TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc32165" 【題型1 利用平行線分線段成比例進(jìn)行求值或證明】 PAGEREF _Tc32165 \h 1
\l "_Tc24648" 【題型3 利用相似三角形的判定與結(jié)論求長度】 PAGEREF _Tc24648 \h 13
\l "_Tc9641" 【題型4 利用相似三角形的判定與結(jié)論求面積】 PAGEREF _Tc9641 \h 20
\l "_Tc11092" 【題型5 利用相似三角形的判定與結(jié)論求最值】 PAGEREF _Tc11092 \h 28
\l "_Tc32733" 【題型6 利用相似三角形的判定與結(jié)論解決規(guī)律探究問題】 PAGEREF _Tc32733 \h 37
\l "_Tc23768" 【題型7 利用相似三角形的判定與結(jié)論解決動態(tài)探究問題】 PAGEREF _Tc23768 \h 42
\l "_Tc21655" 【題型8 利用相似三角形的判定與結(jié)論解決多結(jié)論問題】 PAGEREF _Tc21655 \h 51
\l "_Tc9716" 【題型9 利用相似三角形的判定與結(jié)論解決新定義問題】 PAGEREF _Tc9716 \h 60
\l "_Tc6650" 【題型10 利用相似三角形的判定與結(jié)論在格點(diǎn)中作圖】 PAGEREF _Tc6650 \h 69
【題型1 利用平行線分線段成比例進(jìn)行求值或證明】
【例1】(2023秋·福建三明·九年級統(tǒng)考期中)請閱讀以下材料,并完成相應(yīng)的問題:
角平分線分線段成比例定理,如圖1,在△ABC中,AD平分∠BAC,則ABAC=BDCD.
下面是這個定理的部分證明過程.
證明:如圖2,過點(diǎn)C作CE∥DA.交BA的延長線于點(diǎn)E.…
任務(wù):
(1)請按照上面的證明思路,寫出該證明過程的剩余部分;
(2)如圖3,已知Rt△ABC中,AB=3,BC=4,∠ABC=90°,AD平分∠BAC,求△ABD的周長.
【答案】(1)見解析
(2)9+352
【分析】(1)過C作CE∥DA,交BA的延長線于E,利用平行線分線段成比例定理得到BDCD=BAEA,利用平行線的性質(zhì)得∠2=∠ACE,∠1=∠E,由∠1=∠2得∠ACE=∠E,所以AE=AC,于是有ABAC=BDCD;
(2)先利用勾股定理計算出AC=5,再利用(1)中的結(jié)論得到ACAB=CDBD,即53=CDBD,則可計算出BD=32,然后利用勾股定理計算出AD=325,從而可得到△ABD的周長.
【詳解】(1)證明:如圖2,過C作CE∥DA.交BA的延長線于E,
∵CE∥AD,
∴BDCD=BAEA,∠2=∠ACE,∠1=∠E,
∵∠1=∠2,
∴∠ACE=∠E,
∴AE=AC,
∴ABAC=BDCD.
(2)解:如圖3,∵AB=3,BC=4,∠ABC=90°,
∴AC=BC2+AB2=42+32=5,
∵AD平分∠BAC,
∴ACAB=CDBD,即53=CDBD,
∴BD=38BC=38×4=32,
∴AD=BD2+AB2=322+32=325,
∴△ABD的周長=32+3+325=9+352.
【點(diǎn)睛】本題考查了平行線分線段成比例定理,勾股定理,掌握平行線分線段成比例定理,理解角平分線分線段成比例定理是關(guān)鍵.
【變式1-1】(2023春·山西呂梁·九年級統(tǒng)考期末)如圖,矩形ABCD中,2AB=BC=6,把△ADC沿著AD翻折得到△ADC′,連接BC′交AD于點(diǎn)E,點(diǎn)M是EC′的中點(diǎn),點(diǎn)N是AC的中點(diǎn),連接MN,則MN的長為 .

【答案】352
【分析】如圖所示,連接EN,過點(diǎn)M作MT⊥AD于點(diǎn)T,MN與AD交于點(diǎn)K,可證△BCC′,△EDC′,△ETM都是等腰直角三角形,點(diǎn)E是BC′,AD的中點(diǎn),可得MT是△EDC′的中位線,NE是△ACD的中位線,再證△MTK≌△NEK(AAS),可得MN=2MK,在Rt△MTK中根據(jù)勾股定理即可求解.
【詳解】解:如圖所示,連接EN,過點(diǎn)M作MT⊥AD于點(diǎn)T,MN與AD交于點(diǎn)K,

∵四邊形ABCD是矩形,2AB=BC=6,
∴∠ADC=90°,AB=CD=12BC=12×6=3,BC=AD=6,
∵△ADC沿著AD翻折得到△ADC′,
∴∠ADC=∠ADC′=90°,CD=DC′=3+3=6,則CC′=BC=6,
∴△BCC′是等腰直角三角形,∠CBC′=∠CC′B=45°,
∵DE∥BC,
∴∠DEC′=∠CBC′=45°,且∠BC′C=45°,
∴△EDC′是等腰直角三角形,則C′D=DE=3,
在Rt△EDC′中,點(diǎn)M是EC′的中點(diǎn),MT⊥DE,C′D⊥DE,
∴MT∥C′D,
∴EMEC=ETED,即12=ET3,
∴ET=32,即點(diǎn)T是ED的中點(diǎn),
∴MT是△EDC′的中位線,則MT=12C′D=12×3=32,
∵BC=6,DE=C′D=3,
∴點(diǎn)E是AD的中點(diǎn),
∵點(diǎn)N是AC的中點(diǎn),
∴NE是△ADC的中位線,
∴NE∥CD,NE=12CD=12×3=32,
∴MT=NE=32,
∵M(jìn)T⊥BD,
∴∠MTK=90°,
∵NE∥CD,∠CDE=90°
∴∠NEK+∠CDE=180°,
∴∠NEK=90°,即EN⊥BC,
∴∠MTK=∠NEK=90°,
在△MTK,△NEK中,
∠MTK=∠NEK∠MKT=∠NKEMT=NE,
∴△MTK≌△NEK(AAS),
∴MK=NK,TK=EK,
∴點(diǎn)K是ET的中點(diǎn),
∴TK=EK=12ET=12MT=12×32=34,
∴在Rt△MTK中,MK=MT2+TK2=322+342=354,
∴MN=2MK=2×354=352,
故答案為:352.
【點(diǎn)睛】本題主要考查矩形的性質(zhì),等腰三角形的性質(zhì),中位線的判定和性質(zhì),直角三角形的性質(zhì),全等三角形的判斷和性質(zhì)的綜合,掌握以上知識的綜合運(yùn)用是解題的關(guān)鍵.
【變式1-2】(2023·陜西西安·陜西師大附中??寄M預(yù)測)如圖,點(diǎn)P是?ABCD內(nèi)的一點(diǎn),連接PA,PB,PC,PD,過點(diǎn)P作PE∥BC,PF∥AB,分別交AB、BC于點(diǎn)E、F,若S△PAD=1,S△PCD=2,S△PBC=4,則四邊形PEBF的面積為 .

【答案】245
【分析】過點(diǎn)P作PQ⊥AB于點(diǎn)Q,交CD于點(diǎn)R,作PM⊥AD于M,交CB于點(diǎn)N,根據(jù)已知先求出S?ABCD=AD?MN=10,然后求出S△PAB=3,再根據(jù)面積比求出PMPN=14,PRPQ=23,結(jié)合平行線分線段成比例可得AEBE=PMPN=14,進(jìn)而得到PQ=35QR,BE=45AB,然后根據(jù)平行四邊形的面積公式計算即可.
【詳解】解:過點(diǎn)P作PQ⊥AB于點(diǎn)Q,交CD于點(diǎn)R,作PM⊥AD于M,交CB于點(diǎn)N,

∵四邊形ABCD是平行四邊形,
∴AB∥CD,AD∥BC,AB=CD,AD=CB,
∴PR⊥CD,PN⊥CB,
∵S△PAD=1,S△PCD=2,S△PBC=4,
∴S△PAD+S△PBC=12AD?PM+12CB?PN=12AD?MN=1+4=5,
∴S?ABCD=AD?MN=10,
∴12AB?PQ+12CD?PR=12AB?PQ+2=12AB?QR=12S?ABCD=5,
∴S△PAB=12AB?PQ=3,
∴S△PADS△PBC=12AD?PM12CB?PN=PMPN=14,S△PCDS△PAB=12CD?PR12AB?PQ=PRPQ=23,
∵PE∥BC,PF∥AB,
∴四邊形PEBF是平行四邊形,
∵AM∥PE∥BC,
∴AEBE=PMPN=14,
∴PQ=35QR,BE=45AB,
∴S四邊形PEBF=BE·PQ=45AB×35QR=1225AB?QR=1225S?ABCD=1225×10=245,
故答案為:245.
【點(diǎn)睛】此題重點(diǎn)考查平行四邊形的判定與性質(zhì)、三角形的面積公式、平行線分線段成比例定理等知識,此題的計算和推理過程較為復(fù)雜,求出PQ=35QR,BE=45AB是解題的關(guān)鍵.
【變式1-3】(2023春·廣東·九年級專題練習(xí))定義新概念:有一組鄰邊相等,且它們的夾角是直角的凸四邊形叫做等腰直角四邊形.
(1)如圖①,等腰直角四邊形ABCD,AB=BC=4,∠ABC=90°.
①若CD=3,AC⊥CD于點(diǎn)C,求AD的長;
②若AD=DC,∠ADC=45°,求BD的長;
(2)如圖②,在矩形ABCD中AB=6,BC=15,點(diǎn)P是對角線BD上的一點(diǎn),且BP=2PD,過點(diǎn)P作直線分別交邊AD,BC于點(diǎn)E,F(xiàn),要使四邊形ABFE是等腰直角四邊形,求AE的長.
【答案】(1)①41;②42+4
(2)滿足條件的AE的長為12
【分析】(1)①根據(jù)勾股定理求出AC,再根據(jù)勾股定理求出AD的值;
②連接AC、BD,交于點(diǎn)F,過點(diǎn)C作EC⊥BC,交BD于點(diǎn)E,證明BD垂直平分AC,得出AF=CF,證明∠ECD=∠CDE,得出CE=DE,證明∠BEC=∠CBE,得出CE=BC=4,根據(jù)勾股定理求出BE=BC2+CE2=42,即可得出答案;
(2)若EF⊥BC,則AE≠EF,BF≠EF,推出四邊形ABFE表示等腰直角四邊形,不符合條件.若EF與BC不垂直,當(dāng)AE=AB時,此時四邊形ABFE是等腰直角四邊形,當(dāng)BF=AB時,此時四邊形ABFE是等腰直角四邊形,分別求解即可.
【詳解】(1)解:①連接AC,如圖所示:
∵AB=BC=4,∠ABC=90°,
∴AC=AB2+BC2=42,
∵AC⊥CD,
∴∠ACD=90°,
∴AD=AC2+CD2=422+32=41;
②連接AC、BD,交于點(diǎn)F,過點(diǎn)C作EC⊥BC,交BD于點(diǎn)E,如圖所示:
則∠BCE=90°,
∵AB=BC=4,∠ABC=90°,
∴∠BAC=∠ACB=12×90°=45°,
∴∠ECF=90°?45°=45°,
∵AB=BC,AD=CD,
∴B、D在線段AC的垂直平分線上,
∴BD垂直平分AC,
∴AF=CF,∠CFD=∠CFB=90°,
∵AD=CD,
∴∠CDF=12∠ADC=12×45°=22.5°,
∴∠DCF=90°?22.5°=67.5°,
∴∠ECD=∠DCF?∠ECF=67.5°?45°=22.5°,
∴∠ECD=∠CDE,
∴CE=DE,
∵AB=BC,AF=CF,
∴∠CBF=12∠ABC=45°,
∵∠BCE=90°,
∴∠BEC=90°?45°=45°,
∴∠BEC=∠CBE,
∴CE=BC=4,
∴DE=CE=4,BE=BC2+CE2=42,
∴BD=BE+DE=42+4.
(2)解:∵四邊形ABCD為矩形,
∴AB=CD=6,AD=BC=15,∠ABC=∠BCD=∠CDA=∠BAD=90°,AD∥BC;
若EF⊥BC時,如圖所示:
則四邊形AEFB和DEFC為矩形,
∴EF=AB=6,DE=CF,AE=BF,
∵AD∥BC,
∴△DEP∽△BFP,
∴DEBF=DPBP=12,
∵DE+BF=DE+AE=15,
∴DE=5,BF=10,
∴AE=BF=10,
∴AE≠EF,BF≠EF;
∴四邊形ABFE不可能是等腰直角四邊形;
若EF與BC不垂直,當(dāng)AE=AB時,如圖所示:
∵AE=AB=6,
∴DE=AD?AE=15?6=9,
∵AD∥BC,
∴△DEP∽△BFP,
∴DEBF=DPBP=12,
∴BF=2DE=2×9=18,
∵18>15,
∴此時點(diǎn)F不在邊BC上,不符合題意;
若EF與BC不垂直,當(dāng)BF=AB時,如圖所示:
此時四邊形ABFE是等腰直角四邊形,
∴BF=AB=6,
∵DE∥BF,
∴△DEP∽△BFP,
∴DEBF=DPBP=12,
∴DE=12BF=3,
∴AE=AD?DE=15?3=12,
綜上所述,滿足條件的AE的長為12.
【點(diǎn)睛】本題主要考查了矩形的性質(zhì),相似三角形的判定和性質(zhì),勾股定理,等腰三角形的判定和性質(zhì),解題的關(guān)鍵是理解題意,作出輔助線,畫出相應(yīng)的圖形,數(shù)形結(jié)合,注意分類討論.
【題型2 利用相似三角形的判定與結(jié)論在格點(diǎn)中求值】
【例2】(2023·安徽宿州·統(tǒng)考一模)在正方形網(wǎng)格中,每個小正方形的頂點(diǎn)稱為格點(diǎn).如圖,點(diǎn)A、B、C、D均在格點(diǎn)上,連接AC、BD相交于點(diǎn)E,若小正方形的邊長為1,則點(diǎn)E到AB的距離為 .
【答案】65
【分析】證明△ABE∽△CDE,利用相似三角形的性質(zhì)即可求出答案.
【詳解】解:如圖,過點(diǎn)E作MN⊥AB,交AB于點(diǎn)M,交CD于點(diǎn)N,
∵AB∥CD,
∴∠BAE=∠DCE,∠ABE=∠CDE,MN⊥CD,
∴△ABE∽△CDE,
∴EMEN=ABCD=23,
∵M(jìn)N=3,
∴EM=23+2×3=65,即點(diǎn)E到AB的距離為65.
故答案為65.
【點(diǎn)睛】本題主要考查了相似三角形的判定與性質(zhì),解題的關(guān)鍵在于熟練掌握相似三角形的判定與性質(zhì).
【變式2-1】(2023·山東煙臺·統(tǒng)考一模)如圖,在方格紙中,△ABC和△DEF的頂點(diǎn)都在格點(diǎn)上,則∠BAC+∠ACB的度數(shù)為( )
A.30°B.45°C.60°D.75°
【答案】B
【分析】根據(jù)網(wǎng)格的特點(diǎn),利用勾股定理求得△ABC、△EDF各邊長,進(jìn)而證明△ABC∽△DEF,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)得出∠ABC=∠DEF=135°,即可求解.
【詳解】解:∵AB=12+22=5,BC=12+32=10,AC=5,
DE=12+12=2,EF=2,DF=12+32=10,
∵52=102=510,
∴ABDE=BCEF=ACDF,
∴△ABC∽△DEF,
∴∠ABC=∠DEF=135°,
∴∠BAC+∠ACB=180°?135°=45°,
故選:B.
【點(diǎn)睛】本題考查了勾股定理的性質(zhì),相似三角形的性質(zhì)與判定,熟練掌握其性質(zhì)是解決此題的關(guān)鍵.
【變式2-2】(2023春·江蘇泰州·九年級統(tǒng)考期末)如圖,點(diǎn)A、B、C、D、F在網(wǎng)格中的格點(diǎn)處,AF與BC相交于點(diǎn)E,設(shè)小正方形的邊長為1,則陰影部分△DEF的面積等于 .

【答案】92
【分析】先證明△ABE∽△ECF,設(shè)△CEF的高為h,AM=3,得出?=95,即可求出答案.
【詳解】解:

∵AB∥CD,AB=CD=2,CF=3,
∴∠ABE=∠ECF,
∵∠AEB=∠CEF,
∴△ABE∽△ECF,
設(shè)△CEF的高為h,AM=3,
∴ABCF=3???,
∴?=95,
∴陰影部分△DEF的面積12×95×5=92,
故答案為:92.
【點(diǎn)睛】本題考查相似三角形的判定與性質(zhì),掌握相似三角形的性質(zhì)是解題的關(guān)鍵.
【變式2-3】(2023秋·福建福州·九年級校聯(lián)考期末)在正方形網(wǎng)格中,A、B、C、D均為格點(diǎn),則∠BAC?∠DAE= .

【答案】45°
【分析】在正方形網(wǎng)格中,連接正方形的頂點(diǎn),作出Rt△EFD和Rt△EGD,設(shè)正方形網(wǎng)格的邊長為1,則有EG=12+12=2,F(xiàn)G=1,AG=2,可知EGAG=FGEG,可證△EGF∽△AGE,可得∠EFG=∠AEG,則可證出∠EFG=45°?∠EAG,根據(jù)作圖可知△CBA≌△FDE,得∠BAC=∠DEF,可以求出∠BAC?∠DAE=45°.
【詳解】解:如圖,在正方形網(wǎng)格中,連接正方形的頂點(diǎn),得到Rt△EFD和Rt△EGD,

設(shè)正方形網(wǎng)格的邊長為1,則有EG=12+12=2,F(xiàn)G=1,AG=2,
∴EGAG=22,F(xiàn)GEG=12=22,
∴EGAG=FGEG
∵∠EGF=∠AGE,
∴△EGF∽△AGE,
∴∠EFG=∠AEG,
∴∠EFG+∠EAG=∠AEG+∠EAG=∠EGD=45°,
∴∠EFG=45°?∠EAG,
又∵AB=DE=1,∠B=∠D=90°,BC=FD=2,
∴△CBA≌△FDE,
∴∠BAC=∠DEF,
∴∠BAC=∠DEF=90°?∠EFD=90°?45°?∠EAG,
即有:∠BAC?∠DAE=45°,
故答案為:45°.
【點(diǎn)睛】本題考查了勾股定理,相似三角形的判定和性質(zhì),全等三角形的性質(zhì),求得△EGF∽△AGE是解題的關(guān)鍵.
【題型3 利用相似三角形的判定與結(jié)論求長度】
【例3】(2023·黑龍江綏化·校考三模)在?ABCD中,AH⊥BD,垂足為H,∠ABD為銳角,且∠ABH=∠DAH,若AH=6,BD=5,則BC邊長為 .
【答案】10或15或7
【分析】如圖,設(shè)DH=x.利用相似三角形的性質(zhì),構(gòu)建方程即可解決問題;
【詳解】解:當(dāng)AH在△ABD內(nèi)部時,如圖,設(shè)DH=x.
∵AH⊥BD,
∴∠AHB=∠AHD=90°,
∵∠ABH=∠DAH,
∴△DAH∽△ABH,
∴ DHAH=AHBH,
∴ x6=65?x,
整理得:x2?5x+6=0,
解得x=2或3,
∴DH=2或3,
∴BC=AD=AH2+DH2=10或15,
當(dāng)AH在△ABD外部時,設(shè)DH=x.
∵△HAB∽△HDA,
∴AH2=BH?DH,
∴6=x(x+5),
∴x2+5x?6=0,
∴x=1,x=?6(舍去),
∴DH=1,
∴BC=AD=AH2+DH2=7,
故答案為10或15或7.
【點(diǎn)睛】本題考查平行四邊形的性質(zhì)、相似三角形的判定和性質(zhì)等知識,解題的關(guān)鍵是靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決問題,屬于中考常考題型.
【變式3-1】(2023秋·上?!ぞ拍昙壣虾M鈬Z大學(xué)附屬大境初級中學(xué)校考期中)如圖,在矩形ABCD中,已知AB=12,如果將矩形沿直線l翻折后,點(diǎn)B落在邊CD的中點(diǎn)E處,直線l分別與邊AB、BC交于點(diǎn)M、N,如果BN=6.5,那么AM的長為 .

【答案】94
【分析】連接NE,構(gòu)造直角三角形,依據(jù)折疊的性質(zhì)以及勾股定理,即可得到CN的長以及BC的長,再根據(jù)△BMN∽△CBE,得到比例式求出BM,進(jìn)而得出AM的長.
【詳解】解:如圖,連接NE,
∵四邊形ABCD為矩形,
∴CD=AB=12,∠ABC=∠C=90°,
∵E為CD的中點(diǎn),
∴CE=12CD=6,
∵將矩形沿直線l翻折后,點(diǎn)B落在邊CD的中點(diǎn)E處,直線l分別與邊AB、BC交于點(diǎn)M、N,
∴MN⊥BE,BN=EN=6.5,
在Rt△CNE中,CN=EN2?CE2=6.52?62=2.5,
∴AD=6.5+2.5=9,
∵∠MBE+∠BMN=90°,∠MBE+∠CBE=90°,
∴∠BMN=∠CBE,
又∵∠NBM=∠C,
∴△BMN∽△CBE,
∴ BMBC=BNCE,即BM9=6.56,
∴BM=394,
∴AM=AB?BM=12?394=94;
故答案為:94.

【點(diǎn)睛】本題主要考查了折疊問題、勾股定理以及相似三角形的判定與性質(zhì),解決問題的關(guān)鍵是作輔助線構(gòu)造直角三角形,運(yùn)用勾股定理和相似三角形的性質(zhì)進(jìn)行計算求解.
【變式3-2】(2023·河南鄭州·??既#┤鐖D,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知點(diǎn)A0,6,B?10,0,把△AOB繞點(diǎn)O按順時針方向旋轉(zhuǎn),點(diǎn)A,B的對應(yīng)點(diǎn)分別是A′,B′,連接AB′.當(dāng)點(diǎn)B′在第二象限內(nèi),AB′⊥y軸時,點(diǎn)A的對應(yīng)點(diǎn)A′的坐標(biāo)為 .

【答案】185,245
【分析】過點(diǎn)B′作B′D⊥OB于點(diǎn)D,過點(diǎn)A′作A′C⊥OC于點(diǎn)C,易得AB'=OD,B'D=OA,由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)知,OB′=OB=10,即有AB′=102?62=8.再證明 △B′OD∽△OA′C,即有B′OOA′=ODA′C=B′DOC,解得OC=185,A′C=245,問題得解.
【詳解】如圖,過點(diǎn)B′作B′D⊥OB于點(diǎn)D,過點(diǎn)A′作A′C⊥OC于點(diǎn)C,

∵AB′⊥y軸,A′C⊥OC,B′D⊥OB,
∴四邊形AB′DO是矩形,
∴AB'=OD,DB'=OA,
由題意可知,OA=6,OB=10,
∵AB′⊥y軸,
∴∠B′AO=90°,
由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)知,OB′=OB=10,∠AOB=∠A′OB′=90°,
在Rt△B′AO中,由勾股定理得AB′=102?62=8.
∵ ∠A′OB′=90°,
∴∠BOB′+∠A′OC=90°,
又∵∠A′OC+∠OA′C=90°,
∴∠BOB′=∠OA′C,
∴△B′OD∽△OA′C,
∴B′OOA′=ODA′C=B′DOC,即106=8A′C=6OC,
解得OC=185,A′C=245,
∴點(diǎn)A的對應(yīng)點(diǎn)A′的坐標(biāo)為185,245,
故答案為:185,245.
【點(diǎn)睛】本題主要考查了相似三角形的判定與性質(zhì),勾股定理,旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)等知識
【變式3-3】(2023·安徽合肥·校聯(lián)考模擬預(yù)測)等腰直角ΔABC與等腰直角ΔCDE的直角頂點(diǎn)C重合.DE與AC相交于F,CD的延長線交AB于G,連接BD.

(1)如圖1,求證:AC?CF=CE?CG;
(2)如圖2,B,D,E在同一條直線上,取AB的中點(diǎn)M,分別連接MC,ME,求證:MC=ME;
(3)如圖3,過A作BD的平行線,過B作AC的平行線,兩線相交于H,且點(diǎn)H在CG的延長線上,若BC=2BH,求AHDE的值.
【答案】(1)見解析
(2)見解析
(3)AHDE=2
【分析】(1)通過證明ΔECF∽ΔBCG,得到CECF=BCCG,再利用AC=BC等量代換即可;
(2)連接AE,由SAS證明ΔACE≌ΔBCD,得到∠EAC=∠DBC,從而證明∠AEF=90°,再利用直角三角形斜邊上的中線等于斜邊的一半即可得到結(jié)論;
(3)延長BD與AC交于點(diǎn)P,得到四邊形APBH為平行四邊形,從而得到BH=AP,AH=BP,通過等量代換可得四邊形PCBH為矩形,得到BP=CH,再設(shè)CD=x,可得CH=BP=AH=2x,DE=2x,即可得到AHDE的值.
【詳解】(1)證明:∵ΔABC、ΔCDE均為等腰直角三角形,∠ACB=∠ECD=90° ,
∴∠E=∠ABC=45°,AC=BC, EC=DC
∵∠ECA+∠ACG=∠ACG+∠BCG=90°,
∴∠ECA=∠BCG,
在ΔECF和ΔBCG中,
∠E=∠CBG∠ECA=∠BCG
∴ΔECF∽ΔBCG
∴CECF=BCCG
又∵AC=BC
∴CECF=ACCG,即AC?CF=CE?CG
(2)連接AE,

在ΔACE和ΔBCD中,
AC=BC∠ECA=∠BCGEC=DC
∴ΔACE≌ΔBCD(SAS)
∴∠EAC=∠DBC,
∵∠DBC+∠BFC=90° ,∠BFC=∠AFE ,
∴∠EAC+∠AFE=90°,即∠AEF=90° ,
在RtΔAEB中,
∵點(diǎn)M為AB中點(diǎn),
∴EM=12AB,
又∵CM=12AB,
∴MC=ME;
(3)延長BD與AC交于點(diǎn)P,連接PH,

∵AH∥BD,BH∥AC,
∴四邊形APBH為平行四邊形,
∴BH=AP,AH=BP ;
又∵BC=2BH,AC=BC,
∴AC=2AP,即點(diǎn)P為AC中點(diǎn),
∵PC=BH,PC∥BH,
∴四邊形PCBH為平行四邊形,
又∵∠ACB=90°,
∴?PCBH為矩形,
∴BP=CH,點(diǎn)D為對角線交點(diǎn),
設(shè)CD=x,則CH=BP=AH=2x,DE=2x,
∴AHDE=2x2x=2.
【點(diǎn)睛】本題是三角形與四邊形的綜合題目,考查了相似三角形的判定及性質(zhì),全等三角形的判定及性質(zhì),等腰直角三角形的性質(zhì),平行四邊形及矩形的判定性質(zhì),綜合性較強(qiáng),熟練掌握相關(guān)的性質(zhì)及判定,構(gòu)造合理的輔助線是解決本題的關(guān)鍵.
【題型4 利用相似三角形的判定與結(jié)論求面積】
【例4】(2023秋·安徽合肥·九年級校考期中)△ABC的邊上有D、E、F三點(diǎn),各點(diǎn)位置如圖所示.若∠B=∠FAC,BD=AC,∠BDE=∠C,則根據(jù)圖中標(biāo)示的長度,求四邊形ADEF與△ABC的面積比為何?( )

A.1:3B.1:4C.2:5D.3:8
【答案】D
【分析】先證明△CAF∽△CBA,再利用相似三角形的性質(zhì)求出AC=45,得出S△ACFS△ACB=516,再證明△BDE∽△BCA,求出S△BDES△ACB=516,即可求出答案.
【詳解】解:∵BE=7,EF=4,F(xiàn)C=5,
∴ BC=7+4+5=16,
∵∠B=∠FAC,∠C=∠C,
∴ △CAF∽△CBA,
∴ CACB=CFCA,
∴ CA2=CF?CB=5×16=80,
∵CA>0,
∴ AC=45,
∴ ACBC=4516=54,
∴ S△ACFS△ACB=ACBC2=542=516,
同理可證△BDE∽△BCA,
∵BD=AC,
∴ BDBC=ACBC=54,
∴ S△BDES△ACB=BDBC2=542=516,
∴四邊形ADEF與△ABC的面積比=16?5?5:16=3:8,
故選D.
【點(diǎn)睛】本題考查相似三角形的判定和性質(zhì),解題的關(guān)鍵是正確尋找相似三角形解決問題,屬于中考選擇題中的壓軸題.
【變式4-1】(2023·浙江溫州·校聯(lián)考三模)如圖1,在平面直角坐標(biāo)系中,直線y=kx+203過點(diǎn)A5,0,C2,a,與y軸交于點(diǎn)B.點(diǎn)D,E分別為線段OB,OA上的一點(diǎn)(不含端點(diǎn)),且CD⊥DE.

(1)求k和a的值;
(2)當(dāng)∠AEC與△CDE中的一個角相等時,求線段OD的長;
(3)如圖2,連接BE交CD于點(diǎn)H,將點(diǎn)B繞點(diǎn)H逆時針旋轉(zhuǎn)90°至點(diǎn)B′,若點(diǎn)B′到x軸的距離恰好等于OD的長,求△BDH的面積.
【答案】(1)k=?43,a=4
(2)OD=2或OD=4?23
(3)S=9839
【分析】(1)將A5,0代入y=kx+203求出k的值,得出一次函數(shù)解析式,將x=2代入y=?43x+203求出a的值即可;
(2)分三種情況:當(dāng)∠AEC=∠DCE時,當(dāng)∠AEC=∠CDE時,當(dāng)∠AEC=∠DEC時,分別畫出圖形,求出結(jié)果即可;
(3)連接B′H,B′D,過點(diǎn)H作HN⊥B′D于點(diǎn)N,HM⊥BD于點(diǎn)M,證明△BMH≌△B′NHAAS,得出MH=HN,證明四邊形MDNH為正方形,得出∠HDM=∠HDN=45°,證明△DOE為等腰直角三角形,得出OD=OE=2,求出OB=203,得出BD=OB?OD=203?2=143,設(shè)MH=MD=m,則BM=143?m,證明MH∥OE,得出BMBO=MHOE,即143?m203=m2,求出m=1413,根據(jù)三角形面積公式求出結(jié)果即可.
【詳解】(1)解:將A5,0代入y=kx+203,
解得k=?43.
將x=2代入y=?43x+203,得a=4.
(2)解:①當(dāng)∠AEC=∠DCE時,點(diǎn)E與點(diǎn)O重合,舍去
②當(dāng)∠AEC=∠CDE時,此時CE⊥OA,過點(diǎn)C作CF⊥BD于點(diǎn)F,

∵C2,4,
∴OE=CF=2,OF=4,
∵CD⊥DE,
∴∠CDE=90°,
∴∠CFD=∠CDE=∠DOE=90°,
∴∠FDC+∠ODE=∠ODE+∠OED=90°,
∴∠FDC=∠OED,
∴△CDF∽△DEO,
∴CFDF=ODOE,
設(shè)OD=x,則FD=4?x,
即24?x=x2,
解得:x1=x2=2,
經(jīng)檢驗(yàn)x=2是原方程的解,
∴OD=2;
③當(dāng)∠AEC=∠DEC時,作CG⊥OA于點(diǎn)G

∵EC平分∠DEG,CD⊥ED,CG⊥EA,
∴CD=CG=4,
∵DF=CD2?CF2=23,
∴OD=OF?DF=4?23;
綜上分析可知,OD=2或OD=4?23;
(3)解:連接B′H,B′D,過點(diǎn)H作HN⊥B′D于點(diǎn)N,HM⊥BD于點(diǎn)M,如圖所示:

由題意可得,B′D⊥BO,
根據(jù)旋轉(zhuǎn)可知,B′H⊥BH且B′H=BH,
∴∠BHB′=∠B′NH=∠BMH=90°,
∴∠BHM+∠MHB'=∠BHM+∠MBH=90°,
∴∠MBH=∠MHB′,
∵HM⊥BD,B′D⊥BO,
∴MH∥B′N,
∴∠MHB′=∠NB′H,
∴∠MBH=∠NB′H,
∴△BMH≌△B′NHAAS,
∴MH=HN,
∵∠HMD=∠MDN=∠DNH=90°,
∴四邊形MDNH為矩形,
∵M(jìn)H=HN,
∴四邊形MDNH為正方形,
∴∠HDM=∠HDN=45°,
∵∠CDE=90°,
∴∠NDE=90°?45°=45°,
∴∠ODE=90°?45°=45°,
∴△DOE為等腰直角三角形,
∴OD=OE=2,
把x=0代入y=kx+203得:y=203,
∴OB=203,
∴BD=OB?OD=203?2=143,
設(shè)MH=MD=m,則BM=143?m,
∵∠BMH=∠BOE=90°,
∴MH∥OE,
∴BMBO=MHOE,
即143?m203=m2,
解得m=1413,
∴S=143×1413×12=9839.
【點(diǎn)睛】本題主要考查了三角形全等的判定和性質(zhì),正方形的判定和性質(zhì),平行線分線段成比例,三角形相似的判定和性質(zhì),求一次函數(shù)的函數(shù)值,解題關(guān)鍵是數(shù)形結(jié)合,畫出相應(yīng)的圖形,作出輔助線,注意進(jìn)行分類討論.
【變式4-2】(2023春·上海靜安·九年級統(tǒng)考期末)(1)如圖1,梯形ABCD中,AD∥BC,AD=4,AB=3,BC=7,∠B=60°.求證:四邊形ABCD是等腰梯形;
(2)若點(diǎn)M是直線AB上的一點(diǎn),直線DM交直線BC于點(diǎn)N.
①當(dāng)點(diǎn)M在線段AB的延長線上時(如圖2),設(shè)BM=x,DM=y,求y關(guān)于x的函數(shù)解析式并寫出定義域;
②如果△AMD是等腰三角形,求△BMN的面積.

【答案】(1)證明見解析;(2)①y=x2+10x+37,定義域x≥0;②34
【分析】(1)過D作DE∥AB交BC于E,證明△DEC是等邊三角形即可;
(2)①過D作DF⊥AB交AB于F,即可利用∠B=∠FAD=60°得到AF=12AD=2,DF=23,最后在Rt△FDM中利用勾股定理計算即可;
②先根據(jù)△AMD是等腰三角形求出BM=x,DM=y的值,再利用△BMN~△AMD求△BMN的面積即可.
【詳解】(1)過D作DE∥AB交BC于E,則∠B=∠DEC=60°,

∵AD∥BC,
∴四邊形ABED是平行四邊形,
∴AB=DE=3,AD=BE=4,
∵BC=7,
∴EC=BC?BE=3,
∴AB=DE=3=EC,
∴△DEC是等邊三角形,
∴AB=DE=3=EC=DC,
∴四邊形ABCD是等腰梯形;
(2)①過D作DF⊥AB交AB于F,

∵∠B=60°,AD∥BC,
∴∠B=∠FAD=60°,
∴AF=12AD=2,DF=AD2?AF2=23,
∵BM=x,DM=y
∴FM=FA+AB+BM=5+x
在Rt△FDM中DF2+FM2=DM2,
∴232+5+x2=y2,整理得y2=x2+10x+37
∴y關(guān)于x的函數(shù)解析式為y=x2+10x+37,定義域x≥0;
②∵AD∥BC,
∴△BMN~△AMD,
∴S△BMNS△AMD=BMMA2=xx+32,
∴S△BMN=xx+32S△AMD=xx+32×12DF?AM=xx+32×12×23×x+3=3x2x+3,
∵△AMD是等腰三角形,
∴當(dāng)AD=AM時,4=x+3,解得x=1,此時S△BMN=3x2x+3=34;
當(dāng)AD=DM時,y2=x2+10x+37=42,解得x1=?3,x2=?7,不符合題意;
當(dāng)DM=AM時,y2=x2+10x+37=x+32,解得x=?7,不符合題意;
綜上所述,S△BMN=34.
【點(diǎn)睛】本題考查了梯形的判定,平行四邊形的判定及性質(zhì)的運(yùn)用,勾股定理的運(yùn)用,相似三角形的判定及性質(zhì)的運(yùn)用,解答時構(gòu)造30°直角三角形是是關(guān)鍵,尋找相似三角形是難點(diǎn).
【變式4-3】(2023春·四川德陽·九年級統(tǒng)考期末)如圖,已知F是△ABC內(nèi)的一點(diǎn),DF∥BC,EF∥AB,若四邊形BDFE的面積為2,BD=13BA,BE=14BC,則△ABC的面積是( ).
A.6B.8C.10D.12
【答案】D
【分析】延長EF、DF分別交AC于點(diǎn)M、N,可以得到相似三角形并利用相似三角形分別求出AM 、MN 、CN之間的關(guān)系,從而得到三角形的面積關(guān)系即可求解.
【詳解】解:如圖所示:延長EF、DF分別交AC于點(diǎn)M、N,
∵BD=13BA,BE=14BC,
∴CE=3BE,AD=2BD.
∵DF∥BC,EF∥AB,
∴CMAM=CEBE=3,ANCN=ADBD=2,
∴令A(yù)M=x,則CM=3x,
∴AC=4x,
∴AN=23AC=83x,CN=13AC=43x,
∴MN=AC?AM?CN=53x,
∴MNAN=58,MNCM=59.
∵M(jìn)F∥AD,NF∥CE,
∴△NMF∽△NAD,△NMF∥△CME,
∴S△NMFS△NAD=MNAN2=2564,S△NMFS△MEC=MNCM2=2581.
∴設(shè)S△NMF=25a,則S△NAD=64a,S△MEC=81a,
∴S四邊形FECN=56a,
∴S△ABC=S四邊形BDEF+S△NAD+S△MEC?S△NMF=2+120a.
∵DN∥BC,
∴△ADN∽△ABC,
∴S△ADNS△ABC=64a2+120a=ADAB2=49,
解得a=112,
∴S△ABC=2+120a=12.
故選D.
【點(diǎn)睛】本題考查相似三角形,平行線分線段成比例.一定的難度,利用相似三角形的性質(zhì):對應(yīng)線段成比例進(jìn)行求解線段的長度;利用相似三角形的面積之比等于相似比的平方是解題的關(guān)鍵.
【題型5 利用相似三角形的判定與結(jié)論求最值】
【例5】(2023秋·四川成都·九年級統(tǒng)考期末)如圖,在正方形ABCD中,AB=6,E是AD上的一點(diǎn),且AE=2,F(xiàn),G是AB,CD上的動點(diǎn),且BE=FG,BE⊥FG,連接EF,BG,當(dāng)EF+FG+BG的值最小時,CG的長為 .

【答案】3
【分析】由勾股定理得BE=AB2+AE2=210,F(xiàn)G=210,可知當(dāng)EF+BG最小時,EF+FG+BG的值最小,如圖,以BE,BG為鄰邊作平行四邊形BGME,則BG=EM,BG∥EM,EF+BG=EF+EM,則當(dāng)E、F、M三點(diǎn)共線時,EF+BG=EF+EM=FM最短,證明△AEF∽△CBG,則EFBG=AFCG=AEBC=26=13,證明△EFN∽△BGN,則ENBN=EFBG=13,解得BN=3EN,由BN+EN=BE,可得BN=34BE=3102,設(shè)CG=x,則AF=13x,BF=6?13x,證明△BNF∽△BAE,則BFBE=BNAB,即6?13x210=31026,計算求解即可.
【詳解】解:∵正方形ABCD,AB=6,AE=2,
∴BE=AB2+AE2=210,∠BCG=∠A=90°,
∵BE=FG,
∴FG=210,
當(dāng)EF+BG最小時,EF+FG+BG的值最小,
如圖,以BE,BG為鄰邊作平行四邊形BGME,則BG=EM,BG∥EM,

∴EF+BG=EF+EM,
∴當(dāng)E、F、M三點(diǎn)共線時,EF+BG=EF+EM=FM最短,
∴EF∥BG,
∴∠AFE=∠ABG,
∵∠AFE+∠AEF=90°=∠ABG+∠CBG,
∴∠AEF=∠CBG,
又∵∠EAF=∠BCG=90°,
∴△AEF∽△CBG,
∴EFBG=AFCG=AEBC=26=13,
∵EF∥BG,
∴∠EFN=∠BGN,∠FEN=∠GBN,
∴△EFN∽△BGN,
∴ENBN=EFBG=13,解得BN=3EN,
∵BN+EN=BE,
∴BN=34BE=3102,
設(shè)CG=x,則AF=13x,BF=6?13x,
∵∠FBN=∠EBA,∠BNF=∠BAE=90°,
∴△BNF∽△BAE,
∴BFBE=BNAB,即6?13x210=31026,解得x=3,
故答案為:3.
【點(diǎn)睛】本題考查了正方形的性質(zhì),平行四邊形的性質(zhì),勾股定理,相似三角形的判定與性質(zhì).解題的關(guān)鍵在于對知識的熟練掌握與靈活運(yùn)用.
【變式5-1】(2023秋·廣東梅州·九年級??计谀┤鐖D,直線l1∥l2∥l3,A,B,C分別為直線l1,l2,l3上的動點(diǎn),連接AB,BC,AC,線段AC交直線l2于點(diǎn)D.設(shè)直線l1,l2之間的距離為m,直線l2,l3之間的距離為n,若∠ABC=90°,BD=3,且mn=12,則m+n的最大值為 .
【答案】274
【分析】如圖所示(見詳解),過點(diǎn)B作BE⊥l1于E,延長EB交l3于F,過點(diǎn)A作AN⊥l2于N,過點(diǎn)C作CM⊥l2于M,設(shè)AE=x,CF=y,則BN=x,BM=y,可求出△ABE∽△BCF,得xy=mn,求△CMD∽△AND得,y=9?2x,且mn=12,可求出mn=xy=x(9?2x)=?2x2+9x=2m2,由此即可求解.
【詳解】解:如圖所示,過點(diǎn)B作BE⊥l1于E,延長EB交l3于F,過點(diǎn)A作AN⊥l2于N,過點(diǎn)C作CM⊥l2于M,
設(shè)AE=x,CF=y,則BN=x,BM=y,
∵BD=3,
∴DM=y?3,DN=3?x,
∵∠ABC=∠AEB=∠BFC=∠CMD=∠AND=90°,
∴∠EAB+∠ABE=∠ABE+∠CBF=90°,
∴∠EAB=∠CBF,
∴△ABE∽△BCF,
∴AEBF=BECF,即xn=my,
∴xy=mn,
∵∠ADN=∠CDM,
∴△CMD∽△AND,
∴ANCM=DNDM,即mn=3?xy?3,
∵mn=12,
∴3?xy?3=12,n=2m,
∴y=9?2x,
∴(m+n)=3m,
∵mn=xy=x(9?2x)=?2x2+9x=2m2,
∴2m2=?2x?942+818,
∴當(dāng)x=94時,m最大=94,
∴m+n的最大值為3m=3×94=274,
故答案為:274.
【點(diǎn)睛】本題主要考查相似三角形的判定和性質(zhì),平行線的性質(zhì),二次函數(shù)的性質(zhì),做輔助線,圖形結(jié)合是解題的關(guān)鍵.
【變式5-2】(2023·福建泉州·統(tǒng)考模擬預(yù)測)如圖,點(diǎn)D是等邊△ABC邊AB上的一動點(diǎn)(不與端點(diǎn)重合),點(diǎn)D繞點(diǎn)C引順時針方向旋轉(zhuǎn)60°得點(diǎn)E,所得的△CDE邊DE與BC交于點(diǎn)F,則CFDE的最小值為 .

【答案】32
【分析】由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得△CDE為等邊三角形,由△CEF∽△CAD得到CFCD=CEAC,即CFDE=CDAC,從而得到當(dāng)CD最小時,比值最小,再由“垂線段最短”得到當(dāng)CD⊥AB時,CD值最小,作出對應(yīng)圖形,利用“△ACD是含30°角的直角三角形”求出CDAC,從而得解.
【詳解】解:由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得:CD=CE,∠DCE=60°,
∴△CDE為等邊三角形,
∴DE=CD=CE,∠A=∠DEC=60°
∵∠ACD+∠DCB=60°
∠DCB+∠ECF=60°
∴∠ACD=∠ECF
∵∠A=∠DEC=60°,∠ACD=∠ECF
∴△CEF∽△CAD
∴CFCD=CEAC,即CFDE=CDAC
∵AC為定值,
∴當(dāng)CD最小時,比值最小.
根據(jù)“垂線段最短”可知:當(dāng)CD⊥AB時,CD值最小,
過點(diǎn)C作CD⊥AB于D,并補(bǔ)全圖形如下:

∵△ABC是等邊三角形,CD⊥AB,∠ACB=60°
∴∠ACD=12∠ACB=30°
設(shè)AC=2a,則AD=12AC=a
∴CD=AC2?AD2=3a,
∴此時CFDE=CDAC=3a2a=32,
即CFDE的最小值為32.
故答案為:32.
【點(diǎn)睛】此題考查圖形的旋轉(zhuǎn)變化與性質(zhì),等邊三角形的判定和性質(zhì),相似三角形的判定與性質(zhì),含30°角的直角三角形的性質(zhì),垂線段最短,理解“垂線段最短”和利用相似三角形的性質(zhì)將CFDE轉(zhuǎn)化為CDAC是解題的關(guān)鍵.
【變式5-3】(2023春·吉林長春·九年級校考期末)如圖,在矩形ABCD中,AB=5,BC=4,動點(diǎn)P從點(diǎn)B出發(fā),以每秒2個單位長度的速度,沿射線BC方向運(yùn)動,動點(diǎn)Q從點(diǎn)C出發(fā),以每秒1個單位長度的速度,沿線段CD方向運(yùn)動.點(diǎn)P和點(diǎn)Q同時出發(fā),當(dāng)點(diǎn)Q到達(dá)點(diǎn)D時,兩點(diǎn)同時停止運(yùn)動,設(shè)運(yùn)動時間為t秒(t>0).

(1)用含t的代數(shù)式表示線段CP的長;
(2)當(dāng)PQ與矩形的對角線平行時,求t的值;
(3)若點(diǎn)M為DQ的中點(diǎn),求以M、P、C為頂點(diǎn)的三角形與△ABC相似時t的值;
(4)直接寫出點(diǎn)B關(guān)于直線AP的對稱點(diǎn)B′落在△ACD內(nèi)部時t的取值范圍.
【答案】(1)當(dāng)0

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