内容正文:
专题12 四边形
【考点归纳】
考点01 多边形的内(外)角和 1
考点02 平行四边形的判定与性质 5
考点03 矩形的判定与性质 9
考点04 菱形的判定与性质 14
考点05 正方形的判定与性质 18
考点06 四边形—折叠 23
考点07 四边形—旋转 29
考点08 四边形—动点 32
考点01 多边形的内(外)角和
70.(2022·山东临沂·中考真题)如图是某一水塘边的警示牌,牌面是五边形,这个五边形的内角和是( )
A.900° B.720° C.540° D.360°
71.(2022·山东菏泽·中考真题)如果正n边形的一个内角与一个外角的比是3:2,则 .
72.(2022·山东烟台·中考真题)一个正多边形每个内角与它相邻外角的度数比为3:1,则这个正多边形是( )
A.正方形 B.正六边形 C.正八边形 D.正十边形
73.(2023·山东·中考真题)如图,正八边形的边长为4,以顶点A为圆心,的长为半径画圆,则阴影部分的面积为 (结果保留).
74.(2012·广东佛山·中考真题)已知一个多边形的内角和为540°,则这个多边形是 边形.
75.(2023·山东临沂·中考真题)将一个正六边形绕其中心旋转后仍与原图形重合,旋转角的大小不可能是( )
A.60° B.90° C.180° D.360°
76.(2024·山东·中考真题)如图,已知,,是正边形的三条边,在同一平面内,以为边在该正边形的外部作正方形.若,则的值为( )
A.12 B.10 C.8 D.6
77.(2022·山东枣庄·中考真题)北京冬奥会开幕式的巨型雪花状主火炬塔的设计,体现了环保低碳理念.如图所示,它的主体形状呈正六边形.若点A,F,B,D,C,E是正六边形的六个顶点,则tan∠ABE= .
78.(2024·山东威海·中考真题)如图,在正六边形中,,,垂足为点I.若,则 .
79.(2022·山东临沂·中考真题)如图,在正六边形中,,是对角线上的两点,添加下列条件中的一个:①;②;③;④.能使四边形是平行四边形的是 (填上所有符合要求的条件的序号).
80.(2023·山东济南·中考真题)如图,正五边形的边长为,以为圆心,以为半径作弧,则阴影部分的面积为 (结果保留).
81.(2024·山东烟台·中考真题)如图,在边长为6的正六边形中,以点F为圆心,以的长为半径作,剪下图中阴影部分做一个圆锥的侧面,则这个圆锥的底面半径为 .
82.(2023·山东枣庄·中考真题)如图,一束太阳光线平行照射在放置于地面的正六边形上,若,则的度数为( )
A. B. C. D.
83.(2024·山东青岛·中考真题)为筹备运动会,小松制作了如图所示的宣传牌,在正五边形和正方形中,,的延长线分别交,于点M,N,则的度数是( )
A. B. C. D.
84.(2011·新疆乌鲁木齐·中考真题)一个正多边形,它的每一个外角都等于45°,则该正多边形是( )
A.正六边形 B.正七边形 C.正八边形 D.正九边形
85.(2024·山东济宁·中考真题)如图,边长为2的正六边形内接于,则它的内切圆半径为( )
A.1 B.2 C. D.
考点02 平行四边形的判定与性质
1.(2022·山东泰安·中考真题)如图,四边形为平行四边形,则点B的坐标为 .
2.(2023·山东青岛·中考真题)如图,在中,的平分线交于点E,的平分线交于点F,点G,H分别是和的中点.
(1)求证:;
(2)连接.若,请判断四边形的形状,并证明你的结论.
3.(2023·山东·中考真题)如图,在中,平分,交于点E;平分,交于点F.求证:.
4.(2024·山东济宁·中考真题)如图,四边形的对角线,相交于点O,,请补充一个条件 ,使四边形是平行四边形.
5.(2022·山东烟台·中考真题)如图,在▱ABCD中,DF平分∠ADC,交AB于点F,BEDF,交AD的延长线于点E.若∠A=40°,求∠ABE的度数.
6.(2024·山东威海·中考真题)如图,在中,对角线,交于点,点在上,点在上,连接,,,交于点.下列结论错误的是( )
A.若,则
B.若,,,则
C.若,,则
D.若,,则
7.(2022·山东泰安·中考真题)如图,平行四边形的对角线,相交于点O.点E为的中点,连接并延长交于点F,,.下列结论:①;②;③四边形是菱形;④.其中正确结论的个数是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
8.(2023·山东淄博·中考真题)如图,在中,,分别是边和上的点,连接,,且.求证:
(1);
(2).
9.(2023·山东济南·中考真题)已知:如图,点为对角线的中点,过点的直线与,分别相交于点,.
求证:.
10.(2023·山东聊城·中考真题)如图,在中,的垂直平分线交于点,交于点O,连接,,过点C作,交的延长线于点F,连接.若,,则四边形的面积为 .
.
11.(2024·山东青岛·中考真题)如图,在四边形中,对角线与相交于点O,,于点E,于点F,且.
(1)求证:四边形是平行四边形;
(2)若,当等于多少度时,四边形是矩形?请说明理由,并直接写出此时的值.
12.(2023·山东滨州·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,菱形的一边在轴正半轴上,顶点的坐标为,点是边上的动点,过点作交边于点,作交边于点,连接.设的面积为.
(1)求关于的函数解析式;
(2)当取何值时,的值最大?请求出最大值.
13.(2024·山东·中考真题)如图,点为的对角线上一点,,,连接并延长至点,使得,连接,则为( )
A. B.3 C. D.4
考点03 矩形的判定与性质
14.(2022·山东日照·中考真题)如图,矩形ABCD为一个正在倒水的水杯的截面图,杯中水面与CD的交点为E,当水杯底面BC与水平面的夹角为27°时,∠AED的大小为( )
A.27° B.53° C.57° D.63°
15.(2022·山东聊城·中考真题)要检验一个四边形的桌面是否为矩形,可行的测量方案是( )
A.测量两条对角线是否相等
B.度量两个角是否是90°
C.测量两条对角线的交点到四个顶点的距离是否相等
D.测量两组对边是否分别相等
16.(2022·山东东营·中考真题)如图,在中,点F、G在上,点E、H分别在、上,四边形是矩形,是的高.,那么的长为 .
17.(2022·山东济南·中考真题)利用图形的分、和、移、补探索图形关系,是我国传统数学的一种重要方法.如图1,BD是矩形ABCD的对角线,将△BCD分割成两对全等的直角三角形和一个正方形,然后按图2重新摆放,观察两图,若a=4,b=2,则矩形ABCD的面积是 .
18.(2022·山东枣庄·中考真题)如图,在矩形ABCD中,按以下步骤作图:①分别以点B和D为圆心,以大于BD的长为半径作弧,两弧相交于点E和F;②作直线EF分别与DC,DB,AB交于点M,O,N.若DM=5,CM=3,则MN= .
19.(2022·山东泰安·中考真题)如图,矩形中,点E在上,,与相交于点O.与相交于点F.
(1)若平分,求证:;
(2)找出图中与相似的三角形,并说明理由;
(3)若,,求的长度.
20.(2023·山东潍坊·中考真题)工匠师傅准备从六边形的铁皮中,裁出一块矩形铁皮制作工件,如图所示.经测量,,与之间的距离为2米,米,米,,.,,是工匠师傅画出的裁剪虚线.当的长度为多少时,矩形铁皮的面积最大,最大面积是多少?
21.(2023·山东·中考真题)(1)如图1,在矩形中,点,分别在边,上,,垂足为点.求证:.
【问题解决】
(2)如图2,在正方形中,点,分别在边,上,,延长到点,使,连接.求证:.
【类比迁移】
(3)如图3,在菱形中,点,分别在边,上,,,,求的长.
22.(2023·山东·中考真题)如图,是矩形的对角线.
(1)作线段的垂直平分线(要求:尺规作图,保留作图痕迹,不必写作法和证明);
(2)设的垂直平分线交于点,交于点,连接.
①判断四边形的形状,并说明理由;
②若,求四边形的周长.
23.(2023·山东滨州·中考真题)如图,矩形的对角线相交于点,点分别是线段上的点.若,则的长为 .
24.(2024·山东东营·中考真题)如图,四边形是矩形,直线分别交,,于点E,F,O,下列条件中,不能证明的是( )
A.为矩形两条对角线的交点 B.
C. D.
25.(2023·山东日照·中考真题)如图,矩形中,,点P在对角线上,过点P作,交边于点M,N,过点M作交于点E,连接.下列结论:①;②四边形的面积不变;③当时,;④的最小值是20.其中所有正确结论的序号是 .
考点04 菱形的判定与性质
26.(2022·山东济南·中考真题)已知:如图,在菱形ABCD中,E,F是对角线AC上两点,连接DE,DF,∠ADF=∠CDE.求证:AE=CF.
27.(2022·山东聊城·中考真题)如图,中,点D是AB上一点,点E是AC的中点,过点C作,交DE的延长线于点F.
(1)求证:;
(2)连接AF,CD.如果点D是AB的中点,那么当AC与BC满足什么条件时,四边形ADCF是菱形,证明你的结论.
28.(2023·山东临沂·中考真题)一个对角线长分别为和的菱形,这个菱形的面积为 .
29.(2024·山东济南·中考真题)如图,在菱形中,,垂足为,垂足为.
求证:.
30.(2022·山东淄博·中考真题)如图,在边长为4的菱形ABCD中,E为AD边的中点,连接CE交对角线BD于点F.若∠DEF=∠DFE,则这个菱形的面积为( )
A.16 B.6 C.12 D.30
31.(2022·山东青岛·中考真题)如图,在四边形ABCD中,AB∥CD,点E,F在对角线BD上,BE=EF=FD,∠BAF=∠DCE=90°.
(1)求证:△ABF≌△CDE;
(2)连接AE,CF,已知__________(从以下两个条件中选择一个作为已知,填写序号),请判断四边形AECF的形状,并证明你的结论.
条件①:∠ABD=30°;
条件2:AB=BC.
(注:如果选择条件①条件②分别进行解答,按第一个解答计分)
32.(2022·山东滨州·中考真题)如图,菱形的边长为10, ,对角线相交于点O,点E在对角线BD上,连接AE,作且边EF与直线DC相交于点F.
(1)求菱形的面积;
(2)求证.
33.(2023·山东日照·中考真题)如图,平行四边形中,点E是对角线上一点,连接,且.
(1)求证:四边形是菱形;
(2)若,求四边形的面积.
34.(2024·山东青岛·中考真题)如图,菱形中,,面积为60,对角线AC与BD相交于点O,过点A作,交边于点E,连接,则 .
35.(2024·山东济宁·中考真题)如图,菱形的对角线,相交于点O,E是的中点,连接.若,则菱形的边长为( )
A.6 B.8 C.10 D.12
36.(2022·山东东营·中考真题)如图,已知菱形的边长为2,对角线相交于点O,点M,N分别是边上的动点,,连接.以下四个结论正确的是( )
①是等边三角形;②的最小值是;③当最小时;④当时,.
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.①②③④
考点05 正方形的判定与性质
37.(2022·山东烟台·中考真题)如图,正方形ABCD边长为1,以AC为边作第2个正方形ACEF,再以CF为边作第3个正方形FCGH,…,按照这样的规律作下去,第6个正方形的边长为( )
A.(2)5 B.(2)6 C.()5 D.()6
38.(2022·山东滨州·中考真题)下列命题,其中是真命题的是( )
A.对角线互相垂直的四边形是平行四边形 B.有一个角是直角的四边形是矩形
C.对角线互相平分的四边形是菱形 D.对角线互相垂直的矩形是正方形
39.(2023·山东青岛·中考真题)如图,在正方形中,点E,F分别是,的中点,,相交于点M,G为上一点,N为的中点.若,,则线段的长度为( )
A. B. C.2 D.
40.(2022·山东枣庄·中考真题)如图,正方形ABCD的边长为5,点A的坐标为(4,0),点B在y轴上,若反比例函数y=(k≠0)的图像过点C,则k的值为( )
A.4 B.﹣4 C.﹣3 D.3
41.(2022·山东青岛·中考真题)如图,O为正方形对角线的中点,为等边三角形.若,则的长度为( )
A. B. C. D.
42.(2023·山东青岛·中考真题)如图①,正方形的面积为1.
(1)如图②,延长到,使,延长到,使,则四边形的面积为______;
(2)如图③,延长到,使,延长到,使,则四边形的面积为______;
(3)延长到,使,延长到,使,则四边形的面积为______.
43.(2023·山东淄博·中考真题)勾股定理的证明方法丰富多样,其中我国古代数学家赵爽利用“弦图”的证明简明、直观,是世界公认最巧妙的方法.“赵爽弦图”已成为我国古代数学成就的一个重要标志,千百年来倍受人们的喜爱.小亮在如图所示的“赵爽弦图”中,连接,.若正方形与的边长之比为,则等于( )
A. B. C. D.
44.(2023·山东·中考真题)如图,在正方形中,分别以点为圆心,以的长为半径画弧,两弧交于点,连接,则 .
45.(2023·山东枣庄·中考真题)如图,在正方形中,对角线与相交于点O,E为上一点,,F为的中点,若的周长为32,则的长为 .
46.(2024·山东烟台·中考真题)如图,在正方形中,点E,F分别为对角线的三等分点,连接并延长交于点G,连接,若,则用含α的代数式表示为( )
A. B. C. D.
47.(2024·山东东营·中考真题)如图,在正方形中,与交于点O,H为延长线上的一点,且,连接,分别交,BC于点E,F,连接,则下列结论:①;②;③平分;④.
其中正确结论的个数是( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
48.(2024·山东东营·中考真题)如图,四边形是平行四边形,从①,②,③,这三个条件中任意选取两个,能使是正方形的概率为( )
A. B. C. D.
49.(2023·山东东营·中考真题)如图,正方形的边长为4,点,分别在边,上,且,平分,连接,分别交,于点,,是线段上的一个动点,过点作垂足为,连接,有下列四个结论:①垂直平分;②的最小值为;③;④.其中正确的是( )
A.①② B.②③④ C.①③④ D.①③
50.(2024·山东济南·中考真题)如图,在正方形中,分别以点A和为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧相交于点和,作直线,再以点A为圆心,以的长为半径作弧交直线于点(点在正方形内部),连接并延长交于点.若,则正方形的边长为( )
A. B. C. D.
考点06 四边形—折叠
51.(2022·山东菏泽·中考真题)如图所示,将一矩形纸片沿AB折叠,已知,则( )
A.48° B.66° C.72° D.78°
52.(2022·山东潍坊·中考真题)小莹按照如图所示的步骤折叠A4纸,折完后,发现折痕AB′与A4纸的长边AB恰好重合,那么A4纸的长AB与宽AD的比值为 .
53.(2024·山东威海·中考真题)将一张矩形纸片(四边形)按如图所示的方式对折,使点C落在上的点处,折痕为,点D落在点处,交于点E.若,,,则 .
54.(2022·山东泰安·中考真题)如图,四边形为正方形,点E是的中点,将正方形沿折叠,得到点B的对应点为点F,延长交线段于点P,若,则的长度为 .
55.(2023·山东济南·中考真题)如图,将菱形纸片沿过点的直线折叠,使点落在射线上的点处,折痕交于点.若,,则的长等于 .
56.(2023·山东泰安·中考真题)如图,矩形中,对角线相交于点O,点F是边上的一点,连接,将沿直线折叠,点D落在点G处,连接并延长交于点H,连接并延长交于点M,交的延长线于点E,且.
(1)求证:四边形是平行四边形;
(2)求证:.
57.(2023·山东·中考真题)如图,四边形是一张矩形纸片.将其按如图所示的方式折叠:使边落在边上,点落在点处,折痕为;使边落在边上,点落在点处,折痕为.若矩形与原矩形相似,,则的长为( )
A. B. C. D.
58.(2023·山东烟台·中考真题)【问题背景】
如图1,数学实践课上,学习小组进行探究活动,老师要求大家对矩形进行如下操作:①分别以点为圆心,以大于的长度为半径作弧,两弧相交于点,,作直线交于点,连接;②将沿翻折,点的对应点落在点处,作射线交于点.
【问题提出】
在矩形中,,求线段的长.
【问题解决】
经过小组合作、探究、展示,其中的两个方案如下:
方案一:连接,如图2.经过推理、计算可求出线段的长;
方案二:将绕点旋转至处,如图3.经过推理、计算可求出线段的长.
请你任选其中一种方案求线段的长.
59.(2024·山东潍坊·中考真题)如图,在矩形中,,点分别在边上.将沿折叠,点的对应点恰好落在对角线上;将沿折叠,点的对应点恰好也落在对角线上.连接.
求证:
(1);
(2)四边形为平行四边形.
60.(2024·山东烟台·中考真题)如图,在中,,,.E为边的中点,F为边上的一动点,将沿翻折得,连接,,则面积的最小值为 .
61.(2024·山东济南·中考真题)如图,在矩形纸片中,,为边的中点,点在边上,连接,将沿翻折,点的对应点为,连接.若,则 .
62.(2024·山东济宁·中考真题)综合与实践
某校数学课外活动小组用一张矩形纸片(如图1,矩形中,且足够长)进行探究活动.
【动手操作】
如图2,第一步,沿点A所在直线折叠,使点D落在上的点E处,折痕为,连接,把纸片展平.
第二步,把四边形折叠,使点A与点E重合,点D与点F重合,折痕为,再把纸片展平.
第三步,连接.
【探究发现】
根据以上操作,甲、乙两同学分别写出了一个结论.
甲同学的结论:四边形是正方形.
乙同学的结论:.
(1)请分别判断甲、乙两同学的结论是否正确.若正确,写出证明过程;若不正确,请说明理由.
【继续探究】
在上面操作的基础上,丙同学继续操作.
如图3,第四步,沿点G所在直线折叠,使点F落在上的点M处,折痕为,连接,把纸片展平.
第五步,连接交于点N.
根据以上操作,丁同学写出了一个正确结论:.
(2)请证明这个结论.
63.(2024·山东泰安·中考真题)综合与实践
为了研究折纸过程蕴含的数学知识,某校九年级数学兴趣小组的同学进行了数学折纸探究活动.
【探究发现】
(1)同学们对一张矩形纸片进行折叠,如图1,把矩形纸片翻折,使矩形顶点的对应点恰好落在矩形的一边上,折痕为,将纸片展平,连结,与相交于点.同学们发现图形中四条线段成比例,即,请你判断同学们的发现是否正确,并说明理由.
【拓展延伸】
(2)同学们对老师给出的一张平行四边形纸片进行研究,如图2,是平行四边形纸片的一条对角线,同学们将该平行四边形纸片翻折,使点的对应点,点的对应点都落在对角线上,折痕分别是和,将纸片展平,连结,,,同学们探究后发现,若,那么点恰好是对角线的一个“黄金分剧点”,即.请你判断同学们的发现是否正确,并说明理由.
考点07 四边形—旋转
64.(2023·山东·中考真题)如图,点E是正方形内的一点,将绕点B按顺时针方向旋转得到.若,则 度.
65.(2022·山东临沂·中考真题)已知是等边三角形,点B,D关于直线AC对称,连接AD,CD.
(1)求证:四边形ABCD是菱形;
(2)在线段AC上任取一点Р(端点除外),连接PD.将线段PD绕点Р逆时针旋转,使点D落在BA延长线上的点Q处.请探究:当点Р在线段AC上的位置发生变化时,的大小是否发生变化?说明理由.
(3)在满足(2)的条件下,探究线段AQ与CP之间的数量关系,并加以证明.
66.(2022·山东滨州·中考真题)正方形的对角线相交于点O(如图1),如果绕点O按顺时针方向旋转,其两边分别与边相交于点E、F(如图2),连接EF,那么在点E由B到A的过程中,线段EF的中点G经过的路线是( )
A.线段 B.圆弧 C.折线 D.波浪线
67.(2023·山东济南·中考真题)在矩形中,,,点在边上,将射线绕点逆时针旋转90°,交延长线于点,以线段,为邻边作矩形.
(1)如图1,连接,求的度数和的值;
(2)如图2,当点在射线上时,求线段的长;
(3)如图3,当时,在平面内有一动点,满足,连接,,求的最小值.
68.(2023·山东东营·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,菱形的边长为,点在轴的正半轴上,且,将菱形绕原点逆时针方向旋转,得到四边形点与点重合,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
69.(2023·山东淄博·中考真题)在数学综合与实践活动课上,小红以“矩形的旋转”为主题开展探究活动.
(1)操作判断
小红将两个完全相同的矩形纸片和拼成“L”形图案,如图①.
试判断:的形状为________.
(2)深入探究
小红在保持矩形不动的条件下,将矩形绕点旋转,若,.
探究一:当点恰好落在的延长线上时,设与相交于点,如图②.求的面积.
探究二:连接,取的中点,连接,如图③.
求线段长度的最大值和最小值.
考点08 四边形—动点
86.(2022·山东菏泽·中考真题)如图,等腰与矩形DEFG在同一水平线上,,现将等腰沿箭头所指方向水平平移,平移距离x是自点C到达DE之时开始计算,至AB离开GF为止.等腰与矩形DEFG的重合部分面积记为y,则能大致反映y与x的函数关系的图象为( )
A. B.
C. D.
87.(2022·山东菏泽·中考真题)如图,在菱形ABCD中,,M是对角线BD上的一个动点,,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
88.(2022·山东潍坊·中考真题)如图,在▱ABCD中,∠A=60°,AB=2,AD=1,点E,F在▱ABCD的边上,从点A同时出发,分别沿A→B→C和A→D→C的方向以每秒1个单位长度的速度运动,到达点C时停止,线段EF扫过区域的面积记为y,运动时间记为x,能大致反映y与x之间函数关系的图象是( )
A. B. C. D.
89.(2022·山东泰安·中考真题)如图,四边形为矩形,,.点P是线段上一动点,点M为线段上一点.,则的最小值为( )
A. B. C. D.
90.(2023·山东·中考真题)如图,在四边形中,,点E在线段上运动,点F在线段上,,则线段的最小值为 .
91.(2024·山东烟台·中考真题)如图,水平放置的矩形中,,,菱形的顶点,在同一水平线上,点与的中点重合,,,现将菱形以的速度沿方向匀速运动,当点运动到上时停止,在这个运动过程中,菱形与矩形重叠部分的面积与运动时间之间的函数关系图象大致是( )
A. B.
C. D.
92.(2022·山东德州·中考真题)如图,为等边三角形,边长为,矩形的长和宽分别为和,点和点重合,点,,在同一条直线上,令矩形不动,等边三角形以每秒的速度向右移动,当点与点重合时停止移动,设移动秒后,等边三角形与矩形重叠部分的面积为,则关于的函数图象大致是( )
A. B.
C.D.
93.(2022·山东德州·中考真题)如图,正方形的边长为6,点在上,,点是对角线上的一个动点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
94.(2022·山东东营·中考真题)和均为等边三角形,点E、D分别从点A,B同时出发,以相同的速度沿运动,运动到点B、C停止.
(1)如图1,当点E、D分别与点A、B重合时,请判断:线段的数量关系是____________,位置关系是____________;
(2)如图2,当点E、D不与点A,B重合时,(1)中的结论是否依然成立?若成立,请给予证明;若不成立,请说明理由;
(3)当点D运动到什么位置时,四边形的面积是面积的一半,请直接写出答案;此时,四边形是哪种特殊四边形?请在备用图中画出图形并给予证明.
95.(2022·山东日照·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,平行四边形OABC的顶点O在坐标原点,点E是对角线AC上一动点(不包含端点),过点E作EF//BC,交AB于F,点P在线段EF上.若OA=4,OC=2,∠AOC=45°,EP=3PF,P点的横坐标为m,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
96.(2022·山东青岛·中考真题)如图,在中,,将绕点A按逆时针方向旋转得到,连接.点P从点B出发,沿方向匀速运动,速度为;同时,点Q从点A出发,沿方向匀速运动,速度为.交于点F,连接.设运动时间为.解答下列问题:
(1)当时,求t的值;
(2)设四边形的面积为,求S与t之间的函数关系式;
(3)是否存在某一时刻t,使?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
97.(2022·山东滨州·中考真题)如图,在矩形中,.若点E是边AD上的一个动点,过点E作且分别交对角线AC,直线BC于点O、F,则在点E移动的过程中,的最小值为 .
98.(2023·山东青岛·中考真题)如图,在菱形中,对角线相交于点O,,.动点P从点A出发,沿方向匀速运动,速度为;同时,动点Q从点A出发,沿方向匀速运动,速度为.以为邻边的平行四边形的边与交于点E.设运动时间为,解答下列问题:
(1)当点M在上时,求t的值;
(2)连接.设的面积为,求S与t的函数关系式和S的最大值;
(3)是否存在某一时刻t,使点B在的平分线上?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
99.(2024·山东泰安·中考真题)如图,菱形中,,点是边上的点,,,点是上的一点,是以点为直角顶点,为角的直角三角形,连结.当点在直线上运动时,线段的最小值是( )
A.2 B. C. D.4
100.(2024·山东威海·中考真题)如图,在菱形中,,,为对角线上一动点,以为一边作,交射线于点,连接.点从点出发,沿方向以每秒的速度运动至点处停止.设的面积为,点的运动时间为秒.
(1)求证:;
(2)求与的函数表达式,并写出自变量的取值范围;
(3)求为何值时,线段的长度最短.
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专题12 四边形
【考点归纳】
考点01 多边形的内(外)角和 1
考点02 平行四边形的判定与性质 12
考点03 矩形的判定与性质 28
考点04 菱形的判定与性质 47
考点05 正方形的判定与性质 61
考点06 四边形—折叠 80
考点07 四边形—旋转 99
考点08 四边形—动点 111
考点01 多边形的内(外)角和
70.(2022·山东临沂·中考真题)如图是某一水塘边的警示牌,牌面是五边形,这个五边形的内角和是( )
A.900° B.720° C.540° D.360°
【答案】C
【分析】n边形的内角和公式为:,再根据内角和公式计算即可.
【详解】解:(5-2)×180° =180°×3 =540°
因此五边形的内角和是540°.
故选:C
【点睛】本题考查了多边形的内角和公式(n-2)×180°的灵活运用.熟悉多边形的内角和公式是解本题的关键.
71.(2022·山东菏泽·中考真题)如果正n边形的一个内角与一个外角的比是3:2,则 .
【答案】5
【分析】设多边形的一个内角为3x度,一个外角则为2x度,求得外角的度数,然后根据多边形的外角和为360°,进而求出n的值.
【详解】解:∵正边形的一个内角度数与其外角度数的比是3:2,
∴设多边形的一个内角为3x度,一个外角则为2x度,
∴3x+2x=180°,
解得x=36°,
∴一个外角为2x=72°,
360°÷72°=5,
∴n=5,
故答案为:5.
【点睛】本题考查了多边形的内角、外角的知识和外角和定理,理解一个多边形的一个内角与它相邻外角互补是解题的关键.
72.(2022·山东烟台·中考真题)一个正多边形每个内角与它相邻外角的度数比为3:1,则这个正多边形是( )
A.正方形 B.正六边形 C.正八边形 D.正十边形
【答案】C
【分析】设这个外角是x°,则内角是3x°,根据内角与它相邻的外角互补列出方程求出外角的度数,根据多边形的外角和是360°即可求解.
【详解】解:∵一个正多边形每个内角与它相邻外角的度数比为3:1,
∴设这个外角是x°,则内角是3x°,
根据题意得:x+3x=180°,
解得:x=45°,
360°÷45°=8(边),
故选:C.
【点睛】本题考查了多边形的内角和外角,根据内角与它相邻的外角互补列出方程是解题的关键.
73.(2023·山东·中考真题)如图,正八边形的边长为4,以顶点A为圆心,的长为半径画圆,则阴影部分的面积为 (结果保留).
【答案】
【分析】先利用正八边形求出圆心角的度数,再利用扇形的面积公式求解即可.
【详解】解:由题意,,
∴,
故答案为:.
【点睛】本题考查正多边形与圆,扇形的面积等知识,解题的关键是记住扇形的面积,正多边形的每个内角度数为.
74.(2012·广东佛山·中考真题)已知一个多边形的内角和为540°,则这个多边形是 边形.
【答案】5
【详解】设这个多边形是n边形,由题意得,
(n-2) ×180°=540°,解之得,n=5.
75.(2023·山东临沂·中考真题)将一个正六边形绕其中心旋转后仍与原图形重合,旋转角的大小不可能是( )
A.60° B.90° C.180° D.360°
【答案】B
【分析】根据旋转的性质,以及正多边形的中心角的度数,进行判断即可.
【详解】解:正六边形的中心角的度数为:,
∴正六边形绕其中心旋转或的整数倍时,仍与原图形重合,
∴旋转角的大小不可能是;
故选B.
【点睛】本题考查旋转图形,正多边形的中心角.熟练掌握旋转的性质,正多边形的中心角的度数的求法,是解题的关键.
76.(2024·山东·中考真题)如图,已知,,是正边形的三条边,在同一平面内,以为边在该正边形的外部作正方形.若,则的值为( )
A.12 B.10 C.8 D.6
【答案】A
【分析】本题考查的是正多边形的性质,正多边形的外角和,先求解正多边形的1个内角度数,得到正多边形的1个外角度数,再结合外角和可得答案.
【详解】解:∵正方形,
∴,
∵,
∴,
∴正边形的一个外角为,
∴的值为;
故选A
77.(2022·山东枣庄·中考真题)北京冬奥会开幕式的巨型雪花状主火炬塔的设计,体现了环保低碳理念.如图所示,它的主体形状呈正六边形.若点A,F,B,D,C,E是正六边形的六个顶点,则tan∠ABE= .
【答案】
【分析】由正六边形的性质得AB=BC=AC,BE垂直平分AC,再由等边三角形的性质得∠ABC=60°,则∠ABE=∠ABC=30°,即可得出结论.
【详解】连接BC、AC,
∵点A,F,B,D,C,E是正六边形的六个顶点,
∴AB=BC=AC,BE垂直平分AC,
∴△ABC是等边三角形,
∴∠ABC=60°,
∵BE⊥AC,
∴∠ABE=∠ABC=30°,
∴tan∠ABE=tan30°=,
故答案为:.
【点睛】本题考查了正六边形的性质、等边三角形的判定与性质以及特殊角的锐角三角函数,熟练掌握正六边形的性质、等边三角形的判定与性质是本题的关键.
78.(2024·山东威海·中考真题)如图,在正六边形中,,,垂足为点I.若,则 .
【答案】/50度
【分析】本题考查了正六边形的内角和、平行线的性质及三角形内角和定理,先求出正六边形的每个内角为,即,则可求得的度数,根据平行线的性质可求得的度数,进而可求出的度数,再根据三角形内角和定理即可求出的度数.
【详解】解:∵正六边形的内角和,
每个内角为:,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
故答案为:.
79.(2022·山东临沂·中考真题)如图,在正六边形中,,是对角线上的两点,添加下列条件中的一个:①;②;③;④.能使四边形是平行四边形的是 (填上所有符合要求的条件的序号).
【答案】①②④
【分析】根据正六边形的性质,依次结合题给的条件,先证有关三角形是否全等,再证四边形是平行四边形.
【详解】解:由正六边形的性质知:
∠ABM=∠DEN,AB=DE,∠BAF=∠CDE,
①若BM=EN,
在△ABM和△DEN中,
,
∴(SAS),
∴AM=DN,∠AMB=∠DNE,
∴∠AMN=∠DNM,
∴AMDN,
∴四边形是平行四边形;
②若,则
∠BAN=∠EDM,
在和中,
,
∴(ASA),
∴AN=DM,∠ANM=∠DMN,
∴ANDM
∴四边形是平行四边形;
③若,结合条件AB=DE,∠ABM=∠DEN,SSA无法证明,也就无法证明四边形是平行四边形;
④若,
在△ABM和△DEN中,
,
∴(AAS),
∴AM=DN,∠AMB=∠DNE,
∴∠AMN=∠DNM,
∴AMDN,
∴四边形是平行四边形;
综上所述,①②④符合题意.
故答案为:①②④.
【点睛】此题考查了正六边形的性质、全等三角形的判定以及平行四边形的判定.解题的关键是熟练运用上述知识逐一进行判断.
80.(2023·山东济南·中考真题)如图,正五边形的边长为,以为圆心,以为半径作弧,则阴影部分的面积为 (结果保留).
【答案】
【分析】根据正多边形内角和公式求出正五边形的内角和,再求出的度数,利用扇形面积公式计算即可.
【详解】解:正五边形的内角和,
,
,
故答案为:.
【点睛】本题考查了扇形面积和正多边形内角和的计算,熟练掌握扇形面积公式和正多边形内角和公式是解答本题的关键.
81.(2024·山东烟台·中考真题)如图,在边长为6的正六边形中,以点F为圆心,以的长为半径作,剪下图中阴影部分做一个圆锥的侧面,则这个圆锥的底面半径为 .
【答案】
【分析】本题考查正多边形的性质,求圆锥的底面半径,先求出正六边形的一个内角的度数,进而求出扇形的圆心角的度数,过点作,求出的长,再利用圆锥底面圆的周长等于扇形的弧长,进行求解即可.
【详解】解:∵正六边形,
∴,,
∴,,
∴,
过点作于点,则:,
设圆锥的底面圆的半径为,则:,
∴;
故答案为:.
82.(2023·山东枣庄·中考真题)如图,一束太阳光线平行照射在放置于地面的正六边形上,若,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】如图,求出正六边形的一个内角和一个外角的度数,得到,平行线的性质,得到,三角形的外角的性质,得到,进而求出的度数.
【详解】解:如图:
∵正六边形的一个外角的度数为:,
∴正六边形的一个内角的度数为:,
即:,
∵一束太阳光线平行照射在放置于地面的正六边形上,,
∴,
∴,
∴;
故选B.
【点睛】本题考查正多边形的内角和、外角和的综合应用,平行线的性质.熟练掌握多边形的外角和是,是解题的关键.
83.(2024·山东青岛·中考真题)为筹备运动会,小松制作了如图所示的宣传牌,在正五边形和正方形中,,的延长线分别交,于点M,N,则的度数是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题考查的是正多边形内角和问题,熟记正多边形的内角的计算方法是解题的关键.
根据正五边形的内角的计算方法求出、,根据正方形的性质分别求出、,根据四边形内角和等于计算即可.
【详解】解:∵五边形是正五边形,
∴,
∵四边形为正方形,
∴,,
∴,,
∴,
故选:B.
84.(2011·新疆乌鲁木齐·中考真题)一个正多边形,它的每一个外角都等于45°,则该正多边形是( )
A.正六边形 B.正七边形 C.正八边形 D.正九边形
【答案】C
【分析】多边形的外角和是360度,因为是正多边形,所以每一个外角都是45°,即可得到外角的个数,从而确定多边形的边数.
【详解】解:360÷45=8,所以这个正多边形是正八边形.
故选C.
85.(2024·山东济宁·中考真题)如图,边长为2的正六边形内接于,则它的内切圆半径为( )
A.1 B.2 C. D.
【答案】D
【分析】本题考查了正多边形与圆,等边三角形的判定和性质,勾股定理;
连接,,作于G,证明是等边三角形,可得,然后利用勾股定理求出即可.
【详解】解:如图,连接,,作于G,
∵,,
∴是等边三角形,
∴,
∵,
∴,
∴,
即它的内切圆半径为,
故选:D.
考点02 平行四边形的判定与性质
1.(2022·山东泰安·中考真题)如图,四边形为平行四边形,则点B的坐标为 .
【答案】
【分析】根据平行四边形的性质以及点的平移即可得出结论.
【详解】解:四边形为平行四边形,
,即将点平移到的过程与将点平移到的过程保持一致,
将点平移到的过程是:(向左平移4各单位长度);(上下无平移);
将点平移到的过程按照上述一致过程进行得到,即,
故答案为:.
【点睛】本题考查平行四边形的性质及点的平移,掌握点的平移的代数表示是解决问题的关键.
2.(2023·山东青岛·中考真题)如图,在中,的平分线交于点E,的平分线交于点F,点G,H分别是和的中点.
(1)求证:;
(2)连接.若,请判断四边形的形状,并证明你的结论.
【答案】(1)见解析
(2)矩形,证明见解析
【分析】(1)由平行四边形的性质得出,,,,证出,,由证明,即可得出结论;
(2)由全等三角形的性质得出,,证出,由已知得出,,即可证出四边形是平行四边形.
【详解】(1)解:证明:∵四边形是平行四边形,
∴,,,,
∴,,
∵和的平分线、分别交、于点E、F,
∴,,
∴,
在和中,
,
∴.
(2)证明:∵,
∴,,
∴,
∴,
∵点G、H分别为、的中点,
∴,,
∴四边形是平行四边形
∵,G为的中点,
∴,
∴四边形是矩形.
【点睛】本题考查了平行四边形的判定与性质、全等三角形的判定与性质、平行线的判定与性质;熟练掌握平行四边形的性质与判定,证明三角形全等是解决问题的关键.
3.(2023·山东·中考真题)如图,在中,平分,交于点E;平分,交于点F.求证:.
【答案】证明见解析
【分析】由平行四边形的性质得,,,由平行线的性质和角平分线的性质得出,可证,即可得出.
【详解】证明:∵四边形是平行四边形,
∴,,,,
∵平分,平分,
∴,
在和中,
∴
∴.
【点睛】本题主要考查平行四边形的性质,平行线的性质及全等三角形的判定与性质,根据题目已知条件熟练运用平行四边形的性质,平行线的性质是解答本题的关键.
4.(2024·山东济宁·中考真题)如图,四边形的对角线,相交于点O,,请补充一个条件 ,使四边形是平行四边形.
【答案】(答案不唯一)
【分析】本题考查平行四边形的判定,根据一组对边平行且相等的四边形是平行四边形即可求解.
【详解】解:添加条件:,
证明:∵,
∴,
在和中,
,
∴
∴,
∴四边形是平行四边形.
故答案为:(答案不唯一)
5.(2022·山东烟台·中考真题)如图,在▱ABCD中,DF平分∠ADC,交AB于点F,BEDF,交AD的延长线于点E.若∠A=40°,求∠ABE的度数.
【答案】70°
【分析】根据平行四边形的性质和平行线的性质即可得到结论.
【详解】解:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴ABCD,
∴∠A+∠ADC=180°,
∵∠A=40°,
∴∠ADC=140°,
∵DF平分∠ADC,
∴∠CDF=ADC=70°,
∴∠AFD=∠CDF=70°,
∵DFBE,
∴∠ABE=∠AFD=70°.
【点睛】本题考查了平行四边形的性质,平行线的性质,角平分线的定义,熟练掌握平行四边形的性质是解题的关键.
6.(2024·山东威海·中考真题)如图,在中,对角线,交于点,点在上,点在上,连接,,,交于点.下列结论错误的是( )
A.若,则
B.若,,,则
C.若,,则
D.若,,则
【答案】D
【分析】本题考查了相似三角形的性质与判定,菱形的性质与判定,垂直平分线的性质,全等三角形的性质与判定;根据相似三角形的性质与判定即可判断A,根据题意可得四边形是的角平分线,进而判断四边形是菱形,证明可得则垂直平分,即可判断B选项,证明四边形是菱形,即可判断C选项,D选项给的条件,若加上,则成立,据此,即可求解.
【详解】解:∵四边形是平行四边形,
∴
A. 若,即,又,
∴
∴
∴,故A选项正确,
B. 若,,,
∴是的角平分线,
∴
∵
∴
∴
∴
∴四边形是菱形,
∴
在中,
∴
∴
又∵
∴
∴,故B选项正确,
C. ∵,
∴
∵,
∴
∴
∴
∴四边形是菱形,
∴,
又∵
∴,
∵,
∴垂直平分,
∴
∴,故C选项正确;
D. 若,则四边形是菱形,
由,且时,
可得垂直平分,
∵
∴,故D选项不正确
故选:D.
7.(2022·山东泰安·中考真题)如图,平行四边形的对角线,相交于点O.点E为的中点,连接并延长交于点F,,.下列结论:①;②;③四边形是菱形;④.其中正确结论的个数是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】A
【分析】通过判定为等边三角形求得,利用等腰三角形的性质求得,从而判断①;利用有一组邻边相等的平行四边形是菱形判断③,然后结合菱形的性质和含直角三角形的性质判断②;根据三角形中线的性质判断④.
【详解】解:点为的中点,
,
又,
,
,
是等边三角形,
,
,
,
即,故①正确;
在平行四边形中,,,,
,
在和中,
,
,
,
四边形是平行四边形,
又,点为的中点,
,
平行四边形是菱形,故③正确;
,
在中,,
,故②正确;
在平行四边形中,,
又点为的中点,
,故④正确;
综上所述:正确的结论有4个,
故选:A.
【点睛】本题考查平行四边形的性质,等边三角形的判定和性质,菱形的判定和性质,含的直角三角形的性质,掌握菱形的判定是解题关键.
8.(2023·山东淄博·中考真题)如图,在中,,分别是边和上的点,连接,,且.求证:
(1);
(2).
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】(1)证明四边形是平行四边形即可;
(2)用证明即可.
【详解】(1)证明:四边形是平行四边形,
,
又.
四边形是平行四边形.
平行四边形对角相等
(2)四边形是平行四边形,
,,
四边形是平行四边形,
,,
,
在和中,
,
.
【点睛】本题考查了平行四边形的性质和三角形全等的判定,熟练掌握平行四边形性质是解本题的关键.
9.(2023·山东济南·中考真题)已知:如图,点为对角线的中点,过点的直线与,分别相交于点,.
求证:.
【答案】详见解析
【分析】根据平行四边形的性质得出,,进而得出,,再证明,根据全等三角形的性质得出,再利用线段的差得出,即可得出结论.
【详解】证明:∵四边形是平行四边形,
∴,,
∴,,
∵点为对角线的中点,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴.
【点睛】本题考查平行四边形的性质,全等三角形的判定与性质,正确理解题意是解题的关键.
10.(2023·山东聊城·中考真题)如图,在中,的垂直平分线交于点,交于点O,连接,,过点C作,交的延长线于点F,连接.若,,则四边形的面积为 .
.
【答案】24
【分析】根据平行线的性质可得,根据垂直平分线的性质可得,,根据全等三角形的判定和性质可得,,根据平行四边形的判定和菱形的判定可推得四边形为菱形,根据勾股定理求得,根据菱形的性质即可求得四边形的面积.
【详解】∵,
∴,
∵的垂直平分线交于点,
∴,,
∴,
∴,,
∴四边形为平行四边形,
又∵,,,
∴平行四边形为菱形,
∵,
∴,
∴,
在中,,
故菱形的面积为,
故答案为:24.
【点睛】本题考查了平行线的性质,垂直平分线的性质,全等三角形的判定和性质,平行四边形的判定,菱形的判定和性质,勾股定理,熟练掌握以上判定和性质是解题的关键.
11.(2024·山东青岛·中考真题)如图,在四边形中,对角线与相交于点O,,于点E,于点F,且.
(1)求证:四边形是平行四边形;
(2)若,当等于多少度时,四边形是矩形?请说明理由,并直接写出此时的值.
【答案】(1)证明见解析
(2)当时,四边形是矩形,理由见解析,此时
【分析】(1)先证明得到,再由垂线的定义得到,据此证明,得到,由此即可证明四边形是平行四边形;
(2)当时,四边形是矩形,利用三角形内角和定理得到,则可证明是等边三角形,得到,进而可证明,则四边形是矩形,在中,.
【详解】(1)证明:∵,
∴,
∴,
∵,,
∴,
又∵,
∴,
∴,
又∵,
∴四边形是平行四边形;
(2)解:当时,四边形是矩形,理由如下:
∵,
∴,
∵,
∴,
又∵,
∴是等边三角形,
∴,
∵四边形是平行四边形,
∴,
∴,
∴,
∴四边形是矩形,
即当时,四边形是矩形,
∴,
∴在中,.
【点睛】本题主要考查了矩形的性质与判定,平行四边形的判定,解直角三角形,全等三角形的性质与判定,等边三角形的性质与判定等等,熟知平行四边形和矩形的判定定理是解题的关键.
12.(2023·山东滨州·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,菱形的一边在轴正半轴上,顶点的坐标为,点是边上的动点,过点作交边于点,作交边于点,连接.设的面积为.
(1)求关于的函数解析式;
(2)当取何值时,的值最大?请求出最大值.
【答案】(1)
(2)当时,的最大值为
【分析】(1)过点作于点,连接,证明是等边三角形,可得,进而证明,得出,根据三角形面积公式即可求解;
(2)根据二次函数的性质即可求解.
【详解】(1)解:如图所示,过点作于点,连接,
∵顶点的坐标为,
∴,,
∴,
∴
∵四边形是菱形,
∴,,,
∴是等边三角形,
∴,
∵,
∴,
∴
∴是等边三角形,
∴
∵,
∴,
∴
∵,,则,
∴
∴
∴
∴
∴
(2)解:∵
∵,
∴当时,的值最大,最大值为.
【点睛】本题考查了等边三角形的判定与性质,菱形的性质,坐标与图形,特殊角的三角函数值,二次函数的性质,相似三角形的性质与判定,熟练掌握以上知识是解题的关键.
13.(2024·山东·中考真题)如图,点为的对角线上一点,,,连接并延长至点,使得,连接,则为( )
A. B.3 C. D.4
【答案】B
【分析】本题考查了平行四边形的性质,平行线分线段成比例定理,平行证明相似等知识点,正确作辅助线是解题关键.
作辅助线如图,由平行正相似先证,再证,即可求得结果.
【详解】解:延长和,交于点,
∵四边形是平行四边形,
∴,即,
∴
∴,
∵,,
∴,
∴,
又∵,,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴
∴,
∴,
∴
∵,
∴.
故选:B.
考点03 矩形的判定与性质
14.(2022·山东日照·中考真题)如图,矩形ABCD为一个正在倒水的水杯的截面图,杯中水面与CD的交点为E,当水杯底面BC与水平面的夹角为27°时,∠AED的大小为( )
A.27° B.53° C.57° D.63°
【答案】D
【分析】根据题意可知AE//BF,∠EAB=∠ABF,∠ABF+27°=90°,等量代换求出∠EAB,再根据平行线的性质求出∠AED.
【详解】解:如图所示:
∵AE//BF,
∴∠EAB=∠ABF,
∵四边形ABCD是矩形,
∴AB//CD,∠ABC=90°,
∴∠ABF+27°=90°,
∴∠ABF=63°,
∴∠EAB=63°,
∵AB//CD,
∴∠AED=∠EAB=63°.
故选:D.
【点睛】本题考查了矩形的性质,平行线的性质,熟记矩形的性质并灵活运用是解题的关键.矩形的性质:①平行四边形的性质矩形都具有; ②角:矩形的四个角都是直角;③边:邻边垂直;④对角线:矩形的对角线相等.
15.(2022·山东聊城·中考真题)要检验一个四边形的桌面是否为矩形,可行的测量方案是( )
A.测量两条对角线是否相等
B.度量两个角是否是90°
C.测量两条对角线的交点到四个顶点的距离是否相等
D.测量两组对边是否分别相等
【答案】C
【分析】由对角线的相等不能判定平行四边形,可判断A,两个角为不能判定矩形,可判断B,对角线的交点到四个顶点的距离相等,可判断矩形,从而可判断C,由两组对边分别相等判断的是平行四边形,可判断D,从而可得答案.
【详解】解:A、测量两条对角线是否相等,不能判定为平行四边形,更不能判定为矩形,故选项A不符合题意;
B、度量两个角是否是90°,不能判定为平行四边形,更不能判定为矩形,故选项B不符合题意;
C、测量对角线交点到四个顶点的距离是否都相等,可以判定为矩形,故选项C符合题意;
D、测量两组对边是否相等,可以判定为平行四边形,故选项D不符合题意;
故选:C.
【点睛】本题考查的是矩形的判定,掌握“矩形的判定方法”是解本题的关键.
16.(2022·山东东营·中考真题)如图,在中,点F、G在上,点E、H分别在、上,四边形是矩形,是的高.,那么的长为 .
【答案】/4.8
【分析】通过四边形EFGH为矩形推出,因此△AEH与△ABC两个三角形相似,将AM视为△AEH的高,可得出,再将数据代入即可得出答案.
【详解】∵四边形EFGH是矩形,
∴,
∴,
∵AM和AD分别是△AEH和△ABC的高,
∴,
∴,
∵,
代入可得:,
解得,
∴,
故答案为:.
【点睛】本题考查了相似三角形的判定和性质及矩形的性质,灵活运用相似三角形的性质是本题的关键.
17.(2022·山东济南·中考真题)利用图形的分、和、移、补探索图形关系,是我国传统数学的一种重要方法.如图1,BD是矩形ABCD的对角线,将△BCD分割成两对全等的直角三角形和一个正方形,然后按图2重新摆放,观察两图,若a=4,b=2,则矩形ABCD的面积是 .
【答案】16
【分析】设小正方形的边长为,利用、、表示矩形的面积,再用、、表示三角形以及正方形的面积,根据面积列出关于、、的关系式,解出,即可求出矩形面积.
【详解】解:设小正方形的边长为,
矩形的长为 ,宽为 ,
由图1可得:,
整理得:,
,,
,
,
矩形的面积为 .
故答案为:16.
【点睛】本题主要考查列代数式,一元二次方程的应用,求出小正方形的边长是解题的关键.
18.(2022·山东枣庄·中考真题)如图,在矩形ABCD中,按以下步骤作图:①分别以点B和D为圆心,以大于BD的长为半径作弧,两弧相交于点E和F;②作直线EF分别与DC,DB,AB交于点M,O,N.若DM=5,CM=3,则MN= .
【答案】
【分析】作辅助线,利用垂直平分线的性质得出的值,OB=OD,由矩形的性质、勾股定理得出,的值,进而得出,的值,根据全等三角形的判定(角边角)得出△MDO≌△BNO,最后利用全等三角形的性质得出结论.
【详解】解:如图,连接BM.
由作图可知MN垂直平分线段BD,
∴BM=DM=5.
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠C=90°,CD∥AB.
∴BC===4.
∴BD===.
∴OB=OD=.
∵∠MOD=90°,
∴OM===.
∵CD∥AB,
∴∠MDO=∠NBO.
在△MDO和△NBO中,
∴△MDO≌△BNO(ASA).
∴OM=ON=.
∴MN=.
故答案为:.
【点睛】本题考查线段的垂直平分线的性质,作图—基本作图,勾股定理,全等三角形的判定与性质等的理解与运用能力.线段的垂直平分线上的点到线段的两个端点的距离相等.两个三角形的两个角和它们的夹边对应相等的两三角形全等;两全等三角形的对应边相等,对应角相等.在一个直角三角形中,两个直角边边长的平方加起来等于斜边长的平方.掌握线段的垂直平分线的性质是解本题的关键.
19.(2022·山东泰安·中考真题)如图,矩形中,点E在上,,与相交于点O.与相交于点F.
(1)若平分,求证:;
(2)找出图中与相似的三角形,并说明理由;
(3)若,,求的长度.
【答案】(1)证明见解析
(2),与相似,理由见解析
(3)
【分析】(1)根据矩形的性质和角平分线的定义即可得出结论;
(2)根据判定两个三角形相似的判定定理,找到相应的角度相等即可得出;
(3)根据得出,根据得出,联立方程组求解即可.
【详解】(1)证明:如图所示:
四边形为矩形,
,
,
,
,
又平分,
,
,
又与互余,
与互余,
;
(2)解:,与相似.
理由如下:
,,
,
又,
,
,,
;
(3)解:,
,
,
,
在矩形中对角线相互平分,图中,
①,
,
,
,
在矩形中,
②,
由①②,得(负值舍去),
.
【点睛】本题考查矩形综合问题,涉及到矩形的性质、角平分线的性质、角度的互余关系、两个三角形相似的判定与性质等知识点,熟练掌握两个三角形相似的判定与性质是解决问题的关键.
20.(2023·山东潍坊·中考真题)工匠师傅准备从六边形的铁皮中,裁出一块矩形铁皮制作工件,如图所示.经测量,,与之间的距离为2米,米,米,,.,,是工匠师傅画出的裁剪虚线.当的长度为多少时,矩形铁皮的面积最大,最大面积是多少?
【答案】当的长度为米时,矩形铁皮的面积最大,最大面积是平方米
【分析】连接,分别交于点,交于点,先判断出四边形是矩形,从而可得,再判断出四边形和四边形都是矩形,从而可得米,,然后设矩形的面积为平方米,米,则米,米,利用矩形的面积公式可得关于的二次函数,最后利用二次函数的性质求解即可得.
【详解】解:如图,连接,分别交于点,交于点,
,
,
米,
四边形是平行四边形,
又,
四边形是矩形,
,,
,
,
四边形是矩形,
,
四边形和四边形都是矩形,
米,,
和都是等腰直角三角形,
,
,
设矩形的面积为平方米,米,则米,米,
米,
米,
,
又,与之间的距离为2米,米,
,
由二次函数的性质可知,当时,随的增大而增大;当时,随的增大而减小,
则当时,取得最大值,最大值为,
答:当的长度为米时,矩形铁皮的面积最大,最大面积是平方米.
【点睛】本题考查了二次函数的几何应用、矩形的判定与性质等知识点,熟练掌握二次函数的性质是解题关键.
21.(2023·山东·中考真题)(1)如图1,在矩形中,点,分别在边,上,,垂足为点.求证:.
【问题解决】
(2)如图2,在正方形中,点,分别在边,上,,延长到点,使,连接.求证:.
【类比迁移】
(3)如图3,在菱形中,点,分别在边,上,,,,求的长.
【答案】(1)见解析 (2)见解析 (3)3
【分析】(1)由矩形的性质可得,则,再由,可得,则,根据等角的余角相等得,即可得证;
(2)利用“”证明,可得,由,可得,利用“”证明,则,由正方形的性质可得,根据平行线的性质,即可得证;
(3)延长到点,使,连接,由菱形的性质可得,,则,推出,由全等的性质可得,,进而推出是等边三角形,再根据线段的和差关系计算求解即可.
【详解】(1)证明:四边形是矩形,
,
,
,
,
,
,
;
(2)证明:四边形是正方形,
,,,
,
,
,
又,
,
点在的延长线上,
,
,
,
,
,
;
(3)解:如图,延长到点,使,连接,
四边形是菱形,
,,
,
,
,,
,
,
是等边三角形,
,
.
【点睛】本题是四边形综合题,主要考查了矩形的性质,正方形的性质,菱形的性质,相似三角形的判定,全等三角形的判定和性质,等边三角形的判定和性质,熟练掌握这些知识点并灵活运用是解题的关键.
22.(2023·山东·中考真题)如图,是矩形的对角线.
(1)作线段的垂直平分线(要求:尺规作图,保留作图痕迹,不必写作法和证明);
(2)设的垂直平分线交于点,交于点,连接.
①判断四边形的形状,并说明理由;
②若,求四边形的周长.
【答案】(1)图见详解
(2)①四边形是菱形,理由见详解;②四边形的周长为
【分析】(1)分别以点B、D为圆心,大于为半径画弧,分别交于点M、N,连接,则问题可求解;
(2)①由题意易得,易得,然后可得四边形是平行四边形,进而问题可求证;
②设,则,然后根据勾股定理可建立方程进行求解.
【详解】(1)解:所作线段的垂直平分线如图所示:
(2)解:①四边形是菱形,理由如下:如图,
由作图可知:,
∵四边形是矩形,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴四边形是平行四边形,
∵是的垂直平分线,
∴,
∴四边形是菱形;
②∵四边形是矩形,,
∴,
由①可设,则,
∵,
∴,即,
解得:,
∴四边形的周长为.
【点睛】本题主要考查矩形的性质、菱形的性质与判定、勾股定理及线段垂直平分线的性质,熟练掌握矩形的性质、菱形的性质与判定、勾股定理及线段垂直平分线的性质是解题的关键.
23.(2023·山东滨州·中考真题)如图,矩形的对角线相交于点,点分别是线段上的点.若,则的长为 .
【答案】
【分析】过点分别作的垂线,垂足分别为,等面积法证明,进而证明,,根据全等三角形的性质得出,,根据已知条件求得,进而勾股定理求得,进而即可求解.
【详解】解:如图所示,过点分别作的垂线,垂足分别为,
∵四边形是矩形,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴
∴
设
在中,
∴
∴,
∴
∴
解得:
∴
在中,,
在中,
∴,
故答案为:.
【点睛】本题考查了矩形的性质,全等三角形的性质与判定,勾股定理,熟练掌握以上知识是解题的关键.
24.(2024·山东东营·中考真题)如图,四边形是矩形,直线分别交,,于点E,F,O,下列条件中,不能证明的是( )
A.为矩形两条对角线的交点 B.
C. D.
【答案】D
【分析】本题考查了矩形的性质、平行线的性质、全等三角形的判定,熟练掌握矩形的性质和全等三角形的判定是解题的关键.
由矩形的性质得出 ,再由平行线的性质得出,,然后由全等三角形的判定逐一判定即可.
【详解】解:∵四边形是矩形,
∴ ,
∴,,
A、∵O为矩形两条对角线的交点,
∴,
在和中,
,
∴,
故此选项不符合题意;
B、在和中,
,
∴,
故此选项不符合题意;
C、∵,
∴,
即,
在和中,
,
∴,
故此选项不符合题意;
D、∵,
∴,
两三角形中缺少对应边相等,所以不能判定,
故此选项符合题意;
故选:D.
25.(2023·山东日照·中考真题)如图,矩形中,,点P在对角线上,过点P作,交边于点M,N,过点M作交于点E,连接.下列结论:①;②四边形的面积不变;③当时,;④的最小值是20.其中所有正确结论的序号是 .
【答案】②③④
【分析】根据等腰三角形的三线合一可知,可以判断①;利用相似和勾股定理可以得出,,,利用判断②;根据相似可以得到,判断③;利用将军饮马问题求出最小值判断④.
【详解】解:∵,,
∴,
在点P移动过程中,不一定,
相矛盾,
故①不正确;
延长交于点H,
则为矩形,
∴
∵,,
∴
∴,
∴,
∴,
即,
解得:,
∴
故②正确;
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
故③正确,
,
即当的最小值,作B、D关于的对称点,
把图中的向上平移到图2位置,使得,连接,即为的最小值,则,,
这时,
即的最小值是20,
故④正确;
故答案为:②③④
【点睛】本题考查矩形的性质,相似三角形的判定和性质,轴对称,掌握相似三角形的判定和性质是解题的关键.
考点04 菱形的判定与性质
26.(2022·山东济南·中考真题)已知:如图,在菱形ABCD中,E,F是对角线AC上两点,连接DE,DF,∠ADF=∠CDE.求证:AE=CF.
【答案】见解析
【分析】根据菱形的性质得出,,再利用角的等量代换得出,接着由角边角判定,最后由全等的性质即可得出结论.
【详解】解:∵四边形是菱形,E,F是对角线AC上两点,
∴,.
∵,
∴,
即.
在和中,,
∴,
∴.
【点睛】本题考查菱形的性质,全等三角形的判定和性质,解题的关键是熟练地掌握这些性质和判定定理,并能从题中找到合适的条件进行证明.
27.(2022·山东聊城·中考真题)如图,中,点D是AB上一点,点E是AC的中点,过点C作,交DE的延长线于点F.
(1)求证:;
(2)连接AF,CD.如果点D是AB的中点,那么当AC与BC满足什么条件时,四边形ADCF是菱形,证明你的结论.
【答案】(1)见解析
(2)当时,四边形ADCF是菱形,证明见解析
【分析】(1)由 得∠ADF=∠CFD,∠DAC=∠FCA,结合,可证,根据全等三角形的性质即求解;
(2)由,,易得四边形ADCF是平行四边形,若,点D是AB的中点,可得,即得四边形ADCF是菱形.
【详解】(1)证明:∵,
∴∠ADF=∠CFD,∠DAC=∠FCA.
∵点E是AC的中点,
∴AE=CE,
∴,
∴;
(2)解:当时,四边形ADCF是菱形.
证明如下:
由(1)知,,
∵,
∴四边形ADCF是平行四边形.
∵,
∴是直角三角形.
∵点D是AB的中点,
∴,
∴四边形ADCF是菱形.
【点睛】本题考查全等三角形的判定与性质及菱形的判定,解题的关键是掌握全等三角形判定定理及菱形的判定定理.
28.(2023·山东临沂·中考真题)一个对角线长分别为和的菱形,这个菱形的面积为 .
【答案】
【分析】本题主要考查了菱形的面积计算,根据菱形的面积计算公式计算即可.
【详解】解:菱形的面积为,
故答案为:.
29.(2024·山东济南·中考真题)如图,在菱形中,,垂足为,垂足为.
求证:.
【答案】证明见解析.
【分析】本题主要考查了菱形的性质, 全等三角形的判定以及性质,由菱形的性质得出,用证明,由全等三角形的性质可得出, 由线段的和差关系即可得出.
【详解】证明:四边形是菱形
30.(2022·山东淄博·中考真题)如图,在边长为4的菱形ABCD中,E为AD边的中点,连接CE交对角线BD于点F.若∠DEF=∠DFE,则这个菱形的面积为( )
A.16 B.6 C.12 D.30
【答案】B
【分析】连接AC交BD于O,如图,根据菱形的性质得到,CB=CD=AD=4,AC⊥AB,BO=OD,OC=AO,再利用∠DEF=∠DFE得到DF=DE=2,证明∠BCF=∠BFC得到BF=BC=4,则BD=6,所以OB=OD=3,接着利用勾股定理计算出OC,从而得到AC=,然后根据菱形的面积公式计算它的面积.
【详解】解:连接AC交BD于O,如图,
∵四边形ABCD为菱形,
∴,CB=CD=AD=4,AC⊥BD,BO=OD,OC=AO,
∵E为AD边的中点,
∴DE=2,
∵∠DEF=∠DFE,
∴DF=DE=2,
∵,
∴∠DEF=∠BCF,
∵∠DFE=∠BFC,
∴∠BCF=∠BFC,
∴BF=BC=4,
∴BD=BF+DF=4+2=6,
∴OB=OD=3,
在Rt△BOC中,,
∴AC=2OC=,
∴菱形ABCD的面积=AC•BD=.
故选:B.
【点睛】本题考查了菱形的性质:菱形具有平行四边形的一切性质;菱形的四条边都相等;菱形的两条对角线互相垂直,并且每一条对角线平分一组对角;菱形面积=ab(a、b是两条对角线的长度).
31.(2022·山东青岛·中考真题)如图,在四边形ABCD中,AB∥CD,点E,F在对角线BD上,BE=EF=FD,∠BAF=∠DCE=90°.
(1)求证:△ABF≌△CDE;
(2)连接AE,CF,已知__________(从以下两个条件中选择一个作为已知,填写序号),请判断四边形AECF的形状,并证明你的结论.
条件①:∠ABD=30°;
条件2:AB=BC.
(注:如果选择条件①条件②分别进行解答,按第一个解答计分)
【答案】(1)证明见解析
(2)见解析
【分析】(1)利用AAS即可证明△ABF≌△CDE;
(2)若选择条件①:先证明四边形AECF是平行四边形,利用直角三角形斜边上的中线性质以及含30度角的直角三角形的性质证得AE=AF,即可证明平行四边形AECF是菱形.
若选择条件②:先证明四边形AECF是平行四边形,得到AO=CO,再根据等腰三角形的性质即可证明平行四边形AECF是菱形.
【详解】(1)证明:∵BE=FD,
∴BE+EF=FD+EF,
即BF=DE,
∵AB∥CD,
∴∠ABF=∠CDE,
又∵∠BAF=∠DCE=90°,
∴△ABF≌△CDE(AAS);
(2)解:若选择条件①:
四边形AECF是菱形,
由(1)得,△ABF≌△CDE,
∴AF=CE,∠AFB=∠CED,
∴AF∥CE,
∴四边形AECF是平行四边形,
∵∠BAF=90°,BE=EF,
∴AE=BF,
∵∠BAF=90°,∠ABD=30°,
∴AF=BF,
∴AE=AF,
∴平行四边形AECF是菱形.
若选择条件②:
四边形AECF是菱形,
连接AC交BD于点O,
由(1)得,△ABF≌△CDE,
∴AF=CE,∠AFB=∠CED,
∴AF∥CE,
∴四边形AECF是平行四边形,
∴AO=CO,
∵AB=BC,
∴BO⊥AC,
即EF⊥AC,
∴平行四边形AECF是菱形.
【点睛】本题考查了全等三角形的判定和性质,等腰三角形的性质,直角三角形的性质,菱形的判定,平行四边形的判定和性质,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题.
32.(2022·山东滨州·中考真题)如图,菱形的边长为10, ,对角线相交于点O,点E在对角线BD上,连接AE,作且边EF与直线DC相交于点F.
(1)求菱形的面积;
(2)求证.
【答案】(1)
(2)见解析
【分析】(1)根据菱形的性质可得AC⊥BD且AO=CO,BO=DO,再根据题意及特殊角的三角函数值求出AC和BD的长度,根据菱形的面积=对角线乘积的一半即可求解.
(2)连接EC,设∠BAE的度数为x,易得EC=AE,利用三角形的内角和定理分别表示出∠EFC和∠ECF的度数,可得∠EFC=∠ECF,即EC=EF,又因为EC=AE,即可得到AE=EF.
【详解】(1)解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD且AO=CO,BO=DO,
∵
∴
∵AB=10,
∴,
∴,
∴菱形的面积=
(2)证明:如图,连接EC,
设∠BAE的度数为x,
∵四边形ABCD为菱形,
∴BD是AC的垂直平分线,
∴AE=CE,∠AED=∠CED,∠EAC=∠ECA=60°-x,
∵∠ABD=30°,
∴∠AED=∠CED =30°+x,
∴∠DEF=∠AEF-∠AED=120°-(30°+x)=90°-x
∵∠BDC=∠ADC=30°
∴∠EFC=180°-(∠DEF+∠BDC)=180°-(90°-x+30°)= x+60°,
∵∠CED =30°+x,
∴∠ECD =180°-(∠CED+∠BDC)=180°-(30°+x+30°)=120°- x,
∴∠ECF =180°-∠ECD =180°-(120°- x)= x+60°,
∴∠EFC=∠ECF,
∴EF=EC,
∵AE=CE,
∴.
【点睛】本题考查了菱形的性质、菱形面积的求解、特殊角的三角函数值以及三角形的内角和定理,熟练掌握菱形的性质是解题的关键.
33.(2023·山东日照·中考真题)如图,平行四边形中,点E是对角线上一点,连接,且.
(1)求证:四边形是菱形;
(2)若,求四边形的面积.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)如图所示,连接与交于O,先由平行四边形对角线互相平分得到,再利用证明得到,进而证明,得到,由此即可证明平行四边形是菱形;
(2)先由菱形的性质得到,再解, 得到,利用勾股定理求出,则,,则.
【详解】(1)证明:如图所示,连接与交于O,
∵四边形是平行四边形,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∴平行四边形是菱形;
(2)解:∵四边形是菱形,
∴,
在中,,
∴,
∵,
∴,
∴(负值舍去),
∴,
∴,
∴.
【点睛】本题主要考查了菱形的性质与判定,平行四边形的性质,解直角三角形,全等三角形的性质与判定,勾股定理等等,灵活运用所学知识是解题的关键.
34.(2024·山东青岛·中考真题)如图,菱形中,,面积为60,对角线AC与BD相交于点O,过点A作,交边于点E,连接,则 .
【答案】
【分析】本题考查了菱形的性质,勾股定理,直角三角形斜边的中线,解题的关键是利用菱形的性质求 出的长度.根据菱形的面积公式结合的长度即可得出、的长度,在中利用勾股定理即可求出的长度,再根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半即可得出结论.
【详解】解:∵四边形为菱形,
∴,,
∵,
∴,
∴.
∵,
∴,
∴(负值已舍去),
∴,
∴,
∴,
∴,CO=3(舍去).
∵AE⊥BC,,
∴.
故答案为:.
35.(2024·山东济宁·中考真题)如图,菱形的对角线,相交于点O,E是的中点,连接.若,则菱形的边长为( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【答案】A
【分析】根据菱形的性质可得,根据“直角三角形斜边中线等于斜边的一半”可得,即可得解.
本题主要考查了菱形的性质和“直角三角形中斜边中线等于斜边一半”的性质,熟练掌握以上知识是解题的关键.
【详解】解:∵四边形是菱形,
,
∵E是的中点,
,
∴。
故选:A.
36.(2022·山东东营·中考真题)如图,已知菱形的边长为2,对角线相交于点O,点M,N分别是边上的动点,,连接.以下四个结论正确的是( )
①是等边三角形;②的最小值是;③当最小时;④当时,.
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.①②③④
【答案】D
【分析】①依据题意,利用菱形的性质及等边三角形的判定与性质,证出,然后证,AM=AN,即可证出.
②当MN最小值时,即AM为最小值,当时,AM值最小,利用勾股定理求出,即可得到MN的值.
③当MN最小时,点M、N分别为BC、CD中点,利用三角形中位线定理得到,用勾股定理求出,,而菱形ABCD的面积为:,即可得到答案.
④当时,可证,利用相似三角形对应边成比例可得,根据等量代换,最后得到答案.
【详解】解:如图:在菱形ABCD中,AB=BC=AD=CD,,OA=OC,
∵,
∴,与为等边三角形,
又,
,
∴,
在与中
∴,
∴AM=AN,
即为等边三角形,
故①正确;
∵,
当MN最小值时,即AM为最小值,当时,AM值最小,
∵,
∴
即,
故②正确;
当MN最小时,点M、N分别为BC、CD中点,
∴,
∴,
在中,
,
∴,
而菱形ABCD的面积为:,
∴,
故③正确,
当时,
∴
∴
∴
∴
故④正确;
故选:D.
【点睛】此题考查了菱形的性质与面积,等边三角形的判定与性质,全等三角形的判定,勾股定理,三角形中位线定理等相关内容,熟练掌握菱形的性质是解题关键.
考点05 正方形的判定与性质
37.(2022·山东烟台·中考真题)如图,正方形ABCD边长为1,以AC为边作第2个正方形ACEF,再以CF为边作第3个正方形FCGH,…,按照这样的规律作下去,第6个正方形的边长为( )
A.(2)5 B.(2)6 C.()5 D.()6
【答案】C
【分析】根据勾股定理得出正方形的对角线是边长的,第1个正方形的边长为1,其对角线长为;第2个正方形的边长为,其对角线长为;第3个正方形的边长为,其对角线长为;•••;第n个正方形的边长为.所以,第6个正方形的边长.
【详解】解:由题知,第1个正方形的边长,
根据勾股定理得,第2个正方形的边长,
根据勾股定理得,第3个正方形的边长,
根据勾股定理得,第4个正方形的边长,
根据勾股定理得,第5个正方形的边长,
根据勾股定理得,第6个正方形的边长.
故选:C.
【点睛】本题主要考查勾股定理,根据勾股定理找到正方形边长之间的倍关系是解题的关键.
38.(2022·山东滨州·中考真题)下列命题,其中是真命题的是( )
A.对角线互相垂直的四边形是平行四边形 B.有一个角是直角的四边形是矩形
C.对角线互相平分的四边形是菱形 D.对角线互相垂直的矩形是正方形
【答案】D
【分析】分别根据平行四边形,矩形,菱形及正方形的判定定理进行判断即可.
【详解】对角线互相平分的四边形是平行四边形,故A错误,不符合题意;
有三个角是直角的四边形是矩形,故B错误,不符合题意;
对角线互相垂直平分的四边形是菱形,故C错误,不符合题意;
对角线互相垂直的矩形是正方形,故D正确,符合题意;
故选:D.
【点睛】本题考查了平行四边形,矩形,菱形及正方形的判定定理,熟练掌握知识点是解题的关键.
39.(2023·山东青岛·中考真题)如图,在正方形中,点E,F分别是,的中点,,相交于点M,G为上一点,N为的中点.若,,则线段的长度为( )
A. B. C.2 D.
【答案】B
【分析】根据条件正方形边长为4,由勾股定理求出线段长,利用中位线得到长即可.
【详解】解:连接,,
∵点E,F分别是,的中点,
∴四边形是矩形,
∴M是的中点,
在正方形中,,,
∴,
在中,由勾股定理得,
,
在中,M是的中点,N是的中点,
∴是的中位线,
∴.
故选:B.
【点睛】本题考查了三角形中位线的性质和勾股定理的应用,构造三角形是破解本题的关键.
40.(2022·山东枣庄·中考真题)如图,正方形ABCD的边长为5,点A的坐标为(4,0),点B在y轴上,若反比例函数y=(k≠0)的图像过点C,则k的值为( )
A.4 B.﹣4 C.﹣3 D.3
【答案】C
【分析】过点C作CE⊥y轴于E,根据正方形的性质可得AB=BC,∠ABC=90°,再根据同角的余角相等求出∠OAB=∠CBE,然后利用“角角边”证明△ABO和△BCE全等,根据全等三角形对应边相等可得OA=BE=4,CE=OB=3,再求出OE,然后写出点C的坐标,再把点C的坐标代入反比例函数解析式计算即可求出k的值.
【详解】解:如图,过点C作CE⊥y轴于E,在正方形ABCD中,AB=BC,∠ABC=90°,
∴∠ABO+∠CBE=90°,
∵∠OAB+∠ABO=90°,
∴∠OAB=∠CBE,
∵点A的坐标为(4,0),
∴OA=4,
∵AB=5,
∴OB==3,
在△ABO和△BCE中,,
∴△ABO≌△BCE(AAS),
∴OA=BE=4,CE=OB=3,
∴OE=BE﹣OB=4﹣3=1,
∴点C的坐标为(﹣3,1),
∵反比例函数y=(k≠0)的图像过点C,
∴k=xy=﹣3×1=﹣3,
故选:C.
【点睛】此题考查的是反比例函数与几何综合,涉及到正方形的性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理,作辅助线构造出全等三角形并求出点C的坐标是解题的关键.
41.(2022·山东青岛·中考真题)如图,O为正方形对角线的中点,为等边三角形.若,则的长度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用勾股定理求出AC的长度,再利用等边三角形的性质即可解决问题.
【详解】在正方形中:,
∴,
∵O为正方形对角线的中点,
∴,
∵为等边三角形, O为的中点,
∴,,
∴,
∴,
故选:B.
【点睛】此题考查了正方形的性质,勾股定理,等边三角形的性质,掌握以上知识点是解题的关键.
42.(2023·山东青岛·中考真题)如图①,正方形的面积为1.
(1)如图②,延长到,使,延长到,使,则四边形的面积为______;
(2)如图③,延长到,使,延长到,使,则四边形的面积为______;
(3)延长到,使,延长到,使,则四边形的面积为______.
【答案】(1)
(2)5
(3)
【分析】(1)由正方形的面积为1则边长,根据已知,所以,根据,因为,,列式计算即可;
(2)与(1)相似,由正方形的面积为1,则边长,根据已知,所以,根据,因为,,列式计算即可;
(3)由正方形的面积为1,则边长,根据已知,所以,根据,因为,,列式计算即可.
【详解】(1)解:∵正方形的面积为1,
∴,
∵,,
∴,,
∵,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴;
故答案为:;
(2)∵正方形的面积为1,
∴,
∵,,
∴,,
∵,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
故答案为:5;
(3)∵正方形的面积为1,
∴,
∵,,
∴,,
∵,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
故答案为:.
【点睛】本题考查了列代数式及代数式的求值,组合图形面积的计算,三角形的面积公式,梯形的面积公式,掌握相关知识是解决问题的关键.
43.(2023·山东淄博·中考真题)勾股定理的证明方法丰富多样,其中我国古代数学家赵爽利用“弦图”的证明简明、直观,是世界公认最巧妙的方法.“赵爽弦图”已成为我国古代数学成就的一个重要标志,千百年来倍受人们的喜爱.小亮在如图所示的“赵爽弦图”中,连接,.若正方形与的边长之比为,则等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设的长直角边为a,短直角边为b,大正方形的边长为,小正方形的边长为x,由题意得,解得,即可求解.
【详解】解:过点D作交的延长线于点N,
由题意可得,两个正方形之间是4个相等的三角形,
设的长直角边为a,短直角边为b,大正方形的边长为,小正方形的边长为x,
即,,,
由题意得,,解得,
在中,,则,
,
则,
∴,
故选:A.
【点睛】本题考查解直角三角形的应用、正方形的性质及勾股定理,确定a、b和x之间的关系是解题的关键.
44.(2023·山东·中考真题)如图,在正方形中,分别以点为圆心,以的长为半径画弧,两弧交于点,连接,则 .
【答案】15
【分析】证明是等边三角形可得,再求出,利用等腰三角形的性质可求出,进而可求出.
【详解】解:连接,
由作图方法可知,,
∴是等边三角形,
∴,
∵四边形是正方形,
∴,,
∴,
∴,
∴.
故答案为:15.
【点睛】本题考查了正方形的性质,等边三角形的判定与性质,等腰三角形的性质,正确作出辅助线是解答本题的关键.
45.(2023·山东枣庄·中考真题)如图,在正方形中,对角线与相交于点O,E为上一点,,F为的中点,若的周长为32,则的长为 .
【答案】
【分析】利用斜边上的中线等于斜边的一半和的周长,求出的长,进而求出的长,勾股定理求出的长,进而求出的长,利用三角形的中位线定理,即可得解.
【详解】解:的周长为32,
.
为DE的中点,
.
,
,
,
,
.
四边形是正方形,
,O为BD的中点,
是的中位线,
.
故答案为:.
【点睛】本题考查正方形的性质,斜边上的中线,三角形的中位线定理.熟练掌握斜边上的中线等于斜边的一半,是解题的关键.
46.(2024·山东烟台·中考真题)如图,在正方形中,点E,F分别为对角线的三等分点,连接并延长交于点G,连接,若,则用含α的代数式表示为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题考查了正方形的性质,相似三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,三角形的外角性质.证明,求得,证明,证得,推出,得到,据此求解即可.
【详解】解:∵正方形中,点E,F分别为对角线的三等分点,
∴,,,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∵点E,F分别为对角线的三等分点,
∴,
∵正方形,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
故选:B.
47.(2024·山东东营·中考真题)如图,在正方形中,与交于点O,H为延长线上的一点,且,连接,分别交,BC于点E,F,连接,则下列结论:①;②;③平分;④.
其中正确结论的个数是( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【分析】根据正方形的性质结合勾股定理可知,,,,与互相垂直且平分,进而可求得,根据正切值定义即可判断②;由,可知,由相似三角形的性质即可判断①;由,可求得,再结合与互相垂直且平分,得,可知,进而可判断③;再证,即可判断④.
【详解】解:在正方形中,,,,,与互相垂直且平分,
则,
∵,则,
∴,故②不正确;
∵,则,,
∴,
∴,故①不正确;
∵,
∴,
∵,
∴,
又∵与互相垂直且平分,
∴,
∴,则,
∴,
∴平分,故③正确;
由上可知,,
∴,
∴,则,
又∵,
∴,故④正确;
综上,正确的有③④,共2个,
故选:B.
【点睛】本题考查正方形的性质,相似三角形的判定及性质,勾股定理,解直角三角形等知识,熟练掌握相关图形的性质是解决问题的关键.
48.(2024·山东东营·中考真题)如图,四边形是平行四边形,从①,②,③,这三个条件中任意选取两个,能使是正方形的概率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了正方形的判定,用概率公式求概率,掌握正方形的判定方法和概率公式是解题的关键.
根据从①,②,③,这三个条件中任意选取两个,共有①②、①③、②③,3种方法,由正方形的判定方法,可得①②、①③共有2种可判定平行四边形是正方形.再根据概率公式求解即可.
【详解】解:从①,②,③,这三个条件中任意选取两个,共有①②、①③、②③,3种方法,由正方形的判定方法,可得①②、①③共有2种可判定平行四边形是正方形.
∴,从①,②,③,这三个条件中任意选取两个,能使是正方形的概率为.
故选:A.
49.(2023·山东东营·中考真题)如图,正方形的边长为4,点,分别在边,上,且,平分,连接,分别交,于点,,是线段上的一个动点,过点作垂足为,连接,有下列四个结论:①垂直平分;②的最小值为;③;④.其中正确的是( )
A.①② B.②③④ C.①③④ D.①③
【答案】D
【分析】根据正方形的性质和三角形全等即可证明,通过等量转化即可求证,利用角平分线的性质和公共边即可证明,从而推出①的结论;利用①中的部分结果可证明推出,通过等量代换可推出③的结论;利用①中的部分结果和勾股定理推出和长度,最后通过面积法即可求证④的结论不对;结合①中的结论和③的结论可求出的最小值,从而证明②不对.
【详解】解: 为正方形,
,,
,
,
.
,
,
,
,
.
平分,
.
,
.
,
,
垂直平分,
故①正确.
由①可知,,,
,
,
,
由①可知,
.
故③正确.
为正方形,且边长为4,
,
在中,.
由①可知,,
,
.
由图可知,和等高,设高为,
,
,
,
.
故④不正确.
由①可知,,
,
关于线段的对称点为,过点作,交于,交于,
最小即为,如图所示,
由④可知的高即为图中的,
.
故②不正确.
综上所述,正确的是①③.
故选:D.
【点睛】本题考查的是正方形的综合题,涉及到三角形相似,最短路径,三角形全等,三角形面积法,解题的关键在于是否能正确找出最短路径以及运用相关知识点.
50.(2024·山东济南·中考真题)如图,在正方形中,分别以点A和为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧相交于点和,作直线,再以点A为圆心,以的长为半径作弧交直线于点(点在正方形内部),连接并延长交于点.若,则正方形的边长为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】连接,设交于点H,正方形边长为,由作图知,,垂直平分,得到,,由勾股定理得到,证明,推出,推出,得到,即得.
【详解】连接,设交于点H,正方形边长为,
由作图知,,垂直平分,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴.
故选:D.
【点睛】本题主要考查了正方形和线段垂直平分线综合.熟练掌握正方形性质,线段垂直平分线性质,勾股定理解直角三角形,平行线分线段成比例定理,梯形中位线性质,是解决问题的关键.
考点06 四边形—折叠
51.(2022·山东菏泽·中考真题)如图所示,将一矩形纸片沿AB折叠,已知,则( )
A.48° B.66° C.72° D.78°
【答案】C
【分析】由折叠及矩形的性质可得,再根据平行线的性质求出,根据周角的定义求解即可.
【详解】∵将一矩形纸片沿AB折叠,
∴,
,
,
,
,
故选:C.
【点睛】本题考查了矩形的性质,折叠的性质及平行线的性质,熟练掌握知识点是解题的关键.
52.(2022·山东潍坊·中考真题)小莹按照如图所示的步骤折叠A4纸,折完后,发现折痕AB′与A4纸的长边AB恰好重合,那么A4纸的长AB与宽AD的比值为 .
【答案】
【分析】判定△AB′D′是等腰直角三角形,即可得出AB′=AD,再根据AB′= AB,再计算即可得到结论.
【详解】解:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠D=∠B=∠DAB=90°,
由操作一可知:∠DAB′=∠D′AB′=45°,∠AD′B′=∠D=90°,AD=AD′,
∴△AB′D′是等腰直角三角形,
∴AD=AD′= B′D′,
由勾股定理得AB′=AD,
又由操作二可知:AB′=AB,
∴AD=AB,
∴=,
∴A4纸的长AB与宽AD的比值为.
故答案为:.
【点睛】本题主要考查了矩形的性质以及折叠变换的运用,解题的关键是理解题意,灵活运用所学知识解决问题.
53.(2024·山东威海·中考真题)将一张矩形纸片(四边形)按如图所示的方式对折,使点C落在上的点处,折痕为,点D落在点处,交于点E.若,,,则 .
【答案】
【分析】本题考查矩形的折叠问题,全等三角形的判定和性质,勾股定理,先根据勾股定理求出,然后证明,得到,,即可得到,,然后在中,利用解题即可.
【详解】解:在中,,
由折叠可得,,
又∵是矩形,
∴,
∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,,
∴,,
∴,,
设,则,
在中,,即,
解得:,
故答案为.
54.(2022·山东泰安·中考真题)如图,四边形为正方形,点E是的中点,将正方形沿折叠,得到点B的对应点为点F,延长交线段于点P,若,则的长度为 .
【答案】2
【分析】连接AP,根据正方形的性质和翻折的性质证明Rt△AFP≌Rt△ADP(HL),可得PF=PD,设PF=PD=x,则CP=CD−PD=6−x,EP=EF+FP=3+x,然后根据勾股定理即可解决问题.
【详解】解:连接AP,如图所示,
∵四边形ABCD为正方形,
∴AB=BC=AD=6,∠B=∠C=∠D=90°,
∵点E是BC的中点,
∴BE=CE=AB=3,
由翻折可知:AF=AB,EF=BE=3,∠AFE=∠B=90°,
∴AD=AF,∠AFP=∠D=90°,
在Rt△AFP和Rt△ADP中,
,
∴Rt△AFP≌Rt△ADP(HL),
∴PF=PD,
设PF=PD=x,则CP=CD−PD=6−x,EP=EF+FP=3+x,
在Rt△PEC中,根据勾股定理得:EP2=EC2+CP2,
∴(3+x)2=32+(6−x)2,解得x=2,则DP的长度为2,
故答案为:2.
【点睛】本题考查了翻折变换,正方形的性质,勾股定理,解决本题的关键是掌握翻折的性质.
55.(2023·山东济南·中考真题)如图,将菱形纸片沿过点的直线折叠,使点落在射线上的点处,折痕交于点.若,,则的长等于 .
【答案】
【分析】过点A作于点Q,根据菱形性质可得,根据折叠所得,结合三角形的外角定理得出,最后根据,即可求解.
【详解】解:过点A作于点Q,
∵四边形为菱形,,
∴,,
∴,
∵由沿折叠所得,
∴,
∴,
∵,,
∴,则,
∴,
∴,
故答案为:.
【点睛】本题主要考查了菱形的性质,折叠的性质,解直角三角形,解题的关键是熟练掌握菱形和折叠的性质,正确画出辅助线,构造直角三角形求解.
56.(2023·山东泰安·中考真题)如图,矩形中,对角线相交于点O,点F是边上的一点,连接,将沿直线折叠,点D落在点G处,连接并延长交于点H,连接并延长交于点M,交的延长线于点E,且.
(1)求证:四边形是平行四边形;
(2)求证:.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【分析】(1)根据矩形的性质和折叠的性质证明,,由此即可证明得到,进而推出,再由,即可证明四边形是平行四边形;
(2)由(1)的结论可得,进一步证明,再证明,即可证明.
【详解】(1)证明:∵四边形是矩形,
∴,
由折叠的性质可得 ,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴,
又∵,
∴四边形是平行四边形;
(2)证明:∵四边形是平行四边形,
∴,
由折叠的性质可得,
∴,
∵,
∴,
又∵,
∴,
∴.
【点睛】本题主要考查了矩形与折叠问题,平行四边形的性质与判定,全等三角形的性质与判定等等,熟练掌握相关知识是解题的关键.
57.(2023·山东·中考真题)如图,四边形是一张矩形纸片.将其按如图所示的方式折叠:使边落在边上,点落在点处,折痕为;使边落在边上,点落在点处,折痕为.若矩形与原矩形相似,,则的长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先根据折叠的性质与矩形性质,求得,设的长为x,则,再根据相似多边形性质得出,即,求解即可.
【详解】解:,由折叠可得:,,
∵矩形,
∴,
∴,
设的长为x,则,
∵矩形,
∴,
∵矩形与原矩形相似,
∴,即,
解得:(负值不符合题意,舍去)
∴,
故选:C.
【点睛】本题考查矩形的折叠问题,相似多边形的性质,熟练掌握矩形的性质和相似多边形的性质是解题的关键.
58.(2023·山东烟台·中考真题)【问题背景】
如图1,数学实践课上,学习小组进行探究活动,老师要求大家对矩形进行如下操作:①分别以点为圆心,以大于的长度为半径作弧,两弧相交于点,,作直线交于点,连接;②将沿翻折,点的对应点落在点处,作射线交于点.
【问题提出】
在矩形中,,求线段的长.
【问题解决】
经过小组合作、探究、展示,其中的两个方案如下:
方案一:连接,如图2.经过推理、计算可求出线段的长;
方案二:将绕点旋转至处,如图3.经过推理、计算可求出线段的长.
请你任选其中一种方案求线段的长.
【答案】线段的长为.
【分析】方案一:连接,由翻折的不变性,知,,证明,推出,设,在中,利用勾股定理列式计算求解即可;
方案二:将绕点旋转至处,证明,推出,设,同方案一即可求解.
【详解】解:方案一:连接,如图2.
∵四边形是矩形,
∴,,
由作图知,
由翻折的不变性,知,,,
∴,,又,
∴,
∴,
设,则,,
在中,,即,
解得,
∴线段的长为;
方案二:将绕点旋转至处,如图3.
∵四边形是矩形,
∴,,
由作图知,
由旋转的不变性,知,,,
则,
∴共线,
由翻折的不变性,知,
∴,
∴,
设,则,,
在中,,即,
解得,
∴线段的长为.
【点睛】本题考查了作线段的垂直平分线,翻折的性质,旋转的性质,勾股定理,全等三角形的判定和性质,等腰三角形的判定和性质,解题的关键是学会利用参数构建方程解决问题.
59.(2024·山东潍坊·中考真题)如图,在矩形中,,点分别在边上.将沿折叠,点的对应点恰好落在对角线上;将沿折叠,点的对应点恰好也落在对角线上.连接.
求证:
(1);
(2)四边形为平行四边形.
【答案】(1)证明见解析;
(2)证明见解析.
【分析】()由矩形的性质可得,,,即得,由折叠的性质可得,,,,即得,,进而得,即可由证明;
()由()得,,即可得到,,进而即可求证;
本题考查了矩形的性质,折叠的性质,全等三角形的判定和性质,平行线的判定和性质,掌握矩形和折叠的性质是解题的关键.
【详解】(1)证明:∵四边形是矩形,
∴,,,
∴,
由折叠可得,,,,,
∴,,
∴,
在和中,
,
∴;
(2)证明:由()知,,
∴,,
∴四边形为平行四边形.
60.(2024·山东烟台·中考真题)如图,在中,,,.E为边的中点,F为边上的一动点,将沿翻折得,连接,,则面积的最小值为 .
【答案】/
【分析】根据平行四边形的性质得到,,,由折叠性质得到,进而得到点在以E为圆心,4为半径的圆上运动,如图,过E作交延长线于M,交圆E于,此时到边的距离最短,最小值为的长,即此时面积的最小,过C作于N,根据平行线间的距离处处相等得到,故只需利用锐角三角函数求得即可求解.
【详解】解:∵在中,,,
∴,,则,
∵E为边的中点,
∴,
∵沿翻折得,
∴,
∴点在以E为圆心,4为半径的圆上运动,如图,过E作交延长线于M,交圆E于,此时到边的距离最短,最小值为的长,即面积的最小,
过C作于N,
∵,
∴,
在中,,,
∴,
∴,
∴面积的最小值为,
故答案为:.
【点睛】本题考查平行四边形的性质、折叠性质、圆的有关性质以及直线与圆的位置关系、锐角三角函数等知识,综合性强的填空压轴题,得到点的运动路线是解答的关键.
61.(2024·山东济南·中考真题)如图,在矩形纸片中,,为边的中点,点在边上,连接,将沿翻折,点的对应点为,连接.若,则 .
【答案】/
【分析】如图:连接,延长交的延长线于H,根据折叠的性质及矩形的性质,证明,进而得到为直角三角形,设,则,证明为等腰三角形,求出,进而完成解答.
【详解】解:如图:连接,延长交的延长线于H,
∵矩形中,为边的中点,,
∴,,
∵将沿翻折,点的对应点为,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,即,
∴为直角三角形,
设,则,
∴,
∴,
∴为等腰三角形,
∴,
∴,
∴.
故答案为:.
【点睛】本题主要考查了矩形的性质、全等三角形的性质与判定、等腰三角形的性质与判定、勾股定理、折叠的性质等知识点,灵活运用相关性质定理是解题的关键.
62.(2024·山东济宁·中考真题)综合与实践
某校数学课外活动小组用一张矩形纸片(如图1,矩形中,且足够长)进行探究活动.
【动手操作】
如图2,第一步,沿点A所在直线折叠,使点D落在上的点E处,折痕为,连接,把纸片展平.
第二步,把四边形折叠,使点A与点E重合,点D与点F重合,折痕为,再把纸片展平.
第三步,连接.
【探究发现】
根据以上操作,甲、乙两同学分别写出了一个结论.
甲同学的结论:四边形是正方形.
乙同学的结论:.
(1)请分别判断甲、乙两同学的结论是否正确.若正确,写出证明过程;若不正确,请说明理由.
【继续探究】
在上面操作的基础上,丙同学继续操作.
如图3,第四步,沿点G所在直线折叠,使点F落在上的点M处,折痕为,连接,把纸片展平.
第五步,连接交于点N.
根据以上操作,丁同学写出了一个正确结论:.
(2)请证明这个结论.
【答案】(1)甲、乙同学的结论正确,证明见解析,(2)证明见解析
【分析】本题主要考查了折叠的性质,矩形的性质和判定,正方形的判定和性质,菱形的判定和性质,全等三角形的判定与性质,相似三角形的判定与性质,等腰三角形的三线合一性质,解题的关键是正确作出辅助线并熟练掌握相关的性质定理,
(1)先证明四边形为矩形,再根据即可证明四边形为正方形,设,由折叠性质可知:,,再根据等腰直角三角形的性质分别求出,,即可得出,进而可得出结论;
(2)作交于点R,利用证明,得出,再证明四边形为菱形,得出,进而证明,再根据证明,得出,进而证明,即可得出结论
【详解】解:(1)甲、乙同学的结论都正确,理由如下:
四边形是矩形,
由第一步操作根据折叠性质可知:
四边形为矩形,
又
四边形为正方形,
故甲同学的结论正确;
作于点M,
四边形为正方形,
设,
由第二步操作根据折叠性质可知:,
在中,
在中,,
故乙同学的结论正确;
(2)作交于点R,如图所示:
为折痕,
四边形为矩形,
在和中,
又
由折叠性质可知:
四边形为菱形,
即
在和中,
63.(2024·山东泰安·中考真题)综合与实践
为了研究折纸过程蕴含的数学知识,某校九年级数学兴趣小组的同学进行了数学折纸探究活动.
【探究发现】
(1)同学们对一张矩形纸片进行折叠,如图1,把矩形纸片翻折,使矩形顶点的对应点恰好落在矩形的一边上,折痕为,将纸片展平,连结,与相交于点.同学们发现图形中四条线段成比例,即,请你判断同学们的发现是否正确,并说明理由.
【拓展延伸】
(2)同学们对老师给出的一张平行四边形纸片进行研究,如图2,是平行四边形纸片的一条对角线,同学们将该平行四边形纸片翻折,使点的对应点,点的对应点都落在对角线上,折痕分别是和,将纸片展平,连结,,,同学们探究后发现,若,那么点恰好是对角线的一个“黄金分剧点”,即.请你判断同学们的发现是否正确,并说明理由.
【答案】(1)正确,理由见解析;(2)正确,理由见解析
【分析】本题主要考查了矩形的性质、平行四边形的性质、相似三角形的判定和性质、折叠的性质等知识点,掌握相关知识是解题的关键.
(1)如图:作于点M,再证可得,再证明四边形是矩形可得即可证明结论;
(2)利用平行线分线段比例可得,再说明,进而得到;再由由平行四边形及折叠可得,,则即可证明结论.
【详解】解:(1)正确,理由如下,
作于点,
,
,
,
,
,
,
又,
.
∴.
是矩形,,
四边形是矩形.
,
.
(2)同学们的发现说法正确,理由如下,
,
,,
由折叠知,
,
,
,
由平行四边形及折叠知,,
,
,即点为的一个黄金分割点.
考点07 四边形—旋转
64.(2023·山东·中考真题)如图,点E是正方形内的一点,将绕点B按顺时针方向旋转得到.若,则 度.
【答案】80
【分析】先求得和的度数,再利用三角形外角的性质求解即可.
【详解】解:∵四边形是正方形,
∴,
∵,
∴,
∵绕点B按顺时针方向旋转得到
∴,,
∴,
∴,
故答案为:80.
【点睛】本题考查了正方形的性质,等腰三角形的性质,旋转图形的性质和三角形外角的性质,利用旋转图形的性质求解是解题的关键.
65.(2022·山东临沂·中考真题)已知是等边三角形,点B,D关于直线AC对称,连接AD,CD.
(1)求证:四边形ABCD是菱形;
(2)在线段AC上任取一点Р(端点除外),连接PD.将线段PD绕点Р逆时针旋转,使点D落在BA延长线上的点Q处.请探究:当点Р在线段AC上的位置发生变化时,的大小是否发生变化?说明理由.
(3)在满足(2)的条件下,探究线段AQ与CP之间的数量关系,并加以证明.
【答案】(1)见解析
(2)大小不变,理由见解析
(3),证明见解析
【分析】(1)连接BD,由等边三角形的性质可得AC垂直平分BD,继而得出,便可证明;
(2)连接PB,过点P作交AB于点E,PF⊥AB于点F,可证明是等边三角形,由等腰三角形三线合一证明,,即可求解;
(3)由等腰三角形三线合一的性质可得AF = FE,QF = BF,即可证明.
【详解】(1)
连接BD,
是等边三角形,
,
点B,D关于直线AC对称,
AC垂直平分BD,
,
,
四边形ABCD是菱形;
(2)当点Р在线段AC上的位置发生变化时,的大小不发生变化,始终等于60°,理由如下:
将线段PD绕点Р逆时针旋转,使点D落在BA延长线上的点Q处,
,
是等边三角形,
,
连接PB,过点P作交AB于点E,PF⊥AB于点F,
则,
,
是等边三角形,
,
,
,
点B,D关于直线AC对称,点P在线段AC上,
PB = PD,∠DPA =∠BPA,
PQ = PD,
,
,
∠QPF -∠APF =∠BPF -∠EPF,
即∠QPA = ∠BPE,
∠DPQ =∠DPA - ∠QPA=∠BPA-∠BPE = ∠APE = 60°;
(3)AQ= CP,证明如下:
AC = AB,AP= AE,
AC - AP = AB – AE,即CP= BE,
AP = EP,PF⊥AB,
AF = FE,
PQ= PD,PF⊥AB,
QF = BF,
QF - AF = BF – EF,即AQ= BE,
AQ= CP.
【点睛】本题考查了图形的旋转,等边三角形的判定和性质,等腰三角形的性质,菱形的判定等,熟练掌握知识点是解题的关键.
66.(2022·山东滨州·中考真题)正方形的对角线相交于点O(如图1),如果绕点O按顺时针方向旋转,其两边分别与边相交于点E、F(如图2),连接EF,那么在点E由B到A的过程中,线段EF的中点G经过的路线是( )
A.线段 B.圆弧 C.折线 D.波浪线
【答案】A
【分析】连接,根据题意可知则线段EF的中点G经过的路线是的线段垂直平分线的一段,即线段
【详解】连接,根据题意可知,
,
∴点G在线段OB的垂直平分线上.
则线段EF的中点G经过的路线是的线段垂直平分线的一段,即线段.
故选:A.
【点睛】本题考查了线段垂直平分线的判定,直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,正方形的性质,掌握以上知识是解题的关键.
67.(2023·山东济南·中考真题)在矩形中,,,点在边上,将射线绕点逆时针旋转90°,交延长线于点,以线段,为邻边作矩形.
(1)如图1,连接,求的度数和的值;
(2)如图2,当点在射线上时,求线段的长;
(3)如图3,当时,在平面内有一动点,满足,连接,,求的最小值.
【答案】(1),;
(2);
(3).
【分析】(1)根据矩形的性质得出,,,进而根据正切函数得出,可求出,由矩形和矩形可得,,求出,证明,根据相似三角形的性质即可得出答案;
(2)过点作于点,由矩形和矩形可得,,,证明,进而得出,设,则,根据,得出,求出,进而可得出答案;
(3)连接,先证明是等边三角形,,得出,
将绕点顺时针旋转120°,与重合,得到,进而求出,,,得出,可得当点,,三点共线时,的值最小,此时为.
【详解】(1)解:∵矩形中,,,
∴,,,
∴,
∴,
由矩形和矩形可得,,
∴,即,
∴,
∴;
(2)解:如答案图1,过点作于点,
由矩形和矩形可得,,
,
∴,,
∴,
∴,,
∴,,
∴,
∴,
设,则,
∴,
∵,
∴,
解得,
∴;
(3)解:如答案图2,连接,
∵矩形中,,,
∴,,
∵,
∴,,
∴,
∴是等边三角形,,
∴,
将绕点顺时针旋转120°,与重合,得到,
∴,,,
∴,
∴当点,,三点共线时,的值最小,此时为.
【点睛】本题考查矩形的性质,三角函数,旋转的性质,相似三角形的判定与性质,正确理解题意是解题的关键.
68.(2023·山东东营·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,菱形的边长为,点在轴的正半轴上,且,将菱形绕原点逆时针方向旋转,得到四边形点与点重合,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】延长交轴于点,根据旋转的性质以及已知条件得出,进而求得的长,即可求解.
【详解】解:如图所示,延长交轴于点,
∵四边形是菱形,点在轴的正半轴上,平分,,
∴,
∵将菱形绕原点逆时针方向旋转,
∴,则,
∴
∴,
在中,
∴,
∴,
∴,
故选:B.
【点睛】本题考查了旋转的性质,菱形的性质,勾股定理,含30度角的直角三角形的性质,坐标与图形,熟练掌握菱形的性质是解题的关键.
69.(2023·山东淄博·中考真题)在数学综合与实践活动课上,小红以“矩形的旋转”为主题开展探究活动.
(1)操作判断
小红将两个完全相同的矩形纸片和拼成“L”形图案,如图①.
试判断:的形状为________.
(2)深入探究
小红在保持矩形不动的条件下,将矩形绕点旋转,若,.
探究一:当点恰好落在的延长线上时,设与相交于点,如图②.求的面积.
探究二:连接,取的中点,连接,如图③.
求线段长度的最大值和最小值.
【答案】(1)等腰直角三角形
(2)探究一:;探究二:线段长度的最大值为,最小值为
【分析】(1)由,可知是等腰三角形,再由,推导出,即可判断出是等腰直角三角形,
(2)探究一:证明,可得,再由等腰三角形的性质可得,在中,勾股定理列出方程,解得,即可求的面积;
探究二:连接,取的中点,连接,取、的中点为、,连接,,,分别得出四边形是平行四边形,四边形是平行四边形,则,可知点在以为直径的圆上,设的中点为,,即可得出的最大值与最小值.
【详解】(1)解:两个完全相同的矩形纸片和,
,
是等腰三角形,
,.,
,
,
∵,
∴,
∴,
,
,
,
是等腰直角三角形,
故答案为:等腰直角三角形;
(2)探究一:,,,
,
,
,,
,
,,
,
在中,,
,
解得,
,
的面积;
探究二:连接,取的中点,连接,,取、的中点为、,连接,,,
是的中点,
,且,
,
,,
,且,
四边形是平行四边形,
,,
,,
,,
四边形是平行四边形,
,
,
点在以为直径的圆上,
设的中点为,
,
的最大值为,最小值为.
【点睛】本题考查四边形的综合应用,熟练掌握矩形的性质,直角三角形的性质,三角形全等的判定及性质,平行四边形的性质,圆的性质,能够确定H点的运动轨迹是解题的关键.
考点08 四边形—动点
86.(2022·山东菏泽·中考真题)如图,等腰与矩形DEFG在同一水平线上,,现将等腰沿箭头所指方向水平平移,平移距离x是自点C到达DE之时开始计算,至AB离开GF为止.等腰与矩形DEFG的重合部分面积记为y,则能大致反映y与x的函数关系的图象为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据平移过程,可分三种情况,当时,当时,当时,利用直角三角形的性质及面积公式分别写出各种情况下y与x的函数关系式,再结合函数图象即可求解.
【详解】过点C作CM⊥AB于N,,
在等腰中,,
,
①当时,如图,,
,
,
∴,y随x的增大而增大;
②当时,如图,
,
∴当时,y是一个定值为1;
③当时,如图,,
,
,
当x=3,y=1,当3<x<4,y随x的增大而减小,当x=4,y=0,
结合ABCD选项的图象,
故选:B.
【点睛】本题考查了动点函数问题,涉及二次函数的图象及性质,能够准确理解题意并分情况讨论是解题的关键.
87.(2022·山东菏泽·中考真题)如图,在菱形ABCD中,,M是对角线BD上的一个动点,,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
【答案】C
【分析】连接AF,则AF的长就是AM+FM的最小值,证明△ABC是等边三角形,AF是高线,利用三角函数即可求解.
【详解】解:连接AF,则AF的长就是AM+FM的最小值.
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC,
又∵∠ABC=60°,
∴△ABC是等边三角形,
∵
∴F是BC的中点,
∴AF⊥BC.
则AF=AB•sin60°=2.
即的最小值是.
故选:C
【点睛】本题考查了菱形的性质,等边三角形以及三角函数,确定AF的长就是的最小值是关键.
88.(2022·山东潍坊·中考真题)如图,在▱ABCD中,∠A=60°,AB=2,AD=1,点E,F在▱ABCD的边上,从点A同时出发,分别沿A→B→C和A→D→C的方向以每秒1个单位长度的速度运动,到达点C时停止,线段EF扫过区域的面积记为y,运动时间记为x,能大致反映y与x之间函数关系的图象是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】分0≤x≤1,1<x<2,2≤x≤3三种情况讨论,利用三角形面积公式求解即可.
【详解】解:当0≤x≤1时,过点F作FG⊥AB于点G,
∵∠A=60°,AE=AF=x,
∴AG=x,
由勾股定理得FG=x,
∴y=AE×FG=x2,图象是一段开口向上的抛物线;
当1<x<2时,过点D作DH⊥AB于点H,
∵∠DAH=60°,AE=x,AD=1,DF= x-1,
∴AH=,
由勾股定理得DH=,
∴y=(DF+AE)×DH=x-,图象是一条线段;
当2≤x≤3时,过点E作EI⊥CD于点I,
∵∠C=∠DAB=60°,CE=CF=3-x,
同理求得EI=(3-x),
∴y= AB×DH -CF×EI=-(3-x)2=-x2+x-,图象是一段开口向下的抛物线;
观察四个选项,只有选项A符合题意,
故选:A.
【点睛】本题考查了利用分类讨论的思想求动点问题的函数图象;也考查了平行四边形的性质,含30度的直角三角形的性质,勾股定理,三角形的面积公式以及一次函数和二次函数的图象.
89.(2022·山东泰安·中考真题)如图,四边形为矩形,,.点P是线段上一动点,点M为线段上一点.,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】证明,得出点M在O点为圆心,以AO为半径的圆上,从而计算出答案.
【详解】设AD的中点为O,以O点为圆心,AO为半径画圆
∵四边形为矩形
∴
∵
∴
∴
∴点M在O点为圆心,以AO为半径的圆上
连接OB交圆O与点N
∵点B为圆O外一点
∴当直线BM过圆心O时,BM最短
∵,
∴
∴
∵
故选:D.
【点睛】本题考查直角三角形、圆的性质,解题的关键是熟练掌握直角三角形和圆的相关知识.
90.(2023·山东·中考真题)如图,在四边形中,,点E在线段上运动,点F在线段上,,则线段的最小值为 .
【答案】/
【分析】设的中点为O,以为直径画圆,连接,设与的交点为点,证明,可知点F在以为直径的半圆上运动,当点F运动到与的交点时,线段有最小值,据此求解即可.
【详解】解:设的中点为O,以为直径画圆,连接,设与的交点为点,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴点F在以为直径的半圆上运动,
∴当点F运动到与的交点时,线段有最小值,
∵,
∴,,
∴,
的最小值为,
故答案为:.
【点睛】本题考查了平行线的性质,圆周角定理的推论,勾股定理等知识,根据题意分析得到点F的运动轨迹是解题的关键.
91.(2024·山东烟台·中考真题)如图,水平放置的矩形中,,,菱形的顶点,在同一水平线上,点与的中点重合,,,现将菱形以的速度沿方向匀速运动,当点运动到上时停止,在这个运动过程中,菱形与矩形重叠部分的面积与运动时间之间的函数关系图象大致是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】本题考查了解直角三角形的应用,菱形的性质,动点问题的函数图象,二次函数的图象的性质,先求得菱形的面积为,进而分三种情形讨论,重合部分为三角形,重合部分为五边形,重合部分为菱形,分别求得面积与运动时间的函数关系式,结合选项,即可求解.
【详解】解:如图所示,设交于点,
∵菱形,,
∴
又∵,
∴是等边三角形,
∵,,
∴
∴
∴
当时,重合部分为,
如图所示,
依题意,为等边三角形,
运动时间为,则,
∴
当时,如图所示,
依题意,,则
∴
∴
∵
∴当时,
当时,同理可得,
当时,同理可得,
综上所述,当时,函数图象为开口向上的一段抛物线,当时,函数图象为开口向下的一段抛物线,当时,函数图象为一条线段,当时,函数图象为开口向下的一段抛物线,当时,函数图象为开口向上的一段抛物线;
故选:D.
92.(2022·山东德州·中考真题)如图,为等边三角形,边长为,矩形的长和宽分别为和,点和点重合,点,,在同一条直线上,令矩形不动,等边三角形以每秒的速度向右移动,当点与点重合时停止移动,设移动秒后,等边三角形与矩形重叠部分的面积为,则关于的函数图象大致是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】分①,②和③,根据等边三角形的性质、三角形的面积和梯形的面积公式求出函数表达式,再根据二次函数和一次函数的图象与性质即可得.
【详解】解:①如图1,当时,设与交于点,
∵是等边三角形,
∴,
∴,
∴,
∴此时与的函数图象是开口向上的抛物线且;
②如图2,当时,设交于点,过点作于点,
∵是等边三角形,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴此时与的函数图象是一条线段且;
③如图3,当时,设与交于点,与交于点,交于点,过点作于点,
∵是等边三角形,
∴,
∵,
∴,,
∴,
∵,
∴是等边三角形,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴此时与的函数图象是开口向下的抛物线且,
故选:A.
【点睛】本题考查了一次函数的应用、二次函数的应用、等边三角形的性质等知识点,正确分三种情况讨论是解题关键.
93.(2022·山东德州·中考真题)如图,正方形的边长为6,点在上,,点是对角线上的一个动点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】连接,,根据正方形的对称性可得,进而可知,再利用,,三点共线时,的值最小,将转化为,最后运用勾股定理即可解答.
【详解】如图,连接,,
、关于对称,
,
当,,三点共线时,的值最小,
即的值最小,
,,
由勾股定理得:,
即的最小值为,
故选C.
【点睛】本题考查了运用轴对称解决最短路径问题、勾股定理的应用、正方形的性质,明确当,,三点共线时,有最小值是解题的关键.
94.(2022·山东东营·中考真题)和均为等边三角形,点E、D分别从点A,B同时出发,以相同的速度沿运动,运动到点B、C停止.
(1)如图1,当点E、D分别与点A、B重合时,请判断:线段的数量关系是____________,位置关系是____________;
(2)如图2,当点E、D不与点A,B重合时,(1)中的结论是否依然成立?若成立,请给予证明;若不成立,请说明理由;
(3)当点D运动到什么位置时,四边形的面积是面积的一半,请直接写出答案;此时,四边形是哪种特殊四边形?请在备用图中画出图形并给予证明.
【答案】(1)CD=EF,CDEF
(2)CD=EF,CDEF,成立,理由见解析
(3)点D运动到BC的中点时,是菱形,证明见解析
【分析】(1)根据和均为等边三角形,得到AF=AD,AB=BC,∠FAD=∠ABC=60°,根据E、D分别与点A、B重合,得到AB=AD,EF=AF,CD=BC,∠FAD=∠FAB,推出CD=EF,CDEF;
(2)连接BF,根据∠FAD=∠BAC=60°,推出∠FAB=∠DAC,根据AF=AD,AB=AC,推出△AFB≌△ADC,得到∠ABF=∠ACD=60°,BF=CD,根据AE=BD,推出BE=CD,得到BF=BE,推出△BFE是等边三角形,得到BF=EF,∠FEB=60°,推出CD=EF, CD∥EF;
(3)过点E作EG⊥BC于点G,设△ABC的边长为a,AD=h,根据AB=BC,BD=CD= BC= a, BD=AE,推出AE=BE= AB,根据AB=AC, 推出AD⊥BC,得到EGAD,推出△EBG∽△ABD,推出,得到= h,根据CD=EF, CD∥EF,推出四边形CEFD是平行四边形,推出,根据EF=BD,EFBD,推出四边形BDEF是平行四边形,根据BF=EF,推出是菱形.
【详解】(1)∵和均为等边三角形,
∴AF=AD,AB=BC,∠FAD=∠ABC=60°,
当点E、D分别与点A、B重合时,AB=AD,EF=AF,CD=BC,∠FAD=∠FAB,
∴CD=EF,CDEF;
故答案为:CD=EF,CD∥EF;
(2)CD=EF,CDEF,成立.
证明:
连接BF,
∵∠FAD=∠BAC=60°,
∴∠FAD-∠BAD=∠BAC-∠BAD,
即∠FAB=∠DAC,
∵AF=AD,AB=AC,
∴△AFB≌△ADC(SAS),
∴∠ABF=∠ACD=60°,BF=CD,
∵AE=BD,
∴BE=CD,
∴BF=BE,
∴△BFE是等边三角形,
∴BF=EF,∠FEB=60°,
∴CD=EF,BCEF,
即CDEF,
∴CD=EF, CDEF;
(3)如图,当点D运动到BC的中点时,四边形的面积是面积的一半,此时,四边形是菱形.
证明:
过点E作EG⊥BC于点G,设△ABC的边长为a,AD=h,
∵AB=BC,BD=CD= BC= a, BD=AE,
∴AE=BE= AB,
∵AB=AC,
∴AD⊥BC,
∴EGAD,
∴△EBG∽△ABD,
∴,
∴= h,
由(2)知,CD=EF, CDEF,
∴四边形CEFD是平行四边形,
∴,
此时,EF=BD,EFBD,
∴四边形BDEF是平行四边形,
∵BF=EF,
∴是菱形.
【点睛】本题主要考查了等边三角形判定与性质,全等三角形的判定与性质,平行四边形的判定与性质,相似三角形的判定与性质,菱形的判定,解决问题的关键是熟练掌握等边三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,平行四边形判定和性质,相似三角形的判定和性质,菱形的判定.
95.(2022·山东日照·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,平行四边形OABC的顶点O在坐标原点,点E是对角线AC上一动点(不包含端点),过点E作EF//BC,交AB于F,点P在线段EF上.若OA=4,OC=2,∠AOC=45°,EP=3PF,P点的横坐标为m,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先求确定A、C、B三个点坐标,然后求出AB和AC的解析式,再表示出EF的长,进而表示出点P的横坐标,最后根据不等式的性质求解即可.
【详解】解:由题意可得,
设直线AB的解析式为y=kx+b
则 解得:
∴直线AB的解析式为:y=x-4,
∴x=y+4,
设直线AC的解析式为y=mx+n
则 解得:
∴直线AC的解析式为:,
∴,
∴点F的横坐标为:y+4,点E的坐标为:,
∴,
∵EP=3PF,
∴,
∴点P的横坐标为:,
∵,
∴.
∴
故答案为:A.
【点睛】本题主要考查了等腰直角三角形性质、求一次函数的解析式、不等式性质等知识,根据题意表示出点P的横坐标是解答本题的关键.
96.(2022·山东青岛·中考真题)如图,在中,,将绕点A按逆时针方向旋转得到,连接.点P从点B出发,沿方向匀速运动,速度为;同时,点Q从点A出发,沿方向匀速运动,速度为.交于点F,连接.设运动时间为.解答下列问题:
(1)当时,求t的值;
(2)设四边形的面积为,求S与t之间的函数关系式;
(3)是否存在某一时刻t,使?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,
【分析】(1)利用得,即,进而求解;
(2)分别过点C,P作,垂足分别为M,N,证得,,求得,再证得,得出,根据即可求出表达式;
(3)当时,易证,得出,则,进而求出t值.
【详解】(1)解:在中,由勾股定理得,
∵绕点A按逆时针方向旋转得到
∴
∵
∴
又
∴
∴
∴
∴
答:当时,t的值为.
(2)解:分别过点C,P作,垂足分别为M,N
∵
∴
又
∴
∴
∴
∴
∵
∴
∴
∴
∴
∴
∴
∴
(3)解:假设存在某一时刻t,使
∵
∴
∵
∴
又
∴
∴
∴
∴
∴存在时刻,使.
【点睛】本题考查了旋转与相似,利用勾股定理求线段长,平行线的性质,根据旋转的性质,找到相似图形是解决问题的关键,是中考中的常考题.
97.(2022·山东滨州·中考真题)如图,在矩形中,.若点E是边AD上的一个动点,过点E作且分别交对角线AC,直线BC于点O、F,则在点E移动的过程中,的最小值为 .
【答案】
【分析】过点D作交BC于M,过点A作,使,连接NE,当N、E、C三点共线时,,分别求出CN、AN的长度即可.
【详解】
过点D作交BC于M,过点A作,使,连接NE,
四边形ANEF是平行四边形,
,
当N、E、C三点共线时,最小,
四边形ABCD是矩形,,
,
,
四边形EFMD是平行四边形,
,
,
,
,
,
,
,
,即,
,
在中,由勾股定理得,
在中,由勾股定理得,
,
,
的最小值为,
故答案为:.
【点睛】本题考查了利用轴对称求最短距离问题,勾股定理,矩形的性质,解直角三角形,平行四边形的判定和性质,熟练掌握知识点,准确作出辅助线是解题的关键.
98.(2023·山东青岛·中考真题)如图,在菱形中,对角线相交于点O,,.动点P从点A出发,沿方向匀速运动,速度为;同时,动点Q从点A出发,沿方向匀速运动,速度为.以为邻边的平行四边形的边与交于点E.设运动时间为,解答下列问题:
(1)当点M在上时,求t的值;
(2)连接.设的面积为,求S与t的函数关系式和S的最大值;
(3)是否存在某一时刻t,使点B在的平分线上?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2);的最大值为
(3)
【分析】(1)证明, 则 , 即可求解;
(2)由 即可求解;
(3)当点在的平分线上时,则 ,在中, ,即可求解.
【详解】(1)∵平行四边形,
∴,,,
由题意得∶,,
如下图,点在上时,
∵,,,
∴,
∴,
则 即
解得:
(2)如上图,
∵,
∴,
∵四边形是菱形,
则,
∴,
∴为等腰三角形, 则
过点作于点,
则
即 解得∶ ,
则 ,
设中边上的高为,则
即:
,故有最大值,
当时, 的最大值为;
(3)存在, 理由∶
如下图, 过点作于点,
当点在的平分线上时,则
,
在中,
,
解得:
【点睛】本题为四边形综合题,涉及到特殊四边形性质、三角形相似、解直角三角形、函数的表达式确定等,综合性强,难度适中.
99.(2024·山东泰安·中考真题)如图,菱形中,,点是边上的点,,,点是上的一点,是以点为直角顶点,为角的直角三角形,连结.当点在直线上运动时,线段的最小值是( )
A.2 B. C. D.4
【答案】C
【分析】如图:过E作于点M,作于点H,作于点I,则点E、M、F、G四点共圆,从而得到,因为,所以求出的值即可解答.
【详解】解:如图,过E作于点M,作于点H,作于点I,
∵,
∴点E、M、F、G四点共圆,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴四边形是矩形,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴最小值是.
故选:C.
【点睛】本题主要考查了菱形的性质、解直角三角形、垂线段最短、圆内接四边形对角互补等知识点,熟练掌握相关知识点和添加合适的辅助线是解题关键.
100.(2024·山东威海·中考真题)如图,在菱形中,,,为对角线上一动点,以为一边作,交射线于点,连接.点从点出发,沿方向以每秒的速度运动至点处停止.设的面积为,点的运动时间为秒.
(1)求证:;
(2)求与的函数表达式,并写出自变量的取值范围;
(3)求为何值时,线段的长度最短.
【答案】(1)证明见解析;
(2);
(3).
【分析】()设与相交于点,证明,可得,,利用三角形外角性质可得,即得,即可求证;
()过点作于,解直角三角形得到,,可得,由等腰三角形三线合一可得,即可由三角形面积公式得到与的函数表达式,最后由,可得自变量的取值范围;
()证明为等边三角形,可得,可知线段的长度最短,即的长度最短,当时,取最短,又由菱形的性质可得为等边三角形,利用三线合一求出即可求解;
本题考查了菱形的性质,全等三角形的判定和性质,三角形的外角性质,解直角三角形,求二次函数解析式,等腰三角形的性质,等边三角形的判定和性质,垂线段最短,掌握菱形的性质及等边三角形的判定和性质是解题的关键.
【详解】(1)证明:设与相交于点,
∵四边形为菱形,
∴,,,
∵
∴,
在和中,
,
∴,
∴,,
∵,
又∵,
∴,
∴,
∴;
(2)解:过点作于,则,
∵,
∴,
∵四边形为菱形,,
∴,,
即,
∵,
∴,,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴;
(3)解:∵,,
∴,
∵,
∴为等边三角形,
∴,
∴,
∴线段的长度最短,即的长度最短,当时,取最短,如图,
∵四边形是菱形,
∴,
∵,
∴为等边三角形,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴当时,线段的长度最短.
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