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專題06 半角模型綜合應(yīng)用(能力提升)
1. 如圖,點(diǎn)E、F分別在正方形ABCD的邊CD,BC上,且∠EAF=45°,將△ADE繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到△ABG,連接BD交AF于點(diǎn)M,DE=2,BF=3,則GM= ?。?br />
【答案】2
【解答】解:連接GE交AF于點(diǎn)O,
∵四邊形ABCD是正方形,
∴∠BAD=∠ABF=∠ADE=∠C=90°,AB=AD=BC=DC,AD∥BC,
∵∠EAF=45°,
∴∠BAF+∠DAE=∠BAD﹣∠EAF=90°﹣45°=45°,
由旋轉(zhuǎn)得:
AE=AG,∠ABF=∠ADE=90°,BG=DE=2,∠BAG=∠DAE,
∴∠BAG+∠BAF=45°,
∴∠GAF=∠EAF=45°,
∵∠ABF=∠ABG=90°,
∴∠GBC=∠ABG+∠ABF=180°,
∴點(diǎn)G、B、F三點(diǎn)在同一條直線上,
∵BF=3,
∴FG=BG+BF=2+3=5,
∴△GAF≌△EAF(SAS),
∴FG=FE=5,
設(shè)正方形ABCD的邊長為x,
∴CF=x﹣3,CE=x﹣2,
在Rt△ECF中,F(xiàn)C2+EC2=EF2,
∴(x﹣3)2+(x﹣2)2=52,
∴x=6或x=﹣1(舍去),
∴正方形ABCD的邊長為6,
在Rt△ABF中,AF===3,
∵AD∥BC,
∴∠DAM=∠MFB,∠ADM=∠MBF,
∴△ADM∽△FBM,
∴===2,
∴AM=AF=2,
在Rt△ADE中,AE===2,
∵AG=AE,F(xiàn)G=FE,
∴AF是EG的垂直平分線,
∴∠AOE=90°,
∵∠EAF=45°,
∴AE=AO,
∴AO=2,
∴點(diǎn)M與點(diǎn)O重合,
∴EG=2GM,
在Rt△ECG中,EC=DC﹣DE=6﹣2=4,GC=BC+GB=6+2=8,
∴EG===4,
∴GM=2,
故答案為:2.
2.如圖:已知正方形ABCD,動(dòng)點(diǎn)M、N分別在DC、BC上,且滿足∠MAN=45°,△CMN的周長為2,則△CMN面積的最大值是 .
【答案】3﹣2
【解答】解:∵四邊形ABCD為正方形,
∴∠B=∠D=90°,AB=AD,CD=CB;
如圖,將△ABN繞點(diǎn)A沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90°得到△ADE,
∴AE=AN,DE=BN,∠DAE=∠BAN;
∴∠MAE=∠MAD+∠BAN,
∵∠MAN=45°,
∴∠MAD+∠BAN=90°﹣45°=45°,
∴∠MAE=∠MAN;
在△MAE與△MAN中,
,
∴△MAE≌△MAN(SAS),
∴ME=MN,
∴MD+BN=MN;
∴△MCN的周長=CM+CN+MN=CM+ME+CN=CM+DM+CN+BN=CD+CB=2,而CD=CB,
∴CD=CB=1;設(shè)DM=x,BN=y(tǒng),△CMN的面積為s,
則S==,
整理得:x+y﹣xy=1﹣2S①;
由勾股定理得:MN2=CM2+CN2,
即(x+y)2=(1﹣x)2+(1﹣y)2,
整理得:x+y+xy=1②,聯(lián)立①②得:
xy=s,x+y=1﹣s,
∴x、y為方程z2﹣(1﹣s)z+s=0的兩個(gè)根,
∴△≥0,即[﹣(1﹣s)]2﹣4s≥0,
解得:s或s(不合題意,舍去),
故答案為3﹣2.
3.旋轉(zhuǎn)變換是解決數(shù)學(xué)問題中一種重要的思想方法,通過旋轉(zhuǎn)變換可以將分散的條件集中到一起,從而方便解決問題.已知,△ABC中,AB=AC,∠BAC=α,點(diǎn)D、E在邊BC上,且.
(1)如圖a,當(dāng)α=60°時(shí),將△AEC繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°到△AFB的位置,連結(jié)DF.
①∠DAF= ??;②求證:DF=DE;
(2)如圖b,當(dāng)α=90°時(shí),猜想BD、DE、CE的數(shù)量關(guān)系,并說明理由.
【解答】(1)①解:由旋轉(zhuǎn)知,AF=AE,∠BAF=∠CAE,∠EAF=60°,
∵∠DAE=α,∠BAC=α=60°,
∴∠DAE=×60°=30°,
∴∠CAE+∠BAD=∠BAC﹣∠DAE=30°,
∴∠DAF=∠BAD+∠BAF=∠BAD+∠CAE=30°,
故答案為:30°;
②證明:由①知,AF=AE,∠DAF=∠DAE=30°,
∵AB=AC,
∴△DAF≌△DAE(SAS),
∴DF=DE;
(2)解:DE2=BD2+CE2,理由如下:
如圖,
將△AEC繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°到△AFB的位置,連結(jié)DF,
∴AF=AE,∠EAF=90°=∠BAC,
∴∠BAF=∠CAE,
∴△BAF≌△CAE(SAS),
∴BF=CE,∠ABF=∠ACE,
在Rt△ABC中,∠C=∠ABC=45°,
∴∠ABF=45°,
∴∠DBF=90°,根據(jù)勾股定理得,DF2=BD2+BF2,
∴DF2=BD2+CE2,
同(1)②的方法得,DF=DE,
∴DE2=BD2+CE2.
4.已知∠MBN=60°,等邊△BEF與∠MBN頂點(diǎn)B重合,將等邊△BEF繞頂點(diǎn)B順時(shí)針旋轉(zhuǎn),邊EF所在直線與∠MBN的BN邊相交于點(diǎn)C,并在BM邊上截取AB=BC,連接AE.
(1)將等邊△BEF旋轉(zhuǎn)至如圖①所示位置時(shí),求證:CE=BE+AE;
(2)將等邊△BEF順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至如圖②、圖③位置時(shí),請(qǐng)分別直接寫出AE,BE,CE之間的數(shù)量關(guān)系,不需要證明;
(3)在(1)和(2)的條件下,若BF=4,AE=1,則CE= .
【解答】(1)證明:∵△BEF為等邊三角形,
∴BE=EF=BF,∠EBF=60°,
∴∠EBA+∠ABF=60°,
∵∠MBN=60°,
∴∠CBF+∠ABF=60°,
∴∠EBA=∠CBF,
在△ABE與△CBF中,
,
∴△ABE≌△CBF(SAS),
∴AE=CF,
∵CE=EF+CF,
∴CE=BE+AE;
(2)解:圖②結(jié)論為CE=BE﹣AE,圖③結(jié)論為CE=AE﹣BE,
圖②的理由如下:
∵△BEF為等邊三角形,
∴BE=EF=BF,∠EBF=60°,
∴∠EBA+∠ABF=60°,
∵∠MBN=60°,
∴∠CBF+∠ABF=60°,
∴∠EBA=∠CBF,
在△ABE與△CBF中,
,
∴△ABE≌△CBF(SAS),
∴AE=CF,
∵CE=EF﹣CF,
∴CE=BE﹣AE,
圖③的利用如下:
∵△BEF為等邊三角形,
∴BE=EF=BF,∠EBF=60°,
∴∠EBA+∠ABF=60°,
∵∠MBN=60°,
∴∠CBF+∠ABF=60°,
∴∠EBA=∠CBF,
在△ABE與△CBF中,
,
∴△ABE≌△CBF(SAS),
∴AE=CF,
∵CE=CF﹣EF,
∴CE=AE﹣BE;
(3)解:在(1)條件下,CE=BE+AE=BF+AE=4+1=5;
在(2)條件下,CE=BE﹣AE=BF﹣AE=4﹣1=3,
綜上所述,CE=3或5,
故答案為:3或5.
5.已知,正方形ABCD中,∠MAN=45°,∠MAN繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn),它的兩邊長分別交CB、DC(或它們的延長線)于點(diǎn)M、N,AH⊥MN于點(diǎn)H.
(1)如圖①,當(dāng)∠MAN點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)到BM=DN時(shí),請(qǐng)你直接寫出AH與AB的數(shù)量關(guān)系: ;
(2)如圖②,當(dāng)∠MAN繞點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)到BM≠DN時(shí),(1)中發(fā)現(xiàn)的AH與AB的數(shù)量關(guān)系還成立嗎?如果不成立請(qǐng)寫出理由,如果成立請(qǐng)證明;
(3)如圖③,已知∠MAN=45°,AH⊥MN于點(diǎn)H,且MH=2,NH=3,求AH的長.
【解答】解:(1)如圖①AH=AB,
∵四邊形ABCD是正方形,
∴AB=AD,∠B=∠D=90°,
在△ABM與△ADN中,,
∴△ABM≌△ADN,
∴∠BAM=∠DAN,AM=AN,
∵AH⊥MN,
∴∠MAH=MAN=22.5°,
∵∠BAM+∠DAN=45°,
∴∠BAM=22.5°,
在△ABM與△AHM中,,
∴△ABM≌△AHM,
∴AB=AH;
故答案為:AH=AB;
(2)數(shù)量關(guān)系成立.如圖②,延長CB至E,使BE=DN.
∵ABCD是正方形,
∴AB=AD,∠D=∠ABE=90°,
在Rt△AEB和Rt△AND中,,
∴Rt△AEB≌Rt△AND,
∴AE=AN,∠EAB=∠NAD,
∴∠EAM=∠NAM=45°,
在△AEM和△ANM中,,
∴△AEM≌△ANM,
∴S△AEM=S△ANM,EM=MN,
∵AB、AH是△AEM和△ANM對(duì)應(yīng)邊上的高,
∴AB=AH;
(3)如圖③分別沿AM、AN翻折△AMH和△ANH,得到△ABM和△AND,
∴BM=2,DN=3,∠B=∠D=∠BAD=90°,
分別延長BM和DN交于點(diǎn)C,得正方形ABCD,
由(2)可知,AH=AB=BC=CD=AD,
設(shè)AH=x,則MC=x﹣2,NC=x﹣3,
在Rt△MCN中,由勾股定理,得MN2=MC2+NC2,
∴52=(x﹣2)2+(x﹣3)2,
解得x1=6,x2=﹣1(不符合題意,舍去)
∴AH=6.
6.問題提出:
如圖1:在△ABC中,BC=10且∠BAC=45°,點(diǎn)O為△ABC的外心,則△ABC的外接圓半徑是 ?。?br />
問題探究:
如圖2,正方形ABCD中,E、F分別是邊BC、CD兩邊上點(diǎn)且∠EAF=45°,請(qǐng)問線段BE、DF、EF有怎樣的數(shù)量關(guān)系?并說明理由.
問題解決:
如圖3,四邊形ABCD中,AB=AD=4,∠B=45°,∠D=135°,點(diǎn)E、F分別是射線CB、CD上的動(dòng)點(diǎn),并且∠EAF=∠C=60°,試問△AEF的面積是否存在最小值?若存在,請(qǐng)求出最小值.若不存在,請(qǐng)說明理由.
【解答】解:(1)如圖1,作出△ABC的外接圓⊙O,
∵∠A=45°,
∴∠BOC=90°,
∵BC=10,
∴OB=sin45°×BC=,
故答案為:5.
(2)EF=BE+DF,理由如下:
如圖2,延長EB,使BG=DF,連接AG,
∵四邊形ABCD是正方形,
∴AB=AD,∠ABG=∠D=90°,
在△ABG和△ADF中,
,
∴△ABG≌△ADF(SAS),
∴AG=AF,∠GAB=∠DAF,
∵∠EAF=45°,
∴∠DAF+∠BAE=45°,
∴∠GAE=45°,
在△GAE和△FAE中,
,
∴△GAE≌△FAE(SAS),
∴EF=GE=DF+BE,
(3)存在最小值,如圖3,延長CB,使BG=DF,
∵∠ABC=45°,
∴∠ABG=135°,
∴∠ABG=∠ADF,
又∵AB=AD,
∴△ABG≌△ADF(SAS),
∴∠GAB=∠FAD,AG=AF,
∵∠ABC=45°,∠D=135°,∠C=60°,
∴∠BAD=120°,
∵∠EAF=60°,
∴∠BAE+∠DAF=60°,
∴∠GAE=60°,
∴△GAE≌△FAE(SAS),
在△AEF中,∵∠EAF=60°,AH=4,
∴EF邊上的高AK=4,
畫△AEF的外接圓⊙O,作OM⊥EF于M,
∵∠EAF=60°,
∴∠EOM=60°,
設(shè)OM=x,EM=,OE=2x,EF=2,
∵OM+OA≥AK,
∴x+2x≥4,
∴x≥,
∴EF的最小值為2×,
∴S△AEF的最小值為.
7.如圖1,在正方形ABCD中,E、F分別是BC,CD上的點(diǎn),且∠EAF=45度.則有結(jié)論EF=BE+FD成立;
(1)如圖2,在四邊形ABCD中,AB=AD,∠B=∠D=90°,E、F分別是BC,CD上的點(diǎn),且∠EAF是∠BAD的一半,那么結(jié)論EF=BE+FD是否仍然成立?若成立,請(qǐng)證明;不成立,請(qǐng)說明理由.
(2)若將(1)中的條件改為:如圖3,在四邊形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,延長BC到點(diǎn)E,延長CD到點(diǎn)F,使得∠EAF仍然是∠BAD的一半,則結(jié)論EF=BE+FD是否仍然成立?若成立,請(qǐng)證明;不成立,請(qǐng)寫出它們的數(shù)量關(guān)系并證明.
【解答】解:(1)延長CB到G,使BG=FD,連接AG,
∵∠ABG=∠D=90°,AB=AD,
∴△ABG≌△ADF,
∴∠BAG=∠DAF,AG=AF,
∵∠EAF=∠BAD,
∴∠DAF+∠BAE=∠EAF,
∴∠EAF=∠GAE,
∴△AEF≌△AEG,
∴EF=EG=EB+BG=EB+DF.
(2)結(jié)論不成立,應(yīng)為EF=BE﹣DF,
證明:在BE上截取BG,使BG=DF,連接AG.
∵∠B+∠ADC=180°,∠ADF+∠ADC=180°,
∴∠B=∠ADF.
∵AB=AD,
∴△ABG≌△ADF.
∴∠BAG=∠DAF,AG=AF.
∴∠BAG+∠EAD=∠DAF+∠EAD
=∠EAF=∠BAD.
∴∠GAE=∠EAF.
∵AE=AE,
∴△AEG≌△AEF.
∴EG=EF
∵EG=BE﹣BG
∴EF=BE﹣FD.
8.已知,四邊形ABCD是正方形,∠MAN=45°,它的兩邊AM、AN分別交CB、DC與點(diǎn)M、N,連接MN,作AH⊥MN,垂足為點(diǎn)H
(1)如圖1,猜想AH與AB有什么數(shù)量關(guān)系?并證明;
(2)如圖2,已知∠BAC=45°,AD⊥BC于點(diǎn)D,且BD=2,CD=3,求AD的長;
小萍同學(xué)通過觀察圖①發(fā)現(xiàn),△ABM和△AHM關(guān)于AM對(duì)稱,△AHN和△ADN關(guān)于AN對(duì)稱,于是她巧妙運(yùn)用這個(gè)發(fā)現(xiàn),將圖形如圖③進(jìn)行翻折變換,解答了此題.你能根據(jù)小萍同學(xué)的思路解決這個(gè)問題嗎?
【解答】(1)答:AB=AH,
證明:延長CB至E使BE=DN,連接AE,
∵四邊形ABCD是正方形,
∴∠ABC=∠D=90°,
∴∠ABE=180°﹣∠ABC=90°
又∵AB=AD,
∵在△ABE和△ADN中,
,
∴△ABE≌△ADN(SAS),
∴∠1=∠2,AE=AN,
∵∠BAD=90°,∠MAN=45°,
∴∠2+∠3=90°﹣∠MAN=45°,
∴∠1+∠3=45°,
即∠EAM=45°,
∵在△EAM和△NAM中,
,
∴△EAM≌△NAM(SAS),
又∵EM和NM是對(duì)應(yīng)邊,
∴AB=AH(全等三角形對(duì)應(yīng)邊上的高相等);
(2)作△ABD關(guān)于直線AB的對(duì)稱△ABE,作△ACD關(guān)于直線AC的對(duì)稱△ACF,
∵AD是△ABC的高,
∴∠ADB=∠ADC=90°
∴∠E=∠F=90°,
又∵∠BAC=45°
∴∠EAF=90°
延長EB、FC交于點(diǎn)G,則四邊形AEGF是矩形,
又∵AE=AD=AF
∴四邊形AEGF是正方形,
由(1)、(2)知:EB=DB=2,F(xiàn)C=DC=3,
設(shè)AD=x,則EG=AE=AD=FG=x,
∴BG=x﹣2;CG=x﹣3;BC=2+3=5,
在Rt△BGC中,(x﹣2)2+(x﹣3)2=52
解得x1=6,x2=﹣1,
故AD的長為6.
9.已知:正方形ABCD中,∠MAN=45°,∠MAN繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn),它的兩邊分別交CB、DC(或它們的延長線)于點(diǎn)M、N.
(1)如圖1,當(dāng)∠MAN繞點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)到BM=DN時(shí),有BM+DN=MN.當(dāng)∠MAN繞點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)到BM≠DN時(shí),如圖2,請(qǐng)問圖1中的結(jié)論還是否成立?如果成立,請(qǐng)給予證明,如果不成立,請(qǐng)說明理由;
(2)當(dāng)∠MAN繞點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)到如圖3的位置時(shí),線段BM,DN和MN之間有怎樣的等量關(guān)系?請(qǐng)寫出你的猜想,并證明.
【解答】解:(1)圖1中的結(jié)論仍然成立,即BM+DN=MN,理由為:
如圖2,在MB的延長線上截取BE=DN,連接AE,
∵四邊形ABCD是正方形,
∴AD=AB,∠D=∠DAB=∠ABC=∠ABE=90°,
∵在△ABE和△ADN中
,
∴△ABE≌△ADN(SAS).
∴AE=AN;∠EAB=∠NAD,
∵∠DAB=90°,∠MAN=45°,
∴∠DAN+∠BAM=45°,
∴∠EAM=∠BAM+∠EAB=45°=∠MAN,
∵在△AEM和△ANM中
,
∴△AEM≌△ANM(SAS),
∴ME=MN,
∴MN=ME=BE+BM=DN+BM,
即DN+BM=MN;
(2)猜想:線段BM,DN和MN之間的等量關(guān)系為:DN﹣BM=MN.
證明:如圖3,在DN上截取DE=MB,連接AE,
∵由(1)知:AD=AB,∠D=∠ABM=90°,BM=DE,
∴△ABM≌△ADE(SAS).
∴AM=AE;∠MAB=∠EAD,
∵∠MAN=45°=∠MAB+∠BAN,
∴∠DAE+∠BAN=45°,
∴∠EAN=90°﹣45°=45°=∠MAN,
∵在△AMN和△AEN中
,
∴△AMN≌△AEN(SAS),
∴MN=EN,
∵DN﹣DE=EN,
∴DN﹣BM=MN.
10.已知正方形ABCD,一等腰直角三角板的一個(gè)銳角頂點(diǎn)與A重合,將此三角板繞A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí),兩邊分別交直線BC、CD于M、N.
(1)當(dāng)M、N分別在邊BC、CD上時(shí)(如圖1),求證:BM+DN=MN;
(2)當(dāng)M、N分別在邊BC、CD所在的直線上時(shí)(如圖2,圖3),線段BM、DN、MN之間又有怎樣的數(shù)量關(guān)系,請(qǐng)直接寫出結(jié)論;
(3)在圖3中,作直線BD交直線AM、AN于P、Q兩點(diǎn),若MN=10,CM=8,求AP的長.
【解答】解:(1)證明:作AE⊥AN交CB的延長線于E,
∵∠EAB+∠BAN=90°,∠NAD+∠BAN=90°,∴∠EAB=∠NAD.
又∵∠ABE=∠D=90°,AB=AD,
∴△ABE≌△AND(ASA),
∴AE=AN,BE=DN.
∵∠EAM=∠NAM=45°,AM=AM,
∴△AME≌△AMN.
∴MN=ME=MB+BE=MB+DN.
(2)圖2的結(jié)論:MN+DN=BM;
圖3的結(jié)論:MN+BM=DN.
(3)連接AC.
∵M(jìn)N=10,CM=8,
在Rt△MNC中,根勾股定理得:MN2=CM2+CN2,即102=82+CN2,
∴CN=6,
如圖3在ND上截取DG=BM,
∵AD=AB,∠ABM=∠ADN=90°,
∴△ADG≌△ABM,
∴AG=AM,∠MAB=∠DAG,
∵∠MAN=45°,∠BAD=90°,
∴∠MAG=90°,△AMG為等腰直角三角形,
∴AN垂直MG,
∴AN為MG垂直平分線,
所以NM=NG.
∴DN﹣BM=MN,即MN+BM=DN,
∴MN+CM﹣BC=DC+CN,
∴CM﹣CN+MN=2BC,
∴8﹣6+10=2BC,
∴BC=6.
∴AC=6.
∵∠BAP+∠BAQ=45°,∠NAC+∠BAQ=45°,
∴∠BAP=∠NAC.
又∠ABP=∠ACN=135°,
∴△ABP∽△CAN,
∴==.
∵在Rt△AND中,根據(jù)勾股定理得:AN2=AD2+DN2=36+144,
解得AN=6.
∴=,
∴AP=3.
這是一份2024年中考數(shù)學(xué)專題訓(xùn)練 專題06 半角模型綜合應(yīng)用(專項(xiàng)訓(xùn)練)(原卷版+解析),共16頁。試卷主要包含了已知等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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