
例題1如圖,將平行四邊形OABC放置在平面直角坐標(biāo)系 SKIPIF 1 < 0 內(nèi),已知 SKIPIF 1 < 0 .
(1)點(diǎn)C的坐標(biāo)是(___,__);
(2)若將平行四邊形OABC繞點(diǎn)O逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) SKIPIF 1 < 0 得OFDE,DF交OC于點(diǎn)P,交y軸于點(diǎn)F,求 SKIPIF 1 < 0 的面積;
(3)在(2)的情形下,若再將平行四邊形OFDE沿y軸正方向平移,設(shè)平移的距離為d,當(dāng)平移后的平行四邊形 SKIPIF 1 < 0 與平行四邊形OABC重疊部分為五邊形時(shí),設(shè)其面積為S,試求出S關(guān)于d的函數(shù)關(guān)系式,并直接寫出d的取值范圍.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)結(jié)合平行四邊形的性質(zhì),即可求 SKIPIF 1 < 0 得點(diǎn)的坐標(biāo);
(2)依據(jù)旋轉(zhuǎn)、平行四邊形的性質(zhì)可得 SKIPIF 1 < 0 ,結(jié)合三角函數(shù)可求得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,即可求得 SKIPIF 1 < 0 的面積;
(3)由題可得平移的圖形與平行四邊形重疊部分的面積為五邊形時(shí),即 SKIPIF 1 < 0 ;由圖可得當(dāng) SKIPIF 1 < 0 恰好過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 時(shí),即 SKIPIF 1 < 0 ;重疊部分五邊形面積為: SKIPIF 1 < 0 ;
【詳解】
(1)由平行四邊形的性質(zhì),可知: SKIPIF 1 < 0 ,又點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的縱坐標(biāo)相同;
∴點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo) SKIPIF 1 < 0 ;
(2)由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),可得: SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
(3)由題可得平移的圖形與平行四邊形重疊部分的面積為五邊形時(shí),即 SKIPIF 1 < 0 ;
由圖可得當(dāng) SKIPIF 1 < 0 恰好過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 時(shí),即 SKIPIF 1 < 0 ;
∴ 沿 SKIPIF 1 < 0 軸平移 SKIPIF 1 < 0 的范圍: SKIPIF 1 < 0 ;
如圖可得:重疊部分五邊形面積為: SKIPIF 1 < 0 ;
當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),
SKIPIF 1 < 0 ;
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
所以重疊五邊形面積為:
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ;
【點(diǎn)睛】
本題主要考查平行四邊形、旋轉(zhuǎn)性質(zhì),關(guān)鍵在利用旋轉(zhuǎn)進(jìn)行角度關(guān)系求解進(jìn)行三角形函數(shù)的應(yīng)用,特別是針對面積利用三角函數(shù)關(guān)系,求解屬于靈活應(yīng)用的難點(diǎn);
練習(xí)題
1.將圖1中的矩形ABCD沿對角線AC剪開,再把△ABC沿著AD方向平移,得到圖2中的△A′BC′.
(1)在圖2中,除△ADC與△C′BA′全等外,請寫出其他2組全等三角形;① ;② ;
(2)請選擇(1)中的一組全等三角形加以證明.
【答案】(1)△AA′E≌△C′CF;△A′DF≌△CBE;(2)見解析.
【解析】
【分析】
(1)依據(jù)圖形即可得到2組全等三角形:①△AA′E≌△C′CF;②△A′DF≌△CBE;
(2)依據(jù)平移的性質(zhì)以及矩形的性質(zhì),即可得到判定全等三角形的條件.
【詳解】
解:(1)由圖可得,①△AA′E≌△C′CF;②△A′DF≌△CBE;
故答案為△AA′E≌△C′CF;△A′DF≌△CBE;
(2)選△AA′E≌△C′CF,證明如下:
由平移性質(zhì),得AA′=C′C,
由矩形性質(zhì),得∠A=∠C′,∠AA′E=∠C′CF=90°,
∴△AA′E≌△C′CF(ASA).
【點(diǎn)睛】
本題考查全等三角形的判定以及矩形的性質(zhì)的運(yùn)用,全等三角形的判定是結(jié)合全等三角形的性質(zhì)證明線段和角相等的重要工具,在判定三角形全等時(shí),關(guān)鍵是選擇恰當(dāng)?shù)呐卸l件.也考查了平移的性質(zhì).
2.如圖,將邊長為 4 的正方形 ABCD 沿其對角線 AC 剪開,再把△ABC沿著 AD 方向平移,得到 △A?B?C? .
(1)當(dāng)兩個(gè)三角形重疊部分的面積為 3 時(shí),求移動的距離 AA? ;
(2)當(dāng)移動的距離 AA? 是何值時(shí),重疊部分是菱形.
【答案】(1)AA? =1或3;(2)AA? = SKIPIF 1 < 0 時(shí),重疊部分是菱形.
【解析】
【分析】
(1)根據(jù)平移的性質(zhì),結(jié)合陰影部分是平行四邊形,設(shè)AA′=x,AC與A′B′相交于點(diǎn)E,則A′D=4-x,△AA′E是等腰直角三角形,根據(jù)平行四邊形的面積公式即可列出方程求解;
(2)設(shè)A?C?與CD交于點(diǎn)F,當(dāng)四邊形A′ECF是菱形時(shí),有A′E=A′F,設(shè)AA′=x,則A′E=x,A′D=4-x,再由A′F= SKIPIF 1 < 0 A′D,可得方程 SKIPIF 1 < 0 ,解之即得結(jié)果.
【詳解】
(1)設(shè)AA′=x,AC與A′B′相交于點(diǎn)E,如圖,
∵△ACD是正方形ABCD剪開得到的,
∴△ACD是等腰直角三角形,
∴∠A=45°,
∴△AA′E是等腰直角三角形,
∴A′E=AA′=x,A′D=AD-AA′=4-x,
∵陰影部分面積為3,
∴x(4-x)=3,
整理得,x2-4x+3=0,
解得x1=1,x2=3,
即移動的距離AA′=1或3.
(2)設(shè)A?C?與CD交于點(diǎn)F,當(dāng)四邊形A′ECF是菱形時(shí),A′E=A′F,
設(shè)AA′=x,則A′E=CF=x,A′D=DF=4-x,
∵△A′DF是等腰直角三角形,
∴A′F= SKIPIF 1 < 0 A′D,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,
即當(dāng)移動的距離為 SKIPIF 1 < 0 時(shí),重疊部分是菱形.
【點(diǎn)睛】
本題考查了平移的性質(zhì)、等腰直角三角形的性質(zhì)和判定、正方形和菱形的性質(zhì)及一元二次方程的解法等知識,解決本題的關(guān)鍵是抓住平移后圖形的特點(diǎn),利用方程思想解題.
3.如圖1,在平面直角坐標(biāo)系中,正方形 SKIPIF 1 < 0 的面積等于4,長方形 SKIPIF 1 < 0 的面積等于8,其中點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 軸上,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 軸上.
(1)請直接寫出點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo);
(2)如圖2,將正方形 SKIPIF 1 < 0 沿 SKIPIF 1 < 0 軸向右平移,移動后得到正方形 SKIPIF 1 < 0 ,設(shè)移動后的正方形 SKIPIF 1 < 0 長方形 SKIPIF 1 < 0 重疊部分(圖中陰影部分)的面積為 SKIPIF 1 < 0 ;
①當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 ______;當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 ______;當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 ______;
②當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),請直接寫出 SKIPIF 1 < 0 的值.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;(2)①2,4,2;② SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)由正方形面積求出邊長再求出A、B點(diǎn)坐標(biāo),又由長方形面積求出長再求出D點(diǎn)坐標(biāo).
(2)①AA′=1 時(shí),面積為圖2陰影部分;AA′=3 時(shí),面積為正方形面積;AA′=5時(shí)正方形一半在長方形內(nèi),一半在長方形外.
②S=1時(shí)注意有兩種情況:正方形剛進(jìn)入長方形的時(shí)候和正方形快要走出長方形的時(shí)候.
【詳解】
解:(1)正方形面積為4
∴AB=AO= 2
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
長方形面積為8,AO=2
∴AD=8÷2=4
∴ SKIPIF 1 < 0
(2)①AA′=1 時(shí),面積為圖2陰影部分,S=AA′×AO=1×2=2
AA′=3 時(shí),面積如下圖,S=AB′×AO=2×2=4
AA′=5時(shí),面積如下圖,S=B'D×BC=1×2=2
②正方形剛進(jìn)入長方形時(shí),可參照圖2,陰影部分是AA'O'O,該部分面積=AA'×AO=AA'×2=1
∴AA'=1÷2= SKIPIF 1 < 0
正方形快要走出長方形時(shí),可參照下圖,陰影部分是B'DEC,該部分面積=B'D×B'C=B'D×2=1
∴B'D=1÷2= SKIPIF 1 < 0
∴A'D=2- SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0
∴AA'=4+ SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0
故答案為AA′= SKIPIF 1 < 0 或AA′= SKIPIF 1 < 0
【點(diǎn)睛】
本題考查圖形的平移和坐標(biāo)的知識,準(zhǔn)確識圖,結(jié)合圖形靈活運(yùn)用相關(guān)知識是解題的關(guān)鍵.
4.問題背景
在綜合實(shí)踐課上,同學(xué)們以圖形的平移與旋轉(zhuǎn)為主題開展數(shù)學(xué)活動,如圖(1),先將一張等邊三角形紙片對折后剪開,得到兩個(gè)互相重合的△ABD和△EFD,點(diǎn)E與點(diǎn)A重合,點(diǎn)B與點(diǎn)F重合,然后將△EFD繞點(diǎn)D順時(shí)針旋轉(zhuǎn),使點(diǎn)F落在邊AB上,如圖(2),連接EC.
操作發(fā)現(xiàn)
(1)判斷四邊形BFEC的形狀,并說明理由;
實(shí)踐探究
(2)聰聰提出疑問:若等邊三角形的邊長為8,能否將圖(2)中的△EFD沿BC所在的直線平移a個(gè)單位長度(規(guī)定沿射線BC方向?yàn)檎玫健?SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,使得得到的四邊形 SKIPIF 1 < 0 為菱形,請你幫聰聰解決這個(gè)問題,若能,請求出a的值;若不能,請說明理由。
(3)老師提出問題:請參照聰聰?shù)乃悸罚舻冗吶切蔚倪呴L為8,將圖(2)中的△EFD在平面內(nèi)進(jìn)行一次平移,得到△ SKIPIF 1 < 0 ,畫出平移后構(gòu)造出的新圖形,標(biāo)明字母,說明平移及構(gòu)圖方法,寫出你發(fā)現(xiàn)的一個(gè)結(jié)論,不必證明.
【答案】(1)四邊形BFEC為平行四邊形,理由見解析;(2)能, SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;(3)作圖見解析,結(jié)論為:四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形.
【解析】
【分析】
(1)由等邊三角形的性質(zhì)及旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)求得△BFD為等邊三角形,從而求得EF∥BC且EF=BC,利用一組對邊平行且相等的四邊形是平行四邊形進(jìn)行判斷;
(2)分三角形沿射線BC和射線CB方向平移兩種情況,結(jié)合菱形的性質(zhì)及勾股定理求得CG的長度,從而求解;
(3)在(1)問的基礎(chǔ)上,利用平移及等邊三角形的性質(zhì)構(gòu)造矩形作圖,從而求解.
【詳解】
(1)四邊形BFEC為平行四邊形.
理由如下:∵△ABC為等邊三角形
∴∠ABD=60°,AB=BC
由題意,知FD=BD
∴△BFD為等邊三角形
∴∠FDB=60°
∵∠EFD=60°
∴EF∥BC
∵EF=AB=BC
∴四邊形BEFC為平行四邊形.
(2)在Rt△ABD中,∠ABD=60°,BD=DC= SKIPIF 1 < 0 4
∴AD=4 SKIPIF 1 < 0
當(dāng)△DEF沿射線BC方向平移時(shí),過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 G垂直BC交BC的延長線于點(diǎn)G
∵ SKIPIF 1 < 0 ∥BC, SKIPIF 1 < 0 =30°
∴ SKIPIF 1 < 0 =30°
在Rt△ SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 =4 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 =2 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 =6
∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 為菱形
∴ SKIPIF 1 < 0 =8
在Rt△ SKIPIF 1 < 0 中,由勾股定理得CG= SKIPIF 1 < 0
∴DG=DC+CG=4+2 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 =DG- SKIPIF 1 < 0 =2 SKIPIF 1 < 0 -2
當(dāng)△EDF沿射線CB方向平移時(shí),同理可得 SKIPIF 1 < 0 =2+2 SKIPIF 1 < 0 ,即a=-2-2 SKIPIF 1 < 0
∴a=-2-2 SKIPIF 1 < 0 或2 SKIPIF 1 < 0 -2
(3)將圖(2)中的△EFD在平面內(nèi)沿CB方向平移2個(gè)單位長度,得到△ SKIPIF 1 < 0
此時(shí) SKIPIF 1 < 0
∴四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形
【點(diǎn)睛】
此題主要考查了幾何變換綜合以及等邊三角形的判定與性質(zhì)、平行四邊形的判定與性質(zhì)以及矩形的判定方法等知識,正確利用平移及等邊三角形的性質(zhì)得出DD′的長是解題關(guān)鍵.
5.如圖(1),在平面直角坐標(biāo)系中,已知點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且m,n滿足 SKIPIF 1 < 0 ,將線段 SKIPIF 1 < 0 向右平移2個(gè)單位長度,再向上平移4個(gè)單位長度,得到線段 SKIPIF 1 < 0 ,其中點(diǎn)C與點(diǎn)A對應(yīng),點(diǎn)D與點(diǎn)B對應(yīng),連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)求點(diǎn)A、B、C、D的坐標(biāo);
(2)在x軸上是否存在點(diǎn)P,使三角形 SKIPIF 1 < 0 的面積等于平行四邊形 SKIPIF 1 < 0 的面積?若存在,求出點(diǎn)P的坐標(biāo);若不存在,請說明理由;
(3)如圖(2),點(diǎn)E在y軸的負(fù)半軸上,且 SKIPIF 1 < 0 .求證: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;(2)存在, SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;(3)見解析
【解析】
【分析】
(1)由非負(fù)數(shù)的性質(zhì)得出 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,求出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,得出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,由平移的性質(zhì)得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;
(2)設(shè) SKIPIF 1 < 0 ,由(1)由(1)得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,進(jìn)而可得關(guān)于x的方程,即可得出答案;
(3)由平移的性質(zhì)得 SKIPIF 1 < 0 ,由平行線的性質(zhì)得出 SKIPIF 1 < 0 ,證出 SKIPIF 1 < 0 ,即可得出結(jié)論.
【詳解】
(1)解:∵m,n滿足 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由平移的性質(zhì)得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;
(2)解:存在,理由如下:
設(shè) SKIPIF 1 < 0 ,
由(1)得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
∴點(diǎn)P的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)證明:由平移的性質(zhì)得: SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了平移的性質(zhì)、坐標(biāo)與圖形性質(zhì)、平行四邊形的面積、三角形面積等知識;熟練掌握平移的性質(zhì)是解題的關(guān)鍵.
6.如圖①,在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)分別為 SKIPIF 1 < 0 ,現(xiàn)同時(shí)將點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 分別向上平移 SKIPIF 1 < 0 個(gè)單位長度,再向右平移 SKIPIF 1 < 0 個(gè)單位長度,分別得到點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的對應(yīng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0
問題提出:
(1)請直接寫出點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,及四邊形 SKIPIF 1 < 0 的面積 SKIPIF 1 < 0 ﹔
拓展延伸:
(2)如圖①,在坐標(biāo)軸上是否存在一點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 ,若存在,請求出點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo),若不存在,試說明理由.
遷移應(yīng)用:
(3)如圖②,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 是線段 SKIPIF 1 < 0 上的個(gè)動點(diǎn),連接 SKIPIF 1 < 0 ,當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上移動時(shí)(不與 SKIPIF 1 < 0 重合)給出下列結(jié)論:① SKIPIF 1 < 0 的值不變,② SKIPIF 1 < 0 的值不變,其中有且只有一個(gè)是正確的,請你找出這個(gè)結(jié)論并求其值.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)存在,M(0,6)或(0,-2)或(-3,0)或(1,0);(3)結(jié)論①正確, SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)根據(jù)點(diǎn)的平移規(guī)律易得點(diǎn)C,D的坐標(biāo),可證四邊形ABDC是平行四邊形,由平行四邊形的面積公式可求解;
(2)先計(jì)算出S△MAC=2,然后分M在x軸或y軸上兩種情況,根據(jù)三角形面積公式列方程求解,從而確定M的坐標(biāo);
(3)作PE∥AB,根據(jù)平行線的性質(zhì)得CD∥PE∥AB,則∠DCP=∠EPC,∠BOP=∠EPO,易得∠DCP+∠BOP=∠EPC+∠EPO=∠CPO.
【詳解】
解:(1)由題意可知:C點(diǎn)坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 ,D點(diǎn)坐標(biāo)為(4,2)
∴AB=4,OC=2
S四邊形ABDC=AB×OC=4×2=8
故答案為:(0,2);(4,2);8
(2)存在
SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
①當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 軸上時(shí),令 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
此時(shí)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0
②當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 軸上時(shí),令 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 或b=1
此時(shí)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0
綜上,點(diǎn)M的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0
(3)結(jié)論①正確
過 SKIPIF 1 < 0 點(diǎn)作 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 點(diǎn)
∵AB∥CD
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
【點(diǎn)睛】
本題是四邊形綜合題,考查了平移的性質(zhì),平行四邊形的判定和性質(zhì),三角形的面積公式,也考查了坐標(biāo)與圖形性質(zhì),靈活運(yùn)用這些性質(zhì)進(jìn)行推理是本題的關(guān)鍵.
7.綜合與實(shí)踐.
如圖1,將兩個(gè)全等的三角尺 SKIPIF 1 < 0 與三角尺 SKIPIF 1 < 0 如圖擺放( SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 重合),其中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)如圖2,固定三角尺 SKIPIF 1 < 0 不動,將三角尺 SKIPIF 1 < 0 沿 SKIPIF 1 < 0 方向平移至圖2位置,分別連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .則四邊形 SKIPIF 1 < 0 的形狀為______;
(2)如圖3,在圖2的基礎(chǔ)上,將三角尺 SKIPIF 1 < 0 沿 SKIPIF 1 < 0 方向繼續(xù)平移,當(dāng)四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形時(shí),分別連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
①請判斷此時(shí)四邊形 SKIPIF 1 < 0 的形狀,并說明理由;
②若 SKIPIF 1 < 0 ,則四邊形 SKIPIF 1 < 0 的周長為______.
【答案】(1)平行四邊形;(2)①菱形,理由見解析;② SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)根據(jù) SKIPIF 1 < 0 即可證得四邊形 SKIPIF 1 < 0 是平行四邊形;
(2)①連接 SKIPIF 1 < 0 交BE于點(diǎn)O,根據(jù) SKIPIF 1 < 0 可證得四邊形 SKIPIF 1 < 0 是平行四邊形,再根據(jù)四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形,得到 SKIPIF 1 < 0 ,進(jìn)一步得到 SKIPIF 1 < 0 ,進(jìn)而證得四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形;②根據(jù)四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形和∠ABC=30°,可求得BC,進(jìn)而可求得
SKIPIF 1 < 0 ,再根據(jù)四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形即可求得周長.
【詳解】
解:(1)四邊形ABDE的形狀為平行四邊形,理由如下:
∵平移過程中 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴四邊形 SKIPIF 1 < 0 是平行四邊形;
(2)①四邊形 SKIPIF 1 < 0 的形狀是菱形.
理由如下:
如圖,連接 SKIPIF 1 < 0 交BE于點(diǎn)O,
∵平移過程中 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴四邊形 SKIPIF 1 < 0 是平行四邊形,
∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形;
②∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形,
∴AF=AC=1,
∵∠ABC=30°,
∴BC=2,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形,
∴AB=BD=DE=AE= SKIPIF 1 < 0 ,
∴四邊形ABDE的周長為 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題主要考查全等三角形的性質(zhì)、平行四邊形的判定與性質(zhì)、菱形的判定與性質(zhì),解題的關(guān)鍵是綜合運(yùn)用相關(guān)知識解題.
8.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)分別為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,現(xiàn)同時(shí)將 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 兩點(diǎn)先向上平移2個(gè)單位長度,再向右平移1個(gè)單位長度,分別得到點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的對應(yīng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)寫出點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)分別是______,______;四邊形 SKIPIF 1 < 0 的面積為______;
(2)在 SKIPIF 1 < 0 軸上是否存在點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,使得三角形 SKIPIF 1 < 0 面積是三角形面積 SKIPIF 1 < 0 的2倍,若存在,請求出點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo):若不存在,請說明理由;
(3)若點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 是直線 SKIPIF 1 < 0 上一點(diǎn),連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,請你直接寫出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 的數(shù)量關(guān)系.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ; SKIPIF 1 < 0 ;8;(2)存在,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;(3)當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上運(yùn)動時(shí), SKIPIF 1 < 0 ;當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 延長線運(yùn)動時(shí), SKIPIF 1 < 0 ;當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 延長線運(yùn)動時(shí), SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)根據(jù)點(diǎn)的平移規(guī)律可得D、C的坐標(biāo)以及四邊形ABCD的面積;
(2)根據(jù)四邊形 SKIPIF 1 < 0 的面積是三角形 SKIPIF 1 < 0 面積的2倍,得, SKIPIF 1 < 0 即可求出點(diǎn)P的坐標(biāo);
(3)分三種情況,當(dāng)點(diǎn)Q在線段BC上運(yùn)動時(shí),當(dāng)點(diǎn)Q在線段BC的延長線上運(yùn)動時(shí),當(dāng)點(diǎn)Q在CB的延長線上運(yùn)動時(shí),分別畫圖得出答案.
【詳解】
解:(1) SKIPIF 1 < 0 點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)分別為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 將 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 兩點(diǎn)先向上平移2個(gè)單位長度,再向右平移1個(gè)單位長度,分別得到點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)分別是 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 AB=CD, SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 四邊形ABCD為平行四邊形
SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 的面積為: SKIPIF 1 < 0 ;
(2)存在,理由如下:
SKIPIF 1 < 0 D SKIPIF 1 < 0 , C SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
∵AB、CD之間的距離為2,且三角形 SKIPIF 1 < 0 面積是三角形面積 SKIPIF 1 < 0 的2倍,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∵兩個(gè)三角形等高,且 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
又∵ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 點(diǎn)B的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 點(diǎn)P的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)①當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上運(yùn)動時(shí),延長DQ交x軸于E點(diǎn),如圖2-1
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ;
②當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 延長線運(yùn)動時(shí),如圖2-2
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ;
③當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 延長線運(yùn)動時(shí),如圖2-3
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ;
綜上所述:當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上運(yùn)動時(shí), SKIPIF 1 < 0 ;
當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 延長線運(yùn)動時(shí), SKIPIF 1 < 0 ;
當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 延長線運(yùn)動時(shí), SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了平行線的性質(zhì)、三角形外角的性質(zhì),以及點(diǎn)的平移的規(guī)律,對點(diǎn)Q的位置進(jìn)行分類討論時(shí)解題的關(guān)鍵.
9.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,四邊形 SKIPIF 1 < 0 各頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,現(xiàn)將四邊形 SKIPIF 1 < 0 經(jīng)過平移后得到四邊形 SKIPIF 1 < 0 ,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的對應(yīng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 .
(1)請直接寫點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo);
(2)求四邊形 SKIPIF 1 < 0 與四邊形 SKIPIF 1 < 0 重疊部分的面積;
(3)在 SKIPIF 1 < 0 軸上是否存在一點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 ,若存在這樣一點(diǎn),求出點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3)存在, SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)先確定平移的規(guī)則,然后根據(jù)平移的規(guī)則,求出點(diǎn)的坐標(biāo)即可;
(2)由平移的性質(zhì)可知,重疊部分為平行四邊形,且底邊長為3,高為2,即可求出面積;
(3)設(shè) SKIPIF 1 < 0 點(diǎn)的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 ,先求出平行四邊形ABCD的面積,然后利用三角形的面積公式,即可求出b的值.
【詳解】
解:(1)∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴平移的規(guī)則為:向右平移2個(gè)單位,向上平移一個(gè)單位;
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
(2)如圖,延長 SKIPIF 1 < 0 交x軸于點(diǎn)E,過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 做 SKIPIF 1 < 0
由平移可知,重疊部分為平行四邊形,高為2,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
∴重疊部分的面積為 SKIPIF 1 < 0
(3)存在;
設(shè) SKIPIF 1 < 0 點(diǎn)的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了平移的性質(zhì),平行四邊形的性質(zhì),坐標(biāo)與圖形,以及求陰影部分的面積,解題的關(guān)鍵是熟練掌握平移的性質(zhì)進(jìn)行解題.
10.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,已知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 滿足 SKIPIF 1 < 0 .平移線段 SKIPIF 1 < 0 得到線段 SKIPIF 1 < 0 ,使點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 對應(yīng),點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 對應(yīng),連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)求 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的值,并直接寫出點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo);
(2)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在射線 SKIPIF 1 < 0 (不與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 重合)上,連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
①若三角形 SKIPIF 1 < 0 的面積是三角形 SKIPIF 1 < 0 的面積的2倍,求點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo);
②設(shè) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .求 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 滿足的關(guān)系式.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)① SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;②點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在B點(diǎn)左側(cè)時(shí), SKIPIF 1 < 0 ;點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在B點(diǎn)右側(cè)時(shí), SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)根據(jù)非負(fù)數(shù)的性質(zhì)分別求出 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,根據(jù)平移規(guī)律得到平移方式,再由平移的坐標(biāo)變化規(guī)律求出點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo);
(2)①設(shè) SKIPIF 1 < 0 ,根據(jù)三角形的面積公式列出方程,解方程求出 SKIPIF 1 < 0 ,得到點(diǎn)P的坐標(biāo);
②分點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在B點(diǎn)左側(cè)、點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在B點(diǎn)右側(cè)時(shí),過點(diǎn)P作 SKIPIF 1 < 0 ,根據(jù)平行線的性質(zhì)解答.
【詳解】
解:(1) SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
,解得, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 平移線段 SKIPIF 1 < 0 得到線段 SKIPIF 1 < 0 ,使點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 對應(yīng),
∴平移線段 SKIPIF 1 < 0 向上平移4個(gè)單位,再向右平移2個(gè)單位得到線段 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)①設(shè) SKIPIF 1 < 0 ,
∵線段 SKIPIF 1 < 0 平移得到線段 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0 ,
當(dāng)P在B點(diǎn)左側(cè)時(shí),坐標(biāo)為(1,0),
當(dāng)P在B點(diǎn)右側(cè)時(shí),坐標(biāo)為(7,0),
SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;
②I、點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在射線 SKIPIF 1 < 0 (不與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 重合)上,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在B點(diǎn)左側(cè)時(shí), SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 滿足的關(guān)系式是 SKIPIF 1 < 0 .
理由如下:如圖1,過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,
,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 由 SKIPIF 1 < 0 平移得到,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 對應(yīng),點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 對應(yīng),
SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ;即 SKIPIF 1 < 0 ,
II、如圖2,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在射線 SKIPIF 1 < 0 (不與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 重合)上,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在B點(diǎn)右側(cè)時(shí), SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 滿足的關(guān)系式是 SKIPIF 1 < 0 .
同①的方法得, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ;即: SKIPIF 1 < 0
綜上所述:點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在B點(diǎn)左側(cè)時(shí), SKIPIF 1 < 0 .點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在B點(diǎn)右側(cè)時(shí), SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了坐標(biāo)與圖形平移的關(guān)系,坐標(biāo)與平行四邊形性質(zhì)的關(guān)系,平行線的性質(zhì)及三角形、平行四邊形的面積公式.關(guān)鍵是理解平移規(guī)律,作平行線將相關(guān)角進(jìn)行轉(zhuǎn)化.
二、以軸對稱(折疊)為背景的問題
例題2如圖1,四邊形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,經(jīng)過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的直線 SKIPIF 1 < 0 將四邊形分成兩部分,直線 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 所成的角設(shè)為 SKIPIF 1 < 0 ,將四邊形 SKIPIF 1 < 0 的直角 SKIPIF 1 < 0 沿直線 SKIPIF 1 < 0 折疊,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 落在點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 處(如圖1).
(1)若點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 重合,則 SKIPIF 1 < 0 _______, SKIPIF 1 < 0 _______;
(2)若折疊后點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 恰為 SKIPIF 1 < 0 的中點(diǎn)(如圖2),則 SKIPIF 1 < 0 的度數(shù)為_________.
(3)在(2)的條件下,求證: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ,8;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3)證明見解析.
【解析】
【分析】
(1)利用軸對稱的性質(zhì)即可解決問題;
(2)延長ED、OA,交于點(diǎn)F,如圖2.易證 SKIPIF 1 < 0 ,則有DE=DF,根據(jù)垂直平分線的性質(zhì)可得 SKIPIF 1 < 0 ,根據(jù)等腰三角形的性質(zhì)可得∠EOD=∠FOD,從而就可求出 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)根據(jù) SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的線段垂直平分線,得到 SKIPIF 1 < 0 ,故可求解.
【詳解】
(1)若點(diǎn)D與點(diǎn)A重合,
則 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ∠COA=45°,OA=OC=8.
故答案為:45°,8.
(2)如圖:延長ED、OA,交于點(diǎn)F.
∵∠AOC=∠BCO=90°,
∴∠AOC+∠BCO=180°,
∴BC∥OA,
∴∠B=∠DAF.
在△BDE和△ADF中,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 (ASA),
∴DE=DF.
∵∠ODE=∠OCE=90°,
∴根據(jù)線段垂直平分線的性質(zhì)可得OE=OF,
∴根據(jù)等腰三角形的性質(zhì)可得∠EOD=∠FOD.
由折疊可得∠FOD=∠EOC= SKIPIF 1 < 0 ,
∴∠COA=3 SKIPIF 1 < 0 =90°,
∴ SKIPIF 1 < 0 =30°.
故答案為: SKIPIF 1 < 0 ;
(3)由(2)得 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的線段垂直平分線, SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,BE=AF
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了軸對稱的性質(zhì)、線段垂直平分線的性質(zhì)、等腰三角形的性質(zhì)、全等三角形的性質(zhì)和判定,構(gòu)造全等三角形是解決第(2)小題的關(guān)鍵.
練習(xí)題
1.如圖①,在矩形ABCD中,AB=6,BC=8,點(diǎn)P從點(diǎn)C出發(fā),沿折線CB﹣BA以每秒5個(gè)單位長度的速度向點(diǎn)A運(yùn)動,同時(shí)點(diǎn)E從點(diǎn)A出發(fā),沿AC以每秒2個(gè)單位長度的速度向點(diǎn)C運(yùn)動,點(diǎn)P到達(dá)點(diǎn)A時(shí),點(diǎn)P、E同時(shí)停止運(yùn)動.當(dāng)點(diǎn)P不與點(diǎn)A、C重合時(shí),作點(diǎn)P關(guān)于直線AC的對稱點(diǎn)Q,連接PQ交AC于點(diǎn)F,連接EP、EQ,設(shè)點(diǎn)P的運(yùn)動時(shí)間為t秒.
(1)當(dāng)點(diǎn)P在CB上時(shí),用含t的代數(shù)式表示AF=______;當(dāng)點(diǎn)P在AB上時(shí),用含t的代數(shù)式表示AF=______;
(2)當(dāng)△EPQ為直角三角形時(shí),求t的值.
(3)如圖②,取PE的中點(diǎn)M,連接QM.當(dāng)P在AB上,且QM∥CD時(shí),求t的值.當(dāng)點(diǎn)P在CB上運(yùn)動時(shí),是否存在QM∥AD的情況,如果存在直接寫出t的值,如果不存在請說明理由.
【答案】(1)10﹣4t; SKIPIF 1 < 0
(2)t的值為 SKIPIF 1 < 0 或2
(3)當(dāng)P在AB上時(shí)t的值為 SKIPIF 1 < 0 ,當(dāng)P在BC上時(shí)t的值為 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)根據(jù)矩形和三角函數(shù)的性質(zhì),得 SKIPIF 1 < 0 ,結(jié)合軸對稱和三角函數(shù)性質(zhì)分析,即可得到答案;
(2)根據(jù)軸對稱、等腰直角三角形、直角三角形斜邊中線的性質(zhì),得PF=EF,分P在BC上、點(diǎn)P在AB上兩種情況,結(jié)合三角函數(shù)性質(zhì),通過列一元一次方程并求解,即可得到答案;
(3)根據(jù)平行線、三角函數(shù)、線段和差的性質(zhì),通過列一元一次方程并求解,即可得到答案.
(1)
當(dāng)點(diǎn)P在BC上時(shí),由題意得:CP=5t,
∵AB=6,BC=8,
∴AC=10,
∴ SKIPIF 1 < 0
∵點(diǎn)P和點(diǎn)Q關(guān)于直線AC的對稱
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∵CP=5t,
∴CF=4t,
∴AF=10﹣4t,
當(dāng)點(diǎn)P在AB上時(shí),由題意得: SKIPIF 1 < 0
∵ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
故答案為:10﹣4t; SKIPIF 1 < 0 ;
(2)
∵點(diǎn)P和點(diǎn)Q關(guān)于直線AC的對稱,即PF=QF, SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴若△EPQ為直角三角形,則△EPQ為等腰直角三角形
∴PF=EF,
當(dāng)P在BC上時(shí),
∵PF=PC?sin∠BCA=5t? SKIPIF 1 < 0 =3t,EF=AF﹣AE=10﹣4t﹣2t=10﹣6t,
∴10﹣6t=3t,
∴t= SKIPIF 1 < 0
當(dāng)P在AB上時(shí),
∵PF=PA?sin∠BAC=(8+4﹣5t)? SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ,EF=AE﹣AF=2t﹣ SKIPIF 1 < 0 =5t﹣ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 =5t﹣ SKIPIF 1 < 0 ,
∴t=2,
∴當(dāng)△EPQ為直角三角形時(shí),t的值為 SKIPIF 1 < 0 或2;
(3)
過Q點(diǎn)作QG⊥AB延長線于G,延長QM交BC于N,過點(diǎn)E作EH⊥BC于H,
∵PB∥MN∥DH,PM=EM,
∴BN=NH,
在Rt△PQG中,PQ=2PF=2AF?tan∠PAF= SKIPIF 1 < 0 ﹣8t,
∴QG=PQ?sin∠APF=PQ?cs∠PAF= SKIPIF 1 < 0 PQ= SKIPIF 1 < 0 (14﹣5t),
在Rt△ECH中,HC=CE?cs∠ECH= SKIPIF 1 < 0 t,
∵BH=2BN,即BC﹣CH=2QG,
∴(8﹣ SKIPIF 1 < 0 t)=2× SKIPIF 1 < 0 (14﹣5t),
解得t= SKIPIF 1 < 0 ,
當(dāng)點(diǎn)P在線段BC上,QM∥BC時(shí),
過點(diǎn)E作EH⊥BC于H,過點(diǎn)P作PK⊥QM于K,
∵QM∥BC,PM=EM,
∴EH=2PK,
在Rt△PQK中,PQ=2PF=2CF?tan∠PCF=6t,
∴PK=PQ?cs∠KPQ=PQ?cs∠PCF= SKIPIF 1 < 0 PQ=8t,
在Rt△ECH中,HE=CE?cs∠PCF=6﹣ SKIPIF 1 < 0 t,
∵EH=2PK,
∴(6﹣ SKIPIF 1 < 0 t)=2×8t,
解得t= SKIPIF 1 < 0
∴當(dāng)P在AB上時(shí)t的值為 SKIPIF 1 < 0 ,當(dāng)P在BC上時(shí)t的值為 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了平行線、矩形、軸對稱、三角函數(shù)、等腰直角三角形、直角三角形斜邊中線的知識;解題的關(guān)鍵是熟練掌握三角函數(shù)、軸對稱的性質(zhì),從而完成求解.
2.幾何模型:
條件:如圖1,A、B是直線l同側(cè)的兩個(gè)定點(diǎn).
問題:在直線l上確定一點(diǎn)P,使 SKIPIF 1 < 0 的值最小,
方法:作點(diǎn)B關(guān)于直線l的對稱點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 交l于點(diǎn)P,則 SKIPIF 1 < 0 的值最?。?br>直接應(yīng)用:
(1)如圖2,正方形ABCD的邊長為8,M在DC上,且 SKIPIF 1 < 0 ,N是AC上一動點(diǎn),則 SKIPIF 1 < 0 的最小值為______.
變式練習(xí):
(2)如圖3,點(diǎn)A是半圓上(半徑為1)的三等分點(diǎn),B是 SKIPIF 1 < 0 的中點(diǎn),P是直徑MN上一動點(diǎn),求 SKIPIF 1 < 0 的最小值.
深化拓展:
(3)如圖4,在銳角 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的平分線交BC于點(diǎn)D,M、N分別是AD和AB上的動點(diǎn),求 SKIPIF 1 < 0 的最小值.
(4)如圖5,在四邊形ABCD的對角線AC上找一點(diǎn)P,使 SKIPIF 1 < 0 .(要求:保留作圖痕跡,并簡述作法.)
【答案】(1)10
(2) SKIPIF 1 < 0 的最小值為 SKIPIF 1 < 0
(3) SKIPIF 1 < 0 的最小值為4
(4)見解析
【解析】
【分析】
(1)連接BN,根據(jù)AC是對角線為對稱軸,得出BN=DN,根據(jù)兩點(diǎn)之間距離得出DN+NM=BN+NM≥BM,當(dāng)B、N、M三點(diǎn)共線時(shí)DN+NM最短=BM,然后利用勾股定理求解即可;
(2)作點(diǎn)B關(guān)于NM的對稱點(diǎn)B′,連接PB′,OB′,可得PB=PB′,根據(jù)兩點(diǎn)之間距離得出PA+PB=PA+PB′≥AB′,當(dāng)A、P、B′,三點(diǎn)共線時(shí)PA+PB最小=AB′,然后求出∠AOB′=90°,再利用勾股定理AB′= SKIPIF 1 < 0 即可;
(3)作BE⊥AC于E,作點(diǎn)N關(guān)于AD的對稱點(diǎn)N′,連接MN′根據(jù)AD平分∠CAB,點(diǎn)N在AB上,得出點(diǎn)N′在AC上,根據(jù)對稱性得出MN=MN′, SKIPIF 1 < 0 ,當(dāng)點(diǎn)M,N′在BE上時(shí) SKIPIF 1 < 0 最小=BE,可證△AEB為等腰直角三角形,根據(jù)勾股定理求出 SKIPIF 1 < 0 即可;
(4)作點(diǎn)B關(guān)于AC對稱點(diǎn)B′,作射線DB′交AC與P,連接BP,根據(jù)點(diǎn)B與點(diǎn)B′關(guān)于AC對稱,得出PB=PB′,根據(jù)等腰三角形三線合一性質(zhì)得出PE平分∠BPB′即可.
(1)
解:連接BN,
∵四邊形ABCD為正方形,AC是對角線為對稱軸,
∴BN=DN,
∴DN+NM=BN+NM≥BM
∴當(dāng)B、N、M三點(diǎn)共線時(shí)DN+NM最短=BM,
∵DM=2,DC=BC=8,
∴CM=DC-DM=8-2=6,
在Rt△BCM中,BM= SKIPIF 1 < 0 ,
∴DN+NM最小=10;
故答案為10;
(2)
解:作點(diǎn)B關(guān)于NM的對稱點(diǎn)B′,連接PB′,OB′,
則PB=PB′,
∴PA+PB=PA+PB′≥AB′,
∴當(dāng)A、P、B′,三點(diǎn)共線時(shí)PA+PB最小=AB′
∵點(diǎn)A是半圓上(半徑為1)的三等分點(diǎn),
∴ SKIPIF 1 < 0 的度數(shù)為60°,
∵B是 SKIPIF 1 < 0 的中點(diǎn),
∴ SKIPIF 1 < 0 的度數(shù)為30°,
∴ SKIPIF 1 < 0 的度數(shù)為60°+30°=90°,
∴∠AOB′=90°,
∵OA=OB′=1,
∴AB′= SKIPIF 1 < 0 ,
∴PA+PB最小= SKIPIF 1 < 0 ;
(3)
解:作BE⊥AC于E,作點(diǎn)N關(guān)于AD的對稱點(diǎn)N′,連接MN′
∵AD平分∠CAB,點(diǎn)N在AB上,
∴點(diǎn)N′在AC上,
MN=MN′, SKIPIF 1 < 0 ,
∴當(dāng)點(diǎn)M,N′在BE上時(shí) SKIPIF 1 < 0 最小=BE,
∵∠CAB=45°,BE⊥AC
∴∠EBA=180°-90°-45°=45°=∠CAB,
∴AE=BE,
∴△AEB為等腰直角三角形,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 最小=4;
(4)
作點(diǎn)B關(guān)于AC對稱點(diǎn)B′,作射線DB′交AC與P,連接BP,
∵點(diǎn)B與點(diǎn)B′關(guān)于AC對稱,
∴PB=PB′,
∵PE⊥BB′
∴PE平分∠BPB′,
∴∠APB=∠APD.
【點(diǎn)睛】
本題考查尺規(guī)作圖,軸對稱性質(zhì),兩點(diǎn)之間線段最短,正方形性質(zhì),勾股定理,圓心角,圓周角弧弦的關(guān)系,等腰直角三角形判定與性質(zhì),掌握尺規(guī)作圖,軸對稱性質(zhì),兩點(diǎn)之間線段最短,正方形性質(zhì),勾股定理,圓心角,圓周角弧弦的關(guān)系,等腰直角三角形判定與性質(zhì)是解題關(guān)鍵.
3.在學(xué)習(xí)實(shí)數(shù)時(shí),我們知道了正方形對角線的長度是邊長的 SKIPIF 1 < 0 倍,所以等腰直角三角形的底邊長是腰長的 SKIPIF 1 < 0 倍.例如,圖1中的四邊形ABCD是正方形, SKIPIF 1 < 0 ABC是等腰直角三角形,則AC= SKIPIF 1 < 0 AB.
小玲遇到這樣一個(gè)問題:如圖2,在等腰三角形ABC中,AB=AC,∠BAC=45°,BC=2 SKIPIF 1 < 0 ,AD⊥BC于點(diǎn)D,求AD的長.
小玲發(fā)現(xiàn):如圖3,分別以AB,AC為對稱軸,分別作出 SKIPIF 1 < 0 ABD, SKIPIF 1 < 0 ACD的軸對稱圖形,點(diǎn)D的對稱點(diǎn)分別為E,F(xiàn),延長EB,F(xiàn)C交于點(diǎn)G,可以得到正方形AEGF,根據(jù)軸對稱圖形的性質(zhì)和正方形四條邊都相等就能求出AD的長,請直接寫出:BD的長為 ,BG的長為 ,AD的長為 ;
參考小玲思考問題的方法,解決問題:
如圖4,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,點(diǎn)A(3,0),B(0,4),AB=5,點(diǎn)P是 SKIPIF 1 < 0 OAB外角的角平分線AP和BP的交點(diǎn),直接寫出點(diǎn)P的坐標(biāo)為 .
【答案】小玲發(fā)現(xiàn): SKIPIF 1 < 0 ;2; SKIPIF 1 < 0 +2;解決問題:(6,6)
【解析】
【分析】
小玲發(fā)現(xiàn):根據(jù)等腰三角形的三線合一可得BD=CD= SKIPIF 1 < 0 BC= SKIPIF 1 < 0 ,再根據(jù)軸對稱的性質(zhì)可得BE=CF= SKIPIF 1 < 0 ,再根據(jù)題意可得四邊形AEGF為正方形,由此可得EG=FG=AE,∠G=90°,進(jìn)而可得 SKIPIF 1 < 0 為等腰直角三角形,由此可求得BG=2,再根據(jù)軸對稱的性質(zhì)即可求得AD的長;
解決問題:過點(diǎn)P作PM⊥x軸于點(diǎn)M,作PN⊥y軸于點(diǎn)N,作PH⊥AB于點(diǎn)H,仿照小玲的解法求解即可.
【詳解】
解:小玲發(fā)現(xiàn):
∵AB=AC,AD⊥BC,BC=2 SKIPIF 1 < 0 ,
∴BD=CD= SKIPIF 1 < 0 BC= SKIPIF 1 < 0 ,
∵翻折,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴BD=BE= SKIPIF 1 < 0 ,CD=CF= SKIPIF 1 < 0 ,AD=AE,
∴BE=CF= SKIPIF 1 < 0 ,
又∵由題意可得:四邊形AEGF為正方形,
∴EG=FG=AE,∠G=90°,
∴EG-BE=FG-CF,
即BG=CG,
∴ SKIPIF 1 < 0 為等腰直角三角形,
∴BC= SKIPIF 1 < 0 BG,
又∵BC=2 SKIPIF 1 < 0 ,
∴BG=2,
∴AE=EG=BE+BG= SKIPIF 1 < 0 +2,
∴AD=AE= SKIPIF 1 < 0 +2,
故答案為: SKIPIF 1 < 0 ;2; SKIPIF 1 < 0 +2;
解決問題:
如圖,過點(diǎn)P作PM⊥x軸于點(diǎn)M,作PN⊥y軸于點(diǎn)N,作PH⊥AB于點(diǎn)H,
∵AP,BP分別平分∠BAM,∠ABN,PM⊥x軸,PN⊥y軸,PH⊥AB,
∴PM=PH=PN,∠PNB=∠PHB=∠PHA=∠PMA=90°,
∴在 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 中,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
同理可得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∵AB=5,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵點(diǎn)A(3,0),B(0,4),
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
∵AP,BP分別平分∠BAM,∠ABN,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
又∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
又∵∠PNB=∠PMA=∠AOB=90°,PM=PN,
∴四邊形 SKIPIF 1 < 0 為正方形,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴點(diǎn)P的坐標(biāo)為(6,6),
故答案為:(6,6).
【點(diǎn)睛】
本題考查了軸對稱圖形的性質(zhì),等腰直角三角形的性質(zhì),角平分線的定義與性質(zhì)以及坐標(biāo)與圖形,熟練掌握相關(guān)圖形的性質(zhì)并能作出正確的輔助線是解決本題的關(guān)鍵.
4.如圖1,在矩形ABCD中,AB=a,BC=6,動點(diǎn)P從B出發(fā)沿射線BC方向移動,作△PAB關(guān)于直線PA的對稱△PAB′.
(1)如圖2,當(dāng)點(diǎn)P在線段BC上運(yùn)動時(shí),直線PB′與CD相交于點(diǎn)M,連接AM,若∠PAM=45°,請直接寫出∠B′AM和∠DAM的數(shù)量關(guān)系;
(2)在(1)的條件下,請求出此時(shí)a的值:
(3)當(dāng)a=8時(shí),
①如圖3,當(dāng)點(diǎn)B′落在AC上時(shí),請求出此時(shí)PB的長;
②當(dāng)點(diǎn)P在BC的延長線上時(shí),請直接寫出△PCB′是直角三角形時(shí)PB的長度.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3)① SKIPIF 1 < 0 ;②PB的長度為8或 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)證明Rt△MAD≌Rt△MAB′(AAS),即可得到∠B′AM=∠DAM;
(2)由Rt△MAD≌Rt△MAB′(AAS),得到AD=AB′=AB=a,即可求得a=6;
(3)①利用勾股定理求出AC,在Rt△PB′C中利用勾股定理即可解決問題;
②分三種情形分別求解即可,如圖2-1中,當(dāng)∠PCB′=90°時(shí).如圖2-2中,當(dāng)∠PCB′=90°時(shí).如圖2-3中,當(dāng)∠CPB′=90°時(shí),利用勾股定理即可解決問題.
【詳解】
解:(1)∵四邊形ABCD是矩形,
∴∠D=∠B=∠BAD=90°,
∵△PAB′與△PAB關(guān)于直線PA的對稱,
∴△PAB≌△PAB′,
∴AB′=AB,∠AB′P=∠B=90°,∠B′AP=∠BAP,
∵∠PAM=45°,即∠B′AP +∠B′AM =45°,
∴∠DAM +∠BAP =45°,
∴∠DAM=∠B′AM,
∵AM=AM,
∴Rt△MAD≌Rt△MAB′(AAS),
∴∠B′AM=∠DAM;
(2)∵由(1)知:Rt△MAD≌Rt△MAB′,
∴AD=AB′=AB=a,
∵AD=BC=6,
∴a=6;
(3)①在Rt△ABC中,∠ABC=90°,
由勾股定理得:AC= SKIPIF 1 < 0 =10,
設(shè)PB=x,則PC=6?x,
由對稱知:PB′=PB=x,∠AB′P=∠B=90°,
∴∠PB′C=90°,
又∵AB′=AB=8,
∴B′C=2,
在Rt△PB′C中, SKIPIF 1 < 0 ,
∴(6?x)2=22+x2,
解得:x= SKIPIF 1 < 0 ,
即PB= SKIPIF 1 < 0 ;
②∵△PAB′與△PAB關(guān)于直線PA的對稱,
∴△PAB≌△PAB′,
∴AB′=AB,∠AB′P=∠B=90°,PB′=PB,
設(shè)PB′=PB=t,
如圖2-1中,當(dāng)∠PCB'=90°,B'在CD上時(shí),
∵四邊形ABCD是矩形,
∴∠D=90°,AB′=AB=CD=8,AD=BC=6,
∴DB′ SKIPIF 1 < 0 ,
∴CB′=CD?DB′=8?2 SKIPIF 1 < 0 ,
在Rt△PCB'中,∵B'P2=PC2+B'C2,
∴t2= (8?2 SKIPIF 1 < 0 )2+(6?t)2,
∴t= SKIPIF 1 < 0 ;
如圖2-2中,當(dāng)∠PCB'=90°,B'在CD的延長線上時(shí),
在Rt△ADB'中,DB′ SKIPIF 1 < 0 ,
∴CB′=8+2 SKIPIF 1 < 0 ,
在Rt△PCB'中,則有:(8?2 SKIPIF 1 < 0 )2+(t?3)2=t2,
解得t= SKIPIF 1 < 0 ;
如圖2-3中,當(dāng)∠CPB'=90°時(shí),
∵∠B=∠B′=∠BPB′=90°,AB=AB′,
∴四邊形AB'PB為正方形,
∴BP=AB=8,
∴t=8,
綜上所述,PB的長度為8或 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ;
【點(diǎn)睛】
本題考查了軸對稱的性質(zhì),矩形的性質(zhì),正方形的判定和性質(zhì),全等三角形的判定和性質(zhì),勾股定理等知識,解題的關(guān)鍵是正確尋找全等三角形解決問題.
5.已知,四邊形 SKIPIF 1 < 0 中,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 關(guān)于 SKIPIF 1 < 0 的對稱點(diǎn)為 SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 .
①如圖1,當(dāng)四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形時(shí),請直接寫出 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 的數(shù)量關(guān)系;
(2)如圖2,當(dāng)四邊形 SKIPIF 1 < 0 為平行四邊形時(shí),①(1)題中的結(jié)論是否仍然成立?若成立,請證明;若不成立,請說明理由;
②如圖3,當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的延長線相交于點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,請直接寫出 SKIPIF 1 < 0 的值.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)①成立,證明見解析;② SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)結(jié)論: SKIPIF 1 < 0 ,證明 SKIPIF 1 < 0 ,可得結(jié)論;
(2)①結(jié)論成立,如圖,過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,證明 SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 =CD,再證明 SKIPIF 1 < 0 ,可得結(jié)論;
②根據(jù)條件得到 SKIPIF 1 < 0 ,由對稱性得到 SKIPIF 1 < 0 ,可推出 SKIPIF 1 < 0 ,證明出△ADE是等腰直角三角形,可得結(jié)論.
【詳解】
(1)結(jié)論: SKIPIF 1 < 0 ,
證明: SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 關(guān)于 SKIPIF 1 < 0 的對稱點(diǎn)為 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 中,
SKIPIF 1 < 0
(2)①成立.
證明:過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 是平行四邊形,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
∵點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 關(guān)于 SKIPIF 1 < 0 對稱,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 中
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 .
② SKIPIF 1 < 0 平行四邊形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
∵點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 關(guān)于 SKIPIF 1 < 0 對稱,
SKIPIF 1 < 0
【點(diǎn)睛】
本題屬于三角形和四邊形綜合題,主要考查了全等三角形的判定和性質(zhì),平行四邊形和矩形的性質(zhì),正確的作出輔助線是解題的關(guān)鍵.
6.【源模:模型建立】
白日登山望峰火,黃昏飲馬傍交河.——《古從軍行》唐 李欣
詩中隱含著一個(gè)有趣的數(shù)學(xué)問題,我們稱之為“將軍飲馬”問題.關(guān)鍵是利用軸對稱變換,把直線同側(cè)兩點(diǎn)的折線問題轉(zhuǎn)化為直線兩側(cè)的線段問題,從而解決距高和最短的一類問題.“將軍飲馬”問題的數(shù)學(xué)模型如圖所示:
【新模1:模型應(yīng)用】
如圖1,正方形 SKIPIF 1 < 0 的邊長為 SKIPIF 1 < 0 ,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在邊 SKIPIF 1 < 0 上,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 為對角線 SKIPIF 1 < 0 上一動點(diǎn),欲使 SKIPIF 1 < 0 周長最?。?br>(1)在圖中確定點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的位置(要有必要的畫圖痕跡,不用寫畫法);
(2) SKIPIF 1 < 0 周長的最小值為______.
【新模2:模型變式】
(3)如圖2,在矩形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,在矩形 SKIPIF 1 < 0 內(nèi)部有一動點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,滿足 SKIPIF 1 < 0 ,則點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 到 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 兩點(diǎn)的距離和 SKIPIF 1 < 0 的最小值為______.
【超模:模型拓廣】
(4)如圖3, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .請構(gòu)造合理的數(shù)學(xué)模型,并借助模型求 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 的最小值.
【答案】(1)見解析;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0 ;(4) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)連接ED交AC于一點(diǎn)F,連接BF,點(diǎn)F即為所求的點(diǎn);
(2)連接ED交AC于一點(diǎn)F,連接BF,根據(jù)正方形的對稱性得到此時(shí)△BFE的周長最小,利用勾股定理求出DE即可;
(3)設(shè)AB邊上的高h(yuǎn),由題意 SKIPIF 1 < 0 ,根據(jù)三角形面積、矩形面和解得h=2,再由軸對稱性質(zhì),解得點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 到 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 兩點(diǎn)的距離和 SKIPIF 1 < 0 的最小值為AC,最后根據(jù)勾股定理解題即可;
(4)作點(diǎn)A關(guān)于BD的對稱點(diǎn)G過點(diǎn)G作 SKIPIF 1 < 0 交ED延長線于點(diǎn)F,則 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,利用勾股定理可得
SKIPIF 1 < 0 的最小值就是 SKIPIF 1 < 0 的最小值,即GE的長,在 SKIPIF 1 < 0 中,利用勾股定理即可求解.
【詳解】
解:(1)如圖,連接ED交AC于一點(diǎn)F,連接BF,點(diǎn)F即為所求的點(diǎn);
(2)∵四邊形ABCD是正方形,
∴點(diǎn)B與點(diǎn)D關(guān)于AC對稱,
∴BF=DF,
∴△BFE的周長=BF+EF+BE=DE+BE,此時(shí)△BEF的周長最小,
∵正方形ABCD的邊長為3,
∴AD=AB=3,∠DAB=90°,
∵點(diǎn)E在AB上,且BE=1,
∴AE=2,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴△BFE的周長為 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)設(shè)△PAB中AB邊上的高是h,如圖,
∵在矩形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴動點(diǎn)P在與AB平行且與AB距離為2的直線l上,
∴點(diǎn)B與點(diǎn)C關(guān)于直線l對稱,
連結(jié)AC交直線l于點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,則AC的長就是所求的最短距離,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,
∴點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 到 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 兩點(diǎn)的距離和 SKIPIF 1 < 0 的最小值為 SKIPIF 1 < 0 ;
(4)如圖,作點(diǎn)A關(guān)于BD的對稱點(diǎn)G過點(diǎn)G作 SKIPIF 1 < 0 交ED延長線于點(diǎn)F,則 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
設(shè) SKIPIF 1 < 0 為 SKIPIF 1 < 0 ,則CD=3-x,
在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 中,由勾股定理得:
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
則 SKIPIF 1 < 0 的最小值就是 SKIPIF 1 < 0 的最小值,即GE的長,
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴四邊形BDFG為矩形,
∴DF=BG=2,GF=BD=3,
∴EF=5,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
所以, SKIPIF 1 < 0 的最小值為 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了圖形的變換——軸對稱求最短路線,勾股定理,利用數(shù)形結(jié)合思想,構(gòu)造直角三角形,利用勾股定理是解題的關(guān)鍵.
7.如圖①,在矩形 SKIPIF 1 < 0 中,點(diǎn)A在 SKIPIF 1 < 0 軸正半軸上,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 軸正半軸上,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在第一象限, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)直接寫出點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo):________;
(2)如圖②,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 邊上,連接 SKIPIF 1 < 0 ,將 SKIPIF 1 < 0 沿 SKIPIF 1 < 0 折疊,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 恰好與線段 SKIPIF 1 < 0 上一點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 重合,求線段 SKIPIF 1 < 0 的長度;
(3)如圖③, SKIPIF 1 < 0 是直線 SKIPIF 1 < 0 上一點(diǎn), SKIPIF 1 < 0 交線段 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 .若 SKIPIF 1 < 0 在第一象限,且 SKIPIF 1 < 0 ,試求符合條件的所有點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo).
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)3;(3) SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)結(jié)合題意,根據(jù)矩形、直角坐標(biāo)系的性質(zhì)分析,即可得到答案;
(2)結(jié)合矩形和勾股定理性質(zhì),計(jì)算得 SKIPIF 1 < 0 ;根據(jù)軸對稱性質(zhì),得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,從而得 SKIPIF 1 < 0 ;根據(jù)勾股定理性質(zhì)列方程并求解,即可得到答案;
(3)當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 下方時(shí),過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 軸于 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 ;結(jié)合矩形性質(zhì),通過證明 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,通過計(jì)算即可得到點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 坐標(biāo);當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 的上方時(shí),過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 軸于 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 的延長線于 SKIPIF 1 < 0 ,同理證明 SKIPIF 1 < 0 ,通過計(jì)算得到點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 坐標(biāo),即可完成求解.
【詳解】
解:(1)∵矩形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo)為: SKIPIF 1 < 0
故答案為: SKIPIF 1 < 0 ;
(2)∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
由題意知, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
(3)設(shè)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,
當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 下方時(shí),如圖③,
過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 軸于 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ;
當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 的上方時(shí),如圖④,
過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 軸于 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 的延長線于 SKIPIF 1 < 0 ,
同理可證 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,
綜上,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了直角坐標(biāo)系、矩形、軸對稱、勾股定理、全等三角形、一元一次方程的知識;解題的關(guān)鍵是熟練掌握矩形、直角坐標(biāo)系、軸對稱、勾股定理、全等三角形的性質(zhì),從而完成求解.
8.李明酷愛數(shù)學(xué),勤于思考,善于反思.在學(xué)習(xí)八年級下冊數(shù)學(xué)知識之后,他發(fā)現(xiàn)“二次根式、勾股定理、一次函數(shù)、平行四邊形”都和“將軍飲馬”問題有關(guān)聯(lián),并且為解決“飲馬位置”“最短路徑長”等問題,提供了具體的數(shù)學(xué)方法.于是他撰寫了一篇數(shù)學(xué)作文.請你認(rèn)真閱讀思考,幫助李明完成相關(guān)問題.
“將軍飲馬”問題的探究與拓展
八年級三班 李明
“白日登山望烽火,黃昏飲馬傍交河”(唐·李頎《古從軍行》),這句詩讓我想到了有趣的“將軍飲馬”問題:將軍從 SKIPIF 1 < 0 地出發(fā)到河邊 SKIPIF 1 < 0 飲馬,然后再到 SKIPIF 1 < 0 地軍營視察,怎樣走路徑最短?
【數(shù)學(xué)模型】如圖1, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是直線 SKIPIF 1 < 0 同旁的兩個(gè)定點(diǎn).在直線 SKIPIF 1 < 0 上確定一點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 的值最?。?br>【問題解決】作點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 關(guān)于直線 SKIPIF 1 < 0 的對稱點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,則點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 即為所求.此時(shí), SKIPIF 1 < 0 的值最小,且 SKIPIF 1 < 0 .
【模型應(yīng)用】
問題1.如圖2,經(jīng)測量得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 兩點(diǎn)到河邊 SKIPIF 1 < 0 的距離分別為 SKIPIF 1 < 0 米, SKIPIF 1 < 0 米,且 SKIPIF 1 < 0 米.請計(jì)算出“將軍飲馬”問題中的最短路徑長.
問題2.如圖3,在正方形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 邊上,且 SKIPIF 1 < 0 ,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 是對角線 SKIPIF 1 < 0 上的一個(gè)動點(diǎn),則 SKIPIF 1 < 0 的最小值是________.
問題3.如圖4,在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 .
(1)請?jiān)?SKIPIF 1 < 0 軸上確定一點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 的值最小,并求出 SKIPIF 1 < 0 的坐標(biāo);
(2)請直接寫出 SKIPIF 1 < 0 的最小值.
【模型遷移】
問題4.如圖5,菱形 SKIPIF 1 < 0 中,對角線 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 相交于點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 和點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 分別為 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 上的動點(diǎn),求 SKIPIF 1 < 0 的最小值.
【答案】問題1.“將軍飲馬”問題中的最短路徑長為1500米;問題2. SKIPIF 1 < 0 ;問題3.(1)見解析,P點(diǎn)坐標(biāo)為(2,0);(2) SKIPIF 1 < 0 ;問題4.線段PE+PC的最小值是 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
問題1.作點(diǎn)A關(guān)于直線l的對稱點(diǎn)A′,連接BA′②如圖2中,王小二從A處牽牛到河邊飲水然后回到家B的最短路程,根據(jù)勾股定理計(jì)算即可;
問題2.由于點(diǎn)B與D關(guān)于AC對稱,所以連接BE,與AC的交點(diǎn)即為P點(diǎn).此時(shí)PE+PD=BE最小,而BE是直角△CBE的斜邊,利用勾股定理即可得出結(jié)果;
問題3.(1)作A點(diǎn)關(guān)于x軸的對稱點(diǎn)A′,連接BA′交x軸于P點(diǎn),利用對稱的性質(zhì)得到PA=PA′,則PA+PB=PA′+PB=BA′,于是利用兩點(diǎn)之間線段最短可判斷P點(diǎn)滿足條件;先寫出點(diǎn)A′的坐標(biāo),再利用待定系數(shù)法求出直線BA′的解析式,然后求得P點(diǎn)坐標(biāo);
(2)利用兩點(diǎn)間的距離公式求出BA′即可.
問題4.過A作AE⊥CD,交BD于P,連接CP,利用菱形的性質(zhì)和勾股定理的知識解答即可.
【詳解】
解:問題1:作點(diǎn)A關(guān)于直線l的對稱點(diǎn)A′,連接BA′,過點(diǎn)A′作A′M⊥BD并交BD線于點(diǎn)M,
∴AC=A′C=300米,
在Rt△A′BM中,A′M=CD=900米,BM=BD+DM=BD+ A′C=1200米,
A′B= SKIPIF 1 < 0 (米),
∴“將軍飲馬”問題中的最短路徑長為1500米;
問題2:如圖,連接BE,
設(shè)BE與AC交于點(diǎn)P,
∵四邊形ABCD是正方形,
∴點(diǎn)B與D關(guān)于AC對稱,
∴PD=PB,
∴PD+PE=PB+PE=BE最?。?br>即P在AC與BE的交點(diǎn)上時(shí),PD+PE最小,為BE的長度.
∵直角△CBE中,∠BCE=90°,BC=9,CE= SKIPIF 1 < 0 CD=3,
∴BE= SKIPIF 1 < 0 .
故答案為: SKIPIF 1 < 0 .
問題3.(1)如圖,作A點(diǎn)關(guān)于x軸的對稱點(diǎn)A′,連接BA′交x軸于P點(diǎn),P點(diǎn)即為所求:
利用對稱的性質(zhì)得到PA=PA′,則PA+PB=PA′+PB=BA′,BA′的值最??;
A點(diǎn)關(guān)于x軸對稱的點(diǎn)A′的坐標(biāo)為(-2,-4),
設(shè)直線BA′的解析式為y=kx+b,
把A′(-2,-4),B(4,2)代入得:
SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴直線BA′的解析式為y=x-2,
當(dāng)y=0時(shí),x-2=0,解得x=2,
∴P點(diǎn)坐標(biāo)為(2,0);
(2)PA+PB的最小值= BA′= SKIPIF 1 < 0 ;
問題4.過A作AE⊥CD,交BD于P,連接CP,
此時(shí)線段PE+PC最小,且PE+PC=AE,
∵四邊形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,OB= SKIPIF 1 < 0 BD=8,OC= SKIPIF 1 < 0 AC=6,
∴BC= SKIPIF 1 < 0 10,即
設(shè)CE=x,則DE=10-x,AB=CD=AD=BC=10,
根據(jù)勾股定理得: SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 ,即CE= SKIPIF 1 < 0 ,
∴AE= SKIPIF 1 < 0 ,
∴線段PE+PC的最小值是 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了軸對稱-最短問題,垂線段最短,等腰三角形的性質(zhì),菱形的性質(zhì),正方形的性質(zhì),勾股定理等知識,要靈活運(yùn)用對稱性解決此類問題.找出P點(diǎn)位置是解題的關(guān)鍵.
9.如圖①,矩形 SKIPIF 1 < 0 的 SKIPIF 1 < 0 分別在y軸與x軸上,已知點(diǎn)B的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 ,動點(diǎn)D從點(diǎn)O開始沿射線OA以每秒3個(gè)單位的速度運(yùn)動,動點(diǎn)E從點(diǎn)C始沿射線CO以每秒k個(gè)單位的速度運(yùn)動.點(diǎn)D,E同時(shí)出發(fā),設(shè)運(yùn)動時(shí)間為t秒 SKIPIF 1 < 0 .將 SKIPIF 1 < 0 沿 SKIPIF 1 < 0 折疊,得到 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若k的值為4,則t為何值時(shí)四邊形 SKIPIF 1 < 0 為正方形?
(2)k為何值時(shí)四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形?
(3)如圖②,在線段 SKIPIF 1 < 0 上取一點(diǎn)F,使得 SKIPIF 1 < 0 ,連結(jié) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,是否存在一個(gè)k值,使得四邊形 SKIPIF 1 < 0 為菱形?若存在,求出k以及此時(shí)t的值;若不存在,請說明理由.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 或12s;(2)當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 時(shí),四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形;(3) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 時(shí),四邊形 SKIPIF 1 < 0 為菱形.
【解析】
【分析】
(1)當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),四邊形 SKIPIF 1 < 0 為正方形,根據(jù) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 構(gòu)建方程即可解決問題;
(2)當(dāng) SKIPIF 1 < 0 在直線AB上,點(diǎn)D與點(diǎn)A重合時(shí),四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形,根據(jù) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 構(gòu)建方程即可解決問題;
(3)假設(shè)存在.根據(jù)菱形的性質(zhì),勾股定理構(gòu)建方程組即可解決問題.
【詳解】
解:(1)如解圖①中,
當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),四邊形 SKIPIF 1 < 0 為正方形,
SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 是矩形, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 或12s時(shí),四邊形 SKIPIF 1 < 0 為正方形.
(2)當(dāng) SKIPIF 1 < 0 在直線AB上,點(diǎn)D與點(diǎn)A重合時(shí),四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形,如解圖② ,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴OD=OE,
∵ SKIPIF 1 < 0 依題意得:
SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;
當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 時(shí),四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形;
(3)假設(shè)存在.如解圖③中,
SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 為菱形,
SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
整理得: SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 (舍棄),
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 時(shí),四邊形 SKIPIF 1 < 0 為菱形.
【點(diǎn)睛】
本題屬于四邊形綜合題,考查了矩形的性質(zhì),正方形的判定和性質(zhì),菱形的判定和性質(zhì),勾股定理等知識,解題的關(guān)鍵是學(xué)會利用參數(shù)構(gòu)建方程解決問題,屬于中考壓軸題.
10.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,矩形 SKIPIF 1 < 0 的頂點(diǎn)A在y軸上,點(diǎn)C在x軸上,點(diǎn)B的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0 .直線 SKIPIF 1 < 0 分別與射線 SKIPIF 1 < 0 、射線 SKIPIF 1 < 0 交于點(diǎn)E、F.作四邊形 SKIPIF 1 < 0 關(guān)于直線l的軸對稱圖形 SKIPIF 1 < 0 .
(1)當(dāng)直線l恰好平分矩形 SKIPIF 1 < 0 的面積時(shí),求直線l的解析式;
(2)當(dāng)線段 SKIPIF 1 < 0 與y軸有交點(diǎn)時(shí),求b的取值范圍;
(3)當(dāng)直線l從點(diǎn)C出發(fā),向x軸正方向運(yùn)動,同時(shí)另一點(diǎn)P從O點(diǎn)出發(fā)向x軸正方向運(yùn)動,直線l與點(diǎn)P的速度之比為3:1,連結(jié) SKIPIF 1 < 0 .當(dāng) SKIPIF 1 < 0 中有一邊平行于矩形 SKIPIF 1 < 0 的某一邊時(shí),求 SKIPIF 1 < 0 的面積.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3) SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)根據(jù)矩形性質(zhì),得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;根據(jù)題意,得 SKIPIF 1 < 0 ;根據(jù)一次函數(shù)的性質(zhì),分別計(jì)算得OF、AE,再根據(jù)直線l恰好平分矩形 SKIPIF 1 < 0 的面積,通過列方程并求解,即可得到答案;
(2)根據(jù)軸對稱的性質(zhì),得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;根據(jù)三角形中位線性質(zhì),得 SKIPIF 1 < 0 ;根據(jù)平行線性質(zhì),推導(dǎo)得 SKIPIF 1 < 0 ;根據(jù)一次函數(shù)和三角函數(shù)性質(zhì),計(jì)算得 SKIPIF 1 < 0 ;根據(jù)三角函數(shù)性質(zhì),得 SKIPIF 1 < 0 ;同理,計(jì)算得 SKIPIF 1 < 0 ;通過一元一次不等式組計(jì)算,即可得到答案;
(3)分 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 三種情況分析;當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),=過點(diǎn)E作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)G;結(jié)合(2)的結(jié)論,通過證明四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形,得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,根據(jù)三角函數(shù)性質(zhì),得 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,即可得到三角形面積;當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),過點(diǎn)E作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)G,過點(diǎn)B作 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ;設(shè) SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 ,通過列一元一次方程并求解,結(jié)合三角函數(shù)性質(zhì),從而計(jì)算得 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,即可得到三角形面積;當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 延長線于點(diǎn)G,同理,計(jì)算得 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,從而完成求解.
【詳解】
解:(1) ∵矩形 SKIPIF 1 < 0 的頂點(diǎn)A在y軸上,點(diǎn)C在x軸上,點(diǎn)B的坐標(biāo)為 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
根據(jù)題意,直線 SKIPIF 1 < 0 ,當(dāng) SKIPIF 1 < 0 是, SKIPIF 1 < 0
∵直線 SKIPIF 1 < 0 分別與射線 SKIPIF 1 < 0 、射線 SKIPIF 1 < 0 交于點(diǎn)E、F
∴當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
∵直線l恰好平分矩形 SKIPIF 1 < 0 的面積
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
(2)如圖,連接 SKIPIF 1 < 0 ,交直線 SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn)G,過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)H,直線 SKIPIF 1 < 0 交y軸于點(diǎn)R, 過點(diǎn)G作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)P
∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 關(guān)于直線l的軸對稱,即點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 關(guān)于直線l對稱
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∵直線 SKIPIF 1 < 0 交y軸于點(diǎn)R
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
∵ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∵ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
連接 SKIPIF 1 < 0 ,交直線 SKIPIF 1 < 0 與點(diǎn)Q,過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)N,直線 SKIPIF 1 < 0 交y軸于點(diǎn)R, 過點(diǎn)Q作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)M
同理,得 SKIPIF 1 < 0
當(dāng) SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 時(shí),線段 SKIPIF 1 < 0 與y軸有交點(diǎn)
即 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
(3)當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),如圖, 過點(diǎn)E作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)G
∵直線l與點(diǎn)P的速度之比為3:1
∴ SKIPIF 1 < 0
根據(jù)(2)的結(jié)論, SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∵ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
而 SKIPIF 1 < 0
∴四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),如圖,過點(diǎn)E作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)G,過點(diǎn)B作 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn) SKIPIF 1 < 0
∵ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形
∴ SKIPIF 1 < 0
同理, SKIPIF 1 < 0 ,且四邊形 SKIPIF 1 < 0 為矩形
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
設(shè) SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí),過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 延長線于點(diǎn)G,如下圖:
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
同理, SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴四邊形 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 為矩形
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
設(shè) SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 關(guān)于直線l的軸對稱
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了直角坐標(biāo)系、矩形、軸對稱、一次函數(shù)、一元一次方程、三角形中位線、一元一次不等式組、三角函數(shù)的知識;解題的關(guān)鍵是熟練掌握直角坐標(biāo)系、矩形、軸對稱、一次函數(shù)、三角函數(shù)的性質(zhì),從而完成求解.
三、以旋轉(zhuǎn)為背景的問題
例題3在菱形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 為平面內(nèi)任意一點(diǎn),連接 SKIPIF 1 < 0 ,將線段 SKIPIF 1 < 0 繞點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) SKIPIF 1 < 0 得到 SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)如圖①,當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在菱形 SKIPIF 1 < 0 內(nèi)部時(shí),判斷 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 的數(shù)量關(guān)系,并寫出證明;
(2)如圖②,當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 在同一條直線上時(shí),若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的長.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ,證明見解析(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)證明△ADG≌△CDE(SAS),即可得到結(jié)論;
(2)過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 ,先證明∠ADB=∠BDC= SKIPIF 1 < 0 ,在 SKIPIF 1 < 0 中,∠GDH=∠ADB=30°,求得GH,DH,AH的長,利用勾股定理求得AG,由(1)得到CE的長.
(1)解: SKIPIF 1 < 0 ,理由如下:
由題意可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴∠ADC=∠GDE,
∴∠ADC-∠ADE=∠GDE-∠ADE,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形,
∴AD=CD,
在△ADG和△CDE中,
SKIPIF 1 < 0
∴△ADG≌△CDE(SAS),
∴ SKIPIF 1 < 0 .
(2)解:如圖,過點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 ,
∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形,
∴AD SKIPIF 1 < 0 BC,BC=DC,
∴∠ADB=∠CBD,∠CBD=∠BDC,
∴∠ADB=∠BDC= SKIPIF 1 < 0 ,
∴∠GDH=∠ADB=30°,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 中,由勾股定理得,
SKIPIF 1 < 0 ,
由(1)知, SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了菱形的性質(zhì),圖形的旋轉(zhuǎn),勾股定理,全等三角形的判定和性質(zhì)等知識,綜合性較強(qiáng),作出適當(dāng)?shù)妮o助線是解決問題的關(guān)鍵.
練習(xí)題
1.已知:在矩形 SKIPIF 1 < 0 中,把矩形 SKIPIF 1 < 0 繞點(diǎn)C旋轉(zhuǎn),得到矩形 SKIPIF 1 < 0 ,且點(diǎn)E落在 SKIPIF 1 < 0 邊上,連接 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)H.
(1)如圖1,求證: SKIPIF 1 < 0 ;
(2)如圖2,連接 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 平分 SKIPIF 1 < 0 ,在不添加任何輔助線的條件下,請直接寫出圖2中所有數(shù)量關(guān)系為2倍的兩條線段.
【答案】(1)見解析;(2)BG=2BH,BG=2GH,DE=2CH,CH=2AE.
【解析】
【分析】
(1)過B作 SKIPIF 1 < 0 于M,根據(jù)旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得到CE= BC,求得∠CEB =∠CBE,根據(jù)全等三角形的性質(zhì)得到BM=CG,HM = CH,于是得到結(jié)論;
(2)根據(jù)全等三角形的性質(zhì)得到BH = GH,求得BG = 2BH,BG = 2GH,根據(jù)線段的和差得到DE = 2CH,根據(jù)已知條件得到△EFH是等腰直角三角形,求得EF= EH,設(shè)AE=x,CH=y,根據(jù)勾股定理即可得到結(jié)論.
(1)證明:過B作 SKIPIF 1 < 0 于M,如圖,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 把矩形ABCD繞點(diǎn)C旋轉(zhuǎn)得到矩形FECG,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 中,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 中,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ;
(2)解:滿足2倍關(guān)系的兩條線段有4對,
由(1)可知, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 平分 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 是等腰直角三角形,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
設(shè)AE=x,CH=y,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
綜上所述,BG=2BH,BG=2GH,DE=2CH,CH=2AE.
【點(diǎn)睛】
本題考查了旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),矩形的性質(zhì),全等三角形的判定和性質(zhì),等腰直角三角形的判定和性質(zhì),勾股定理,正確的作出輔助線是解題的關(guān)鍵.
2.閱讀材料:我們知道:一條直線經(jīng)過等腰直角三角形的直角頂點(diǎn),過另外兩個(gè)頂點(diǎn)分別向該直線作垂線,即可得三垂直模型”如圖①:在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,分別過A、B向經(jīng)過點(diǎn)C直線作垂線,垂足分別為D、E,我們很容易發(fā)現(xiàn)結(jié)論:△ADC≌△CEB.
(1)探究問題:如果AC≠BC,其他條件不變,如圖②,可得到結(jié)論;△ADC∽△CEB.請你說明理由.
(2)學(xué)以致用:如圖③,在平面直角坐標(biāo)系中,直線y= SKIPIF 1 < 0 x與直線CD交于點(diǎn)M(2,1),且兩直線夾角為α,且tanα= SKIPIF 1 < 0 ,請你求出直線CD的解析式.
(3)拓展應(yīng)用:如圖④,在矩形ABCD中,AB=4,BC=5,點(diǎn)E為BC邊上一個(gè)動點(diǎn),連接AE,將線段AE繞點(diǎn)E順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,點(diǎn)A落在點(diǎn)P處,當(dāng)點(diǎn)P在矩形ABCD外部時(shí),連接PC,PD.若△DPC為直角三角形時(shí),請你探究并直接寫出BE的長.
【答案】(1)見解析
(2) SKIPIF 1 < 0
(3)4或 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)由同角的余角相等可得∠BCE=∠DAC,且∠ADC=∠BEC=90°,可得結(jié)論;
(2)過點(diǎn)O作ON⊥OM交直線CD于點(diǎn)N,分別過M、N作ME⊥x軸NF⊥x軸,由(1)的結(jié)論可得: △NFO∽△OEM,可得 SKIPIF 1 < 0 ,可求點(diǎn)N坐標(biāo),利用待定系數(shù)法可求解析式;
(3)分兩種情況討論,由全等三角形的性質(zhì)和相似三角形的性質(zhì)可求解.
(1)解:理由如下,
∵∠ACB=90°,
∴∠ACD+∠BCE=90°,
又∵∠ADC=90°,
∴∠ACD+∠DAC=90°,
∴∠BCE=∠DAC,且∠ADC=∠BEC=90°,
∴△ADC∽△CEB;
(2)解:如圖,過點(diǎn)O作ON⊥OM交直線CD于點(diǎn)N,分別過M、N作ME⊥x軸,NF⊥x軸,
由(1)可得:△NFO∽△OEM,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵點(diǎn)M(2,1),
∴OE=2,ME=1,
∵tanα= SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴NF=3,OF= SKIPIF 1 < 0 ,
∴點(diǎn)N( SKIPIF 1 < 0 ,3),
∵設(shè)直線CD表達(dá)式:y=kx+b,
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴直線CD的解析式為:y=- SKIPIF 1 < 0 x+ SKIPIF 1 < 0 ;
(3)解:當(dāng)∠CDP=90°時(shí),如圖,過點(diǎn)P作PH⊥BC,交BC延長線于點(diǎn)H,
∵∠ADC+∠CDP=180°,
∴點(diǎn)A,點(diǎn)D,點(diǎn)P三點(diǎn)共線,
∵∠BAP=∠B=∠H=90°,
∴四邊形ABHP是矩形,
∴AB=PH=4,
∵將線段AE繞點(diǎn)E順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,
∴AE=EP,∠AEP=90°,
∴∠AEB+∠PEH=90°,且∠BAE+∠AEB=90°,
∴∠BAE=∠PEH,且∠B=∠H=90°,AE=EP,
∴△ABE≌△EHP(AAS),
∴BE=PH=4,
當(dāng)∠CPD=90°時(shí),如圖,過點(diǎn)P作PH⊥BC,交BC延長線于點(diǎn)H,延長HP交AD的延長線于N,則四邊形CDNH是矩形,
∴CD=NH=4,DN=CH,
設(shè)BE=x,則EC=5-x,
∵將線段AE繞點(diǎn)E順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,
∴AE=EP,∠AEP=90°,
∴∠AEB+∠PEH=90°,且∠BAE+∠AEB=90°,
∴∠BAE=∠PEH,且∠B=∠EHP=90°,AE=EP,
∴△ABE≌△EHP(AAS),
∴PH=BE=x,AB=EH=4,
∴PN=4-x,CH=4-(5-x)=x-1=DN,
∵∠DPC=90°,
∴∠DPN+∠CPH=90°,且∠CPH+∠PCH=90°,
∴∠PCH=∠DPN,且∠N=∠CHP=90°,
∴△CPH∽△PDN,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0
∴x= SKIPIF 1 < 0
∵點(diǎn)P在矩形ABCD外部,
∴x= SKIPIF 1 < 0 ,
∴BE= SKIPIF 1 < 0 ,
綜上所述:當(dāng)BE的長為4或 SKIPIF 1 < 0 時(shí),△DPC為直角三角形.
【點(diǎn)睛】
本題是考查了待定系數(shù)法求解析式,相似三角形的判定和性質(zhì),全等三角形的判定和性質(zhì),矩形的判定和性質(zhì)等知識,添加恰當(dāng)輔助線構(gòu)造相似三角形是本題的關(guān)鍵.
3.(1)問題提出:在等腰直角三角形 SKIPIF 1 < 0 中,以 SKIPIF 1 < 0 為邊在 SKIPIF 1 < 0 右側(cè)作正方形 SKIPIF 1 < 0 ,如圖 SKIPIF 1 < 0 ,線段 SKIPIF 1 < 0 與線段 SKIPIF 1 < 0 的數(shù)量關(guān)系為______.
(2)深入探究:將正方形 SKIPIF 1 < 0 繞點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn),連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 中的結(jié)論是否有變化?請說明理由;
(3)拓展延伸:若 SKIPIF 1 < 0 ,正方形 SKIPIF 1 < 0 繞點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的過程中,當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在一條直線上時(shí),直接寫出線段 SKIPIF 1 < 0 的長.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)無變化,理由見解析;(3)線段 SKIPIF 1 < 0 的長為 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
SKIPIF 1 < 0 根據(jù) SKIPIF 1 < 0 是等腰直角三角形,得 SKIPIF 1 < 0 ,再由正方形的性質(zhì)即可得出結(jié)論;
SKIPIF 1 < 0 連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,根據(jù) SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 都是等腰直角三角形,可證明 SKIPIF 1 < 0 ∽ SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,則有 SKIPIF 1 < 0 ;
SKIPIF 1 < 0 分當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上或點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 的延長線兩種情形,分別畫出圖形,利用勾股定理求得 SKIPIF 1 < 0 ,從而得出 SKIPIF 1 < 0 的長,再根據(jù) SKIPIF 1 < 0 中結(jié)論即可得出答案.
【詳解】
解: SKIPIF 1 < 0 是等腰直角三角形,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 是正方形,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
故答案為: SKIPIF 1 < 0 ;
SKIPIF 1 < 0 無變化,理由如下:
如圖 SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
在正方形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ∽ SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 線段 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 的數(shù)量關(guān)系無變化;
SKIPIF 1 < 0 線段 SKIPIF 1 < 0 的長為 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
如圖,當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上時(shí),
由 SKIPIF 1 < 0 知, SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
根據(jù)勾股定理得: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 知, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 的延長線時(shí),如圖,
由 SKIPIF 1 < 0 知, SKIPIF 1 < 0 ,在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
根據(jù)勾股定理得: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 知, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
即當(dāng)正方形 SKIPIF 1 < 0 旋轉(zhuǎn)到 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 三點(diǎn)共線時(shí), SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了等腰直角三角形的性質(zhì),正方形的性質(zhì),旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),相似三角形的判定與性質(zhì),勾股定理及三角函數(shù)的定義等知識,運(yùn)用探究的結(jié)論解決新的問題是解題的關(guān)鍵.
4.問題提出
(1)如圖1,在四邊形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,將 SKIPIF 1 < 0 繞點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得 SKIPIF 1 < 0 .
①求線段 SKIPIF 1 < 0 的長;
②求點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 到 SKIPIF 1 < 0 的距離.
問題解決
(2)如圖2,為積極響應(yīng)北京冬奧會“三億人上冰雪”,讓冰雪運(yùn)動走向大眾,某地利用山谷坡地準(zhǔn)備建造一處滑雪場地 SKIPIF 1 < 0 ,按設(shè)計(jì)要求,在 SKIPIF 1 < 0 上選一點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 ,修建格擋 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,使 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 為工作區(qū), SKIPIF 1 < 0 為熱身試滑區(qū)域.已知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .請問是否存在符合設(shè)計(jì)要求的面積最大的熱身試滑區(qū)域 SKIPIF 1 < 0 ?若存在,求出 SKIPIF 1 < 0 面積的最大值及此時(shí) SKIPIF 1 < 0 的長;若不存在,請說明理由.
【答案】(1)① SKIPIF 1 < 0 ;②12;(2)當(dāng)AE=20m時(shí), SKIPIF 1 < 0 面積的最大,最大值為200m2.
【解析】
【分析】
(1)①過點(diǎn)D作DF⊥BC于點(diǎn)F,則∠BFD=90°,可得四邊形ABFD是矩形,從而得到DF=AB=7,BF=AD=2,再由勾股定理,即可求解;②過點(diǎn)E作EG⊥BC交BC延長線于點(diǎn)G,過點(diǎn)D作DH⊥EG于點(diǎn)H,可得四邊形DFGH是矩形,從而得到△CDF≌△EDH,進(jìn)而得到DH=DF=7,EH=CF=5,即可求解;
(2)過點(diǎn)B作BQ⊥AC,交AC延長線于點(diǎn)Q,過點(diǎn)D作DP⊥AC,交AC延長線于點(diǎn)P,設(shè)AE=x,則EC= 31-x,根據(jù)直角三角形的性質(zhì)可得 SKIPIF 1 < 0 ,從而得到EQ= 31-x+9=(40-x)cm,再證明△BEQ≌△EDP,可得EQ=DP=(40-x)cm,可得到 SKIPIF 1 < 0 ,再利用二次函數(shù)的性質(zhì),即可求解.
【詳解】
解:①如圖,過點(diǎn)D作DF⊥BC于點(diǎn)F,則∠BFD=90°,
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴∠A=90°,
∴∠A=∠ABC=∠BFD=90°,
∴四邊形ABFD是矩形,
∴DF=AB=7,BF=AD=2,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴CF=5,
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
②如圖,過點(diǎn)E作EG⊥BC交BC延長線于點(diǎn)G,過點(diǎn)D作DH⊥EG于點(diǎn)H,
根據(jù)題意得:∠CDE=90°,CD=ED,
∵∠FGH=∠DHG=∠DFG=∠DHE=90°,
∴四邊形DFGH是矩形,
∴∠FDH=90°,HG=DF=7,
∴∠CDF=∠EDH,
∴△CDF≌△EDH,
∴DH=DF=7,EH=CF=5,
∴EG=EH+HG=12,
即點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 到 SKIPIF 1 < 0 的距離為12;
(2)如圖,過點(diǎn)B作BQ⊥AC,交AC延長線于點(diǎn)Q,過點(diǎn)D作DP⊥AC,交AC延長線于點(diǎn)P,
設(shè)AE=x,則EC=AC-AE=31-x,
∵∠ACB=120°,
∴∠BCQ=180°-∠ACB= 180°-120°=60°,
∵BQ⊥AQ,
∴∠BQC=90°,
∴∠CBQ=30°,
∵BC=18cm,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴EQ=EC+CQ=31-x+9=(40-x)cm,
∵∠BED=90°,
∴∠BEC+∠DEC=90°,
∵∠BEC+∠EBQ=90°,
∴∠DEC=∠EBQ,
∵∠BQE=∠EPD=90°,BE=DE,
∴△BEQ≌△EDP(AAS),
∴EQ=DP=(40-x)cm,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴當(dāng)x=20時(shí),S△ADE最大,最大值為200,
即當(dāng)AE=20m時(shí), SKIPIF 1 < 0 面積的最大,最大值為200m2.
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了矩形的判定和性質(zhì),勾股定理,圖形的旋轉(zhuǎn),二次函數(shù)的性質(zhì),全等三角形的判定和性質(zhì),熟練掌握矩形的判定和性質(zhì),勾股定理,圖形的旋轉(zhuǎn),二次函數(shù)的性質(zhì),全等三角形的判定和性質(zhì)是解題的關(guān)鍵.
5.已知正方形ABCD中,點(diǎn)E是邊CD上一點(diǎn)(不與C、D重合),將△ADE繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到△ABF,如圖1,連接EF分別交AC、AB于點(diǎn)P、G.
(1)請判斷△AEF的形狀;
(2)求證: SKIPIF 1 < 0
(3)如圖2,當(dāng)點(diǎn)E是邊CD的中點(diǎn)時(shí),PE=1,求AG的長.
【答案】(1)△AEF是等腰直角三角形;(2)見解析;(3) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得到,AF=AE, SKIPIF 1 < 0 ,再證得∠FAE=90°,即可判斷△AEF的形狀;
(2)利用正方形的性質(zhì)只要證明△APG∽△FPA即可證得 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)設(shè)正方形的邊長為2a,根據(jù)點(diǎn)E時(shí)邊CD的中點(diǎn),結(jié)合旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得到 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,再證得△AGP∽△EGA,利用相似三角形的性質(zhì)即可求得結(jié)論.
(1)由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)可知,AF=AE, SKIPIF 1 < 0 ,
∵四邊形 SKIPIF 1 < 0 是正方形,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴∠FAE=90°,
∴△AEF是等腰直角三角形。
(2)證明:∵四邊形ABCD是正方形,∠CAB=45°,即∠PAG=45°
由(1)可得∠AFE=45°,
∴∠PAG=∠AFP=45°,
又∵∠APG=∠FPA,
∴△APG∽△FPA,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
(3)解:設(shè)正方形的邊長為2a.
∵△ADE繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到△ABF,
∴∠ABF=∠D=90°,DE=BF,
∵∠ABC=90°,
∴∠FBC=180°,
∴F,B,C共線,
∵DE=EC=BF=a,BC=2a,
∴CF=3a, SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∵∠GAP=∠AEG=45°,∠AGP=∠EGA,
∴△AGP∽△EGA,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題考查了正方形的性質(zhì),旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),勾股定理及相似三角形的判定和性質(zhì),熟練掌握已經(jīng)學(xué)過的知識是解題的關(guān)鍵.
6.(1)問題發(fā)現(xiàn):
如圖 SKIPIF 1 < 0 ,在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 為 SKIPIF 1 < 0 的中點(diǎn),以 SKIPIF 1 < 0 為一邊作正方形 SKIPIF 1 < 0 ,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 恰好與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 重合,則線段 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 的數(shù)量關(guān)系為______;
(2)拓展探究:
在(1)的條件下,如果正方形 SKIPIF 1 < 0 繞點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 旋轉(zhuǎn),連接 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,線段 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 的數(shù)量關(guān)系有無變化?請僅就圖 SKIPIF 1 < 0 的情形給出證明;
(3)問題解決:
當(dāng)正方形 SKIPIF 1 < 0 旋轉(zhuǎn)到 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 三點(diǎn)共線時(shí)候,直接寫出線段 SKIPIF 1 < 0 的長.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)無變化,理由見解析;(3) SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)在正方形CDEF中,根據(jù)勾股定理可得 SKIPIF 1 < 0 ,即可求解;
(2)在Rt△ABC中,利用銳角三角形函數(shù)可得 SKIPIF 1 < 0 ,同理可得 SKIPIF 1 < 0 ,從而得到△ACF∽△BCE,即可求解;
(3)分兩種情況討論:當(dāng)點(diǎn)E在線段BF上時(shí),當(dāng)點(diǎn)E在線段BF的延長線上時(shí),即可求解.
【詳解】
解:(1) SKIPIF 1 < 0 ,理由如下:
∵四邊形CDEF是正方形,點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 恰好與點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 重合,
∴AF=CF,∠F=90°,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
故答案為 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)無變化,理由如下:
在Rt△ABC中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴∠ABC=∠ACB=45°,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
在正方形CDEF中, SKIPIF 1 < 0 ,
在Rt△CEF中, SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴∠FCA=∠ECB,
∴△ACF∽△BCE,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
(3)當(dāng)點(diǎn)E在線段BF上時(shí),如圖,
由(1)得: SKIPIF 1 < 0 ,
在Rt△BCF中, SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
由(2)得: SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ;
當(dāng)點(diǎn)E在線段BF的延長線上時(shí),如圖,
在Rt△ABC中,AB=AC=2,
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
在正方形ABCD中, SKIPIF 1 < 0 ,
在Rt△CEF中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴△ACF∽△BCE,
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
由(1)得 SKIPIF 1 < 0 ,
在Rt△BCF中, SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
由(2)得: SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
即當(dāng)正方形 SKIPIF 1 < 0 旋轉(zhuǎn)到 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 三點(diǎn)共線時(shí)候,線段 SKIPIF 1 < 0 的長為 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了四邊形的綜合題,熟練掌握正方形的性質(zhì),等腰直角三角形的判定和性質(zhì),圖形的旋轉(zhuǎn),相似三角形的判定和性質(zhì),解直角三角形等知識是解題的關(guān)鍵.
7.如圖,點(diǎn)E,F(xiàn)分別在正方形ABCD的邊CD,BC上,且DE=CF,點(diǎn)P在射線BC上(點(diǎn)P不與點(diǎn)F重合).將線段EP繞點(diǎn)E順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90?得到線段EG,過點(diǎn)E作GD的垂線QH,垂足為點(diǎn)H,交射線BC于點(diǎn)Q.
(1)如圖①,若點(diǎn)E是CD的中點(diǎn),點(diǎn)P在線段BF上,則線段BP,QC,EC的數(shù)量關(guān)系為_______;
(2)如圖②,若點(diǎn)E不是CD的中點(diǎn),點(diǎn)P在線段BF上,判斷(1)中的結(jié)論是否仍然成立.若成立,請寫出證明過程;若不成立,請說明理由;
(3)若正方形ABCD的邊長為6,AB=3DE,CQ=1,請直接寫出線段BP的長.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ,理由見解析
(2)結(jié)論仍然成立,理由見解析
(3)線段 SKIPIF 1 < 0 的長為3或5
【解析】
【分析】
(1)由 SKIPIF 1 < 0 證明 SKIPIF 1 < 0 ,得出 SKIPIF 1 < 0 ,即可得出結(jié)論;
(2)由 SKIPIF 1 < 0 證明 SKIPIF 1 < 0 ,得出 SKIPIF 1 < 0 ,即可得出結(jié)論;
(3)①當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上時(shí),點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上,由(2)可知: SKIPIF 1 < 0 ,求出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,即可得出答案;
②當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上時(shí),點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 的延長線上,由全等三角形的性質(zhì)得出 SKIPIF 1 < 0 ,求出 SKIPIF 1 < 0 ,得出 SKIPIF 1 < 0 ;即可得出答案.
(1)解: SKIPIF 1 < 0 ;理由如下:
SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 是正方形,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 中,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ;
故答案為: SKIPIF 1 < 0 ;
(2)解:結(jié)論仍然成立,理由如下:
由題意得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 是正方形,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 中,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)解:分兩種情況:
①當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上時(shí),點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上,
由(2)可知: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ;
②當(dāng)點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 上時(shí),點(diǎn) SKIPIF 1 < 0 在線段 SKIPIF 1 < 0 的延長線上,如圖3所示:
同(2)可得: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ;
綜上所述,線段 SKIPIF 1 < 0 的長為3或5.
【點(diǎn)睛】
本題是四邊形綜合題目,考查了正方形的性質(zhì)、旋轉(zhuǎn)變換的性質(zhì)、全等三角形的判定與性質(zhì)、直角三角形的性質(zhì)以及分類討論等知識,本題綜合性強(qiáng),解題的關(guān)鍵是證明三角形全等.
8.如圖,四邊形 SKIPIF 1 < 0 是菱形, SKIPIF 1 < 0 .
(1)如圖1,以點(diǎn)C為頂點(diǎn)作頂角為 SKIPIF 1 < 0 的等腰 SKIPIF 1 < 0 ,且B、E、F在同一條直線上,連接 SKIPIF 1 < 0 ,求證: SKIPIF 1 < 0 ;
(2)如圖2,點(diǎn)N是邊 SKIPIF 1 < 0 上一點(diǎn),點(diǎn)M是菱形外一點(diǎn),且 SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 ,延長 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 于點(diǎn)F,連接 SKIPIF 1 < 0 .
①求 SKIPIF 1 < 0 的度數(shù);
②如圖3,把 SKIPIF 1 < 0 繞點(diǎn)F順時(shí)針旋轉(zhuǎn) SKIPIF 1 < 0 得到 SKIPIF 1 < 0 ,連接 SKIPIF 1 < 0 ,求證: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1)見解析
(2)①30°,②見解析
【解析】
【分析】
(1)由SAS證明△BCE≌△DCF即可;
(2)①以點(diǎn)C為頂點(diǎn)作∠ECF=120°交BF于E,證△BCN≌△DCM(SAS),得∠CBE=∠CDF,再證△BCE≌△DCF(ASA),得CE=CF,然后由等腰三角形的性質(zhì)和三角形內(nèi)角和定理求解即可;
②以點(diǎn)C為頂點(diǎn)作∠ECF=120°交BF于E,同①得△BCE≌△DCF(ASA),則BE=DF,CE=CF,再由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得∠CFP=120°,CF=PF,然后證四邊形CEFP是平行四邊形,得EF=CP,即可得出結(jié)論.
(1)證明:∵四邊形ABCD是菱形,∠A=120°,
∴BC=DC,∠BCD=∠A=120°,
∵△CEF是頂角為120°的等腰三角形,CE=CF,
∴∠ECF=120°,
∴∠BCD=∠ECF,
∴∠BCD-∠DCE=∠ECF-∠DCE,
即∠BCE=∠DCF,
在△BCE和△DCF中,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴△BCE≌△DCF(SAS);
(2)①解:以點(diǎn)C為頂點(diǎn)作∠ECF=120°交BF于E,
在△BCN和△DCM中,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴△BCN≌△DCM(SAS),
∴∠CBE=∠CDF,
∵∠BCD=∠ECF=120°,
∴∠BCD-∠DCE=∠ECF-∠DCE,
即∠BCE=∠DCF,
在△BCE和△DCF中,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴△BCE≌△DCF(ASA),
∴CE=CF,
∴∠CFB=∠CEF= SKIPIF 1 < 0 ×(180°-120°)=30°;
②證明:以點(diǎn)C為頂點(diǎn)作∠ECF=120°交BF于E,
同①得:△BCE≌△DCF(ASA),
∴BE=DF,CE=CF,
∵把FC繞點(diǎn)F順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°得到FP,
∴∠CFP=120°,CF=PF,
∴∠ECF=CFP,CE=FP,
∴CE SKIPIF 1 < 0 FP,
∴四邊形CEFP是平行四邊形,
∴EF=CP,
∴BF=EF+BE=CP+DF.
【點(diǎn)睛】
本題是四邊形綜合題目,考查了菱形的性質(zhì)、平行四邊形的判定與性質(zhì)、全等三角形的判定與性質(zhì)、等腰三角形的性質(zhì)、旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)、平行線的判定等知識,本題綜合性強(qiáng),解題的關(guān)鍵是正確作出輔助線構(gòu)造全等三角形,屬于中考??碱}型.
9.如圖1,把一個(gè)含45°角的直角三角板ECF和一個(gè)正方形ABCD擺放在一起,使三角板的直角頂點(diǎn)和正方形的頂點(diǎn)C重合,點(diǎn)E、F分別在正方形的邊CB、CD上,連AF 取AF的中點(diǎn)M,EF的中點(diǎn)N,連接MD、MN.
(1)請判斷MD與MN之間的數(shù)量關(guān)系,直接寫出結(jié)論;
(2)將圖1中的直角三角板ECF繞點(diǎn)C順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°得到圖2,其他條件不變,則(1)中的結(jié)論還成立嗎?若成立,請加以證明;若不成立,請說明理由.
(3)連接DN,若AB=3,CE=2,將圖1中的直角三角板ECF繞點(diǎn)C在平面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn),其他條件不變,請直接寫出△DMN面積的最大值和最小值.
【答案】(1)MD=MN
(2)成立,見解析
(3)最大值為 SKIPIF 1 < 0 ,最小值為 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】
(1)連接 SKIPIF 1 < 0 ,證明 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 , 由 SKIPIF 1 < 0 為 SKIPIF 1 < 0 的中位線得到 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 為 SKIPIF 1 < 0 的中線可得 SKIPIF 1 < 0 ,故證明 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)證明過程同(1);
(3)由(2)可知 SKIPIF 1 < 0 ,證明 SKIPIF 1 < 0 ,于是 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,根據(jù)旋轉(zhuǎn)性質(zhì)得到 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,將 SKIPIF 1 < 0 與 SKIPIF 1 < 0 代入 SKIPIF 1 < 0 中即可得到.
(1) SKIPIF 1 < 0 ,
證明:如圖1,連接 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 是正方形,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 為 SKIPIF 1 < 0 的中位線,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 為 SKIPIF 1 < 0 的中線,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ;
(3)解:結(jié)論仍然成立.
理由:如圖2,連接 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 是正方形,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 分別為 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 中點(diǎn),
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ;
(3)解:如圖2,連接 SKIPIF 1 < 0 ,設(shè) SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 四邊形 SKIPIF 1 < 0 是正方形, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
由題可知 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 最小值 SKIPIF 1 < 0 ;
SKIPIF 1 < 0 當(dāng) SKIPIF 1 < 0 時(shí), SKIPIF 1 < 0 最大值 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 最大值為 SKIPIF 1 < 0 ,最小值為 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了正方形的性質(zhì),三角形的全等的判定與性質(zhì),中位線定理,勾股定理,旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)等知識,正確的理解題目條件,并且靈活應(yīng)用性質(zhì)以及定理是解決問題的關(guān)鍵.
10.【自主探究】
在課堂上,老師指導(dǎo)大家做以下實(shí)踐活動:大小相同的兩個(gè)矩形ABCD,AEFG重合在一起,將矩形AEFG繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn),使得點(diǎn)G落在線段BC上,連接DE交AG于點(diǎn)H,如圖(1).
在猜想線段HD與HE的數(shù)量關(guān)系時(shí),大家一致認(rèn)為HD=HE,并且有兩個(gè)小組給出如下的證明思路.
劉聰組:已知線段HE是直角三角形EAH的斜邊,故可構(gòu)造一個(gè)以HD為斜邊的直角三角形,通過證明這兩個(gè)三角形全等,即可得到HD=HE;
王慧組:要想證明HD=HE,可構(gòu)造一個(gè)三角形,使得點(diǎn)H,A在此三角形的兩條邊上,再利用平行線分線段成比例定理進(jìn)行證明.
(1)【操作思考】請你分別在圖(1)、圖(2)中作出符合“劉聰組”和“王慧組”思路的輔助線,并將輔助線的作法寫在下面的橫線上.
劉聰組:______
王慧組:______
(2)請你根據(jù)(1)中所作輔助線進(jìn)行判斷,下面說法正確的是( )
A.“劉聰組”的思路正確,“王慧組”的思路不正確
B.“王慧組”的思路正確,“劉聰組”的思路不正確
C.“劉聰組”和“王慧組”的思路都正確
D.“劉聰組”和“王慧組”的思路都不正確
(3)【變式證明】
將矩形AEFG繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn),使得點(diǎn)G落在線段CB的延長線上,連接DE交GA的延長線于點(diǎn)H,如圖(3),則HD=HE成立嗎?說明理由.
(4)【拓展延伸】將矩形ABCD繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn),使得點(diǎn)F落在CB的延長線上,連接DE交FA的延長線于點(diǎn)H,且點(diǎn)C,A,E在同一直線上,如圖(4),則HD=HE是否成立?如果成立,請直接寫出 SKIPIF 1 < 0 的值;如果不成立,請說明理由.
【答案】(1)過點(diǎn)D作DM⊥AG于點(diǎn)M,過點(diǎn)D作DN⊥AE交EA的延長線于點(diǎn)N(或過點(diǎn)D作DN//HA交EA的延長線于點(diǎn)N;
(2)C;
(3)HD= HE成立,理由見解析;
(4)HD=HE成立,此時(shí), SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)由劉聰組“構(gòu)造一個(gè)以HD為斜邊的直角三角形,通過證明這兩個(gè)三角形全等,得到HD=HE;”,因此過點(diǎn)D作DM⊥AG于點(diǎn)M,由王慧組“構(gòu)造一個(gè)三角形,使得點(diǎn)H,A在此三角形的兩條邊上,再利用平行線分線段成比例定理進(jìn)行證明.”,因此過點(diǎn)D作DN⊥AE交EA的延長線于點(diǎn)N;
(2)圖1中,證明△DMH≌△EAH,即可判斷HD= HE,圖2中,先證明AB =AN,
進(jìn)而得出AN= AE,再利用AH//ND得到HD= HE;
(3)如圖(3),過點(diǎn)D作DM⊥AG,交GA的延長線于點(diǎn)M,證明△DMH≌△EAH,即可判斷HD= HE,
(4)連接AC,BD交于點(diǎn)O,則AC = BD,OA=OB=OC,利用旋轉(zhuǎn)性質(zhì)得到AF=AC,∠CAB=∠FAE,然后證明△OAB是等邊三角形,進(jìn)而得出 SKIPIF 1 < 0 ;
(1)解:如圖1,過點(diǎn)D作DM⊥AG于點(diǎn)M,
如圖2,過點(diǎn)D作DN⊥AE交EA的延長線于點(diǎn)N(或過點(diǎn)D作DN//HA交EA的延長線于點(diǎn)N;
(2)解:如圖1,過點(diǎn)D作DM⊥AG,交GA于點(diǎn)M.
SKIPIF 1 < 0 CB//DA,
SKIPIF 1 < 0 ∠BGA=∠DAM,
SKIPIF 1 < 0 sin∠BGA =sin∠DAM,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 AG=AD,
SKIPIF 1 < 0 AB = DM,
SKIPIF 1 < 0 AE=DM.
又 SKIPIF 1 < 0 ∠M=∠EAH=90°,∠DHM=∠EHA,
SKIPIF 1 < 0 △DMH≌△EAH,
SKIPIF 1 < 0 HD= HE;
如圖2,過點(diǎn)D作DN⊥AE交EA的延長線于點(diǎn)N(或過點(diǎn)D作DN//HA交EA的延長線于點(diǎn)N).
SKIPIF 1 < 0 GA⊥EA,DN⊥EA,
SKIPIF 1 < 0 DN// HA,
SKIPIF 1 < 0 ∠NDA=∠DAH.
SKIPIF 1 < 0 CG//DA,
SKIPIF 1 < 0 ∠BGA=∠DAH,
SKIPIF 1 < 0 ∠BGA=∠NDA,
SKIPIF 1 < 0 sin∠BGA =sin∠NDA,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 AG=AD,
SKIPIF 1 < 0 AB =AN,
SKIPIF 1 < 0 AB=AE,
SKIPIF 1 < 0 AN= AE,
又 SKIPIF 1 < 0 AH//ND,
SKIPIF 1 < 0 HD= HE.
故選C.
(3)解:HD= HE成立,理由如下:
如圖(3),過點(diǎn)D作DM⊥AG,交GA的延長線于點(diǎn)M.
SKIPIF 1 < 0 CB//DA,
SKIPIF 1 < 0 ∠BGA=∠DAM,
SKIPIF 1 < 0 sin∠BGA =sin∠DAM,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 AG=AD,
SKIPIF 1 < 0 AB = DM,
SKIPIF 1 < 0 AE=DM.
又 SKIPIF 1 < 0 ∠M=∠EAH=90°,∠DHM=∠EHA,
SKIPIF 1 < 0 △DMH≌△EAH,
SKIPIF 1 < 0 HD= HE;
(4)解:HD=HE成立, SKIPIF 1 < 0 .理由如下:
如圖5,連接AC,BD交于點(diǎn)O,則AC = BD,OA=OB=OC.
SKIPIF 1 < 0 將矩形ABCD繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn),使得點(diǎn)F落在CB的延長線上,連接DE交FA的延長線于點(diǎn)H,且點(diǎn)C,A,E在同一直線上,
SKIPIF 1 < 0 AF=AC,∠CAB=∠FAE.
又 SKIPIF 1 < 0 AB⊥CF,
SKIPIF 1 < 0 CB=BF,∠FAB=∠CAB=∠FAE,
SKIPIF 1 < 0 ∠CAB =60°.
又 SKIPIF 1 < 0 OA =OB,
SKIPIF 1 < 0 △OAB是等邊三角形,
SKIPIF 1 < 0 OA=AB=AE.
SKIPIF 1 < 0 CB=BF,OC=OA,
SKIPIF 1 < 0 OB//AF,即OD//AH,
SKIPIF 1 < 0 HD=HE.
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了矩形的性質(zhì)、旋轉(zhuǎn)性質(zhì)、等邊三角形的判定及性質(zhì)、全等三角形的判定及性質(zhì)以及直角三角函數(shù),熟練掌握旋轉(zhuǎn)圖形的性質(zhì)是解題的關(guān)鍵.
11.實(shí)踐與探究
情境:在正方形ABCD中,AB=5,點(diǎn)F在AC上,且 SKIPIF 1 < 0 ,過點(diǎn)F作EF⊥AC,交CD于點(diǎn)E,連接AE,AF.
(1)問題發(fā)現(xiàn)
圖(1)中,線段AE與BF的數(shù)量關(guān)系是______;
直線AE與直線BF的夾角的度數(shù)是______.
(2)問題拓展
當(dāng)△CEF繞點(diǎn)C順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),(1)中的結(jié)論是否成立?若成立,請僅就圖2的情形給出證明;若不成立,說明理由.
(3)問題延伸
在(2)的條件下,當(dāng)點(diǎn)F到直線BC的距離為2時(shí),直接寫出AE的長.
【答案】(1)AE SKIPIF 1 < 0 BF,45°.(2)結(jié)論不變,理由見詳解(3) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)如圖①中,延長BF交AE的延長線于點(diǎn)T.證明△ACE∽△BCF,推出 SKIPIF 1 < 0 ,∠CAE=∠CBF,可得結(jié)論.
(2)結(jié)論不變,證明方法類似(1).
(3)分四種情形:如圖③﹣1中,當(dāng)點(diǎn)F在AC上時(shí),如圖③﹣2中,當(dāng)點(diǎn)F到BC的距離為2時(shí),利用勾股定理求出BF即可,當(dāng)點(diǎn)F在直線BC的下方時(shí),同法可得AE的長.
(1)如圖①中,延長BF交AE的延長線于點(diǎn)T.
∵四邊形ABCD是正方形,
∴AC SKIPIF 1 < 0 BC,∠ACB=∠ACE=45°,
∵EF⊥CF,
∴∠CFE=90°,
∴∠CEF=∠FCE=45°,
∴EC SKIPIF 1 < 0 CF,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴△ACE∽△BCF,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,∠CAE=∠CBF,
∴AE SKIPIF 1 < 0 BF,
∵∠CFB=∠AFT,
∴∠ATF=∠BCF=45°,
∴直線AE與直線BF的夾角為45°,
故答案為:AE SKIPIF 1 < 0 BF,45°.
(2)結(jié)論不變.
理由:如圖②中,設(shè)AC交BF于點(diǎn)O,延長BF交AE于點(diǎn)J.
∵△ABC,△CFE都是等腰直角三角形,
∴∠ACB=∠ECF=45°,AC SKIPIF 1 < 0 BC,EC SKIPIF 1 < 0 CF,
∴∠BCF=∠ACE, SKIPIF 1 < 0 ,
∴△ACE∽△BCF,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,∠CAE=∠CBF,
∴AE SKIPIF 1 < 0 BF,
∵∠BOC=∠AOJ,
∴∠AJO=∠ACB=45°,
∴直線AE與直線BF的夾角為45°.
(3)如圖③﹣1中,當(dāng)點(diǎn)F在AC上時(shí),過點(diǎn)F作FH⊥BC于點(diǎn)H.
∵△CFH是等腰直角三角形,CF=2 SKIPIF 1 < 0 ,
∴FH=CH=2,
此時(shí)點(diǎn)F到BC的距離為2,滿足條件,
∴BH=BC-CH=5﹣2=3,
∴BF SKIPIF 1 < 0 ,
∴AE SKIPIF 1 < 0 BF SKIPIF 1 < 0 .
如圖③﹣2中,當(dāng)點(diǎn)F到BC的距離為2時(shí),
BF SKIPIF 1 < 0 ,
∴AE SKIPIF 1 < 0 BF SKIPIF 1 < 0 ,
當(dāng)點(diǎn)F在直線BC的下方時(shí),同法可得AE的長為 SKIPIF 1 < 0 ,
綜上所述,滿足條件的AE的值為 SKIPIF 1 < 0 .
【點(diǎn)睛】
本題屬于四邊形綜合題,考查了正方形的性質(zhì),解直角三角形,相似三角形的判定和性質(zhì)等知識,解題的關(guān)鍵是正確尋找相似三角形解決問題,學(xué)會用分類討論的思想思考問題,屬于中考壓軸題.
這是一份初中數(shù)學(xué)蘇科版七年級下冊9.4 乘法公式練習(xí),共48頁。試卷主要包含了72﹣457,\,,5.等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份蘇科版七年級下冊9.4 乘法公式隨堂練習(xí)題,共49頁。試卷主要包含了72﹣457,\,,5.等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份中考數(shù)學(xué)二輪培優(yōu)專題18 矩形折疊問題(2份打包,原卷版+解析版),共11頁。
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