中考数学旋转(大题培优 易错 难题)附详细答案

一、旋转 真题与模拟题分类汇编（难题易错题）
1．（探索发现）
如图，ABC ∆是等边三角形，点D 为BC 边上一个动点，将ACD ∆绕点A 逆时针旋转60︒得到AEF ∆，连接CE .小明在探索这个问题时发现四边形ABCE 是菱形. 小明是这样想的：
（1）请参考小明的思路写出证明过程；
（2）直接写出线段CD ，CF ，AC 之间的数量关系：______________；
（理解运用）
如图，在ABC ∆中，AD BC ⊥于点D .将ABD ∆绕点A 逆时针旋转90︒得到AEF ∆，延长FE 与BC ，交于点G .
（3）判断四边形ADGF 的形状，并说明理由；
（拓展迁移）
（4）在（3）的前提下，如图，将AFE ∆沿AE 折叠得到AME ∆，连接MB ，若6AD =，2BD =，求MB 的长.
【答案】（1）详见解析；（2）CD CF AC +=；（3）四边形ADGF 是正方形；（4）13【解析】
【分析】
（1）根据旋转得：△ACE 是等边三角形，可得：AB=BC=CE=AE ，则四边形ABCE 是菱形； （2）先证明C 、F 、E 在同一直线上，再证明△BAD ≌△CAF （SAS ），则∠ADB=∠AFC ，
BD=CF ，可得AC=CF+CD ；
（3）先根据∠ADC=∠DAF=∠F=90°，证明得四边形ADGF 是矩形，由邻边相等可得四边形ADGF 是正方形；
（4）证明△BAM ≌△EAD （SAS ），根据BM=DE 及勾股定理可得结论．
【详解】
（1）证明：∵ABC ∆是等边三角形，
∴AB BC AC ==.
∵ACD ∆绕点A 逆时针旋转60︒得到AEF ∆，
∴60CAE =︒，AC AE =.
∴ACE ∆是等边三角形.
∴AC AE CE ==.
∴AB BC CE AE ===.
∴四边形ABCE 是菱形.
（2）线段DC ，CF ，AC 之间的数量关系：CD CF AC +=.
（3）四边形ADGF 是正方形.理由如下：
∵Rt ABD ∆绕点A 逆时针旋转90︒得到AEF ∆，
∴AF AD =，90DAF ∠=︒.
∵AD BC ⊥，
∴90ADC DAF F ∠=∠=∠=︒.
∴四边形ADGF 是矩形.
∵AF AD =，
∴四边形ADGF 是正方形.
（4）如图，连接DE .
∵四边形ADGF 是正方形，
∴6DG FG AD AF ====.
∵ABD ∆绕点A 逆时针旋转90︒得到AEF ∆，
∴BAD EAF ∠=∠，2BD EF ==，∴624EG FG EF =-=-=.
∵将AFE ∆沿AE 折叠得到AME ∆，
∴MAE FAE ∠=∠，AF AM =.
∴BAD EAM ∠=∠.
∴BAD DAM EAM DAM ∠+∠=∠+∠，即BAM DAE ∠=∠.
∵AF AD =，
∴AM AD =.
在BAM ∆和EAD ∆中，AM AD BAM DAE AB AE =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩
，
∴()BAM EAD SAS ∆≅∆. ∴222
246213BM DE EG DG ==
+=+=.
【点睛】
本题属于四边形综合题，主要考查了旋转的性质、全等三角形的判定与性质、等边三角形的判定与性质、正方形的性质以及勾股定理的综合应用，解决问题的关键是熟练掌握等边三角形和全等三角形的性质，依据图形的性质进行计算求解．
2．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．
3．小明在矩形纸片上画正三角形，他的做法是：①对折矩形纸片ABCD(AB>BC)，使AB 与DC 重合，得到折痕EF ，把纸片展平；②沿折痕BG 折叠纸片，使点C 落在EF 上的点P 处，再折出PB 、PC ，最后用笔画出△PBC(图1)．
（1）求证：图1中的PBC是正三角形：
（2）如图2，小明在矩形纸片HIJK上又画了一个正三角形IMN，其中IJ=6cm，
且HM=JN．
①求证：IH=IJ
②请求出NJ的长；
（3）小明发现：在矩形纸片中，若一边长为6cm，当另一边的长度a变化时，在矩形纸片上总能画出最大的正三角形，但位置会有所不同．请根据小明的发现，画出不同情形的示意图(作图工具不限，能说明问题即可)，并直接写出对应的a的取值范围．
【答案】（1）证明见解析；（2）①证明见解析；②12-63（3）33＜a＜43，a＞43
【解析】
分析：（1）由折叠的性质和垂直平分线的性质得出PB=PC，PB=CB，得出PB=PC=CB即可；
（2）①利用“HL”证Rt△IHM≌Rt△IJN即可得；②IJ上取一点Q，使QI=QN，由
Rt△IHM≌Rt△IJN知∠HIM=∠JIN=15°，继而可得∠NQJ=30°，设NJ=x，则IQ=QN=2x、
QJ=3x，根据IJ=IQ+QJ求出x即可得；
（3）由等边三角形的性质、直角三角形的性质、勾股定理进行计算，画出图形即可．（1）证明：∵①对折矩形纸片ABCD(AB>BC)，使AB与DC重合，得到折痕EF
∴PB=PC
∵沿折痕BG折叠纸片，使点C落在EF上的点P处
∴PB=BC
∴PB=PC=BC
∴△PBC是正三角形：
（2）证明：①如图
∵矩形AHIJ
∴∠H=∠J=90°
∵△MNJ是等边三角形
∴MI=NI
在Rt △MHI 和Rt △JNI 中
MI NI MH NJ
=⎧⎨=⎩ ∴Rt △MHI ≌Rt △JNI （HL ）
∴HI=IJ
②在线段IJ 上取点Q ，使IQ=NQ
∵Rt △IHM ≌Rt △IJN ，
∴∠HIM=∠JIN ，
∵∠HIJ=90°、∠MIN=60°，
∴∠HIM=∠JIN=15°，
由QI=QN 知∠JIN=∠QNI=15°，
∴∠NQJ=30°，
设NJ=x ，则IQ=QN=2x ，QJ=22=
3QN NJ -x ，
∵IJ=6cm ，
∴2x+3x=6，
∴x=12-63，即NJ=12-63（cm ）．
（3）分三种情况：
①如图：
设等边三角形的边长为b ，则0＜b≤6，
则tan60°3=2
a
b ，
∴3b ， ∴0＜b≤
32=33 ②如图
当DF与DC重合时，DF=DE=6，
∴a=sin60°×DE=63
=33，
当DE与DA重合时，a=
6
43 sin603
==
︒，
∴33＜a＜43；
③如图
∵△DEF是等边三角形∴∠FDC=30°
∴DF=
6
43 cos303
==
︒
∴a＞3
点睛：本题是四边形的综合题目，考查了折叠的性质、等边三角形的判定与性质、旋转的性质、直角三角形的性质、正方形的性质、全等三角形的判定与性质等知识；本题综合性强，难度较大．
4．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 3CPE 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
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．
5．如图，点A是x轴非负半轴上的动点，点B坐标为（0，4），M是线段AB的中点，将点M绕点A顺时针方向旋转90°得到点C，过点C作x轴的垂线，垂足为F，过点B作y
轴的垂线与直线CF相交于点E，连接AC，BC，设点A的横坐标为t．
（Ⅰ）当t=2时，求点M的坐标；
（Ⅱ）设ABCE的面积为S，当点C在线段EF上时，求S与t之间的函数关系式，并写出自变量t的取值范围；
（Ⅲ）当t为何值时，BC+CA取得最小值．
【答案】（1）（1，2）；（2）S=3
2
t+8（0≤t≤8）；（3）当t=0时，BC+AC有最小值
【解析】
试题分析：（I）过M作MG⊥OF于G，分别求OG和MG的长即可；
（II）如图1，同理可求得AG和OG的长，证明△AMG≌△CAF，得：AG=CF=1
2
t，
AF =MG =2，分别表示EC 和BE 的长，代入面积公式可求得S 与t 的关系式；并求其t 的取值范围；
（III ）证明△ABO ∽△CAF ，根据勾股定理表示AC 和BC 的长，计算其和，根据二次根式的意义得出当t =0时，值最小．
试题解析：解：（I ）如图1，过M 作MG ⊥OF 于G ，∴MG ∥OB ，当t =2时，OA =2．∵M 是AB 的中点，∴G 是AO 的中点，∴OG =12OA =1，MG 是△AOB 的中位线，∴MG =12OB =12×4=2，∴M （1，2）； （II ）如图1，同理得：OG =AG =12
t ．∵∠BAC =90°，∴∠BAO +∠CAF =90°．∵∠CAF +∠ACF =90°，∴∠BAO =∠ACF ．∵∠MGA =∠AFC =90°，MA =AC ，∴△AMG ≌△CAF ，∴AG =CF =
12t ，AF =MG =2，∴EC =4﹣12t ，BE =OF =t +2，∴S △BCE =
12EC •BE =12（4﹣12t ）（t +2）=﹣14t 2+32t +4； S △ABC =12•AB •AC =12•216t +•21162t +=14t 2+4，∴S =S △BEC +S △ABC =32
t +8． 当A 与O 重合，C 与F 重合，如图2，此时t =0，当C 与E 重合时，如图3，AG =EF ，即 12t =4，t =8，∴S 与t 之间的函数关系式为：S =32
t +8（0≤t ≤8）； （III ）如图1，易得△ABO ∽△CAF ，∴
AB AC =OB AF =OA FC =2，∴AF =2，CF =12t ，由勾股定理得：AC =22AF CF +=22122t +（）=2144
t +，BC =22BE EC +=221242t t ++-
（）（）=21544t +（），∴BC +AC =（ 5+1）2144t +，∴当t =0时，BC +AC 有最小值．
点睛：本题考查了几何变换综合题，知识点包括相似三角形、全等三角形、点的坐标、几何变换（旋转）、三角形的中位线等，解题的关键是正确寻找全等三角形或相似三角形解决问题，学会利用参数解决问题，属于中考压轴题．
6．正方形ABCD的边长为1，对角线AC与BD相交于点O，点E是AB边上的一个动点（点E不与点A、B重合），CE与BD相交于点F，设线段BE的长度为x．
（1）如图1，当AD=2OF时，求出x的值；
（2）如图2，把线段CE绕点E顺时针旋转90°，使点C落在点P处，连接AP，设△APE 的面积为S，试求S与x的函数关系式并求出S的最大值．
【答案】（1）x=﹣1；
（2）S=﹣（x﹣）2+（0＜x＜1），
当x=时，S的值最大，最大值为，．
【解析】
试题分析：（1）过O作OM∥AB交CE于点M，如图1，由平行线等分线段定理得到
CM=ME，根据三角形的中位线定理得到AE=2OM=2OF，得到OM=OF，于是得到BF=BE=x，
求得OF=OM=解方程，即可得到结果；
（2）过P作PG⊥AB交AB的延长线于G，如图2，根据已知条件得到∠ECB=∠PEG，根据
全等三角形的性质得到EB=PG=x，由三角形的面积公式得到S=（1﹣x）•x，根据二次函数的性质即可得到结论．
试题解析：（1）过O作OM∥AB交CE于点M，如图1，∵OA=OC，
∴CM=ME，
∴AE=2OM=2OF，
∴OM=OF，
∴，
∴BF=BE=x，
∴OF=OM=，
∵AB=1，
∴OB=，
∴，
∴x=﹣1；
（2）过P作PG⊥AB交AB的延长线于G，如图2，
∵∠CEP=∠EBC=90°，
∴∠ECB=∠PEG，
∵PE=EC，∠EGP=∠CBE=90°，
在△EPG与△CEB中，
，
∴△EPG≌△CEB，
∴EB=PG=x，
∴AE=1﹣x，
∴S=（1﹣x）•x=﹣x2+x=﹣（x﹣）2+，（0＜x＜1），∵﹣＜0，
∴当x=时，S的值最大，最大值为，．
考点：四边形综合题
7．已知Rt△DAB中，∠ADB=90°，扇形DEF中，∠EDF=30°，且DA=DB=DE，将Rt△ADB的边与扇形DEF的半径DE重合，拼接成图1所示的图形，现将扇形DEF绕点D按顺时针方向旋转，得到扇形DE′F′，设旋转角为α（0°＜α＜180°）
（1）如图2，当0°＜α＜90°，且DF′∥AB时，求α；
（2）如图3，当α=120°，求证：AF′=BE′．
【答案】（1）15°；（2）见解析．
【解析】
试题分析：（1）∵∠ADB=90°，DA=DB，∴∠BAD=45°，∵DF′∥AB，
∴∠ADF′=∠BAD=45°，∴α=45°﹣30°=15°；
（2）∵α=120°，∴∠ADE′=120°，∴∠ADF′=120°+30°=150°，∠BDE′=360°﹣90°﹣
120°=150°，∴∠ADF′=∠BDE′，在△ADF′和△BDE′中，，
∴△ADF′≌△BDE′，∴AF′=BE′．
考点：①旋转性质；②全等三角形的判定和性质．
8．在△ABC中，AB=AC，将线段AC绕着点C逆时针旋转得到线段CD，旋转角为，且，连接AD、BD．
（1）如图1，当∠BAC=100°，时，∠CBD 的大小为_________；
（2）如图2，当∠BAC=100°，时，求∠CBD的大小；
（3）已知∠BAC的大小为m（），若∠CBD 的大小与（2）中的结果相同，请直接写出的大小．
【答案】（1）30°；（2）30°；（3）α=120°-m°，α=60°或α=240-m°.
【解析】
试题分析：（1）由∠BAC=100°，AB=AC，可以确定∠ABC=∠ACB=40°，旋转角为α，α=60°时△ACD是等边三角形，且AC=AD=AB=CD，知道∠BAD的度数，进而求得∠CBD的大小.（2）由∠BAC=100°，AB=AC，可以确定∠ABC=∠ACB=40°，连结DF、BF．AF=FC=AC，
∠FAC=∠AFC=60°，∠ACD=20°，由∠DCB=20°案．依次证明△DCB≌△FCB，
△DAB≌△DAF．利用角度相等可以得到答案．
（3）结合（1）（2）的解题过程可以发现规律，求得答案．
试题解析：（1）30°；（2）30°；
（2）如图作等边△AFC，连结DF、BF．
∴AF=FC=AC，∠FAC=∠AFC=60°．
∵∠BAC=100°，AB=AC，∴∠ABC=∠BCA=40°．
∵∠ACD=20°，∴∠DCB=20°．
∴∠DCB=∠FCB=20°．①
∵AC=CD，AC=FC，∴DC=FC．②
∵BC=BC，③
∴由①②③，得△DCB≌△FCB，
∴DB=BF，∠DBC=∠FBC．
∵∠BAC=100°，∠FAC=60°，∴∠BAF=40°．
∵∠ACD=20°，AC=CD，∴∠CAD=80°．∴∠DAF=20°．
∴∠BAD=∠FAD=20°．④
∵AB=AC，AC=AF，∴AB=AF．⑤
∵AD=AD，⑥
∴由④⑤⑥，得△DAB≌△DAF．∴FD=BD．∴FD=BD=FB．∴∠DBF=60°．∴∠CBD=30°．
（3）α=120°-m°，α=60°或α=240-m°．
考点：1.全等三角形的判定和性质；2.等边三角形的判定和性质．。