形的三边,只有腰和底边长两个未知数,当告知三角形两边长时,需要分情况讨论,哪个数据是腰长,哪个数据是底边长。
等腰三角形有三个角,要求出三个角的度数,需要三个相等关系,三角形内角和提供了一个相等关系,等腰三角形两个底角相等提供了一个相等关系,因此题日中一般提供一个相等关系即可。
培优学案典例示范一、等腰三角形的边长常需要分情况讨论例1根据下列条件求等腰三角形的周长.(1)两条边长分别为2和5;(2)两条边长分别为3和5.【提示】本题没有说明两条边为腰和底时,只有通过讨论可能存在的两种情况来求解,所得的答案要满足三角形三边的条件.【解答】【技巧点评】(1)没有指明腰和底时,一定要分类讨论,不要丢了解;(2)所得三角形三边的长一定要满足三角形三边的条件。
没有用三边关系定理来检验的答案可能是错误的。
跟踪训练1.等腰三角形有两条边长为4cm和9cm,则该三角形的周长是()A.17cmB.22cmC.17cm或22cmD.18cm二、利用两底角相等,求等腰三角形的角的度数例2 填空题.(1)在ABC∠=︒,求BA=,若50∆中,AB AC∠的度数;(2)在ABC∠=︒,求AB∆中,AB AC=,若50∠的度数;(3)若等腰三角形的一个角为80︒,求顶角的度数;(4)若等腰三角形的一个角为100︒,求顶角的度数。
【提示】本题的各小题中都有三个未知教,除了三个角的和为180︒这个条件外,题目应该还有两个条件才能求出这三个角的度数,准确找出这两个条件,是解决此类问题的关键.【解答】【技巧点评】求角时,一定要看给出的角是否定为顶角或底角,在没有指出所给的角为顶角或底角时,要分两种情况讨论,并看是否符合三角形内角和定理,避免漏解或多解。
跟踪训练2.如图2-5-1,在ABC∠=︒,则BDAC==,80∆中,AC AD BD∠的度数是()图2-5-1A.40︒B.35︒C.25︒D.20︒三、角平分线+平行线=等腰三角形例3如图2-5-2.AD是ABC∆的角平分线,点E在AB上,且AE AC=,EF BC交AC于点F.求证:EC平分DEF∠.【提示】要证明EC平分DEF∆是等腰三角形。
全国各地初中(九年级)数学竞赛《几何》真题大全 (附答案)
全国各地初中(九年级)数学竞赛专题大全竞赛专题7 几何一、单选题 1.(2021·全国·九年级竞赛)某种产品由甲、乙、丙三种元件构成,如图为生产效率最高,在表示工人分配的扇形图中,生产甲、乙、丙元件的工人数量所对应的扇形圆心角的大小依次是( ).A .120,180,60︒︒︒B .108,144,108︒︒︒C .90,180,90︒︒︒D .72,216,720︒︒︒2.(2021·全国·九年级竞赛)如图所示,一次函数y kx b =+的图象过点(1,4)P 且与x 轴和y 轴的正半轴交于AB 、两点,点O 为坐标原点,当AOB 的面积最小时,k ,b 的值为( )A .4k =-,8b =B .4k =-,4b =C .2k =-,4b =D .2k =-,2b =3.(2021·全国·九年级竞赛)如图,已知DEF 的边长分别为3,2,正六边形网格由24个边长为2的正三角形组成,以这些正三角形的顶点画ABC ,使得ABC DEF ∽△△,相似比为ABk DE=,那么k 的不同值共有( )个.A .1B .2C .3D .4二、填空题4.(2021·全国·九年级竞赛)如图所示,正方形ABCD 的边长为10cm ,点E 在边CB 的延长线上且10cm EB =,点P 在边CD 上运动,EP 与AB 的交点为F .设cm DP x =,EFB △与四边形AFPD 的面积和为2cm y ,那么y 与x 之间的函数关系式是________.5.(2021·全国·九年级竞赛)把两个半径为5及一个半径为8的圆形纸片放在桌面上,使它们两两外切.若要用一个大圆形纸片把这三个圆形纸片完全盖住,则这个大圆形纸片的最小半径等于________. 6.(2021·全国·九年级竞赛)由一次函数2,2y x y x =+=-+和x 轴围成的三角形与圆心在(1,1)、半径为1的圆构成的图形覆盖的面积等于______.7.(2021·全国·九年级竞赛)某广场地面铺满了边长为36cm 的正六边形地砖,现向上抛掷半径为3cm 的圆碟,圆碟落地后与地面不相交的概率大约是_________. 三、解答题8.(2021·全国·九年级竞赛)平面上7个点,它们之间可以连一些线段,使7个点中任意三点必存在两点有线段相连.问最少要连几条线段?证明你的结论.9.(2021·全国·九年级竞赛)在直径为5的圆内放入10个点,证明其中必有两点的距离小于2.10.(2021·全国·九年级竞赛)设1M 是凸五边形12345A A A A A ,将1M 沿1i A A 方向平移,使1A 移到i A 得到凸五边形(2,3,4,5)i M i =.证明:12345,,,,M M M M M 中至少有两个图形,它们有公共内点.11.(2021·全国·九年级竞赛)在圆周上任取21个点,证明:以这些点为端点的弧中至少存在100条不超过120︒的弧.12.(2021·全国·九年级竞赛)两人A 和B 相约在12点与下午1点之间在某地会面,先到的人要等候另一人20分钟,过时就可以离开.如果每人可在指定的一小时内任何时刻到达,并且两人到达的时刻是彼此独立的(即一人到达的时刻与另一人到达的时刻没有影响),试计算两人能会面的概率.13.(2021·全国·九年级竞赛)平面上给出n个不全共线的点,求证:存在一条直线l,它恰通过其中两个点.14.(2021·全国·九年级竞赛)已知A,B,C,D为平面上两两距离不超过1的任意4点,今欲作一圆覆盖这4点(即A,B,C,D在圆内或圆周上)问圆的半径最小该是多少?试证明之.15.(2021·全国·九年级竞赛)任意凸四边形ABCD中总存在一条对角线和一条边,以它们为直径的两个圆可以覆盖这个四边形.16.(2021·全国·九年级竞赛)设甲是边长为1的正三角形纸片,乙是边长为1的正方形纸片,丙是边长为1的正五边形纸片,丁是边长为1的正六边形纸片.证明:(1)不能用甲、乙、丙合起来盖住一个半径为1的圆;(2)能用甲、乙、丙、丁合起来盖住一个半径为1的圆.17.(2021·全国·九年级竞赛)在一个半径等于6的圆内任意放入六个半径等于1的小圆.证明:其中总还有一块空位置,可以完整地放入一个半径为1的小圆.18.(2021·全国·九年级竞赛)将4张圆形纸片放在桌面上,使得其题中任何3张圆形纸片都有公共点,那么这4张圆形纸片是否一定有公共点?证明你的结论.19.(2021·全国·九年级竞赛)平面上给定了若干个圆,它们覆盖的面积为1.证明:从中可选出若干个两两不重叠的圆,使它们覆盖的面积不小于19.20.(2021·全国·九年级竞赛)证明:一个边长为5的正方形可以被3个边长为4的正方形所覆盖.21.(2021·全国·九年级竞赛)如图①,有一个长方体形状的敞口玻璃容器,底面是边长为20cm的正方形,高为30cm,内有20cm深的溶液,现将此容器倾斜一定角度α(图②),且倾斜时底面的一条棱始终在桌面上(图①,②均为容器的纵截面).(1)当30α=︒时,通过计算说明此溶液是否会溢出;(2)现需要倒出不少于33000cm的溶液,当α等于60︒时,能实现要求吗?通过计算说明理由.22.(2021·全国·九年级竞赛)甲、乙两艘轮船驶向一个不能同时停泊两艘轮船的码头停泊,它们在一昼夜内到达的时间是等可能的,如果甲的停泊时间是1小时,乙的停泊时间是2小时,求它们中任何一艘都不需要等候码头空出的概率(精确到0.001).23.(2021·全国·九年级竞赛)把长为a 的线段任意分成3条线段,求这3条线段能够构成一个三角形的3条边的概率.24.(2022·福建·九年级竞赛)如图,四边形ABCD 是平行四边形,∠DAC =45°,以线段AC 为直径的圆与AB 和AD 的延长线分别交于点E 和F ,过点B 作AC 的垂线,垂足为H .求证:E ,H ,F 三点共线.竞赛专题7 几何答案解析一、单选题 1.(2021·全国·九年级竞赛)某种产品由甲、乙、丙三种元件构成,如图为生产效率最高,在表示工人分配的扇形图中,生产甲、乙、丙元件的工人数量所对应的扇形圆心角的大小依次是( ).A .120,180,60︒︒︒B .108,144,108︒︒︒C .90,180,90︒︒︒D .72,216,720︒︒︒【答案】B 【详解】解 设分配生产甲、乙、丙3种元件的人数分别为x 人,y 人,z 人,于是每小时生产甲、乙、丙三种元件的个数分别为50,30,20x y z .为了提高效率应使生产出来的元件全部组成成品而没有剩余.设共可组成k 件成品,则503020504020x y z k ===,即4,,3x k y k z k ===,从而4::1::13:4:33x y z ==.设在扇形图中生产甲、乙、丙三种元件的圆心角分别为,,αβγ,则3336036036010834310x x y z α=⨯︒=⨯︒=⨯︒=︒++++,4436036036014434310y x y z β=⨯︒=⨯︒=⨯︒=︒++++,3336036036010834310z x y z γ=⨯︒=⨯︒=⨯︒=︒++++.故应选B .2.(2021·全国·九年级竞赛)如图所示,一次函数y kx b =+的图象过点(1,4)P 且与x 轴和y 轴的正半轴交于A B 、两点,点O 为坐标原点,当AOB 的面积最小时,k ,b 的值为( )A .4k =-,8b =B .4k =-,4b =C .2k =-,4b =D .2k =-,2b =【答案】A 【详解】解 因函数y kx b =+的图象过点(1,4)P ,所以4,4k b b k =+=-,于是(4)y kx k =+-. 令0y =得4,0k A k -⎛⎫⎪⎝⎭. 令0x =得(0,4)B k -.连OP ,得 114122OABOAP OPBSSSOA OB =+=⨯⨯+⨯⨯ 14141(4)22k k k -=⨯⨯+⨯⨯- 11642k k ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭.显然0k <.令k u =-,则0u >,于是116116442822OABSu u u u⎛⎫=++≥+⨯⨯= ⎪⎝⎭.等号成立当且仅当16(0)u u u=>,即4u =,这时4,48k b k =-=-=. 故选A .注:OAB 的面积也可用114(4)22OABk SOA OB k k-=⨯⨯=⨯⨯-算出. 3.(2021·全国·九年级竞赛)如图,已知DEF 的边长分别为3,2,正六边形网格由24个边长为2的正三角形组成,以这些正三角形的顶点画ABC ,使得ABC DEF ∽△△,相似比为ABk DE=,那么k 的不同值共有( )个.A .1B .2C .3D .4【答案】C 【详解】作图知与DEF 相似的三角形,而相似比不同的三角形只有如图所示的三种,故选C .二、填空题4.(2021·全国·九年级竞赛)如图所示,正方形ABCD 的边长为10cm ,点E 在边CB 的延长线上且10cm EB =,点P 在边CD 上运动,EP 与AB 的交点为F .设cm DP x =,EFB △与四边形AFPD 的面积和为2cm y ,那么y 与x 之间的函数关系式是________.【答案】550(010)y x x =+<< 【详解】解 由DP x =得10PC x =-. 又12BF BE PC EC ==,即11(10),10(10)22BF x AF BF x =-=-=+, 所以EFBAFPD y SS =+四边形11()22BE BF AF DP AD =⨯⨯++⨯ 111110(10)(10)102222x x x ⎡⎤=⨯⨯-+++⨯⎢⎥⎣⎦550(010)x x =+<<. 故应填550(010)y x x =+<<.5.(2021·全国·九年级竞赛)把两个半径为5及一个半径为8的圆形纸片放在桌面上,使它们两两外切.若要用一个大圆形纸片把这三个圆形纸片完全盖住,则这个大圆形纸片的最小半径等于________. 【答案】1133.【详解】如图,设1O 的半径为8,2O ,3O 的半径为5,切点为A .由对称性,能盖住这3个圆的最小圆形纸片的中心O 在对称轴1O A 上,且与已知三个圆内切.若设这个圆形纸片的半径为r ,则在12Rt O O A 中22221122(85)512O A OO O A =-=+-=,在2Rt OO A 中,25OO r =-,1112(8)OA O A OO r =-=--,25O A =,于是,由22222OO O A OA =+得222(5)5(128)r r -=+-+,由此解出4011333r ==,即所求圆形纸片的最小半径等于1133.6.(2021·全国·九年级竞赛)由一次函数2,2y x y x =+=-+和x 轴围成的三角形与圆心在(1,1)、半径为1的圆构成的图形覆盖的面积等于______. 【答案】42π+【详解】如图,所覆盖面积2 114214222ABCS S S ππ=+=⨯⨯+⋅=+半圆.故答案为:42π+.7.(2021·全国·九年级竞赛)某广场地面铺满了边长为36cm 的正六边形地砖,现向上抛掷半径为3cm 的圆碟,圆碟落地后与地面不相交的概率大约是_________. 【答案】49【详解】解 要使圆碟与地砖的边缘不相交的条件是落地后圆碟的中心到正六边形地砖ABCDEF 的任何一边的距离不小于圆的半径63cm ,也就是圆碟的中心必落在与地砖ABCDEF 同中心且边与地砖边彼此平行、距离为63111111A B C D E F 内(图6-1).作OG AB ⊥于G ,交11A B 于1G 且163cm GG =,所以33336183OG AB ====1118363123OG OG GG =-==而113OG =,所以1132433OA ===,故11124A B OA ==. 设正六边形ABCDEF 和111111A B C D E F 的面积分别为S 和1S ,则所求概率为22211122224243639S A B p S AB =====.故应填49. 三、解答题8.(2021·全国·九年级竞赛)平面上7个点,它们之间可以连一些线段,使7个点中任意三点必存在两点有线段相连.问最少要连几条线段?证明你的结论.【答案】9条,见解析 【详解】解法一:设最少要连n 条线段,如图4-3中7个点之间共连有9条线段,其中任意三点间必有两点连有线段,故9n ≤.另一方面,我们证明9n ≥,下面分4种情形讨论: (1)若7点中存在一点1A 不与其他6点237,,,A A A 连线,则依题意1A ,i A ,j A (27)i j ≤<≤中必有2点连线,于是只可能i A 与j A 连有线,即237,,,A A A 这6点中任意两点连有线,图中一共连了65152⨯=条线. (2)若7点中存在一点1A 只连出一条线段,设1A 仅与2A 连有线而与其余5点3A ,4A ,5A ,6A ,7A ,没有连线,则同(1)可知3A ,4A ,5A ,6A ,7A 这5点中任意两点连有线,至少连有54102⨯=条线.(3)若每点出发至少连出2条线,且有一点恰连出2条线.设该点为1A ,它连出的两条线为12A A ,13A A ,则不与1A 相连的4个点每两点连有线,要连4362⨯=条线,而2A 连出的线段至少2条,除21A A 外,至少还有一条,所以此时至少要连6219++=条线. (4)若每点至少连出3条线,则至少要连73102⨯>条线. 综上所述,最少要连9条线段.解法二:设7点中从1A 出发所连的线段最少,只有k 条,设它们是121311,,,k A A A A A A +,其余6k -个点126,,,k B B B -都与1A 没有连线,于是对任意2点i B ,j B (16)i j k ≤<≤-,由已知条件知1A ,i B ,j B 中必有2点连有线,而1A 与i B ,1A 与j B 没有连线,故只可能i B 与j B 连有线,即16,,k B B -中每点与其余5k -点连有线,于是从各点连出的线段数的总和不少于(1)(6)(5)k k k k ++--221030k k =-+.但上述计数中每条线段计算了2次,故图中所连线段至少为()21210302k k -+=22551522k ⎛⎫⎛⎫-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭22151522⎛⎫⎛⎫≥+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭1569=-=,即至少要连9条线段. 另一方面,如图4-3中,7点中连有9条线段时满足题设条件. 综上所述,最少要连9条线段.9.(2021·全国·九年级竞赛)在直径为5的圆内放入10个点,证明其中必有两点的距离小于2. 【答案】见解析 【详解】分析 把圆等分为9个扇形显然不行(虽然必有一扇形内至少有2点,但不保证它们的距离小于2),因此,我们先作一个与已知圆同心的小圆(其直径必须小于2,但不能太小),然后将余下的圆环部分8等分. 证明 设O 是已知圆心,如图,以O 为圆心作半径为0.9的圆,再将余下的圆环8等分,于是将已知圆面分成了9个部分,由抽屉原理知其中必有一部分内至少有已知10点中的101129-⎡⎤+=⎢⎥⎣⎦点,M N ,若,M N 在小圆内,则220.9 1.82MN OC ≤=⨯=<. 若,M N 同在一个扇面形内,则由余弦定理,有222cos45MN AC OC OA OC OA ≤+-⋅︒0.81 6.2520.9 2.50.7 3.912+-⨯⨯⨯<.从例2可以看出,分割图形制造“抽屉”时,可能不是将图形等分为几部分,而是要求分割的每一部分图形都具有所需要的性质(例2中每一部分图形内任意两点的距离都小于2),读者应用这种方法解题时,应该注意到这一点.10.(2021·全国·九年级竞赛)设1M 是凸五边形12345A A A A A ,将1M 沿1i A A 方向平移,使1A 移到i A 得到凸五边形(2,3,4,5)i M i =.证明:12345,,,,M M M M M 中至少有两个图形,它们有公共内点.【答案】见解析 【详解】证明 如图,以1A 为位似中心,以2:1为相似比作1M 的位似图形M ,则M 仍为凸五边形且1M 在M 内.下面我们证明2345,,,M M M M 都在M 内,例如先证4M 在M 内.设P 是4M 内任意一点,它是1M 内的点Q 经过平移得到的,于是14QP A A ∥,故14A A PQ 为平行四边形,又R 是14A A PQ 的两条对角线的交点,因Q 和4A 属于1M ,且1M 是凸五边形,故R 属于M ,而111,:2:1A R RP A P A R ==,故P 属于M .又P 是M ,内任意一点,所以4M 包含在M 之内,同理235,,M M M 都包含在M 内,设12345,,,,M M M M M 及M 的面积分别为12345,,,,S S S S S 及S ,则2123451152S S S S S S S S ++++=>⋅=.于是,由图形重叠原理知,12345,,,,M M M M M 中至少有两个图形,它们有公共内点.11.(2021·全国·九年级竞赛)在圆周上任取21个点,证明:以这些点为端点的弧中至少存在100条不超过120︒的弧.【答案】见解析 【详解】证明:我们称不超过120︒的弧为好弧.不妨设以1A 为端点的好弧最少,并且设它只有1n -条,它们是12131,,,n A A A A A A ,从而以231,,,n A A A -为端点的好弧都至少有1n -条,故以这n 个点为端点的好弧至少有1(1)2n n ⋅-条,除这n 个点外,其余21n -个点记为1221,,,n n A A A ++,从中任取两点,(121)i j A A n i j +≤<≤.因1i j A A A ,至少有一个内角不超过60︒,故11,,i j i j A A A A A A 中至少有一条弧不超过260120⨯︒=︒,根据1A 的取法,这条弧不能是1i A A 和1j A A ,而只能是j i A A ,即j i A A 是好弧.可见以1221,,,n n A A A ++中任意两点,(121)i j A A n i j +≤<≤为端点的弧都为好弧.这样的好弧有1(21)(20)2n n ⋅--条.综上所述知好弧至少有2211213991399(1)(21)(20)100222424y n n n n n ⎛⎫⎛⎫=⋅-+⋅--=-+≥+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭条.当10n =或11时,y 取到最小值100,于是结论成立.12.(2021·全国·九年级竞赛)两人A 和B 相约在12点与下午1点之间在某地会面,先到的人要等候另一人20分钟,过时就可以离开.如果每人可在指定的一小时内任何时刻到达,并且两人到达的时刻是彼此独立的(即一人到达的时刻与另一人到达的时刻没有影响),试计算两人能会面的概率. 【答案】59 【详解】解 我们用,x y 分别表示,A B 到达的时刻,而两人能会面的充分必要条件为20x y -≤,其中060,060x y ≤≤≤≤.我们用平面直角坐标系中的点(),x y 表示,A B 到达的时刻(从中午12点以后算起,以分为单位),于是所有可能结果是一个边长为60的正方形OABC .代表能够会面的点都落在图中画有阴影线的区域H 内(图6-2),于是21260240402H ADE OABC S S S =-⨯=-⨯⨯⨯正方形 226040=-,故两人能会面的概率为22226040251()6039HOABC S p S -===-=正方形. 答:两人能会面的概率等于59. 13.(2021·全国·九年级竞赛)平面上给出n 个不全共线的点,求证:存在一条直线l ,它恰通过其中两个点.【答案】见解析【详解】证明:平面上只有有限点,过每两点作一直线只有有限点直线,每条直线与不在这条直线上的点(由已知条件知这样的点必存在)配成对,则这样的点只有有限个,每个点线对中都有该点到直线的距离,记这些距离最小的点对为(,)P l ,则l 为所求.实际上,设l 上有不少于3个给定的已知点,则过P 作PA l ⊥于A (如图),则在l 上A 的某一侧(包括A )必有2个已知点,设为,M N (M 可能与A 重合,连PN ,并M 作MQ PN ⊥于Q ,过A 作AR PN ⊥于R ,则MQ AR AP d ≤<=,这与AP d =最小矛盾,于是结论得证.注 本题是英国著名数学家希尔维斯特(J.J. Sylvester)在其逝世前不久提出的一个有趣的问题.这个貌似简单的问题,当时困扰过不少的数学家,并且这状况持续350年之久,直到1933年,伽莱(T. Callai)给出了一个非常复杂的证明.不久以后,凯里(L. M. Kelly) 才给出上述很简单的证明,其证法的关键就是利用极端原理.14.(2021·全国·九年级竞赛)已知A ,B ,C ,D 为平面上两两距离不超过1的任意4点,今欲作一圆覆盖这4点(即A ,B ,C ,D 在圆内或圆周上)问圆的半径最小该是多少?试证明之. 3 【详解】注意最不利的情形点A 、B 、C 、D 中有3点构成边长等于1的正三角形,覆盖此三角形的圆的半径不小33 (1)A 、B 、C 、D 共线,这时4点在一条长度不超过1的线段内,结论显然成立;(2)A 、B 、C 、D 中有3点(例如A 、B 、C )构成一个三角形,第4点D 在此三角形内,不妨设60C ∠≥︒,以AB 为弦作圆O ,使AB 所对的弓形弧(含C 的一侧)为60︒,则此圆O 覆盖A 、B 、C 、D 4点.作此圆直径2AE R =,则22222(2)1R R AE BE AB -=-=≤,即3R ≤,故A 、B 、C 、D 4点被一个半径不大3 (3)A 、B 、C 、D 是一个凸四边形的4个顶点,则A C ∠+∠,B D ∠+∠中必有一个不小于180︒,不妨设180B D ∠+∠≥︒,同(2)可证ABC 的外接圆半径3≤180B D ∠+∠≥︒知D 点也在这个圆内或圆周上,故A 、B 、C 、D 3 315.(2021·全国·九年级竞赛)任意凸四边形ABCD 中总存在一条对角线和一条边,以它们为直径的两个圆可以覆盖这个四边形.【答案】见解析【详解】四边形的4个内角中至少有一个90≥︒,不妨设90A ∠≥︒,以对角BD 为直径的圆O 必覆盖ABD △.若90C ∠≥︒,圆O 覆盖四边形ABCD 结论成立,若90C ∠>︒,则C 在圆外,圆O 与CD 、CB 中至少一条线段相交,不妨设圆O 与CD 交于E ,于点分别以BD 、BC 为直径的两个圆覆盖四边形ABCD .16.(2021·全国·九年级竞赛)设甲是边长为1的正三角形纸片,乙是边长为1的正方形纸片,丙是边长为1的正五边形纸片,丁是边长为1的正六边形纸片.证明:(1)不能用甲、乙、丙合起来盖住一个半径为1的圆;(2)能用甲、乙、丙、丁合起来盖住一个半径为1的圆.【答案】(1)见解析;(2)见解析【详解】(1)因为对于半径为1的圆,边长为1的正三角形至多盖住60︒的弧,边长为1的正方形至多盖住90︒的弧,边长为1的正五边形至多盖住120︒的弧(因边长为1的正五边形对角线的长<边长为1的正六边形对角线的长3=,而6090120360︒+︒+︒<︒,所以甲、乙、丙合起来不得盖住半径为1的圆.(2)如图所示,用甲、乙、丙、丁合起来可盖住半径为1的圆.17.(2021·全国·九年级竞赛)在一个半径等于6的圆内任意放入六个半径等于1的小圆.证明:其中总还有一块空位置,可以完整地放入一个半径为1的小圆.【答案】见解析【详解】分析 与证明设半径为6的大圆O 内任意放入6个半径为1的小圆,则小圆圆心都在以O 为中心,615-=为半径的圆内.如果大圆内无论怎样再放入一个半径为1的小圆7O ,都要与6个小圆中某个(16)i O i ≤≤重叠,那么7112i O O ≤+≤,即半径为5的圆将被6个半径为2的圆所覆盖.由图形重叠原理知6个小圆的总面积将不小于半径为5的圆的面积.但实际上226224255ππππ⋅=<=⋅,得到矛盾,于是命题得证.注:本例的证题关键是将外圆缩小,而将里圆扩大,这是解决嵌入问题的一种技巧,即收缩与膨胀技巧或裁边与镶边技巧.18.(2021·全国·九年级竞赛)将4张圆形纸片放在桌面上,使得其题中任何3张圆形纸片都有公共点,那么这4张圆形纸片是否一定有公共点?证明你的结论.【答案】见解析.【解析】【分析】【详解】设4张圆形纸片是(1,2,3,4)k O k ,其中1O ,2O ,3O 有公共点1A ,1O ,2O ,4O 有公共点2A ,1O ,3O ,4O 有公共点3A ,2O ,3O ,4O 公共点4A .(1)若1A ,2A ,3A ,4A 共线(如图顺序),因为1A ,3A 都是圆形纸片1O 与3O 的公共点,故线段13A A 在圆形纸片1O 与2O 的公共部分内,又24A A 都是圆形纸片2O 与4O 的公共点,故线段24A A 在圆形纸片2O 与4O 的公共部分内,所以线段23A A 上任意一点都是这4张圆形纸片的公共点.(2)若1A ,2A ,3A ,4A 中有一点在以其余3点为顶点的三角形的边界上或内部(如图).因为1A ,2A ,3A 都在1O 内,故123A A A △被圆形纸片1O 所覆盖,从而4A 在圆形纸片1O 内,而4A 是圆形纸片2O ,3O ,4O 的公共点,所以4A 是这张圆形纸片的公共点.(3)若1A ,2A ,3A ,4A 是一个凸四边形的4个顶点(如图),同上可知线段13A A 在圆形纸片1O 与3O 的公共部分内,线段24A A 在圆形纸片2O 与4O 的公共部分内,所以13A A 与24A A 的交点是这4张圆形纸片的公共点.总之,这4张圆形纸片一定有公共点.19.(2021·全国·九年级竞赛)平面上给定了若干个圆,它们覆盖的面积为1.证明:从中可选出若干个两两不重叠的圆,使它们覆盖的面积不小于19. 【答案】见解析.【解析】【分析】【详解】从给定圆中选出半径最大的圆1O ,其半径为1r ,面积为1S ,则与圆1O 有重叠的圆连同圆1O 一起覆盖的面积()211139M r S π≤=,即1119S M ≥.然后去掉与圆1O 重叠的圆,再从剩下的圆(圆1O 除外)选出半径最大的圆2O ,其半径为2r ,并将与圆2O 有重叠的圆去掉.这样经过有限步可得有限个两两不重叠的圆1O ,2O ,…k O ,它们覆盖的面积为()12121199k k S S S M M M ++⋅⋅⋅+≥++⋅⋅⋅+=. 20.(2021·全国·九年级竞赛)证明:一个边长为5的正方形可以被3个边长为4的正方形所覆盖.【答案】见解析.【解析】【分析】【详解】设正方形ABCD 的边长为5,先放置一个边长为4的正方形CEFG ,其中C 为原正方形ABCD 的一个顶点,E 在边CD 上,F 在正方形ABCD 内,G 在边CB 上.连AF ,再放置第二个边长为4的正方形111AB C D ,其中A 是原正方形的一个顶点,且使D 在射线11D C 上(如图),由勾股定理有:2211D D AD AD =-2211543D C =-=<.故D 在线段11D C 内,且1111431C D D C D D =-=-=.设11B C 与CD 交于H ,则1541DE CD CE DC DH =-=-==<,故E 在线段DH 内,从而E 被正方形111AB C D 覆盖.又11145B AD B AC FAD ∠>∠=︒=∠,即AF 在1B AD 内,且1224AF DE AB ==,故F 也被正方形111AB C D 覆盖,这就证明了梯形AFED 可以被一个边长为4的正方形111AB C D 所覆盖.同理,梯形AFGB 也可以被一个边长为4的正方形222AB C D 所覆盖,于是正方形ABCD 可被3个边长为4的正方形所覆盖. 21.(2021·全国·九年级竞赛)如图①,有一个长方体形状的敞口玻璃容器,底面是边长为20cm 的正方形,高为30cm ,内有20cm 深的溶液,现将此容器倾斜一定角度α(图②),且倾斜时底面的一条棱始终在桌面上(图①,②均为容器的纵截面).(1)当30α=︒时,通过计算说明此溶液是否会溢出;(2)现需要倒出不少于33000cm 的溶液,当α等于60︒时,能实现要求吗?通过计算说明理由.【答案】(1)不会溢出,理由见解析;(2)不能实现要求,见解析.【解析】【分析】【详解】(1)当30α=︒时,如图a ,过C 作//CF BP 交AD 所在直线于F .在Rt CDF △中,20330,20cm,30cm FCD CD DF ∠=︒==<,所以点F 在线段AD 上,20330AF =此时容器内能容纳的溶液量为()3 ()203320203030201040003cm 2ABCF AF BC AB S ⎛⎫⎛+⋅=⋅=⋅⋅= ⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭梯形.而容器中原有溶液量为()32020208000cm ⨯⨯=.因为3400038000⎛> ⎝⎭,所以当30α=︒时溶液不会溢出. (2)如图b ,当60α=︒时,过C 作//CF BP 交AB 所在直线于F .在Rt CBF △中,30cm 30BC BCF =∠=︒,,10320cm BF =<,所以点F 在线段AB 上,故溶液纵截面为Rt BFC △.因211503cm 2BFC S BC BF =⨯⨯=,容器内溶液量为315032030003cm =,倒出的溶液量为3(80003)3000cm -<,所以不能实现要求. 22.(2021·全国·九年级竞赛)甲、乙两艘轮船驶向一个不能同时停泊两艘轮船的码头停泊,它们在一昼夜内到达的时间是等可能的,如果甲的停泊时间是1小时,乙的停泊时间是2小时,求它们中任何一艘都不需要等候码头空出的概率(精确到0.001).【答案】0.879.【解析】【分析】【详解】设自当天零时算起,甲、乙两船到达码头的时刻分别是x 和y ,则必须024,024x y ≤≤≤≤.我们视(),x y 为平面直角坐标系内的点,于是点(),x y 落在一个面积为224S =的正方形OABC 的内部或边界上(如下图).如果轮船不需要等候码头空出,那么当船甲先到时,船乙应迟来1个小时以上,即1y x -≥,即1y x ≥+;当船乙先到时,船甲应迟来2个小时以上,即2x y -≥,即2y x ≤-,即点(),x y 应在直线1y x =+的上方且在直线2y x =-的下方,也就是点(),x y 应在如图所示的两个三角形ADE 和CFG △中某一个的内部或边界上,故所求概率ADE CFGABCD S S p S +=四边形.而24123,24222CG CF AD AE ==-===-=,所以211222223231103220.879241152p ⨯⨯+⨯⨯===. 答:两船中任何一艘都不需要等候码头空出的概率为0.879.23.(2021·全国·九年级竞赛)把长为a 的线段任意分成3条线段,求这3条线段能够构成一个三角形的3条边的概率.【答案】14【解析】【分析】【详解】解 设其中两条线段的长为,x y ,则第3条线段的长为()a x y -+,于是,x y 的取值范围是0,0,0,0,0()0.x a x a y a y a a x y a x y a ⎧<<<<⎧⎪⎪<<⇔<<⎨⎨⎪⎪<-+<<+<⎩⎩ ① 要使3条线段构成一个三角形的3条边,其充要条件是其中任意一条线段的长度小于其余两条线段的长度之和.这等价于每条线段的长度都小于2a ,即 0,0,220,0,220().22a a x x a a y y a a a x y x y a ⎧⎧<<<<⎪⎪⎪⎪⎪⎪<<⇔<<⎨⎨⎪⎪⎪⎪<-+<<+<⎪⎪⎩⎩ ②将(),x y 视为平面直角坐标系的坐标,则满足条件①的点(),x y 在以()()()0,0,,0,0,O A a B a 为顶点的OAB 内.而满足条件②的点(),x y 在以(,),(0,),,0()2222a a a a C D E 为顶点的CDE △内,故所求概率为11222142CDE OAB a a CD DE Sp S a a OA OB ⨯⨯⨯====⨯⨯⨯.答:3条线段能构成一个三角形的三边的概率为14. 24.(2022·福建·九年级竞赛)如图,四边形ABCD 是平行四边形,∠DAC =45°,以线段AC 为直径的圆与AB 和AD 的延长线分别交于点E 和F ,过点B 作AC 的垂线,垂足为H .求证:E ,H ,F 三点共线.【答案】见解析【解析】【分析】如图:证明P ,A ,B ,C 四点共圆.可得CBE APC ∠=∠.①,证明C ,E ,B ,H 四点共圆,可得CHE CBE ∠=∠.②,证明C ,H ,F ,P 四点共圆,可得180APC CHF ∠=︒-∠.③,由①②③代换可得180CHE CHF ∠+∠=︒.可得结论;【详解】如图,延长BH 与直线AD 相交于点P ,连接CP .因为45DAC ∠=︒,BP AC ⊥,所以45BPA ∠=︒.又45BCADAC∠=∠=︒,所以BPA BCA ∠=∠,于是P ,A ,B ,C 四点共圆.所以CBE APC ∠=∠.①连接CE ,由AC 为圆直径,得90CEA CHB ∠=︒=∠,所以C ,E ,B ,H 四点共圆,于是CHE CBE ∠=∠.②连接CF ,由AC 为圆直径,得90CFP CHP ∠=︒=∠,所以C ,H ,F ,P 四点共圆,于是180APC CHF ∠=︒-∠.③由②,①,③,得180CHE CBE APC CHF ∠=∠=∠=︒-∠,所以180CHE CHF ∠+∠=︒.所以E ,H ,F 三点共线.【点睛】本题考查了圆内接罩边形的判断及性质,难度较大,解题的关键是构造圆内接四边形.。
数学初中竞赛《三角形的五心》专题训练(含答案) (1)
数学初中竞赛《三角形的五心》专题训练一.选择题1.如图,已知直线MN∥AB,把△ABC剪成三部分,点C在直线AB上,点O在直线MN上,则点O是△ABC的()A.垂心B.重心C.内心D.外心2.课本第5页有这样一个定义“三角形的三条中线的交点叫做三角形的重心”.现在我们继续定义:①三角形三边上的高线的交点叫做三角形的垂心;②三角形三条内角平分线的交点叫做三角形的内心;③三角形三边的垂直平分线的交点叫做三角形的外心.在三角形的这四“心”中,到三角形三边距离相等的是()A.重心B.垂心C.内心D.外心3.如图为4×4的网格图,A,B,C,D,O均在格点上,则点O是()A.△ACD的重心B.△ABC的外心C.△ACD的内心D.△ABC的垂心4.如图,O是△ABC的外心,OD⊥BC,OE⊥AC,OF⊥AB,则OD:OE:OF等于()A.a:b:c B.::C.sin A:sin B:sin C D.cos A:cos B:cos C5.在△ABC中,两中线AD与CF相交于点G,若∠AFC=45°,∠AGC=60°,则∠ACF的度数为()A.30°B.45°C.60°D.75°6.如图,已知△ABC的三个顶点分别在反比例函数y=(k>0)的图象上,那么△ABC的()也一定在该函数图象上.A.重心B.内心C.外心D.垂心7.如图,已知H是△ABC的垂心,△ABC的外接圆半径为R,△BHC的外接圆半径为r,则R 与r的大小关系是()A.R=r B.R>r C.R<r D.无法确定8.以Rt△ABC的两条直角边AB、BC为边,在三角形ABC的外部作等边三角形ABE和等边三角形BCF,EA和FC的延长线相交于点M,则点B一定是三角形EMF的()A.垂心B.重心C.内心D.外心9.如图,锐角△ABC的垂心为H,三条高的垂足分为D、E、F,则H是△DEF的()A.垂心B.重心C.内心D.外心10.三个等圆O 1,O 2,O 3有公共点H ,点A 、B 、C 是其他交点,则H 是三角形ABC 的( )A .外心B .内心C .垂心D .重心二.填空题11.在半径为1的⊙O 中内接有锐角△ABC ,H 是△ABC 的垂心,角平分线AL 垂直于OH ,则BC = .12.如图,ADCFBE 是某工厂车间的一种剩余残料,且∠ACB =90°,现需要利用这块残料在△ABC 的外部制作3个等边△ADC 、△CBF 、△ABE 的内切圆⊙O 1、⊙O 2、⊙O 3,若其中最大圆⊙O 3的半径为0.5米,可使生产成本节约3元(节约成本与圆面积成正比),照此计算,则10块这样的残料可使生产成本节约 元.13.如图,在△ABC 中M 为垂心,O 为外心,∠BAC =60°,且△ABC 外接圆直径为10,则AM = .14.如图,锐角三角形ABC 内接于半径为R 的⊙O ,H 是三角形ABC 的垂心,AO 的延长线与BC 交于点M ,若OH ⊥AO ,BC =10,OA =6,则OM 的长= .15.设凸四边形ABCD 的对角线AC 与BD 相交于O ,△OAB ,△OBC ,△OCD ,△ODA 的重心分别为E ,F ,G ,H ,则S EFGH :S ABCD = .16.如图,I 是Rt △ABC (∠C =90°)的内心,过I 作直线EF ∥AB ,分别交CA 、CB 于E 、F .已知EI=m,IF=n,则用m、n表示S△ABC=.17.已知点I是锐角三角形ABC的内心,A1、B1、C1分别是点I关于边BC,CA,AB的对称点,若点B在△A1B1C1的外接圆上,则∠ABC等于.三.解答题18.如图所示,已知锐角△ABC的外接圆半径R=1,∠BAC=60°,△ABC的垂心和外心分别为H、O,连接OH、BC交于点P(1)求凹四边形ABHC的面积;(2)求PO•OH的值.19.如图,AD,BE,CF是△ABC的高,K,M,N分别为△AEF,△BFD,△CDE的垂心,求证:△DEF≌△KMN.20.如图,点H为△ABC的垂心,以AB为直径的⊙O1和△BCH的外接圆⊙O2相交于点D,延长AD交CH于点P,求证:点P为CH的中点.21.如图,△ABC的三边满足关系BC=(AB+AC),O、I分别为△ABC的外心、内心,∠BAC 的外角平分线交⊙O于E,AI的延长线交⊙O于D,DE交BC于H,求证:(1)AI=BD;(2)OI=AE.22.如图,H是锐角△ABC的垂心,O为△ABC的外心,过O作OD⊥BC,垂足为D.(1)求证:AH=2OD;(2)若AO=AH,求∠BAC的度数.23.如图,D ,E ,F 分别是△ABC 的边BC ,CA ,AB 上的点,且∠FDE =∠A ,∠DEF =∠B .又设△AFE ,△BDF ,△CED 均为锐角三角形,它们的垂心依次为H 1,H 2,H 3,求证:1.∠H 2DH 3=∠FH 1E ;2.△H 1H 2H 3≌△DEF .24.如图,△ABC 为锐角三角形,CF ⊥AB 于F ,H 为△ABC 的垂心.M 为AH 的中点,点G 在线段CM 上,且CG ⊥GB .(1)求证:∠MFG =∠GCF ;(2)求证:∠MCA =∠HAG .25.如图,已知H 为锐角△ABC 的垂心,D 是使四边形AHCD 为平行四边形的一点,过BC 的中点M 作AB 的垂线,垂足为N ,K 为MN 的中点,过点A 作BD 的平行线交MN 于点G ,若A ,K ,M ,C 四点共圆.求证:直线BK 平分线段CG .参考答案一.选择题1.解:如图1,过点O作OD⊥BC于D,OE⊥AC于E,OF⊥AB于F∵MN∥AB,OD=OE=OF(夹在平行线间的距离处处相等)如图2,过点O作OD'⊥BC于D',作OE'⊥AC于E',作OF'⊥AB于F',由裁剪知,OD=OD',OE=OE',OF=OF',∴OD'=OE'=OF',∴图2中的点O是三角形三个内角的平分线的交点,∴点O是△ABC的内心,故选:C.2.解:内心是三角形的三条内角平分线的交点,而角平分线上的点到角的两边的距离相等,所以在三角形的四“心”中,到三角形三边距离相等的是内心;到三个顶点的距离相等的是外心.故选:C.3.解:如图,连接OA、OB、OC、OD,设每一个小方格的边长为1,由勾股定理可求得OA=OB=OC=,OD=2,∴O点在AB、AC、BC的垂直平分线上,∴点O为△ABC的外心,∵OA=OC≠OD,∴点O即不是△ACD的重心,也不是△ACD的内心,故选:B.4.解:如图,连接OA、OB、OC;∵∠BOC=2∠BAC=2∠BOD,∴∠BAC=∠BOD;同理可得:∠BOF=∠BCA,∠AOE=∠ABC;设⊙O的半径为R,则:OD=R•cos∠BOD=R•cos∠A,OE=R•cos∠AOE=R•cos∠B,OF=R•cos∠BOF=R•cos∠C,故OD:OE:OF=cos∠A:cos∠B:cos∠C,故选:D.5.解:∵点G是△ABC的重心,∴=2,作CE⊥AG于点E,连接EF,∴△CEG是直角三角形,∵∠EGC=60°,∴∠ECG=30°,那么EG=CG=GF,∴GE=GF,∠FGE=120°,∴∠GFE=∠FEG=30°,而∠ECG=30°,∴EF=EC,∵∠EFA=45°﹣30°=15°,∠FAD=∠AGC﹣∠AFC=15°,∴∠FAD=∠EFA,∴EF=AE,∴AE=EC,∵△AEC是等腰直角三角形,∴∠ACE=45°,∴∠ACF=∠ACE+∠ECF=30°+45°=75°,故选:D.6.解:结论:△ABC的垂心也一定在该函数图象上;理由:∵A、B、C都在y=上,∴可设A、B、C的坐标依次是:(a,)、(b,)、(c,).令H的坐标为(x,y).容易得出:AB的斜率==﹣,BC的斜率==﹣,AH的斜率=,CH的斜率=,∵AH⊥BC,CH⊥AB,∴=,=,∴a•=c•,∴(k﹣ay)(c﹣x)=(k﹣cy)(a﹣x),∴ck﹣kx﹣acy+axy=ak﹣kx﹣acy+cxy,∴(a﹣c)xy=(a﹣c)k.显然,a﹣c≠0,∴xy=k,即:y=.∴点H(x,y)在反比例函数y=的图象上.故选:D.7.解:如图,延长AD交△ABC的外接圆于G,连接BG,CG,∴△ABC的外接圆的半径等于△BGC的外接圆的半径,∵△ABC的外接圆半径为R,∴△BGC的外接圆半径为R,∵点H是△ABC的垂心,∴AD⊥BC,BE⊥AC,∴∠ADC=∠BEC=90°,∴∠CAD+∠ACB=90°,∠CBE+∠ACB=90°,∴∠CAD=∠CBE,∵∠CBG=∠CAD,∴∠CBE=∠CBG,同理:∠BCF=∠BCG,在△BCH和△BCG中,,∴△BCH≌△BCG(ASA),∴△BHC的外接圆的半径等于△BGC的外接圆的半径,∵△BHC的外接圆半径为r,∴△BGC的外接圆的半径为r,∴R=r,故选:A.8.解:如图,连接CE,AF,延长EB交MF于G,延长FB交ME于H,∵以Rt△ABC的两条直角边AB,BC为边作等边△ABE和等边△BCF,∴∠CBE=90°+60°=150°,∠FBE=360°﹣90°﹣60°﹣60°=150°,在△CBE与△FBE中,,∴△CBE≌△FBE(SAS);∴CE=FE,∠FEB=∠CEB,∴BE⊥CF于G,∴EG是△MEF的边FM上的高,同理:FH是△MEF的边EM上的高,∴点B是△MEF的三边的高,即:点B是△MEF的垂心.故选:A.9.解:∵BE丄AC,CF丄AB,∴四点B、C、E、F共圆(以BC为直径),∴∠EBF=∠FCE,∵HD丄BD,HF丄BF,∴四点B、D、H、F共圆(以BH为直径),∴∠HBF=∠FDH,同理,四点C、D、H、E共圆,(以CH为直径),∠HDE=∠HCE,∴∠HDE=∠HDF,∴DA平分∠EDF即可.同理可证EB平分∠DEF,FC平分∠EFD,∴H是△DEF的角平分线的交点,∴H是△DEF的内心.故选:C.10.解:延长AH交BC于E点,延长CH交AB于F点,如图,∵三个等圆O1,O2,O3有公共点H,∴∠1所对的弧BH与∠4所对的弧BH为等弧;∠2所对的弧CH与∠5所对的弧CH为同弧;∠3所对的弧AH与∠6所对的弧AH为同弧,∴∠1=∠4,∠2=∠5,∠3=∠6,∵∠1+∠2+∠3+∠4+∠5+∠6=180°,∴2∠2+2∠3+2∠4=180°,2∠1+2∠3+2∠2=180°,∴∠2+∠3+∠4=90°,∠1+∠3+∠2=90°,∴AE⊥BC,CF⊥AB,∴点H为△ABC的垂心.故选:C.二.填空题(共7小题)11.解:设AL与⊙O交于点D,与OH交于点N,连接OD,交BC于点M,连接CO并延长交⊙O于点G,连接GA、GB、AO,如图所示,∵CG是⊙O的直径,∴∠CBG=∠CAG=90°,∴BG⊥BC,AG⊥AC.∵H为△ABC的垂心,∴AE⊥BC,BF⊥AC,∴AE∥BG,AG∥BF,∴四边形AGBH是平行四边形,∴BG=AH.∵AL平分∠BAC,∴∠BAD=∠CAD,∴=,根据垂径定理的推论可得:OD⊥BC.∵AE⊥BC,∴OD∥AE,∴∠ODA=∠EAD.∵OA=OD,∴∠ODA=∠OAD,∴∠OAD=∠EAD.∵AL垂直于OH,∴∠ANO=∠ANH=90°.在△ANO和△ANH中,,∴△ANO≌△ANH(ASA),∴AO=AH,∴BG=AH=AO=1.在Rt△GBC中,∵BG=1,GC=2,∴BC==.故答案为:.12.解:由勾股定理和相似图形的性质可知,⊙O1的面积+⊙O2的面积=⊙O3的面积,∵⊙O3可使生产成本节约3元,∴1块这样的残料可使生产成本节约6元.则10块这样的残料可使生产成本节约6×10=60元.故答案为:60.13.解:延长AM交BC于D,延长CM交AB于E,作直径BF,连结AF,如图,∵BF为⊙的直径,∴∠BAF=90°,∴sin F==,∴AB=10•sin F=10•sin∠ACB,又∵点M为△ABC的垂心,∴AD⊥BC,CE⊥AB,∴∠ADB=∠AEC=90°,∴△AEM∽△ADB,∴=,即AM=,在Rt△AEC中,∠EAC=60°,AC=2AE,即AE=AC,在Rt△ADC中,sin∠ACD=,即AD=AC•sin∠ACD,∴AM==5.故答案为5.14.解:如图,连接BO并延长交圆于F,连接CF,AH,连接AF,CH,过点O作ON⊥BC于N,∵BF是⊙O的直径,∴∠BCF=∠BAF=90°,∴ON∥FC,∵OB=OF,∴ON是△BCF的中位线,∴CF=2ON.∴BN=CN=BC=5,在Rt△OBN中,OB=OA=6,BN=5,∴ON==,∴CF=2ON=2,∵H是△ABC的垂心,∴AH⊥BC,∵CF⊥BC,∴AH∥CF,同理可得:CH∥AF,∴四边形AHCF是平行四边形,∴AH=CF=2∵H是△ABC的垂心,∴AH⊥BC,∵ON⊥BC,∴AH∥ON,∴∠OAH=∠NOM,∵OH⊥AM,∴∠AOH=∠ONM=90°,∴△AOH∽△ONM,∴,∴,∴OM=.故答案为.15.解:如图:∵E、F分别是△OAB与△OBC的重心,∴,∴EF∥AC,同理:FG∥BD,HG∥AC,HE∥BD,∴ERUQ,RUSF,USGT,THQU,EFGH是平行四边形,∵,∴,同理:,∴,∴,同理:,,.∴.16.解:如图,过I分别作三边的垂线,垂足为D、F、G,设AB=c,BC=a,AC=b,ID=IH=IG=r,由△ABC∽△EIG∽△IFH,得=,=,解得a=,b=,由勾股定理,得c2=a2+b2,得1=+,解得r=,又ab=2S△ABC=r(a+b+c),∴=r(++c),解得c=m+n+=m+n+,∴S△ABC=ab==()2(m+n+)2=.故答案为:.17.解:∵I是锐角三角形ABC的内心,∴∠DBI=∠ABC,∵A1、B1、C1分别是点I关于边BC,CA,AB的对称点,∴ID=A1D=IA1,∠BDI=90°,∵点B在△A1B1C1的外接圆上,∴IB=IA1,∴ID=IB,∴∠IBD=30°,∴∠ABC=60°.故答案为:60°.三.解答题(共8小题)18.解:(1)如图:连接BO并延长交⊙O于点G,连接AG、CG、CO,延长CH交AB于F,延长BH交AC于E,延长AH交BC于N,作OM⊥BC于M.∵BG是直径,∴GA⊥AB,GC⊥BC,∵H为垂心,∴BE⊥AC,CF⊥AB,AN⊥BC,∴GA∥CH,GC∥AH,∴AGCH是平行四边形,∴AG=GC,∵∠BA C=60°,OB=OC,∴∠OBC=∠OCB=30°,∴OM=OB=,BM=,∴BC=,又∵OM=CG,∴AH=2OM=1,设凹四边形的面积为S,则S=S△AHB+S△AHC=×AH×BN+×AH×CN=×AH×BC=,(2)∵BE⊥AC,CF⊥AB,AN⊥BC,∠BAC=60°,∴∠ACF=30°,∴∠CHE=60°,∴∠BHC=120°,∴B、C、H、O四点共圆,∵∠OBC=∠OCB=30°,∴∠CHP=∠OBC=30°,∴∠OHC=∠OCP=150°,∴△OHC∽△OCP,∴OH•OP=OC2=1.19.证明:如图:∵OD⊥BC,FM⊥BC,∴OD∥FM,∵OF⊥AB,DM⊥AB,∴OF∥DM,∵DMFO是平行四边形,同理OFKE,ODNE均为平行四边形,∴MD∥KE,MD=KE,∴MDEK也是平行四边形,∴DE=MK,同理DF=KN,EF=MN∴△DEF≌△KMN(SSS).于点Q,20.证明:如图,延长AP交⊙O2连接AH,BD,QB,QC,QH.因为AB为⊙O的直径,1所以∠ADB=∠BDQ=90°.(5分)故BQ为⊙O的直径.2于是CQ⊥BC,BH⊥HQ.(10分)又因为点H为△ABC的垂心,所以AH⊥BC,BH⊥AC.所以AH∥CQ,AC∥HQ,四边形ACQH为平行四边形.(15分)所以点P为CH的中点.(20分)21.证明:(1)作IG⊥AB于G点,连BI,BD,如图,∴AG=(AB+AC﹣BC),而BC=(AB+AC),∴AG=BC,又∵AD平分∠BAC,AE平分∠BAC的外角,∴∠EAD=90°,∴O点在DE上,即ED为⊙O的直径,而BD弧=DC弧,∴ED垂直平分BC,即BH=BC,∴AG=BH,而∠BAD=∠DAC=∠DBC,∴Rt△AGI≌Rt△BHD,∴AI=BD;(2)∵∠BID=∠BAI+∠ABI,而∠BAI=∠DBC,∠ABI=∠CBI,∴∠DBI=∠BID,∴ID=DB,而AI=BD,∴AI=ID,∴OI为三角形AED的中位线,∴OI=AE.22.(1)证明:如图1,连接BH并延长交AC于E,∴BE⊥AC,过O作OF⊥AC于F,则F为AC的中点,连接CH,取CH中点N,连接FN,DN,则FN∥AM,AH=2FN,DN∥BE,∵AM⊥BC,OD⊥BC,∴OD∥AM,∴FN∥OD,∵BE⊥AC,OF⊥AC,∴BE∥OF,∵OD⊥BC,∴D为BC中点,∵N为CH中点,∴DN∥BE,∴DN∥OF,∴四边形ODNF是平行四边形,∴OD=FN,∵AH=2FN,∴AH=2OD.(2)解:如图2,连接OB,OC,∴OA=OB,∵OA=AH,∴OB=AH,由(1)知,AH=2OD,∴OB=2OD,在Rt△ODB中,cos∠BOD==,∴∠BOM=60°,∵OD⊥BC,∴∠BOC=2∠BOD=120°,∴∠BAC=∠BOC=60°.23.证明:(1)∵H2是△BDF的垂心,⊥BF,∴DH2DB=90°﹣∠B,∴∠H2同理:∠H 3DC =90°﹣∠C ,∴∠H 2DH 3=180°﹣∠H 2DB ﹣∠H 3DC =∠B +∠C , ∵H 1是△AEF 的垂心,∴∠H 1EF =90°﹣∠AFE ,∠H 1FE =90°﹣∠AEF , ∴∠EH 1F =180°﹣∠H 1EF ﹣∠H 1FE =180°﹣(90°﹣∠AFE )﹣(90°﹣∠AEF ) =180°﹣∠A =∠B +∠C ,∴∠H 2DH 3=∠FH 1E ;(2)如图,由(1)知,∠FH 1E =∠B +∠C , ∵∠FDE =∠A ,∠A +∠B +∠C =180°, ∴∠FH 1E +∠EDF =180°,∴H 1在△DEF 的外接圆上,同理:H 2,H 3也在△DEF 的外接圆上, ∴D ,H 2,F ,H 1,E ,H 3六点共圆, 由(1)知,∠EH 1F =∠H 2DH 3, ∴EF =H 2H 3,同理:DF =H 1H 3,DE =H 1H 2,∴△DEF ≌△H 1H 2H 3(SSS ).24.证明:(1)如图延长AH 交BC 于T . ∵H 是△ABC 的垂心,∴∠THC =∠HFA =90°,∵∠THC =∠AHF ,∴∠HCT =∠FAH ,在Rt △AFH 中,∵AM =MH ,∴FM=AM=MH,∴∠FAH=∠MFA,∴∠MFA=∠HCT,∵BG⊥CM,∴∠BFC=∠BGC=90°,∴B、C、G、F四点共圆,∴∠AFG=∠BCG,∴∠AFM+∠MFG=∠HCT+∠MCF,∴∠MFG=∠GCF.(2)∵∠FMG=∠FMC,∠MFG=∠MCF,∴△MFG∽△MCF,∴=,∴MF2=MG•MC,∵MA=MF,∴MA2=MG•MC,∴=,∵∠AMG=∠AMC,∴△MAG∽△MCA,∴∠MCA=∠HAG.25.证明:如图,设BK交CG于E,连接AG,AK,∵A,K,M,C四点共圆,∴∠AC B=∠AKG(外角等于内对角),∵H是△ABC的垂心,∴AH⊥BC,CH⊥AB,∵四边形AHCD是平行四边形,∴CH∥AD,AH∥CD,∴CD⊥BC,AD⊥AB,∴∠BCD=∠BAD=90°,∴∠BAD+∠BCD=180°,∴点A,B,C,D四点共圆,∴∠5=∠ACB=∠AKG,∵AH⊥BC,MN⊥AB,AD⊥AB,∴∠1=∠2=∠4,∵AG∥BD,∴∠3=∠4=∠2,在△ANG和△ANK中,,∴△ANG≌△ANK,∴GN=KN=MK,∴MK=KG,∵直线BKE截得△GMC,由梅涅劳斯定理得:,∵点M是CB中点,∴CB=2BM,∴GE=EC,∴直线BK平分线段CG.。
专题解三角形大题(含答案)
专题解三角形大题(含答案)靠自己打拼出来的天下,才是最美的;靠自己获得的一切,才是最珍贵的。
今天,你,做数学题了吗?1.在△ABC中,已知bcosA+a=c,求B的大小和△ABC的面积。
根据正弦定理和余弦定理,可以得到sinBcosA+sinA=sinC和cosB=(c-a2-b2)/2ab。
代入已知条件,解得B=π/3,S△ABC=absinB=√3/4.2.在△ABC中,已知(b-a)sinB+asinA=csinC,且c=2,求角C的度数和△ABC面积的最大值。
同样利用正弦定理和余弦定理,可以得到a2+b2-c2=ab和cosB=(c-a2-b2)/2ab。
解得C=π/3,S△ABC=absinC=√3.3.在△ABC中,已知a+b+c=2,求sinC和如果△ABC是钝角三角形,求其面积。
根据余弦定理,可以得到cosC=(a2+b2-c2)/2ab。
代入已知条件,解得sinC=√3/2,若△ABC是钝角三角形,面积为0.4.在△ABC中,已知2cosC(acosB+bcosA)=c,求角C和如果c=2,求△ABC面积的最大值。
根据余弦定理,可以得到cosC=(a2+b2-c2)/2ab。
代入已知条件,解得C=π/3,S△ABC=absinC=√3.当c=2时,代入面积公式,解得S△ABC=√3.5.在四边形ABCD中,已知∠D=2∠B,且AD=2,CD=6,cosB=1/3,求△ACD的面积和AB的长。
根据余弦定理,可以得到AC2=40-24cosB=32,再根据海龙公式和正弦定理,可以解得S△ACD=8√3和AB=2√7.6.在△ABC中,已知bsin(A+C)=asinC,且a=2c,求sinB和△ABC的周长。
代入正弦定理和已知条件,解得sinB=1/2,周长为3c。
1.由$a^2+b^2-c^2=ab$,得到$ab+4=a^2+b^2$。
由不等式$a^2+b^2\geq 2ab$,得到$ab+4\geq 2ab$,因此$ab\leq 4$。
全等三角形竞赛试题(含答案)
全等三角形提高练习1. 如图所示,△AB C ≌△ADE ,BC 的延长线过点E ,∠ACB=∠AED=105°,∠CAD=10°,∠B=50°,求∠DEF 的度数。
2. 如图,△AOB 中,∠B=30°,将△AOB 绕点O 顺时针旋转52°,得到△A ′OB ′,边A ′B ′与边OB 交于点C (A ′不在OB 上),则∠A ′CO 的度数为多少?3. 如图所示,在△ABC 中,∠A=90°,D 、E 分别是AC 、BC 上的点,若△ADB ≌△EDB ≌△EDC ,则∠C 的度数是多少?4. 如图所示,把△ABC 绕点C 顺时针旋转35°,得到△A ′B ′C ,A ′B ′交AC 于点D ,若∠A ′DC=90°,则∠A=5. 已知,如图所示,AB=AC ,A D ⊥BC 于D ,且AB+AC+BC=50cm,而AB+BD+AD=40cm ,则AD 是多少?6. 如图,Rt △ABC 中,∠BAC=90°,AB=AC ,分别过点B 、C 作过点A 的垂线BC 、CE ,垂足分别为D 、E ,若BD=3,CE=2,则DE= 7. 如图,AD 是△ABC 的角平分线,DE ⊥AB ,DF ⊥AC ,垂足分别是E 、F ,连接EF ,交AD 于G ,AD 与EF垂直吗?证明你的结论。
8. 如图所示,在△ABC 中,AD 为∠BAC 的角平分线,D E ⊥AB 于E ,DF ⊥AC 于F ,△ABC 的面积是28cm 2,AB=20cm ,AC=8cm ,求DE 的长。
AB'CAB9. 已知,如图:AB=AE ,∠B=∠E ,∠BAC=∠EAD ,∠CAF=∠DAF ,求证:AF ⊥CD10. 如图,AD=BD ,A D ⊥BC 于D ,BE ⊥AC 于E ,AD 与BE 相交于点H ,则BH 与AC 相等吗?为什么?11. 如图所示,已知,AD 为△ABC 的高,E 为AC 上一点,BE 交AD 于F ,且有BF=AC ,FD=CD ,求证:B E ⊥AC12. △DAC 、△EBC 均是等边三角形,AF 、BD 分别与CD 、CE 交于点M 、N ,求证:(1)AE=BD (2)CM=CN(3)△CMN 为等边三角形 (4)MN ∥BC13. 如图所示,已知△ABC 和△BDE 都是等边三角形,下列结论:①AE=CD ;②BF=BG ;③BH 平分∠AHD ;④∠AHC=60°;⑤△BFG 是等边三角形;⑥FG ∥AD ,其中正确的有( ) A .3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个14. 已知:BD 、CE 是△ABC 的高,点F 在BD 上,BF=AC ,点G 在CE 的延长线上,CG=AB ,求证:A G ⊥AF15. 如图:在△ABC 中,BE 、CF 分别是AC 、AB 两边上的高,在BE 上截取BD=AC ,在CF 的延长线上截取CG=AB ,连结AD 、AG 求证:(1)AD=AG(2)AD 与AG 的位置关系如何CBBAABB17.如图,已知E 是正方形ABCD 的边CD 的中点,点F 在BC 上,且∠DAE=∠FAE求证:AF=AD-CF 18.如图所示,已知△ABC 中,AB=AC ,D 是CB 延长线上一点,∠ADB=60°,E 是AD 上一点,且DE=DB ,求证:AC=BE+BC19.如图所示,已知在△AEC 中,∠E=90°,AD 平分∠EAC ,DF ⊥AC ,垂足为F ,DB=DC ,求证:BE=CF20.已知如图:AB=DE ,直线AE 、BD 相交于C ,∠B+∠D=180°,AF ∥DE ,交BD 于F ,求证:CF=CD21.如图,OC 是∠AOB 的平分线,P 是OC 上一点,PD ⊥OA 于D ,PE ⊥OB 于E ,F 是OC 上一点,连接DF 和EF ,求证:DF=EF22.已知:如图,BF ⊥AC 于点F ,CE ⊥AB 于点E ,且BD=CD ,求证:(1)△BDE ≌△(2) 点D 在∠A 的平分线上23.如图,已知AB ∥CD ,O 是∠ACD 与∠BAC 的平分线的交点,OE ⊥AC 于E ,且OE=2,则AB 与CD 之间的距离是多少?24.如图,过线段AB 的两个端点作射线AM 、BN ,使AM ∥BN ,按下列要求画图并回答: 画∠MAB 、∠NBA 的平分线交于E (1)∠AEB 是什么角?(2)过点E 作一直线交AM 于D ,交BN 于C ,观察线段DE 、CE ,你有何发现?D B C(3)无论DC 的两端点在AM 、BN 如何移动,只要DC 经过点E ,①AD+BC=AB ;②AD+BC=CD 谁成立?并说明理由。
初中数学竞赛辅导讲义及习题解答 第16讲 锐角三角函数
第十六讲 锐角三角函数古希腊数学家和古代中国数学家为了测量的需要,他们发现并经常利用下列几何结论:在两个大小不同的直角三角形中,只要有一个锐角相等,那么这两个三角形的对应边的比值一定相等.正是古人对天文观察和测量的需要才引起人们对三角函数的研究,1748年经过瑞士的著名数学家欧拉的应用,才逐渐形成现在的sin 、cos 、tg 、ctg 的通用形式.三角函数揭示了直角三角形中边与锐角之间的关系,是数形结合的桥梁之一,有以下丰富的性质:1.单调性;2.互余三角函数间的关系;3.同角三角函数间的关系.平方关系:sin 2α+cos 2α=1;商数关系:tg α=ααcos sin ,ctg α=ααsin cos ; 倒数关系:tg αctg α=1.【例题求解】【例1】 已知在△ABC 中,∠A 、∠B 是锐角,且sinA =135,tanB=2,AB=29cm , 则S △ABC = .思路点拨 过C 作CD ⊥AB 于D ,这样由三角函数定义得到线段的比,sinA=135=AC CD ,tanB=2=BDCD ,设CD=5m ,AC =13m ,CD =2n ,BD =n ,解题的关键是求出m 、n 的值. 注:设△ABC 中,a 、b 、c 为∠A 、∠B 、∠C 的对边,R 为△ABC 外接圆的半径,不难证明:与锐角三角函数相关的几个重要结论:(1) S △ABC =C ab B ac A bc sin 21sin 21sin 21==; (2)R Cc B b A a 2sin sin sin ===. 【例2】 如图,在△ABC 中.∠ACB =90°,∠ABC =15°,BC=1,则AC=( )A .32+B .32-23-思路点拨 由15°构造特殊角,用特殊角的三角函数促使边角转化.注:(1)求(已知)非特角三角函数值的关是构造出含特殊角直角三角形.(2)求(已知)锐角角函数值常根据定转化为求对应线段比,有时需通过等的比来转换.【例3】 如图,已知△ABC 是等腰直角三角形,∠ACB =90°,过BC 的中点D 作DE ⊥AB 于E ,连结CE ,求sin ∠ACE 的值.思路点拨 作垂线把∠ACE 变成直角三角形的一个锐角,将问题转化成求线段的比.【例4】 如图,在△ABC 中,AD 是BC 边上的高,tanB=cos ∠DAC ,(1)求证:AC =BD ;(2)若sinC=1312,BC=12,求AD 的长. 思路点拨 (1)把三角函数转化为线段的比,利用比例线段证明;(2) sinC=ACAD =1312,引入参数可设AD=12k ,AC =13k .【例5】 已知:在Rt △ABC 中,∠C=90°,sinA 、sinB 是方程02=++q px x 的两个根.(1)求实数p 、q 应满足的条件;(2)若p 、q 满足(1)的条件,方程02=++q px x 的两个根是否等于Rt △ABC 中两锐角A 、B的正弦?思路点拨 由韦达定理、三角函数关系建立p 、q 等式,注意判别式、三角函数值的有界性,建立严密约束条件的不等式,才能准确求出实数p 、q 应满足的条件.学历训练1.已知α为锐角,下列结论①sin α+cos α=l ;②如果α>45°,那么sin α>cos α;③如果cos α>21 ,那么α<60°; ④αsin 11)-(sin 2-=α.正确的有 . 2.如图,在菱形ABCD 中,AE ⊥BC 于E ,BC=1,cosB 135,则这个菱形的面积为 . 3.如图,∠C=90°,∠DBC=30°,AB =BD ,利用此图可求得tan75°= .4.化简(1)263tan 27tan 22-+ = .(2)sin 2l °+sin 22°+…+sin 288°+sin 289°= .5.身高相等的三名同学甲、乙、丙参加风筝比赛.三人放出风筝线长、线与地面夹角如下表(假设风筝线是拉直的),则三人所放的风筝中( )A .甲的最高B .丙的最高C .乙的最低D .丙的最低6.已知 sin αcos α=81,且0°<α<45°则co α-sin α的值为( ) A .23 B .23- C .43 D .43- 7.如图,在△ABC 中,∠C =90°,∠ABC =30°,D 是AC 的中点,则ctg ∠DBC 的值是( )A .3B .32C . 23D .43 8.如图,在等腰Rt △ABC 中.∠C =90°,AC =6,D 是AC 上一点,若tan ∠DBA=51,则AD 的长为( )A .2B .2C . 1D .229.已知关于x 的方程0)1(242=++-m x m x 的两根恰是某直角三角形两锐角的正弦,求m 的值.10.如图,D 是△ABC 的边AC 上的一点,CD=2AD ,AE ⊥BC 于E ,若BD =8,sin ∠CBD=43,求AE 的长.11.若0°<α<45°,且sin αcon α=1673,则sin α= . 12.已知关于x 的方程0)cos 1(2sin 423=-+⋅-ααx x 有两个不相等的实数根,α为锐角,那么α的取值范围是 .13.已知是△ABC 的三边,a 、b 、c 满足等式))((4)2(2a c a c b -+=,且有035=-c a ,则sinA+sinB+sinC 的值为 .14.设α为锐角,且满足sin α=3cos α,则sin αcos α等于( )A .61B .51 C .92 D .103 15.如图,若两条宽度为1的带子相交成30°的角,则重叠部分(图中阴影部分)的面积是( )A .2B .23 C .1 D .21 16.如图,在△ABC 中,∠A =30°,tanB=23,AC=32,则AB 的长是( ) A .33+ B .322+ C .5 D .29 17.己在△ABC 中,a 、b 、c 分别是∠A 、∠B 、∠C 的对边,且c=35,若关于x 的方程0)35(2)35(2=-+++b ax x b 有两个相等的实根,又方程0sin 5)sin 10(22=+-A x A x 的两实根的平方和为6,求△ABC 的面积.18.如图,已知AB=CD=1,∠ABC =90°,∠CBD °=30°,求AC 的长.19.设 a 、b 、c 是直角三角形的三边,c 为斜边,n 为正整数,试判断n n b a +与n c 的关系,并证明你的结论.20.如图,已知边长为2的正三角形ABC 沿直线l 滚动.(1)当△ABC 滚动一周到△A l B 1C 1的位置,此时A 点所运动的路程为 ,约为 π(2)设△ABC 滚动240°,C 点的位置为C ˊ,△ABC 滚动480°时,A 点的位置在A ˊ,请你利用三角函数中正切的两角和公式tan(α+β)=(tan α+tan β)÷(1-tan α·tan β),求出∠CAC ˊ+∠CAA ˊ的度数.参考答案。
初中数学竞赛专题分类解析第二讲:全等三角形
初中数学竞赛专题分类解析第二讲:全等三角形初中数学竞赛专题分类解析全等三角形一、基础知识:1)全等三角形的定义和判定定理。
本质是通过平移、旋转和反射能够重合的两个三角形。
2)全等三角形的性质:对应边、对应角相等;对应边上的中线和高相等,对应角的角平分线相等3)全等三角形是解决线段、角等问题的一个出发点。
线段相等、线段的和差倍分关系、角的关系、两直线的位置关系等问题的证明经常需要转化为证两个三角形全等。
4)在寻找全等的条件时,有时经常需要添加辅助线,辅助线的添加可由图形特征及已知条件而决定,需要一定的分析和联想能力。
二、例题分析例1、对如下四个命题,请证明或举出反例:1)有两边及其中一边上的高对应相等的两个三角形全等2)有两边及第三边上的高对应相等的两个三角形全等3)三角形 6 个边、角元素中,有 5 个元素分别相等的两个三角形全等4)一边及其他两边上的高对应相等的两个三角形全等例2、如图,AD、CF、BE 都垂直于 AB,AC=BE,BC=AD,AB=CF,试找出∠DFE 和∠AFB 大小之间的关系,并证明之。
例3、三角形ABC 中,∠B 为直角,M 为AB 上的一点且AM=BC,N 为BC 上的一点且CN=BM,连接AM、CN 交于点P,求证:∠APM=45 度。
例4、已知由三角形ABC 向外做正方形ACDE、BCHJ、ABIF,点K、L、X 分别是DH、IJ、JH 中点,求证:AX=LK,AX⊥LK(文武光华数学工作室命题)例5、在三角形ABC 中,AB=3,AC=4,BC=5,三角形ABD、ACE、BCF 都是等边三角形,求四边形AEFD 的面积。
例6、四边形ABCD 中,M 是AB 的中点,且MC=MD,过点C、D 分别作BC、AD 的垂线,两条垂线交于点P,作PQ⊥AB 于点Q,求证:∠PQC=∠PQD三、练习题1、如下左图,已知AC?BD,EA、EB 分别平分∠CAB、∠DB A,E 在 CD 上,求证:AB=AC+BD2、如上右图在四边形ABCD 中,∠ACB=∠BAD=105 度,∠ABC=∠ADC=45 度,求证:CD=AB。
八年级数学竞赛专题训练17 等腰三角形的判定(附答案)
八年级数学竞赛专题训练17 等腰三角形的判定阅读与思考在学习了等腰三角形性质与判定后,我们可以对等腰三角形的判定、证明线段相等的方法作出归纳总结.1.等腰三角形的判定:⑴从定义入手,证明一个三角形的两条边相等; ⑵从角入手,证明一个三角形的两个角相等. 2.证明线段相等的方法:⑴当所证的两条线段位于两个三角形,通过全等三角形证明; ⑵当所证的两条线段位于同一个三角形,通过等角对等边证明; ⑶寻找某条线段,证明所证的两条线段都与它相等.善于发现、构造等腰三角形,进而利用等腰三角形的性质为解题服务,是解几何题的一个常用技巧.常见的构造方法有:平分线+平行线、平分线+垂线、中线+垂线.如图所示:例题与求解【例1】如图,在△ABC 中,AB =7,AC =11,点M 是BC 的中点,AD 是∠BAC 的平分线,MF ∥AD ,则CF 的长为____________.(全国初中数学竞赛试题)解题思路:角平分线+平行线易构造等腰三角形,解题的关键是利用条件“中点M ”.【例2】如图,在△ABC 中,∠B =2∠C ,则AC 与2AB 之间的关系是( ) A .AC >2AB B .AC =2AB C .AC ≤2AB D .AC <2AB(山东省竞赛试题)解题思路:如何条件∠B =2∠C ,如何得到2AB ,这是解本题的关键.ABCABDM FC【例3】两个全等的含300,600角的三角板ADE 和三角板ABC ,如图所示放置,E 、A 、C 三点在一条直线上,连结BD ,取BD 中点M ,连结ME ,MC ,试判断△EMC 的形状,并说明理由.(山东省中考试题)解题思路:从△ADE ≌△BAC 出发,先确定△ADB 的形状,为判断△EMC 的形状奠定基础.【例4】如图,已知在△ABC 中,AD 是BC 边上的中线,E 是AD 上一点,且BE =AC ,延长BE 交AC 于F ,求证:AF =EF .(天津市竞赛试题)解题思路:只需证明∠FAE =∠AEF ,利用中线倍长,构造全等三角形、等腰三角形.【例5】如图,在等腰△ABC 中,AB =AC ,∠A =200,在边AB 上取点D ,使AD =BC ,求∠BDC 度数.(“祖冲之杯”竞赛试题)解题思路:由条件知底角为300,这些角并不是特殊角,但它们的差却为600,600使我们联想到等边三角形,由此找到切入口.如图1,以BC 为边在△ABC 内作等边△BCO ;如图②,以AC 为边作等边△ACE .BCA D图2B CA D图1O BCMD EEABDCF BCAD能力训练A 级1.已知△ABC 为等腰三角形,由顶点A 所引BC 边的高线恰等于BC 边长的一半,则 ∠BAC =__________.2.如图,在Rt △ABC 中,∠C =900,∠ABC =660,△ABC 以点C 为中点旋转到△A ′B ′C 的位置,顶点B 在斜边A ′B ′上,A ′C 与AB 相交于D ,则∠BDC =_________.3.如图,△ABC 是边长为6的等边三角形,DE ⊥BC 于E ,EF ⊥AC 于F ,FD ⊥AB 于D ,则AD =_______.(天津市竞赛试题)4.如图,一个六边形的六个内角都是1200,其连续四边的长依次是1cm ,9cm ,9cm ,5cm ,那么这个六边形的周长是____________cm .(“祖冲之杯”邀请赛试题)5.如图,△ABC 中,AB =AC ,∠B =360,D 、E 是BC 上两点,使∠ADE =∠AED =2∠BAD ,则图中等腰三角形共有( )A .3个B .4个C .5个D .6个6.若△ABC 的三边长是a ,b ,c ,且满足44422a b c b c =+-,44422b ac a c =+-,44422c a b a b =+-,则△ABC ()A .钝角三角形B .直角三角形C .等腰直角三角形D .等边三角形(“希望杯”邀请赛试题)7.等腰三角形一腰上的高等于该三角形某一条边的长度的一半,则其顶角等于( ) A .300 B .300或1500 C .1200或1500 D .300或1200或1500(“希望杯”邀请赛试题)8.如图,已知Rt △ABC 中,∠C =900,∠A =300,在直线BC 或AC 上取一点P ,使得△PAB 是等腰三角形,则符合条件的P 点有( )A .2个B .4个C .6个D .8个(江苏省竞赛试题)第5题图 第8题图 第9题图ACDB B ′A ′(第2题)AB CDEF (第3题)(第4题)9915BACBCABC ADFG E9.如图在等腰Rt △ABC 中,∠ACB =900,D 为BC 中点,DE ⊥AB ,垂足为E ,过点B 作BF ∥AC 交DE 的延长线于点F ,连接CF 交AD 于G .⑴ 求证:AD ⊥CF ;⑵ 连结AF ,度判断△ACF 的形状,并说明理由.10.如图,△ABC 中,AD ⊥BC 于D ,∠B =2∠C ,求证:AB +BD =CD .(天津市竞赛试题)11.如图,已知△ABC 是等边三角形,E 是AC 延长线上一点,选择一点D ,使得△CDE 是等边三角形,如果M 是线段AD 的中点,N 是线段BE 的中点,求证:△CMN 是等边三角形.(江苏省竞赛试题)12.如图1,Rt △ABC 中,∠ACB =900,CD ⊥AB ,垂足为D ,AF 平分∠CAB ,交CD 于点E ,交CB 于点F .⑴ 求证:CE =CF ;⑵ 将图1中的△ADE 沿AB 向右平移到△A ′D ′E 的位置,使点E ′落在BC 边上,其他条件不变,如图2所示,试猜想:BE ′与CF 有怎样的数量关系?请证明你的结论.(山西省中考试题)B ACDA BDFE C图1A B DFE C图2A ′ E ′D ′ AENMBDB 级1.如图,△ABC 中,AD 平分∠BAC ,AB +BD =AC ,则∠B :∠C 的值=__________.2.如图,△ABC 的两边AB 、AC 的垂直平分线分别交BC 于D 、E ,若∠BAC +∠DAE =1500,则∠BAC 的度数是____________.3.在等边△ABC 所在平面内求一点P ,使△PAB 、△PBC 、△PAC 都是等腰三角形,具有这样性质的点P 有_________个.4.如图,在△ABC 中,∠ABC =600,∠ACB =450,AD 、CF 都是高,相交于P ,角平分线BE 分别交AD 、CF 于Q 、S ,则图中的等腰三角形的个数是( )A .2B .3C .4D .55.如图,在五边形ABCDE 中,∠A =∠B =1200,EA =AB =BC =12DC =12DE ,则∠D =( )A .300B .450C .600D .67.50(“希望杯”竞赛试题)6.如图,∠MAN =160,A 1点在AM 上,在AN 上取一点A 2,使A 2A 1=AA 1,再在AM 上取一点A 3,使A 3A 2=A 2A 1,如此一直作下去,到不能再作为止,那么作出的最后一点是( )A .A 5B .A 6C .A 7D .A 87.若P 为△ABC 所在平面内一点,且∠APB =∠BPC =∠CPA =1200,则点P 叫作△ABC 的费尔马点,如图1.⑴若点P 为锐角△ABC 的费尔马点,且∠ABC =600,PA =3,PC =4,则PB 的值为_____.⑵如图2,在锐角△ABC 外侧作等边△ACB ′,连结BB ′.求证:BB ′过△ABC 的费尔马点P ,且BB ′=PA +PB +PC .(湖州市中考试题)ABC D(第1题)(第2题)ABD E CABPACBB ′图1图2A BD CEF PQS (第4题)A B CED第5题AA 1NMA 2A 3(第6题)8.如图,△ABC 中,∠BAC =600,∠ACB =400,P 、Q 分别在BC 、AC 上,并且AP 、BQ 分别是∠BAC 、∠ABC 的角平分线,求证:BQ +AQ =AB +BP .(全国初中数学联赛试题)9.如图,在△ABC 中,AD 是∠BAC 的平分线,M 是BC 的中点,过M 作ME ∥AD 交BA 延长线于E ,交AC 于F ,求证:BE =CF =12(AB +AC ). (重庆市竞赛试题)10.在等边△ABC 的边BC 上任取一点D ,作∠DAE =600,DE 交∠C 的外角平分线于E ,那么△ADE 是什么三角形?证明你的结论.(《学习报》公开赛试题)ABPQCABD MCFE11.如图,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,直线l:12y x m=-+与x轴、y轴的正半轴分别相交于点A、B,过点C(-4,-4)作平行于y轴的直线交AB于点D,CD=10.⑴求直线l的解析式;⑵求证:△ABC是等腰直角三角形;⑶将直线l沿y轴负方向平移,当平移恰当的距离时,直线与x,y轴分别相交于点A′、B′,在直线CD上存在点P,使得△A′B′P是等腰直角三角形,请直接写出所有符合条件的点P的坐标.(宁波市江东区模拟题)12.如图1,在平面直角坐标系中,△AOB为等腰直角三角形,A(4,4).⑴求B点坐标;⑵如图2,若C为x轴正半轴上一动点,以AC为直角边作等腰直角△ACD,∠ACD=900,连接OD,求∠AOD度数;⑶如图3,过点A作y轴于E,F为x轴负半轴上一点,G在EF的延长线上,以EG为直角边作等腰Rt△EGH,过A作x轴垂线交EH于点M,连接FM,等式AM FMOF-=1是否成立?若成立,请证明;若不成立,说明理由.图1 图2 图3专题17 等腰三角形的判定例1 延长MF ,BA 交于E ,延长FM 至点P ,使MP =MF ,连BP ,则△BMP ≌△CMF ,∴BP =CF . ∵AD 平分∠BAC ,AD ∥FM ,∠BAD =∠DAC =∠MFC =∠AFE =∠E =∠P ,∴AE =AF ,BE =BP ,即AB +AE =AB +AF =AB +AC -CF =CF ,∴CF =12(AB +AC )= 12(7+11)=9.例2 D例3 提示:△EMC 为等腰直角三角形,连AM ,易证:△ADE ≌△BAC .∴AD =AB , 又∠DAB =90°.又∵M 为BD 中点,∴AM ⊥DB 且DM =BM =AM . 又∵∠MDE =∠MAC =105°,∴△EDM ≌△CAM . ∴EM =MC ,∠DME =∠AMC , ∴∠DME +∠EMA =∠AMC +∠EMA =90°. ∴△EMC 为等腰直角三角形.例4延长AD 至G ,使DG =AD ,连接BG . 由△ADC ≌△GDB ,得AC =BG ,AC ∥BG . ∵BE =AC ,∴BE =BG ,得∠BED =∠BGD , ∴∠F AE =∠BGD =∠BED =∠AEF , 故AF =EF .例5 提示:结合图1,给出解答过程.由图形的轴对称性知:△ABO ≌△ACO ,∴∠BAO =∠CAO =10°,∴∠ABO =∠ACO =20°,∴∠AOB =∠AOC =150°.又∵BO =BC =CO = AD ,∴△ACD ≌△CAO ,∴∠AOC =∠CDA =150°,故∠BDC =30°.A 级1.90°或75°或15°2.72°3.24.375.D6.D 提示:将三式相加7.D8.C9.⑴先证△ACD ≌△CBF ,∴∠CAD =∠BCF .又∵∠CAD +∠CDG =∠BCF +∠CDG =90°, ∴∠CGD =90°,∴AD ⊥CF . ⑵△ACF 为等腰三角形.10.提示:延长DB 至E ,使BE =AB ,连结AE ,证明∠E =∠C ,AC =AE . 11. 提示:证明△DCA ≌△ECB 、△DCM ≌△ECN ,∠NCM =60°. 12. ⑴提示:先证明∠CEF =∠CFE .⑵作EG ⊥AC 于G ,证明△CEG ≌△BE ´D ´,可得CE = BE ´,又CF =CE ,BE ´=CF .B 级1.2:12.110°3.104.D5.C 提示:在五边形内作等边三角形ABF ,则E 、F 、C 在一条直线上.6.B7. 提示:⑴ ⑵ 在BB ´上取点P ,使∠BPC =120°,再在PB ´上取点E 使PE =PC ,连结CE . 则由△PCE 为等边三角形,可得:PC =CE ,∠PCE =60°,∠CEB ´=120°∵△ACB ´为正三角形,∴可证:△ACP ≌△B ´CE . ∴∠APC =∠B ´EC =120°,P A =EB ´.ACGDEF∴∠APC =∠BPC =∠CP A =120°,∴P 为△ABC 的费马点. ∴BB ´过△ABC 的P ,且BB ´=EB ´+PB +PE =P A +PB +PC .8. 提示:延长AB 至M ,使BM =BP ,连结PM ,则AB +BP =AM ,可证明BQ =QC . ∴AQ +QB =AQ +QC =AC ,又由△AMP ≌△ACP 得AM =AC ,故AB +BP =AQ +BQ .9. 提示:延长FM 至P ,使PM =FM ,连结BP ,则△BMP ≌△CMF ,AE =AF ,BE =BP .10. 提示:当D 为BC 的端点,显见△AED 是等边三角形;当D 为BC 边的中点,取AC 的中点F ,连接DF ,易证△CDF 为等边三角形,又△ADF ≌△EDC ,故△ADE 为等边三角形.猜测:当D 为BC 上任意点时,△ADE 也为等边三角形. 11.(1)142y x =-+;(2)过点C 作CH ⊥y 轴于H ,证明△AOB ≌△BHC 即可;(3)符合条件的P 点共有5个,分别为()()()()84,12,4,,4,8,4,4,4,43⎛⎫-------- ⎪⎝⎭.12.提示:(1)B (8,0);(2)如图a ,过A 作AS ⊥OB 于S ,过D 作DT ⊥x 轴于T . ∵△OAB 为等腰直角三角形,∴OS =AS =BS ,再由△ASC ≌△CTD ,可得:AS =CT ,SC =TD . ∴CT =AS =OS ,∴OT =CS =TD . ∴∠TOD =45°,则∠AOD =90°;(3)等式成立,理由如下:如图b ,在AM 上截取AS =OF ,连ES ,可证△EAS ≌△EOF ,可得:ES =EF ,∠AES =∠OEF ∴∠SEF =∠AEO =90°,∴∠FEM =∠SEM =45°. 又∵EM =EM ,∴△EFM ≌△ESM ,∴FM =SM , ∴AM =AS +SM =OF +FM ,∴1AM FMOF-=.x图a图b。
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。
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18.解三角形
A 卷
1.如果tan α·tan32°=1,那么α=____________。
2.化简1cos 2cos 2+-αα=_____________ .
3.已知在△ABC ,∠C=90°,a :b=3,则sinA = _________, cosA = ___________, tanA = ________, cotA =___________。
4.若0°≤α≤90°,4
1cos sin 66=+αα,则α等于__________。
5.若D 、E 分别是直角△ABC 的斜边AB 上的三等分点,且CD=cos α,CE=sin α,如图,则斜边AB=____________。
6.已知在△ABC 中,有一个角为60°,310ABC S ∆,周长为20,则三边长分别为_________。
7.在△ABC 中,若,0)(242242224=++++-b b a a c b a c 则∠C=___________。
8.若三角形三边长之比为1:3:2,则此三角形的最小内角的正弦值为____________。
9.如果在Rt △ABC 中,∠C=90°,a = 8, b = 15,则sinA + sinB + sinC= _____________。
10.已知在一段坡面上,铅直高度为3,坡面长为23,则坡度等于_________,坡角等于_________。
B 卷
1.在△ABC 中,A 、B 都是锐角,且SinA = cosB 那么△ABC 一定是___________。
2.在直角三角形ABC 中,各边的长度都扩大两倍 ,那么锐角A 的各三角函数值__________。
3.在△ABC 中,已知sinA ·cosA=0,那么这个三角形是_____________。
4.设A 、B 、C 为△ABC 的三个内角,若方程0sin )1(sin 2sin )1(22=-+++C x B A x 有不等实根,那么∠A 为___________。
5.在△ABC 中,∠C=3∠A ,AB=48,BC=27,则AC=_____________。
6.△ABC 的顶点A 、B 、C 所对的边长的a,b,c ,且1=+--b
c a a c b ,则△ABC 中最大角的度数为__________。
7.在△ABC 中,∠A=45°,∠B=60°,BC=1,则△ABC 的面积为____________。
8.在△ABC 中,顶点A 、B 、C 所对的边长为a,b,c ,且c b a c b b a ++=+++311,则角B 的大小为____________。
9.在△ACD 中,∠A=45°,CB=5,CD=7,BD=3,则∠CBD=_________,AC 的长为_________。
10.若∠A 、∠B 是直角三角形ABC 的两个锐角,则关于x 的方程2
tan 4tan 0A x x B ⋅-+=的根的情况为___________。
答案
A 卷
1.由tan α·tan32°=1,得tan α=1tan 32︒
=cot58°,又α为锐角,故α=58° 2.由于1cos 2cos 2+-αα=2)1(cos -α = |cos α – 1 |,而cos ≤1,
故原式=1 – cos α
3.由已知,得tgA = ,333
1,3====a b ctgA b a 因a :b=3:1:2,从而 sinA =
21cos ,23===c b A c a 4.由41cos sin 66=+αα,得4
1)cos cos sin (sin )cos (sin 422422=+-⋅+αααααα 即,1sin ,2
1cos sin ,41cos sin 1222===-ααααα因为0°≤α≤90°,所以α=45° 5.由图,设AC=b, BC=a, AB=3x,在△ACD 中,由余弦定理及题设条件,得:] 22222223
132cos 2cos b x x b bx b x A bx b x +=⋅
-+=⋅-++α (1) 同理,在△BCE 中,得 22222223132)90cos(2sin a x x a ax a x A ax a x +=⋅
-+=-︒⋅-+=α (2) (1)+(2)得 )(3
121222b a x ++= 又∵ 2229x b a =+ 代入解之,得55=x 故AB=5
53 6.在△ABC 中,不妨设A=60°,则由题意可得⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧-+==++=A bc c b a c b a S
A bc cos 220sin 21222
⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎨⎧-+==++=bc c b a c b a bc 22220
31043 ⎪⎩⎪⎨⎧-+=-=+=)3(120)()2(20)1(4022c b a a c b bc 由(2)、(3)解得a=7,于是求得b=5,c=8或b=8,c=5
∴△ABC 三边长分别为5,7,8。
7.把已知等式化为:
0)()]([0)()(222222222222224=-+-=-+++-ab b a c b a b a c b a c 即
∴0))((222222=+-----ab b a c ab b a c
当,02
22=+--ab b a c 时,212222=-+ab c b a ∴C=60° 当,02
22=---ab b a c 时,212222-=-+ab c b a ∴C=120° 故C=60°或C=120°
8.不妨设三边长为1、3、2,由三角形的性质知,1所对的角最小,由余弦定理,得最小角的弦值为2
332212)3(2
22=⋅⋅-+,于是其正弦值为.21 9.由已知易求得c = 17,于是1sin ,17
15sin ,178sin ===C B A , 所以sinA + sinB + sinC = 17
4011715178=++ 10.由已知,得水平距离为3,从而坡度为3
3,坡度为30°
B 卷
1.由于A 、B 都是锐角,且sinA=cosB ,所以sinA=sin(90°- B ),于是,得A+B=90°,故三角形ABC 一定是直角三角形。
2.因为三角函数值与对应边的比值有关,所以各边的长度都扩大两倍后,锐有A 的各三角函数值没有变化。
3.因为在三角形ABC 中,0< sinA ≤1,所以,只有cosA=0,从而A=90°,
故这个三角形是直角三角形。
4.把原方程化为(sinA - sinC)2x + (2sinB)x + (sinA + sinC) = 0 由正弦定理,得R
c C R b B R a A 2sin ,2sin ,2sin ===, 于是上式化为(a – c )2x + 2bx + (a + c) = 0
由△=,0)(44222>--c a b 得0,2
22222>-++<a c b c b a 即 根据余弦定理,得02cos 2
22>-+=bc
a c
b A 故∠A 为锐角。
5.作CD 交AB 于D ,使∠ACD=∠A ,由已知得∠BCD=2∠A ,
又因∠BDC=∠A+∠ACD=2∠A ,
所以∠BCD=∠BDC ,BD=CB=27,CD=AD=AD-BD=21,
由余弦定理,得:
27482274827
221272cos 2
22222⨯⨯-+=⨯-⨯=AC B 解之,得AC=35。
6.把已知等式化为b 2+bc-ac+a 2=c 2-ac+bc-ab ,即b 2+a 2-c 2
=-ab ∴2
122cos 222-=-=-+=ab ab ab c a b C ∴∠C=120°,即△ABC 的最大内角为120°
7.由正弦定理,得2
645sin 60sin ,145sin 60sin =︒︒=︒=︒b b , 由余弦定理,得︒⋅⋅⋅-+=60cos 121)2
6(22c c , 即01222
=--c c ,解之得231±=c 舍去负值,故 8
33232312160sin 21+=⋅+⋅=︒=∆ABC S 8.把已知等式化为3(a+b)(b+c ) = (a+b+c)(a+2b+c) 即ac c a b -+=222 由余弦定理,得2
12cos 222=-+=ac b c a B ,故B=60° 9.在△CBD 中,BC=5,BD=3,CD=7,由余弦定理,得
3
527352cos 2
22222⋅⋅-+=⋅-+=∠BD BC CD BD BC CBD =21- ∴ ∠CBD=120°,从而∠CBA=60°
在△ABC 中,由正弦定理,得A
BC CBA AC sin sin =∠ ∴2652
2
235sin sin ==∠⋅=A CBA BC AC 10.由于∠A ,∠B 是Rt △ABC 的两个锐角,则∠B=90°-∠A ,
考虑关于x 的方程,因为tanA ≠0,
由韦达定理,得△=2
44tan tan 164tan cot 164120A B A A -⋅=-⋅=-=>, 从而方程有两个不相等的实数根。