内容正文:
专题15 中点四边形
【例题讲解】问题背景:
△ABC和△CDE均为等边三角形,且边长分别为a,b,点D,E分别在边AC,BC上,点F,G,H,I分别为AB,BE,ED,AD的中点,连接FG,GH,HI,IF
猜想证明:
(1)如图①,判断四边形FGHI是什么特殊四边形,并说明理由.
(2)当a=6,b=2时,求四边形FGHI的周长.
拓展延伸:(3)如图②,当四边形FGHI是正方形时,连接AE,BD相交于点N,点N,H恰好在FC上.求证:△ABN和△DEN均为等腰直角三角形.
解:(1)解:四边形FGHI是菱形.理由:如图①,连接AE,BD,
∵△ABC和△CDE均为等边三角形,∴AC=BC,EC=DC,
在△AEC和△BDC中,,∴△AEC≌△BDC(SAS),
∴AE=BD,∵点F,G,H,I分别为AB,BE,ED,AD的中点,
FG=AE=IH.FI=BD=CH.∴FG=GH=IH=FI.∴四边形FGHI是菱形;
(2)解:如图②,过点D作DM⊥EC于点M,∵△CDE为等边三角形,
∴MC=EC=×2=1,∠C=60°,∴BM=BC-MC=6-1=5,
在Rt△DMC中,DM=,
在Rt△BDM中,BD=,
∴GH=BD=,由(1)知四边形FGHI是菱形,∴.四边形FGHI的周长为4GH=4.
(3)解:∵点F为AB的中点,△ABC和△CDE均为等边三角形,
∴直线CF为△ABC和△CDE的对称轴.∴AN=BN,DN=EN,
∵点F,G,H,I分别为AB,BE,ED,AD的中点,
∴FGAE,IHAE,FIBD,GHBD.∴.FGAEIH,FIBDGH,
∵四边形FGHI是正方形,∴∠FNA=∠FHI=45°,∠FNB=∠FHG=45°
∴.∠ANB=∠FNA+∠FNB=90°,∠DNE=90°.∴△ABN和△DEN均为等腰直角三角形.
【综合演练】
1.四边形ABCD,点M、N、P、Q分别是边AB、BC、CD、AD的中点.
(1)如图1,顺次连结M、N、P、Q得到四边形ANPQ,试猜想四边形MNPQ的形状并证明;
(2)如图2,若∠B=∠C,AB=CD,顺次连结M、N、P、Q得到四边形MNPQ,试猜想四边形MNPQ的形状并证明;
(3)如图3,若∠BCD=90°,BC=8,CD=6,AB=3,设线段CQ的长度为m,则m的取值范围是______.
【答案】(1)四边形MNPQ为平行四边形,理由见解析
(2)四边形MNPQ为菱形,理由见解析
(3)≤m≤
【分析】(1)连结BD,根据三角形中位线的性质可得MQBD,MQ=BD,PNBD,PN=BD,进而可得MQPN,MQ=PN,根据平行四边形的判定定理即可求解;
(2)连结BD、AC,同理可得四边形MNPQ为平行四边形证明△ABC≌△DCB(SAS)得出AC=BD,根据中位线的性质,即可得出MQ=MN,根据平菱形的判定定理即可求解;
(3)连结BD,取BD的中点P,连接QP、CP,得出PQ是△ABD的中位线,根据三角形三边关系即可求解.
(1)
解:四边形MNPQ为平行四边形,连结BD
∵点M、N、P、Q分别是边AB、BC、CD、AD的中点.
∴MQBD,MQ=BD,PNBD,PN=BD
∴MQPN,MQ=PN
∴四边形MNPQ为平行四边形.
(2)
四边形MNPQ为菱形,连结BD、AC
∵点M、N分别是边AB、BC的中点.
∴MN=AC
在△ABC与△DCB中
,
∴△ABC≌△DCB(SAS)
∴AC=BD
∵点M、N、P、Q分别是边AB、BC、CD、AD的中点.
∴MQBD,MQ=BD,PNBD,PN=BD
∴MQMN ,MQ=PN
∵四边形MNPQ为平行四边形
∴平行四边形MNPQ是菱形.
(3)
解:如图,连结BD,取BD的中点P,连接QP、CP,
在Rt△BCD中,∠BCD=90°,BC=8,CD=6,∴BD=10,
∵点P是BD的中点,∴CP=BP=CP=BD=5,
∵点Q是AD的中点,点P是BD的中点,
∴PQ是△ABD的中位线,
∴PQ=AB=,
在△CPQ中,CP﹣PQ<CQ<CP+PQ,
∴<m<,
∵点C、点Q是定点,点P是动点,
∴当点C、P、Q三点共线,且点Q在线段CP上时,m取得最小值,
当点C、P、Q三点共线,且点Q在射线CP上时,m取得最大值,
综上,m的取值范围为:≤m≤.
【点睛】本题考查了中点四边形,菱形的性质与判定,平行四边形的性质与判定,三角形三边关系,三角形中位线的性质,掌握以上知识是解题的关键.
2.定义:我们把对角线互相垂直的四边形叫做和美四边形,对角线交点称为和美四边形中心.
(1)写出一种你学过的和美四边形________;
(2)顺次连接和美四边形四边中点所得四边形是________
A.矩形