(1)若正方形的邊長為2,E是的中點(diǎn).
①如圖1,當(dāng)時(shí),求證:;
②如圖2,當(dāng)時(shí),求的長;
(2)如圖3,延長,交于點(diǎn)G,當(dāng)時(shí),求證:.
【答案】(1)①詳見解析;②
(2)詳見解析
【分析】(1)①由,證明,可得結(jié)論;②如圖,延長,交于點(diǎn)G作,垂足為H,證明,可得,可得,設(shè)可得,可得,可得,證明,可得,從而可得答案;
(2)如圖,延長,作,垂足為H,證明,設(shè),可得,由,可得,可得,由可得,可得,證明,可得,,從而可得答案.
【詳解】(1)解:如圖,

正方形中,,
①,
∴,
,
,
②如圖,

延長,交于點(diǎn)G,
作,垂足為H,
且,

,
,
,
方法一:設(shè),
∴,
∴,
在中,,

,
方法二:在中,由,設(shè),
,

,
又且,
,
,
,
;
(2)如圖

延長,作,垂足為H,
且,
,
設(shè),
,

在中,,
,
,
,
,

在中,,
,
,
,則,
又且,
,

,

,

【點(diǎn)睛】本題考查的是正方形的性質(zhì),勾股定理的應(yīng)用,相似三角形的判定與性質(zhì),銳角三角函數(shù)的應(yīng)用,本題計(jì)算量大,對(duì)學(xué)生的要求高,熟練的利用參數(shù)建立方程是解本題的關(guān)鍵.
2.(2021·四川省達(dá)州市)某數(shù)學(xué)興趣小組在數(shù)學(xué)課外活動(dòng)中,對(duì)多邊形內(nèi)兩條互相垂直的線段做了如下探究:
【觀察與猜想】
(1)如圖1,在正方形ABCD中,點(diǎn)E,F(xiàn)分別是AB,AD上的兩點(diǎn),連接DE,CF,DE⊥CF,則DECF的值為______ ;
(2)如圖2,在矩形ABCD中,AD=7,CD=4,點(diǎn)E是AD上的一點(diǎn),連接CE,BD,且CE⊥BD,則CEBD的值為______ ;
【類比探究】
(3)如圖3,在四邊形ABCD中,∠A=∠B=90°,點(diǎn)E為AB上一點(diǎn),連接DE,過點(diǎn)C作DE的垂線交ED的延長線于點(diǎn)G,交AD的延長線于點(diǎn)F,求證:DE?AB=CF?AD;
【拓展延伸】
(4)如圖4,在Rt△ABD中,∠BAD=90°,AD=9,tan∠ADB=13,將△ABD沿BD翻折,點(diǎn)A落在點(diǎn)C處得△CBD,點(diǎn)E,F(xiàn)分別在邊AB,AD上,連接DE,CF,DE⊥CF.
①求DECF的值;
②連接BF,若AE=1,直接寫出BF的長度.
解:(1)如圖1,設(shè)DE與CF交于點(diǎn)G,
∵四邊形ABCD是正方形,
∴∠A=∠FDC=90°,AD=CD,
∵DE⊥CF,
∴∠DGF=90°,
∴∠ADE+∠CFD=90°,∠ADE+∠AED=90°,
∴∠CFD=∠AED,
在△AED和△DFC中,
∠A=∠FDC∠CFD=∠AEDAD=CD,
∴△AED≌△DFC(AAS),
∴DE=CF,
∴DECF=1;
(2)如圖2,設(shè)DB與CE交于點(diǎn)G,
∵四邊形ABCD是矩形,
∴∠A=∠EDC=90°,
∵CE⊥BD,
∴∠DGC=90°,
∴∠CDG+∠ECD=90°,∠ADB+∠CDG=90°,
∴∠ECD=∠ADB,
∵∠CDE=∠A,
∴△DEC∽△ABD,
∴CEBD=DCAD=47,
故答案為:47.
(3)證明:如圖3,過點(diǎn)C作CH⊥AF交AF的延長線于點(diǎn)H,
∵CG⊥EG,
∴∠G=∠H=∠A=∠B=90°,
∴四邊形ABCH為矩形,
∴AB=CH,∠FCH+∠CFH=∠DFG+∠FDG=90°,
∴∠FCH=∠FDG=∠ADE,∠A=∠H=90°,
∴△DEA∽△CFH,
∴DECF=ADCH,
∴DECF=ADAB,
∴DE?AB=CF?AD;
(4)①如圖4,過點(diǎn)C作CG⊥AD于點(diǎn)G,連接AC交BD于點(diǎn)H,CG與DE相交于點(diǎn)O,
∵CF⊥DE,GC⊥AD,
∴∠FCG+∠CFG=∠CFG+∠ADE=90°,
∴∠FCG=∠ADE,∠BAD=∠CGF=90°,
∴△DEA∽△CFG,
∴DECF=ADCG,
在Rt△ABD中,tan∠ADB=13,AD=9,
∴AB=3,
在Rt△ADH中,tan∠ADH=13,
∴AHDH=13,
設(shè)AH=a,則DH=3a,
∵AH2+DH2=AD2,
∴a2+(3a)2=92,
∴a=91010(負(fù)值舍去),
∴AH=91010,DH=271010,
∴AC=2AH=9510,
∵S△ADC=12AC?DH=12AD?CG,
∴12×9510×271010=12×9CG,
∴CG=275,
∴DECF=ADCG=9275=53;
②∵AC=9510,CG=275,∠AGC=90°,
∴AG=AC2-CG2=(9510)2-(275)2=95,
由①得:△DEA∽△CFG,
∴CFDE=FGAE,
又∵DECF=53,AE=1,
∴FG=35,
∴AF=AG-FG=95-35=65,
∴BF=AB2+AF2=32+(65)2=3529.
3.(2023·甘肅武威·統(tǒng)考中考真題)【模型建立】
(1)如圖1,和都是等邊三角形,點(diǎn)關(guān)于的對(duì)稱點(diǎn)在邊上.
①求證:;
②用等式寫出線段,,的數(shù)量關(guān)系,并說明理由.
【模型應(yīng)用】
(2)如圖2,是直角三角形,,,垂足為,點(diǎn)關(guān)于的對(duì)稱點(diǎn)在邊上.用等式寫出線段,,的數(shù)量關(guān)系,并說明理由.
【模型遷移】
(3)在(2)的條件下,若,,求的值.

【答案】(1)①見解析;②,理由見解析;(2),理由見解析;(3)
【分析】(1)①證明:,再證明即可;②由和關(guān)于對(duì)稱,可得.證明,從而可得結(jié)論;
(2)如圖,過點(diǎn)作于點(diǎn),得,證明,.可得,證明,,可得,則,可得,從而可得結(jié)論;
(3)由,可得,結(jié)合,求解,,如圖,過點(diǎn)作于點(diǎn).可得,,可得,再利用余弦的定義可得答案.
【詳解】(1)①證明:∵和都是等邊三角形,
∴,,,
∴,
∴,
∴.
∴.

②.理由如下:
∵和關(guān)于對(duì)稱,
∴.
∵,
∴.
∴.
(2).理由如下:
如圖,過點(diǎn)作于點(diǎn),得.

∵和關(guān)于對(duì)稱,
∴,.
∵,
∴,
∴.
∴.
∵是直角三角形,,
∴,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴.
∴,即.
(3)∵,
∴,
∵,
∴,
∴.
如圖,過點(diǎn)作于點(diǎn).

∵,
∴,

∴.
∴.
【點(diǎn)睛】本題考查的是全等三角形的判定與性質(zhì),等邊三角形的性質(zhì),勾股定理的應(yīng)用,軸對(duì)稱的性質(zhì),銳角三角函數(shù)的靈活應(yīng)用,本題難度較高,屬于中考?jí)狠S題,作出合適的輔助線是解本題的關(guān)鍵.
4.(2021·湖北中考真題)問題提出 如圖(1),在和中,,,,點(diǎn)在內(nèi)部,直線與交于點(diǎn),線段,,之間存在怎樣的數(shù)量關(guān)系?
問題探究 (1)先將問題特殊化.如圖(2),當(dāng)點(diǎn),重合時(shí),直接寫出一個(gè)等式,表示,,之間的數(shù)量關(guān)系;
(2)再探究一般情形.如圖(1),當(dāng)點(diǎn),不重合時(shí),證明(1)中的結(jié)論仍然成立.
問題拓展 如圖(3),在和中,,,(是常數(shù)),點(diǎn)在內(nèi)部,直線與交于點(diǎn),直接寫出一個(gè)等式,表示線段,,之間的數(shù)量關(guān)系.
【答案】(1).(2)見解析;問題拓展:.
【分析】
(1)先證明△BCE≌△ACD,得到AF=BE,BF-BE=BF-AF=EF=;
(2)過點(diǎn)作交于點(diǎn),證明,,是等腰直角三角形即可;利用前面的方法變?nèi)葹橄嗨谱C明即可.
【詳解】
問題探究 (1).理由如下:如圖(2),
∵∠BCA=∠ECF=90°,
∴∠BCE=∠ACF,
∵BC=AC,EC=CF,
△BCE≌△ACF,
∴BE=AF,
∴BF-BE=BF-AF=EF=;
(2)證明:過點(diǎn)作交于點(diǎn),則,
∴.
∵,
∴.
又∵,,
∴,
∴.
∴.
∴,,
∴是等腰直角三角形.
∴.
∴.
問題拓展 .理由如下:
∵∠BCA=∠ECD=90°,
∴∠BCE=∠ACD,
∵BC=kAC,EC=kCD,
∴△BCE∽△ACD,
∴∠EBC=∠FAC,
過點(diǎn)作交于點(diǎn)M,則,
∴.
∴△BCM∽△ACF,
∴BM:AF=BC:AC=MC:CF=k,
∴BM=kAF,MC=kCF,
∴BF-BM=MF,MF==
∴BF- kAF =.
【點(diǎn)睛】
本題考查了等腰直角三角形的性質(zhì),三角形全等的判定和性質(zhì),三角形相似的判定和性質(zhì),勾股定理,熟練掌握三角形全等的判定,三角形相似的判定,勾股定理是解題的關(guān)鍵.
5.(2023·湖北武漢·統(tǒng)考中考真題)問題提出:如圖(1),是菱形邊上一點(diǎn),是等腰三角形,,交于點(diǎn),探究與的數(shù)量關(guān)系.

問題探究:
(1)先將問題特殊化,如圖(2),當(dāng)時(shí),直接寫出的大??;
(2)再探究一般情形,如圖(1),求與的數(shù)量關(guān)系.
問題拓展:
(3)將圖(1)特殊化,如圖(3),當(dāng)時(shí),若,求的值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)延長過點(diǎn)F作,證明即可得出結(jié)論.
(2)在上截取,使,連接,證明,通過邊和角的關(guān)系即可證明.
(3)過點(diǎn)A作的垂線交的延長線于點(diǎn),設(shè)菱形的邊長為,由(2)知,,通過相似求出,即可解出.
【詳解】(1)延長過點(diǎn)F作,
∵,
,
∴,
在和中
∴,
∴,

∴,
∴,
∴.

故答案為:.
(2)解:在上截取,使,連接.
,


,






(3)解:過點(diǎn)作的垂線交的延長線于點(diǎn),設(shè)菱形的邊長為,

在中,
,

,由(2)知,.

,
,
,
在上截取,使,連接,作于點(diǎn)O.
由(2)知,,
∴,
∵,
∴,.
∵,
∴,
∵,
∴.


【點(diǎn)睛】此題考查菱形性質(zhì)、三角形全等、三角形相似,解題的關(guān)鍵是熟悉菱形性質(zhì)、三角形全等、三角形相似.
6.(2021·浙江中考真題)(證明體驗(yàn))
(1)如圖1,為的角平分線,,點(diǎn)E在上,.求證:平分.
(思考探究)
(2)如圖2,在(1)的條件下,F(xiàn)為上一點(diǎn),連結(jié)交于點(diǎn)G.若,,,求的長.
(拓展延伸)
(3)如圖3,在四邊形中,對(duì)角線平分,點(diǎn)E在上,.若,求的長.
【答案】(1)見解析;(2);(3)
【分析】
(1)根據(jù)SAS證明,進(jìn)而即可得到結(jié)論;
(2)先證明,得,進(jìn)而即可求解;
(3)在上取一點(diǎn)F,使得,連結(jié),可得,從而得,可得,,最后證明,即可求解.
【詳解】
解:(1)∵平分,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,即平分;
(2)∵,
∴,
∵,
∴,
∴.
∵,
∴.
∵,
∴;
(3)如圖,在上取一點(diǎn)F,使得,連結(jié).
∵平分,

∵,
∴,
∴.
∵,
∴.
∵,
∴,
∴.
∵,
∴.
∵,
又∵,

∴,
∴,
∴.
【點(diǎn)睛】
本題主要考查全等三角形的判定和性質(zhì),相似三角形的判定和性質(zhì),添加輔助線,構(gòu)造全等三角形和相似三角形,是解題的關(guān)鍵.
7.(2023·山東·統(tǒng)考中考真題)(1)如圖1,在矩形中,點(diǎn),分別在邊,上,,垂足為點(diǎn).求證:.

【問題解決】
(2)如圖2,在正方形中,點(diǎn),分別在邊,上,,延長到點(diǎn),使,連接.求證:.
【類比遷移】
(3)如圖3,在菱形中,點(diǎn),分別在邊,上,,,,求的長.
【答案】(1)見解析
(2)見解析
(3)3
【分析】(1)由矩形的性質(zhì)可得,則,再由,可得,則,根據(jù)等角的余角相等得,即可得證;
(2)利用“”證明,可得,由,可得,利用“”證明,則,由正方形的性質(zhì)可得,根據(jù)平行線的性質(zhì),即可得證;
(3)延長到點(diǎn),使,連接,由菱形的性質(zhì)可得,,則,推出,由全等的性質(zhì)可得,,進(jìn)而推出是等邊三角形,再根據(jù)線段的和差關(guān)系計(jì)算求解即可.
【詳解】(1)證明:四邊形是矩形,

,
,
,
,
,
;
(2)證明:四邊形是正方形,
,,,
,
,

又,

點(diǎn)在的延長線上,
,
,
,
,
,
;
(3)解:如圖,延長到點(diǎn),使,連接,

四邊形是菱形,
,,
,

,,
,
,
是等邊三角形,
,

【點(diǎn)睛】本題是四邊形綜合題,主要考查了矩形的性質(zhì),正方形的性質(zhì),菱形的性質(zhì),相似三角形的判定,全等三角形的判定和性質(zhì),等邊三角形的判定和性質(zhì),熟練掌握這些知識(shí)點(diǎn)并靈活運(yùn)用是解題的關(guān)鍵.
8.(2021·安徽中考真題)如圖1,在四邊形ABCD中,,點(diǎn)E在邊BC上,且,,作交線段AE于點(diǎn)F,連接BF.
(1)求證:;
(2)如圖2,若,,,求BE的長;
(3)如圖3,若BF的延長線經(jīng)過AD的中點(diǎn)M,求的值.
【答案】(1)見解析;(2)6;(3)
【分析】
(1)根據(jù)平行線的性質(zhì)及已知條件易證,,即可得,;再證四邊形AFCD是平行四邊形即可得,所以,根據(jù)SAS即可證得;
(2)證明,利用相似三角形的性質(zhì)即可求解;
(3)延長BM、ED交于點(diǎn)G.易證,可得;設(shè),,,由此可得,;再證明,根據(jù)全等三角形的性質(zhì)可得.證明,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)可得,即,解方程求得x的值,繼而求得的值.
【詳解】
(1)證明:,

,
,,
,
,,
,,
,,
四邊形AFCD是平行四邊形
在與中.

(2),
,
在中,,
,
,
又,,
,
在與中.
,




,

,

或(舍);
(3)延長BM、ED交于點(diǎn)G.
與均為等腰三角形,,
,
,
設(shè),,,
則,,



在與中,
,


;
,
,
,

,
,
,

(舍),,

【點(diǎn)睛】
本題是三角形綜合題,考查了全等三角形的性質(zhì)及判定、相似三角形的性質(zhì)及判定,熟練判定三角形全等及相似是解決問題的關(guān)鍵.
9.(2023·黑龍江·統(tǒng)考中考真題)如圖①,和是等邊三角形,連接,點(diǎn)F,G,H分別是和的中點(diǎn),連接.易證:.
若和都是等腰直角三角形,且,如圖②:若和都是等腰三角形,且,如圖③:其他條件不變,判斷和之間的數(shù)量關(guān)系,寫出你的猜想,并利用圖②或圖③進(jìn)行證明.

【答案】圖②中,圖③中,證明見解析
【分析】圖②:如圖②所示,連接,先由三角形中位線定理得到,,再證明得到,則,進(jìn)一步證明,即可證明是等腰直角三角形,則;
圖③:仿照?qǐng)D②證明是等邊三角形,則.
【詳解】解:圖②中,圖③中,
圖②證明如下:
如圖②所示,連接,
∵點(diǎn)F,G分別是的中點(diǎn),
∴是的中位線,
∴,
同理可得,
∵和都是等腰直角三角形,且,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,


∴是等腰直角三角形,
∴;

圖③證明如下:
如圖③所示,連接,
∵點(diǎn)F,G分別是的中點(diǎn),
∴是的中位線,
∴,
同理可得,
∵和都是等腰三角形,且,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,


∴是等邊三角形,
∴.

【點(diǎn)睛】本題主要考查了全等三角形的性質(zhì)與判定,三角形中位線定理,等邊三角形的性質(zhì)與判定,勾股定理等等,正確作出輔助線構(gòu)造全等三角形是解題的關(guān)鍵.
10.(2021·湖南中考真題)如圖,在中,,N是邊上的一點(diǎn),D為的中點(diǎn),過點(diǎn)A作的平行線交的延長線于T,且,連接.
(1)求證:;
(2)在如圖中上取一點(diǎn)O,使,作N關(guān)于邊的對(duì)稱點(diǎn)M,連接、、、、得如圖.
①求證:;
②設(shè)與相交于點(diǎn)P,求證:.
【答案】(1)見解析;(2)①見解析,②見解析.
【分析】
(1)先用,且證明出四邊形ATBN是平行四邊形,得到△TAD≌△CND,用對(duì)應(yīng)邊相等與等量代換,從而得出結(jié)論.
(2)①連接AM、MN,利用矩形的性質(zhì)與等腰三角形的性質(zhì),證明出△OCM是直角三角形,證明出Rt△OAT≌Rt△OCM,得到對(duì)應(yīng)角相等,則得到答案;
②連接OP,由①中,得到∠OTM=∠OAP,點(diǎn)O、T、A、P共圓,由直徑所對(duì)的圓周角為直角,證明出∠OPT=90?,再根據(jù)等腰三角形的三線合一性得出結(jié)論.
【詳解】
證明:(1)∵,且
∴,且,
∴四邊形ATBN是平行四邊形,
∴,
∴∠DTA=∠DCN,
∵∠ADT=∠NDC,
∵點(diǎn)D為AN的中點(diǎn),
∴AD=ND,
∴△TAD≌△CND(AAS)
∴TA=CN,
∵,
∴BN=CN,
(2)①如圖所示,連接AM、MN,
∵點(diǎn)N關(guān)于邊的對(duì)稱點(diǎn)為M,
∴△ANC≌△AMC,
∴∠ACN=∠ACM,
∵AB=AC,點(diǎn)N為AC的中點(diǎn),
∴平行四邊形ATBN是矩形,
∴∠TAB=∠ABN=∠ACN=∠ACM,∠BAN=∠MAC=∠CAN,AT=BN=NC=MC,
∵OA=OC,
∴∠CAN=∠ACO,
∴∠TAB+∠BAN=∠ACM+∠ACO=90?,
∴∠OAT=∠OCM=90?,
在Rt△OAT和Rt△OCM中,
∵AT=CM,∠OAT=∠OCM ,OA=OC,
∴Rt△OAT≌Rt△OCM(SAS),
∴∠AOT=∠COM,OT=OM,
∴∠AOT+∠AOM=∠COM+∠AOM,
∴∠TOM=∠AOC
∵OA=OC,OT=OM,
∵,
∴;
②如圖所示,連接OP,
∵,
∴∠OTM=∠OAP,
∴點(diǎn)O、T、A、P共圓,
∵∠OAT=90?,
∴OT為圓的直徑,
∴∠OPT=90?,
∵OT=OM,
∴點(diǎn)P為TM的中點(diǎn),
∵由(1)得△TAD≌△CND,
∴TD=CD,
∴點(diǎn)D為TC的中點(diǎn),
∴DP為△TCM的中位線,
∴.
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了矩形的判定與性質(zhì)、等腰三角形的性質(zhì)、三角形全等的判定與性質(zhì)、以及相似三角形的判定與性質(zhì)、圓中直徑的性質(zhì),關(guān)鍵在于通過等量代換,換出角相等,證明出直角三角形全等,再證明三角形相似.
11.(2023·廣東深圳·統(tǒng)考中考真題)(1)如圖,在矩形中,為邊上一點(diǎn),連接,
①若,過作交于點(diǎn),求證:;
②若時(shí),則______.

(2)如圖,在菱形中,,過作交的延長線于點(diǎn),過作交于點(diǎn),若時(shí),求的值.

(3)如圖,在平行四邊形中,,,,點(diǎn)在上,且,點(diǎn)為上一點(diǎn),連接,過作交平行四邊形的邊于點(diǎn),若時(shí),請(qǐng)直接寫出的長.

【答案】(1)①見解析;②;(2);(3)或或
【分析】(1)①根據(jù)矩形的性質(zhì)得出,,進(jìn)而證明結(jié)合已知條件,即可證明;
②由①可得,,證明,得出,根據(jù),即可求解;
(2)根據(jù)菱形的性質(zhì)得出,,根據(jù)已知條件得出,證明,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)即可求解;
(3)分三種情況討論,①當(dāng)點(diǎn)在邊上時(shí),如圖所示,延長交的延長線于點(diǎn),連接,過點(diǎn)作于點(diǎn),證明,解,進(jìn)而得出,根據(jù),得出,建立方程解方程即可求解;②當(dāng)點(diǎn)在邊上時(shí),如圖所示,連接,延長交的延長線于點(diǎn),過點(diǎn)作,則,四邊形是平行四邊形,同理證明,根據(jù)得出,建立方程,解方程即可求解;③當(dāng)點(diǎn)在邊上時(shí),如圖所示,過點(diǎn)作于點(diǎn),求得,而,得出矛盾,則此情況不存在.
【詳解】解:(1)①∵四邊形是矩形,則,
∴,
又∵,
∴,,
∴,
又∵,
∴;
②由①可得,

∴,
又∵
∴,
故答案為:.
(2)∵在菱形中,,
∴,,
則,
∵,
∴,

∴,
∴,
∵,
∴,
又,
∴,
∴,
∴;
(3)①當(dāng)點(diǎn)在邊上時(shí),如圖所示,延長交的延長線于點(diǎn),連接,過點(diǎn)作于點(diǎn),

∵平行四邊形中,,,
∴,,
∵,

∴,


在中,,
則,,

∴,
∵,




設(shè),則,,,

解得:或,
即或,
②當(dāng)點(diǎn)在邊上時(shí),如圖所示,

連接,延長交的延長線于點(diǎn),過點(diǎn)作,則,四邊形是平行四邊形,
設(shè),則,,


∴,

∴,


過點(diǎn)作于點(diǎn),
在中,,
∴,,
∴,則,
∴,
∴,


∴,
即,


解得:(舍去)
即;
③當(dāng)點(diǎn)在邊上時(shí),如圖所示,

過點(diǎn)作于點(diǎn),
在中,,,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴點(diǎn)不可能在邊上,
綜上所述,的長為或或.
【點(diǎn)睛】本題考查了相似三角形的性質(zhì)與判定,平行四邊形的性質(zhì),解直角三角形,矩形的性質(zhì),熟練掌握相似三角形的性質(zhì)與判定,分類討論是解題的關(guān)鍵.
12.(2020?山西)綜合與實(shí)踐
問題情境:
如圖①,點(diǎn)E為正方形ABCD內(nèi)一點(diǎn),∠AEB=90°,將Rt△ABE繞點(diǎn)B按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90°,得到△CBE′(點(diǎn)A的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為點(diǎn)C).延長AE交CE′于點(diǎn)F,連接DE.
猜想證明:
(1)試判斷四邊形BE'FE的形狀,并說明理由;
(2)如圖②,若DA=DE,請(qǐng)猜想線段CF與FE'的數(shù)量關(guān)系并加以證明;
解決問題:
(3)如圖①,若AB=15,CF=3,請(qǐng)直接寫出DE的長.
【分析】(1)由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)可得∠AEB=∠CE'B=90°,BE=BE',∠EBE'=90°,由正方形的判定可證四邊形BE'FE是正方形;
(2)過點(diǎn)D作DH⊥AE于H,由等腰三角形的性質(zhì)可得AH=12AE,DH⊥AE,由“AAS”可得△ADH≌△BAE,可得AH=BE=12AE,由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)可得AE=CE',可得結(jié)論;
(3)利用勾股定理可求BE=BE'=9,再利用勾股定理可求DE的長.
【解析】(1)四邊形BE'FE是正方形,
理由如下:
∵將Rt△ABE繞點(diǎn)B按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90°,
∴∠AEB=∠CE'B=90°,BE=BE',∠EBE'=90°,
又∵∠BEF=90°,
∴四邊形BE'FE是矩形,
又∵BE=BE',
∴四邊形BE'FE是正方形;
(2)CF=E'F;
理由如下:如圖②,過點(diǎn)D作DH⊥AE于H,
∵DA=DE,DH⊥AE,
∴AH=12AE,DH⊥AE,
∴∠ADH+∠DAH=90°,
∵四邊形ABCD是正方形,
∴AD=AB,∠DAB=90°,
∴∠DAH+∠EAB=90°,
∴∠ADH=∠EAB,
又∵AD=AB,∠AHD=∠AEB=90°,
∴△ADH≌△BAE(AAS),
∴AH=BE=12AE,
∵將Rt△ABE繞點(diǎn)B按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90°,
∴AE=CE',
∵四邊形BE'FE是正方形,
∴BE=E'F,
∴E'F=12CE',
∴CF=E'F;
(3)如圖①,過點(diǎn)D作DH⊥AE于H,
∵四邊形BE'FE是正方形,
∴BE'=E'F=BE,
∵AB=BC=15,CF=3,BC2=E'B2+E'C2,
∴225=E'B2+(E'B+3)2,
∴E'B=9=BE,
∴CE'=CF+E'F=12,
由(2)可知:BE=AH=9,DH=AE=CE'=12,
∴HE=3,
∴DE=DH2+HE2=144+9=317.
13.(2020?湘西州)問題背景:如圖1,在四邊形ABCD中,∠BAD=90°,∠BCD=90°,BA=BC,∠ABC=120°,∠MBN=60°,∠MBN繞B點(diǎn)旋轉(zhuǎn),它的兩邊分別交AD、DC于E、F.探究圖中線段AE,CF,EF之間的數(shù)量關(guān)系.
小李同學(xué)探究此問題的方法是:延長FC到G,使CG=AE,連接BG,先證明△BCG≌△BAE,再證明△BFG≌△BFE,可得出結(jié)論,他的結(jié)論就是 ;
探究延伸1:如圖2,在四邊形ABCD中,∠BAD=90°,∠BCD=90°,BA=BC,∠ABC=2∠MBN,∠MBN繞B點(diǎn)旋轉(zhuǎn).它的兩邊分別交AD、DC于E、F,上述結(jié)論是否仍然成立?請(qǐng)直接寫出結(jié)論(直接寫出“成立”或者“不成立”),不要說明理由;
探究延伸2:如圖3,在四邊形ABCD中,BA=BC,∠BAD+∠BCD=180°,∠ABC=2∠MBN,∠MBN繞B點(diǎn)旋轉(zhuǎn).它的兩邊分別交AD、DC于E、F.上述結(jié)論是否仍然成立?并說明理由;
實(shí)際應(yīng)用:如圖4,在某次軍事演習(xí)中,艦艇甲在指揮中心(O處)北偏西30°的A處.艦艇乙在指揮中心南偏東70°的B處,并且兩艦艇到指揮中心的距離相等,接到行動(dòng)指令后,艦艇甲向正東方向以75海里/小時(shí)的速度前進(jìn),同時(shí)艦艇乙沿北偏東50°的方向以100海里/小時(shí)的速度前進(jìn),1.2小時(shí)后,指揮中心觀測(cè)到甲、乙兩艦艇分別到達(dá)E、F處.且指揮中心觀測(cè)兩艦艇視線之間的夾角為70°.試求此時(shí)兩艦艇之間的距離.
【分析】問題背景:延長FC到G,使CG=AE,連接BG,先證明△BCG≌△BAE,再證明△BFG≌△BFE,即可得出結(jié)論:EF=AE+CF;
探究延伸1:延長FC到G,使CG=AE,連接BG,先證明△BCG≌△BAE,再證明△BFG≌△BFE,可得出結(jié)論:EF=AE+CF;
探究延伸2:延長DC到H,使得CH=AE,連接BH,先證明△BCH≌△BAE,即可得到BE=HB,∠ABE=∠HBC,再證明△HBF≌△EBF,即可得出EF=HF=HC+CF=AE+CF;
實(shí)際應(yīng)用:連接EF,延長BF交AE的延長線于G,根據(jù)題意可轉(zhuǎn)化為如下的數(shù)學(xué)問題:在四邊形GAOB中,OA=OB,∠A+∠B=180°,∠AOB=2∠EOF,∠EOF的兩邊分別交AG,BG于E,F(xiàn),求EF的長.再根據(jù)探究延伸2的結(jié)論:EF=AE+BF,即可得到兩艦艇之間的距離.
【解析】問題背景:
如圖1,延長FC到G,使CG=AE,連接BG,先證明△BCG≌△BAE,再證明△BFG≌△BFE,可得出結(jié)論:EF=AE+CF;
故答案為:EF=AE+CF;
探究延伸1:
如圖2,延長FC到G,使CG=AE,連接BG,先證明△BCG≌△BAE,再證明△BFG≌△BFE,可得出結(jié)論:EF=AE+CF;
探究延伸2:
上述結(jié)論仍然成立,即EF=AE+CF,理由:
如圖3,延長DC到H,使得CH=AE,連接BH,
∵∠BAD+∠BCD=180°,∠BCH+∠BCD=180°,
∴∠BCH=∠BAE,
∵BA=BC,CH=AE,
∴△BCH≌△BAE(SAS),
∴BE=HB,∠ABE=∠HBC,
∴∠HBE=∠ABC,
又∵∠ABC=2∠MBN,
∴∠EBF=∠HBF,
∵BF=BF,
∴△HBF≌△EBF(SAS),
∴EF=HF=HC+CF=AE+CF;
實(shí)際應(yīng)用:
如圖4,連接EF,延長BF交AE的延長線于G,
因?yàn)榕炌Ъ自谥笓]中心(O處)北偏西30°的A處.艦艇乙在指揮中心南偏東70°的B處,所以∠AOB=140°,
因?yàn)橹笓]中心觀測(cè)兩艦艇視線之間的夾角為70°,所以∠EOF=70°,所以∠AOB=2∠EOF.
依題意得,OA=OB,∠A=60°,∠B=120°,所以∠A+∠B=180°,
因此本題的實(shí)際的應(yīng)用可轉(zhuǎn)化為如下的數(shù)學(xué)問題:
在四邊形GAOB中,OA=OB,∠A+∠B=180°,∠AOB=2∠EOF,∠EOF的兩邊分別交AG,B于E,F(xiàn),求EF的長.
根據(jù)探究延伸2的結(jié)論可得:EF=AE+BF,
根據(jù)題意得,AE=75×1.2=90(海里),BF=100×1.2=120(海里),
所以EF=90+120=210(海里).
答:此時(shí)兩艦艇之間的距離為210海里.
14.(2020?揚(yáng)州)如圖1,已知點(diǎn)O在四邊形ABCD的邊AB上,且OA=OB=OC=OD=2,OC平分∠BOD,與BD交于點(diǎn)G,AC分別與BD、OD交于點(diǎn)E、F.
(1)求證:OC∥AD;
(2)如圖2,若DE=DF,求AEAF的值;
(3)當(dāng)四邊形ABCD的周長取最大值時(shí),求DEDF的值.
【分析】(1)由等腰三角形的性質(zhì)及角平分線的定義證得∠ADO=∠DOC,則可得出結(jié)論;
(2)過點(diǎn)E作EM∥FD交AD的延長線于點(diǎn)M,證得∠M=∠ADF=45°,由直角三角形的性質(zhì)得出EM=2DE=2DF,證明△AME∽△ADF,得出AEAF=EMDF=2;
(3)設(shè)BC=CD=x,CG=m,則OG=2﹣m,由勾股定理得出4﹣(2﹣m)2=x2﹣m2,解得:m=14x2,可用x表示四邊形ABCD的周長,根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)可求出x=2時(shí),四邊形ABCD有最大值,得出∠ADF=∠DOC=60°,∠DAE=30°,由直角三角形的性質(zhì)可得出答案.
【解答】(1)證明:∵AO=OD,
∴∠OAD=∠ADO,
∵OC平分∠BOD,
∴∠DOC=∠COB,
又∵∠DOC+∠COB∠=∠OAD+∠ADO,
∴∠ADO=∠DOC,
∴CO∥AD;
(2)解:如圖1,過點(diǎn)E作EM∥FD交AD的延長線于點(diǎn)M,
設(shè)∠DAC=α,
∵CO∥AD,
∴∠ACO=∠DAC=α,
∵AO=OC,
∴∠OAC=∠OCA=α,
∵OA=OD,
∴∠ODA=∠OAD=2α,
∵DE=EF,
∴∠DFE=∠DEF=3α,
∵AO=OB=OD,
∴∠ADB=90°,
∴∠DAE+∠AED=90°,
即4α=90°,
∴∠ADF=2α=45°,
∴∠FDE=45°,
∴∠M=∠ADF=45°,
∴EM=2DE=2DF,
∵DF∥EM,
∴△AME∽△ADF,
∴AEAF=EMDF=2;
(3)解:如圖2,
∵OD=OB,∠BOC=∠DOC,
∴△BOC≌△DOC(SAS),
∴BC=CD,
設(shè)BC=CD=x,CG=m,則OG=2﹣m,
∵OB2﹣OG2=BC2﹣CG2,
∴4﹣(2﹣m)2=x2﹣m2,
解得:m=14x2,
∴OG=2-14x2,
∵OD=OB,∠DOG=∠BOG,
∴G為BD的中點(diǎn),
又∵O為AB的中點(diǎn),
∴AD=2OG=4-12x2,
∴四邊形ABCD的周長為2BC+AD+AB=2x+4-12x2+4=-12x2+2x+8=-12(x-2)2+10,
∵-12<0,
∴x=2時(shí),四邊形ABCD的周長有最大值為10.
∴BC=2,
∴△BCO為等邊三角形,
∴∠BOC=60°,
∵OC∥AD,
∴∠DAC=∠COB=60°,
∴∠ADF=∠DOC=60°,∠DAE=30°,
∴∠AFD=90°,
∴DEDA=33,DF=12DA,
∴DEDF=233.
15.(2020?南京)如圖①,要在一條筆直的路邊l上建一個(gè)燃?xì)庹?,向l同側(cè)的A、B兩個(gè)城鎮(zhèn)分別鋪設(shè)管道輸送燃?xì)猓嚧_定燃?xì)庹镜奈恢?,使鋪設(shè)管道的路線最短.
(1)如圖②,作出點(diǎn)A關(guān)于l的對(duì)稱點(diǎn)A',線段A'B與直線l的交點(diǎn)C的位置即為所求,即在點(diǎn)C處建燃?xì)庹?,所得路線ACB是最短的.
為了證明點(diǎn)C的位置即為所求,不妨在直線1上另外任取一點(diǎn)C',連接AC'、BC',證明AC+CB<AC′+C'B.請(qǐng)完成這個(gè)證明.
(2)如果在A、B兩個(gè)城鎮(zhèn)之間規(guī)劃一個(gè)生態(tài)保護(hù)區(qū),燃?xì)夤艿啦荒艽┻^該區(qū)域.請(qǐng)分別給出下列兩種情形的鋪設(shè)管道的方案(不需說明理由).
①生態(tài)保護(hù)區(qū)是正方形區(qū)域,位置如圖③所示;
②生態(tài)保護(hù)區(qū)是圓形區(qū)域,位置如圖④所示.
【分析】(1)由軸對(duì)稱的性質(zhì)可得CA=CA',可得AC+BC=A'C+BC=A'B,AC'+C'B=A'C'+BC',由三角形的三邊關(guān)系可得A'B<A'C'+C'B,可得結(jié)論;
(2)①由(1)的結(jié)論可求;
②由(1)的結(jié)論可求解.
【解答】證明:(1)如圖②,連接A'C',
∵點(diǎn)A,點(diǎn)A'關(guān)于l對(duì)稱,點(diǎn)C在l上,
∴CA=CA',
∴AC+BC=A'C+BC=A'B,
同理可得AC'+C'B=A'C'+BC',
∵A'B<A'C'+C'B,
∴AC+BC<AC'+C'B;
(2)如圖③,
在點(diǎn)C出建燃?xì)庹?,鋪設(shè)管道的最短路線是ACDB,(其中點(diǎn)D是正方形的頂點(diǎn));
如圖④,
在點(diǎn)C出建燃?xì)庹?,鋪設(shè)管道的最短路線是ACD+DE+EB,(其中CD,BE都與圓相切)
16.(2020?達(dá)州)(1)[閱讀與證明]
如圖1,在正△ABC的外角∠CAH內(nèi)引射線AM,作點(diǎn)C關(guān)于AM的對(duì)稱點(diǎn)E(點(diǎn)E在∠CAH內(nèi)),連接BE,BE、CE分別交AM于點(diǎn)F、G.
①完成證明:∵點(diǎn)E是點(diǎn)C關(guān)于AM的對(duì)稱點(diǎn),
∴∠AGE=90°,AE=AC,∠1=∠2.
∵正△ABC中,∠BAC=60°,AB=AC,
∴AE=AB,得∠3=∠4.
在△ABE中,∠1+∠2+60°+∠3+∠4=180°,∴∠1+∠3= °.
在△AEG中,∠FEG+∠3+∠1=90°,∴∠FEG= °.
②求證:BF=AF+2FG.
(2)[類比與探究]
把(1)中的“正△ABC”改為“正方形ABDC”,其余條件不變,如圖2.類比探究,可得:
①∠FEG= °;
②線段BF、AF、FG之間存在數(shù)量關(guān)系 .
(3)[歸納與拓展]
如圖3,點(diǎn)A在射線BH上,AB=AC,∠BAC=α(0°<α<180°),在∠CAH內(nèi)引射線AM,作點(diǎn)C關(guān)于AM的對(duì)稱點(diǎn)E(點(diǎn)E在∠CAH內(nèi)),連接BE,BE、CE分別交AM于點(diǎn)F、G.則線段BF、AF、GF之間的數(shù)量關(guān)系為 .
【分析】(1)①利用等腰三角形的性質(zhì),三角形內(nèi)角和定理解決問題即可.
②如圖1中,連接CF,在FB上取一點(diǎn)T,使得FT=CF,連接CT.證明△BCT≌△ACF(SAS可得結(jié)論.
(2)①如圖2中,利用圓周角定理解決問題即可.
②結(jié)論:BF=2AF+2FG.如圖2中,連接CF,在FB上取一點(diǎn)T,使得FT=CF,連接CT.證明△BCT∽△ACF,推出BTAF=BCAC=2,推出BT=2AF可得結(jié)論.
(3)如圖3中,連接CF,BC,在BF上取一點(diǎn)T,使得FT=CF.構(gòu)造相似三角形,利用相似三角形的性質(zhì)解決問題即可.
【解答】(1)①解:如圖1中,∵點(diǎn)E是點(diǎn)C關(guān)于AM的對(duì)稱點(diǎn),
∴∠AGE=90°,AE=AC,∠1=∠2.
∵正△ABC中,∠BAC=60°,AB=AC,
∴AE=AB,得∠3=∠4.
在△ABE中,∠1+∠2+60°+∠3+∠4=180°,
∴∠1+∠3=60°.
在△AEG中,∠FEG+∠3+∠1=90°,
∴∠FEG=30°.
故答案為60,30.
②證明:如圖1中,連接CF,在FB上取一點(diǎn)T,使得FT=CF,連接CT.
∵C,E關(guān)于AM對(duì)稱,
∴AM垂直平分線段EC,
∴FE=FC,
∴∠FEC=∠FCE=30°,EF=2FG,
∴∠CFT=∠FEC+∠FCE=60°,
∵FC=FT,
∴△CFT是等邊三角形,
∴∠ACB=∠FCT=60°,CF=CT=FT,
∴∠BCT=∠ACF,
∵CB=CA,
∴△BCT≌△ACF(SAS),
∴BT=AF,
∴BF=BT+FT=AF+EF=AF+2FG.
(2)解:①如圖2中,∵AB=AC=AE,
∴點(diǎn)A是△ECB的外接圓的圓心,
∴∠BEC=12∠BAC,
∵∠BAC=90°,
∴∠FEG=45°.
故答案為45.
②結(jié)論:BF=2AF+2FG.
理由:如圖2中,連接CF,在FB上取一點(diǎn)T,使得FT=CF,連接CT.
∵AM⊥EC,CG=CE,
∴FC=EF,
∴∠FEC=∠FCE=45°,EF=2FG,
∴∠CFT=∠FEC+∠FCE=90°,
∵CF=CT,
∴△CFT是等腰直角三角形,
∴CT=2CF,
∵△ABC是等腰直角三角形,
∴BC=2AC,
∴CTCF=CBCA,
∵∠BCA=∠TCF=45°,
∴∠BCT=∠ACF,
∴△BCT∽△ACF,
∴BTAF=BCAC=2,
∴BT=2AF,
∴BF=BT+TF=2AF+2FG..
(3)如圖3中,連接CF,BC,在BF上取一點(diǎn)T,使得FT=CF.
∵AB=AC,∠BAC=α,
∴12BCAC=sin12α,
∴BCAC=2?sin12α,
∵AB=AC=AE,
∴∠BEC=12∠BAC=12α,EF=FGsin12α,
∵FC=FE,
∴∠FEC=∠FCE=12α,
∴∠CFT=∠FEC+∠FCE=α,
同法可證,△BCT∽△ACF,
∴BTAF=BCAC=2?sin12α,
∴BT=2AF?sin12α,
∴BF=BT+FT=2AF?sin12α+EF.即BF=2AF?sin12α+FGsin12α.
故答案為:BF=2AF?sin12α+FGsin12α.

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題型十一 綜合探究題 類型一 非動(dòng)態(tài)探究題(專題訓(xùn)練)-備戰(zhàn)2024年中考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)高分突破(全國通用)

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