内容正文:
专题六 几何综合探究
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如图,△ABC和△DEF都是等腰直角三角形,AB=AC,∠BAC=90°,DE=DF,∠EDF=90°,D为BC边中点,连接AF,且A,F,E三点恰好在一条直线上,EF交BC于点H,连接BF,CE.
(1)求证:AF=CE;
例1
类型一 非动点探究题
(3)若CH=2,AH=4,请直接写出线段AC,AE的长.
(1)证明:如图,连接AD.
∵AB=AC,∠BAC=90°,BD=CD,∴AD⊥CB,AD=DB=DC.∵∠ADC=∠EDF=90°,∠ADC=∠ADF+∠FDH,∠EDF=∠FDH+∠CDE,∴∠ADF=∠CDE.∵DF=DE,∴△ADF≌△CDE(SAS),∴AF=CE.
在□ABCD中,∠C=45°,AD=BD,点P为射线CD上的动点(点P不与点D重合),连接AP,过点P作EP⊥AP交直线BD于点E.
(1)如图①,当点P为线段CD的中点时,请直接写出PA,PE的数量关系;
例2
类型二 动点探究题
在一次数学研究性学习中,小兵将两个全等的直角三角形纸片ABC和DEF拼在一起,使点A与点F重合,点C与点D重合(如图①),其中∠ACB=∠DFE=90°,BC=EF=3 cm,AC=DF=4 cm,并进行如下研究活动.
活动一:将图①中的纸片DEF沿AC方向平移,连接AE,BD(如图②),当点F与点C重合时停止平移.
例3
类型三 平移、旋转探究题
【思考】图②中的四边形ABDE是平行四边形吗?请说明理由;
【发现】当纸片DEF平移到某一位置时,小兵发现四边形ABDE为矩形(如图③),求AF的长;
活动二:在图③中,取AD的中点O,再将纸片DEF绕点O顺时针方向旋转α度(0≤α≤90),连接OB,OE(如图④).
【探究】当EF平分∠AEO时,探究OF与BD的数量关系,并说明理由.
解:【思考】四边形ABDE是平行四边形.
理由:∵△ABC≌△DEF,∴AB=DE,∠BAC=∠EDF,∴AB∥DE,∴四边形ABDE是平行四边形.
【探究】BD=2OF.理由:如图④,延长OF交AE于点H.由矩形性质可得∠OAB=∠OBA=∠ODE=∠OED,OA=OB=OE=OD,∴∠OBD=∠ODB,∠OAE=∠OEA.∵∠ABD+∠BDE+∠DEA+∠EAB=360°,∴∠ABD+∠BAE=180°,∴AE∥BD,∴∠OHE=∠ODB.∵EF平分∠OEH,∴∠OEF=∠HEF.
∵∠EFO=∠EFH=90°,EF=EF,∴△EFO
≌△EFH,∴EO=EH,FO=FH,∴∠EHO
=∠EOH=∠OBD=∠ODB,∴△EOH≌△OBD,
∴BD=OH=2OF.
如图①,矩形ABCD中,AB=6,AD=8,点P在边BC上,且不与点B,C重合,直线AP与DC的延长线交于点E.
(1)当点P是BC的中点时,求证:△ABP≌△ECP;
例4
类型四 折叠探究题
(2)将△APB沿直线AP折叠得到△APB′,点B′落在矩形ABCD的内部,延长PB′交直线AD于点F.
①证明FA=FP,并求出在(1)条件下AF的值;
②连接B′C,求△PCB′周长的最小值;
③如图②,BB′交AE于点H,点G是AE的
中点,当∠EAB′=2∠AEB′时,请判断AB与HG的数量关系,并说明理由.
(1)证明:∵在矩形ABCD中,AB∥DC,即AB∥DE,∴∠BAP=∠E,∠B=∠ECP.∵点P是BC的中点,∴BP=CP,∴△ABP≌△ECP(AAS).
③解:AB与HG的数量关系是AB=2HG.理由:如图②,由折叠的性质可知∠1=∠3,AB′=AB,BB′⊥AE.过点B′作B′M∥DE,交AE于点M.∵AB∥DE,∴AB∥DE∥B′M,∴∠1=∠3=∠2=∠AED,∴AB′=B′M=AB,∴点H是AM的中点.∵∠EAB′=2∠AEB′,即∠3=2∠5,∴∠2=2∠5.∵∠2=∠4+∠5,∴∠4=
∠5,∴B′M=EM,∴B′M=EM=AB′=AB.
例5
类型五 类比探究题
同学们还记得吗?图①、图②是人教版八年级下册教材“实验与探究”中我们研究过的两个图形,受这两个图形的启发,数学兴趣小组提出了以下三个问题,请你回答:
例6
类型六 其他类型探究题
【问题一】如图①,正方形ABCD的对角线相交于点O,点O又是正方形A1B1C1O的一个顶点,OA1交AB于点E,OC1交BC于点F,则AE与BF的数量关系为_________;
【问题二】受图①启示,兴趣小组画出了
图③;直线m,n经过正方形ABCD的对称中心
O,直线m分别与AD,BC交于点E,F,直线
n分别与AB,CD交于点G,H,且m⊥n,若正
方形ABCD边长为8,求四边形OEAG的面积;
AE=BF
【问题三】受图②启发,兴趣小组画出了图④;正方形CEFG的顶点G在正方形