内容正文:
几何-直线型几何-金字塔和沙漏模型-2星题
课程目标
知识点
考试要求
具体要求
考察频率
金字塔和沙漏模型
C
1.能够准确理解金字塔和沙漏模型
2.能够用相似模型解决复杂的几何问题
少考
知识提要
金字塔和沙漏模型
· 金字塔模型
· 沙漏模型
精选例题
金字塔和沙漏模型
1. 如图, 中,,, 互相平行,,则 .
【答案】
【分析】 设 份,根据面积比等于相似比的平方,
所以 ,,因此 份, 份,进而有 份, 份,所以 .
2. 如下图所示,将边长 厘米和 厘米的两个正方形并放在一起,那么图中阴影三角形的面积是 平方厘米.
【答案】
【分析】 给图中标上字母,如下图.
根据沙漏模型 .
所以 .
.
3. 如图, 中,,, 与 平行, 的面积是 平方厘米.那么 的面积是 平方厘米.
【答案】
【分析】 因为 ,, 与 平行,
根据相似模型可知 ,, 平方厘米,则 平方厘米,又因为 ,所以 .
4. 如图,四边形 和 都是平行四边形,四边形 的面积是 ,,则四边形 的面积 .
【答案】
【分析】 因为 为平行四边形,所以 ,所以 为平行四边形.
,那么 ,所以 .
又 ,所以 ,根据沙漏模型,,所以 .
5. 如图,已知 平行 ,,那么 .
【答案】
【分析】 由沙漏模型得 ,再由金字塔模型得 .
6. 图中的大小正方形的边长均为整数(厘米),它们的面积之和等于 平方厘米,则阴影部分的面积是 平方厘米.
【答案】
【分析】 设大、小正方形的边长分别为 厘米、 厘米(),则
所以
若 ,则
不合题意,所以 只能为 或 .检验可知只有 、 满足题意,所以大、小正方形的边长分别为 厘米和 厘米.根据相似三角形性质,
而
得
所以阴影部分的面积为:
7. 是平行四边形,面积为 平方厘米,、 分别为 、 的中点,则图中阴影部分的面积为 平方厘米.
【答案】
【分析】 方法一:设 、 分别为 、 的中点,连接 、、.
可得
对角线 被 、、 平均分成四段,又 ∥ ,所以
所以
同理可得
所以
于是,阴影部分的面积为
方法二:寻找图中的沙漏,
因此 为 的三等分点,
同理
所以
8. 如图, 平行 ,若 ,那么 .
【答案】
【分析】 根据金字塔模型 ,,
设 份,则 份, 份,所以 .
9. 如图, 中,,,,, 互相平行,,则 .
【答案】
【分析】 设 份,,因此 份,进而有 份,同理有 份, 份, 份.
所以有
10. 在下图中,线段 、 将长方形 分成了四块;已知其中两块的面积分别是 平方厘米、 平方厘米,且 是 的中点, 是 的中点.请问长方形 的面积是 平方厘米.
【答案】
【分析】 如下图所示,延长 、 交于点 .
由于 是 的中点,由 ,有 ,
由于 是 中点,那么 .
由 ,有 .
所以,,
那么 .
所以,.
11. 如下图所示,三角形田地中有两条小路 和 ,交叉处为 .张大伯常走这两条小路,他知道 ,且 .则两块田地 和 的面积比是 .
【答案】
【分析】 方法一:如下图所示, 和 为同高三角形,所以面积比等于底边比 .
过 作 的平行线,交 于 ,则因为 ,所以三角形 和 全等,.又因为 ,所以 和 是 的三等分点,所以 .
方法二:如下图所示,连接 ,设 ,则 .
设 ,则有 ,解得 .
所以 .
12. 如图,在 中,, 分别是 , 的中点,且图中两个阴影部分(甲和乙)的面积差是 ,则 .
【答案】
【分析】 由于 , 都是中点,则 ,设 为 份,则 为 份,根根据梯形中的蝴蝶模型,得到甲是 份,乙是 份,两个翅膀都是 份,由此可推出 为 份,且每份为
所以
13. 梯形 的面积为 ,, 为 的中点, 的延长线与 交于 ,四边形 的面积是 .
【答案】
【分析】 延长 、 相交于 .
由于 为 的中点,根据相似三角形性质,
再根据相似三角形性质,
而
所以
又
所以
14. 如图,三角形 的面积为 平方厘米,、、 分别为各边的中点,那么阴影部分的面积是 平方厘米.
【答案】
【分析】 阴影部分是一个不规则的四边形,不方便直接求面积,可以将其转化为两个三角形的面积之差.而从图中来看,既可以转化为 与 的面积之差,又可以转化为 与 的面积之差.
(法一)如图,连接 .
由于 、、 分别为各边的中点,那么 为平行四边形,且面积为三角形 面积的一半,即 平方厘米;那么 的面积为平行四边形 面积的一半,为 平方厘米.
根据几何五大模型中的相似模型,由于 为三角形 的中位线,长度为 的一半,则
所以
所以
那么 的面积占 面积的 ,所以阴影部分面积为
(法二)如图,连接 .
根据燕尾定理,
所以
而
所以
那么阴影部分面积为
【总结】求三角形的面积,一般有三种方法:
(1)利用面积公式:;
(2)利用整体减去部分;
(3)利用比例和模型.
15. 已知 中, 平行 ,若 ,且 比 大 ,求 .
【答案】
【分析】 根据金字塔模型
设 份,则 份, 份, 比 大 份,恰好是 ,所以 .
16. 如图: 平行 ,,,求 的长度.
【答案】
【分析】 在沙漏模型中,因为 ,所以 ,在金字塔模型中有:,因为 ,,所以 .
17. 如右图,长方形 中,,,求 的长.
【答案】
【分析】 因为 ,且 ,所以 即 ,所以 .
18. 如图,正方形 的边长是 , 点是 的中点,求 的面积.
【答案】 .
【分析】 连结DE,因为 与 之比是 ,可如图所示设份数,可知 的面积是正方形面积的三分之一,是 .
19. 如图所示,三角形 中, 与 平行,且 ,求 及 .
【答案】 ,
【分析】 根据金字塔模型的结论即可直接得出答案.
20. 已知三角形 的面积为 平方厘米, 是 边的三等分点(靠近 点),且 与 平行.请求出三角形 的面积为多少平方厘米?
【答案】 平方厘米.
【分析】 由金字塔模型知,,设 的面积为 份,则 的面积为 份, 的面积为 份, 的面积为 份,又因为 与 等高,可知 的面积为 份,由此可知 的面积为 平方厘米.
21. 如图所示,正方形 的边长是 , 点是 的三等分点. 的面积是多少?
【答案】 .
【分析】 由沙漏模型, 与 等高,面积比为 ,因此 的面积为 .
22. 如图所示,在正方形 中, 分别是 的中点,已知正方形 的面积为 平方厘米,求阴影部分的面积.
【答案】 平方厘米.
【分析】 由条件知,,则 ,同理,,则 ,由此可得,,阴影部分面积为 平方厘米.
23. 如图, 平行 ,且 ,,,求 的长.
【答案】
【分析】 由金字塔模型得 ,所以 .
24. 在图中的正方形中,、、 分别是 、、 的中点.请问:三角形 的面积是三角形 面积的几倍?
【答案】 倍.
【分析】 不妨设正方形的边长是 ,所以
又 、 分别是所在边的中点,所以 ,即 ,由此可见 是 的中位线,有 ,所以 的面积是
的面积等于 的面积减去 的面积,等于
的面积等于 的面积减去 的面积,等于
由此可得, 的面积是 面积的 倍.
25. 如图,平行四边形 的面积是 .已知 点是 上靠近 点的三等分点,求阴影部分的面积.
【答案】 .
【分析】 由沙漏模型知,,设 的面积为 份,则 的面积为 份, 的面积为 份, 的面积与 的面积之和为整个四边形面积的一半,因此四边形的面积为 份,总面积为 ,则一份对应面积为 ,阴影部分占了 份,面积为 .
26. 如图所示,梯形 的面积是 ,下底长是上底长的 倍,阴影三角形的面积是多少?
【答案】 .
【分析】 上底与下底的长度比为 ,设 面积是 份,则 与 的面积均为 份, 的面积为 份,总面积为 ,故一份所对应的面积为 ,则 的面积为 .
27. 下图中正方形的面积为 ,、 分别为 、 的中点,.求阴影部分的面积.
【答案】
【分析】 题中条件给出的都是比例关系,由此可以初步推断阴影部分的面积要通过比例求解,而图中出现最多的就是三角形,那么首先想到的就是利用相似三角形的性质.
阴影部分为三角形,已知底边为正方形边长的一半,只要求出高,便可求出面积.可以作 垂直 于 , 垂直 于 .
根据相似三角形性质,
又因为
所以
即
所以
28. 如图,正方形 中E是 边的中点, 与 相交于F点,三角形 的面积是 ,那么正方形 的面积是_________.
【答案】
【分析】 左边梯形 ,因为 为 的中点,所以 所以 又因为三角形 的面积是 所以三角形 的面积是 ,三角形 的面积为 ,三角形 的面积为 而 ,所以
29. 如图,平行四边形 的面积是 与 的交点为 ,那么图中阴影部分面积是多少?
【答案】 .
【分析】 ,设份数可知 为 份, 为 份,阴影部分占 份,面积为 .
30. 如图,在 中,有长方形 ,、 在 上,、 分别在 、 上, 是 边 的高,交 于 ,, 厘米, 厘米,求长方形的长和宽.
【答案】 长和宽分别是 厘米, 厘米.
【分析】 观察图中有金字塔模型 个,用与已知边有关系的两个金字塔模型,所以
所以有
设 ,则 ,所以有
解得
因此长方形的长和宽分别是 厘米, 厘米.
31. 如图,测量小玻璃管口径的量具 , 的长为 厘米, 被分为 等份.如果小玻璃管口 正好对着量具上 等份处( 平行 ),那么小玻璃管口径 是多大?
【答案】 厘米.
【分析】 有一个金字塔模型,所以 ,,所以 厘米.
32. 在图中的正方形中,,, 分别是所在边的中点, 的面积是 面积的几倍?
【答案】
【分析】
连接 ,易知 ,可知 ,且 ,所以 的面积等于 的面积;由 可得 ,所以 ,即 的面积是 面积的 倍.
33. 如图所示,正方形 面积为 ,、 分别是 和 的中点, 与 交于 点, 与 交于 点,那么阴影三角形 的面积是多少?
【答案】
【分析】 如下图,延长 、 交于点 ,在沙漏 中,,所以 ,故 .
如下图,延长 、 交于点 ,在沙漏 中,,所以 ,故 .
所以 ,故
34. 已知三角形 的面积为 ,, 是 的中点,且 ,交 于 ,求阴影部分的面积.
【答案】
【分析】 已知 ,且 ,可知 ,所以 ,且 .
又因为 是 的中点,所以 是三角形 的中位线,那么 ,,所以 ,可得 ,所以 ,那么 .
35. 已知正方形 ,过 的直线分别交 、 的延长线于点 、,且 ,,求正方形 的边长.
【答案】
【分析】 方法一:本题有两个金字塔模型,根据这两个模型有
设正方形的边长为 ,所以有
即
解得
所以正方形的边长为 .
方法二:或根据一个金字塔模型,列方程即
解得
36. 图中 是边长为 的正方形,从 到正方形顶点 、 连成一个三角形,已知这个三角形在 上截得的 长度为 ,那么三角形 的面积是多少?
【答案】
【分析】 做 垂直 于 ,交 于 .
因为 ,所以三角形 与三角形 相似,且为
所以
又因为
所以
所以三角形 的面积为
37. 如图, 与 平行,.已知 ,那么 的长度是多少? 的长度是多少? 的长度是多少?
【答案】 .
【分析】 ,可求出 ,可求出 .
38. 如图,将一个边长为 的正方形两边长分别延长 和 ,割出图中的阴影部分,求阴影部分的面积是多少?
【答案】
【分析】
根据相似三角形的对应边成比例有:
则
所以
39. 如图,直角三角形 中,,又知 ,求 的面积.
【答案】 .
【分析】 由金字塔模型知
则
又知道
可求出 的面积为
40. 如图所示,在三角形 中, 和 平行, 和 平行, 和 平行.已知 ,那么 和 分别是多少?
【答案】 ,.
【分析】 (1)因为 ,所以 .
又因为 ,所以 .
因为 ,所以 .
由上可得 .
(2)因为 ,所以 .
又因为 ,所以 .
因为 ,,所以 .
又因为 ,所以 .
由上可得 .
41. 两盏 米高的路灯相距 米,有一个身高 米的同学行走在这两盏路灯之间,那么他的两个影子总长度是多少米?
【答案】
【分析】 根据题意画出如图所示的图,延长 与 交于 ,则 和 以及 和 都能组成沙漏三角.
不难看出,.
而在沙漏 中,又有 .
在沙漏 中,有 .
由此可知 ,这就是两个影子的总长度.
42. 如图所示, 与 平行,已知 的面积为 ,则四边形 面积是多少?
【答案】 .
【分析】 ,则 是 面积的 ,则 的面积是 ,四边形 的面积为 .
43. 已知长方形 的面积为 厘米, 是 的中点,、 是 边上的三等分点,求阴影 的面积是多少平方厘米?
【答案】
【分析】
因为 是 的中点,、 是 边上的三等分点,由此可以说明如果把长方形的长分成 份的话,那么
在图形中找到沙漏 :有
所以
相当于把 分成 份(),同理也可以在图中再次找到沙漏 ,
由此可以推出:
相当于把 分成 份(),那么我们就可以把 分成 份( 和 的最小公倍数)其中 占 份, 占 份, 占 份,连接 则可知 的面积为
在 为底的三角形中 占 份,则面积为:
44. 如图所示,边长为 厘米和 厘米的两个正方形并排放在一起,求图中阴影部分的面积.
【答案】 平方厘米.
【分析】 由条件知,,由沙漏模型知 ,那么 与 的面积之比也是 的面积为 平方厘米.
45. 如图,三角形 是一块锐角三角形余料,边 毫米,高 毫米,要把它加工成正方形零件,使正方形的一边在 上,其余两个顶点分别在 、 上,这个正方形零件的边长是多少?
【答案】
【分析】 观察图中有金字塔模型 个,用与已知边有关系的两个金字塔模型,所以有
设正方形的边长为 毫米,
即
解得
即正方形的边长为 毫米.
46. 如下图,正方形 的面积为 , 是 边的中点, 是 边上的两点,且 .连接 分别交 分别于 .求四边形 的面积.
【答案】
【分析】
过 点做 平行于 交 于 ,过 点做 交 于 ,则因为 为 的中点,所以 ,所以 ,所以 ,所以 ,又因为 ,所以
因为 为 边上三等分点,所以 ,所以 ,所以 ,所以 ,所以 ,又因为 ,所以 ,所以
因此,
47. 如图,已知在平行四边形 中,,,,那么 的长度是多少?
【答案】
【分析】 图中有一个沙漏,也有金字塔,但我们用沙漏就能解决问题,因为 平行于 ,所以 ,所以 .
48. 如图所示,梯形的面积是 平方厘米,下底是上底的 倍,求阴影部分的面积.
【答案】 平方厘米.
【分析】 上底与下底之比为 ,由沙漏模型可知四个三角形的面积之比是 ,那么阴影部分的面积是
49. 如图所示,在直角三角形 中, 的长 厘米, 的长 厘米, 的长 厘米,有一只小虫从 点出发,沿 以 厘米/秒的速度向 爬行;另一只小虫从 点出发,沿 以 厘米/秒的速度向 爬行.请问经过多少秒后,两只小虫所在的位置 、 与 组成的三角形 是等腰三角形?(请写出所有答案)
【答案】 秒、 秒或 秒.
【分析】 设经过了 秒,则 厘米, 厘米,两只小虫所在的位置 、 与 组成的三角形 是等腰三角形的情况有三种:
(1)以 为等腰三角形顶角所在的顶点,即 (如图 ).这个最好算,,,故 ,解得 ;
(2)以 为等腰三角形顶角所在的顶点,即 ,如图 ,从 向 作垂线,垂足为 ,在金字塔 种,,即 ,所以 .利用 列出方程 ,解得 ;(或者利用 和 相似,得 ,即 ,所以 )
(3)以 为等腰三角形顶角所在的顶点,即 ,如图 ,从 向 作垂线,垂足为 ,利用 和 相似得 ,即 ,所以 .利用 列出方程 ,解得 .
综上,经过 秒或 秒或 秒后,两只小虫所在的位置 、 与 组成的三角形 是等腰三角形.
50. 如图所示, 与 平行,已知 ,则 的长度是多少?
【答案】 .
【分析】 由金字塔模型,,则 .
51. 如图所示,梯形 的上底 长 厘米,下底 长 厘米.如果 与上、下底平行,那么 的长度为多少?
【答案】 厘米.
【分析】 在沙漏 中,,于是 (如图所示).
由于 ,因此 ,即 .
同理, 也等于 厘米,所以 .
52. 如图,已知 ,点 分别在 上,且 , 则 是多少?
【答案】
【分析】 的面积已知,若知道 的面积占 的几分之几就可以计算出 的面积.连接 .
因为
所以
所以 与 平行,所以
所以
因为 ,,所以
所以
53. 如图所示,图中的两个正方形的边长分别是 和 ,那么阴影部分的面积是多少?
【答案】 .
【分析】 ,那么 与 的面积是 .
54. 如下图,、、、 均为各边的三等分点,线段 和 把三角形 分成四部分,如果四边形 的面积是 平方厘米,求三角形 的面积.
【答案】
【分析】
设三角形以 为底的高为 ,由于
所以
所以三角形 以 为底的高是
又因为三角形 以 为底的高是 ,所以三角形 的面积与三角形 的面积之比为
所以三角形 的面积为
而三角形 的面积占三角形 的 ,所以三角形 的面积是
55. 如图, 是矩形一条对角线的中点,图中已经标出两个三角形的面积为 和 ,那么阴影部分的一块直角三角形的面积是多少?
【答案】
【分析】 连接 ,
由已知可得
所以
可以得到
由三角形相似可得阴影部分面积为
56. 如图,长方形 中, 为 的中点, 与 、 分别交于 、, 垂直 于 ,交 于 ,已知 ,,求 .
【答案】
【分析】 由于 ,利用相似三角形性质可以得到
又因为 为 中点,那么有
所以
利用相似三角形性质可以得到
而
所以
57. 如图所示,已知三角形 的面积为 平方厘米,、 分别是 、 边的中点.求三角形 的面积.
【答案】 平方厘米.
【分析】 由 、 分别是 、 边的中点,可知 与 平行,且 .
如下图所示,沙漏 中,有
把线段的比例关系转化为面积的比例关系,得到
那么梯形 的面积就是
由于 的面积为 平方厘米,则 的面积是 平方厘米.而梯形 的面积是
因此
从而
58. 如图所示,平行四边形 与平行四边形 的面积都是 平方厘米.其中 垂直于 于 ,、、 分别长 、、 厘米.求三角形 的面积和周长.
【答案】 面积为 平方厘米,周长为 厘米.
【分析】 平行四边形 的面积等于
由此可以求得
平行四边形 的面积等于
由此可以求得
则 的面积等于
由沙漏模型得
则
所以 的周长为
59. 如图所示,四边形 是平行四边形,面积是 平方厘米,、 分别为边 、 的中点,请问:阴影部分的面积为多少平方厘米?
【答案】
【分析】 因为 为边 的中点,四边形 是平行四边形,所以 ,且 .
在沙漏 中,有 ,.
由 可知, 的面积为 面积的 .
易知 面积为平行四边形 的面积的 ,即
所以 的面积为
由 为边 的中点,同理可求出 的面积为 平方厘米.
由 , 可知,、 为边 的三等分点.
所以
而 ,所以
于是空白部分面积为 .
因此阴影部分的面积为 .
60. 如图所示, 是三角形 内一点, 平行于 , 平行于 , 平行于 ,四边形 的面积是 ,四边形 的面积是 ,四边形 的面积是 .请问:三角形 的面积是多少?
【答案】
【分析】 当两个平行四边形的高相等时,它们底边的比等于面积比.
考虑平行四边形 和 ,分别以 和 为底边,它们的高相等,因此它们底边的比等于面积比,即 .
由于 ,所以 ,转化为面积比:得到:
而平行四边形 的面积是 ,则 的面积是
类似的方法可以求出 和 的面积分别是 和 ,因此这三个小三角形的面积分别是 、、,所以大 的面积就是 .
61. 如图,线段 与 垂直,已知 ,,那么图中阴影部分面积是多少?
【答案】
【分析】 解法一:这个图是个对称图形,且各边长度已经给出,不妨连接这个图形的对称轴看看.
作辅助线 ,则图形关于 对称,有
且
设 的面积为 份,则 的面积为 份,直角三角形 的面积为 份.因为
而阴影部分的面积为 份,所以阴影部分的面积为
解法二:连接 、.
由于
所以 ,可知
根据梯形蝴蝶定理,
所以
即
又
所以
62. 如下图所示,点 是平行四边形 的边 上的一点,且 ,四边形 为平行四边形, 与 交于点 .若三角形 的面积与三角形 的面积之差为 ,求平行四边形 的面积.
【答案】
【分析】 连接 ,因为 ,所以
所以
令 ,则 ,,
所以
因为 ,所以
所以
所以
因为
所以
因为
所以
63. 如图,在长方形 中, 厘米, 厘米,,求阴影部分的面积.
【答案】 平方厘米
【分析】 连接 ,在梯形 中,由梯形基本结论知:, 由一半模型得所以 又 ,(平方厘米)又 (平方厘米)所以 (平方厘米)
64. 如图, 是直角梯形,,那么梯形 的面积是多少?
【答案】
【分析】 分别计算 的面积,再求和.
延长 交 于 点,
可得
所以
又因为
得到
所以
65. 如图,已知正方形 的边长为 , 是 边的中点, 是 边上的点,且 , 与 相交于点 ,求 .
【答案】
【分析】 方法一:
连接 ,延长 , 两条线交于点 ,构造出两个沙漏,所以有
因此 ,根据题意有 ,再根据另一个沙漏有
所以
方法二:
连接 ,分别求
根据蝴蝶定理
所以
66. 如图,正方形 的面积是 平方厘米, 是 的中点, 是 的中点,四边形 的面积是________平方厘米.
【答案】
【分析】 ,所以 , 连接 ,设 ,则 ,由燕尾模型知 ,所以 ,又因为 ,所以 ,
67. 已知 为等边三角形,面积为 ,、、 分别为三边的中点,已知甲、乙、丙面积和为 ,求阴影五边形的面积.(丙是三角形 )
【答案】
【分析】 因为 、、 分别为三边的中点,所以 、、 是三角形 的中位线,也就与对应的边平行,根据面积比例模型,三角形 和三角形 的面积都等于三角形 的一半,即为 .
根据图形的容斥关系,有 ,即 ,所以 .
又 ,所以 .
68. 边长为 厘米和 厘米的两个正方形并放在一起,那么图中阴影三角形的面积是多少平方厘米?
【答案】
【分析】 给图形标注字母,按顺时针方向标注,大正方形为 ,小正方形为 , 分别交 于 两点,
所以
因为
所以
69. 如图,三角形 的面积是 平方厘米,长方形 的长是 厘米,宽是 厘米, 是 的中点,则三角形 的面积是 平方厘米.
【答案】
【分析】 本题在矩形内连接三点构成一个三角形,而且其中一点是矩形某一条边的中点,一般需要通过这一点做垂线.
取 的中点 ,连接 ,设 交 于 .
则三角形 被分成两个三角形,而且这两个三角形有公共的底边 ,可知三角形 的面积等于
所以
那么
因为 是三角形 的中位线,所以
所以三角形 的面积为
70. 如图所示,正六边形的面积是 ,那么阴影部分的面积是多少?
【答案】
【分析】 方法一:连结阴影部分的对角线,如图 所示.
这条辅助线平分阴影部分,也正好把正六边形平分成两个等腰梯形.那么每个梯形的面积为
要求出阴影部分的面积,只需求出其中的一半即可.
画出其中一个梯形,给它的各个顶点标上字母,如图 所示, 和 是一对等高三角形,并且底边 是 的 倍,所以 的面积是 面积的 倍,于是 面积为
在沙漏 中,,所以
因此正六边形中的阴影部分面积为
方法二:利用正六边形中的格点,将其分割,如图 所示.
观察图形可知,这时正六边形被分割成 个三角形,这些三角形面积全都相等.阴影部分由 个三角形组成,所以阴影部分面积为
$