内容正文:
重难题型三 几何图形的相关计算
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类型一:与折叠有关的计算
(2024T18,2023T11,2018T12,2017T16)
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(2024•兴宁区模拟)如图,在矩形ABCD中,AB=3,BC=,M为AD上一点,且DM=2,将矩形沿EF折叠,使点C与点M重合,连接AE,则AE的长为 .
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【思路点拨】根据矩形的性质得AD=BC=,CD=AB=3,∠B=∠C=∠D=90°,求得AM=AD-DM= ,设CF=x,则DF= ,根据折叠的性质得FM=CF=x,∠EMF=∠C=90°,在Rt△DFM中,DM2+DF2=FM2,∴ =x2,解得x= ,DF= ,过E作EH⊥AD于H,则△EHM∽△MDF,∴=,代入数值解得HM= ,∴AH=AD-HM-DM= ,∴AE== .
3-x
22+(3-x)2
2
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解决与折叠问题有关的方法
1.首先掌握因折叠出现的全等:即折叠前后的两部分图形全等,对应线段、角和面积相等.
2.关注折痕:(1)折痕可以看作角平分线:即折痕平分对应线段形成的角,如例题FE平分∠CEM;
(2)折痕可以看作垂直平分线:即折痕垂直平分对应点所连线段,如例题FE垂直平分CM;
(3)折叠可以构造中点,如例题CM与EF的交点即为CM的中点.
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3.平行四边形折叠⇒等腰三角形.
4.运用三角形全等、勾股定理、相似三角形、三角函数等知识及方程思想,设出恰当的未知数,列方程求解得出线段长.
5.拓展:折叠常用2倍角公式:tan 2α=.
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1.(2024•北部湾第18题2分)如图,在正方形ABCD中,AB=4,对角线AC,BD相交于点O.E是AC上一点,连接BE,过点E作 EF⊥BE,分别交CD,BD于点F,G,连接BF,交AC于点H,将△EFH沿EF翻折,点H的对应点H′恰好落在BD上,得到△EFH′.若F为CD的中点,则△EGH′的周长是 .
5+
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【解析】作H′M⊥EF于点M,易得∠FBC=∠EBO=∠GH′M=∠OEG=∠FEH′,由BC=4,CF=2,得EG,由△CEF∽△FEH′及CE,EF的长,求得EH′,GH′的长,即得△EGH′的周长.
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1.(2024•桂林模拟)如图,把一张矩形纸片ABCD按如下方法进行两次折叠:第一次将DA边折叠到DC边上得到DA′,折痕为DM,连接A′M,CM;第二次将△MBC沿着MC折叠,MB恰好落在MD边上.则该矩形纸片ABCD的长宽比的值为( )
A. B. C. D.
D
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【解析】由第一次折叠可知∠DA′M=∠DAM=90°,DA′=DA,则四边AMA′D为正方形,AM=A′M=AD,DM=AD,由第二次折叠可知∠BMC=∠B′MC,利用平行线的性质得∠DCM=∠BMC,于是可得∠B′MC=∠DCM,由等边对等角得CD=DM=AD,以此即可求解.
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2.(2024•自贡)如图,在矩形ABCD中,AF平分∠BAC,将矩形沿直线EF折叠,使点A,B分别落在边AD,BC上的点A′,B′处,EF,A′F分别交AC于点G,H.若GH=2,HC=8,则BF的长为( )
A. B.
C. D.5
A
【解析】由AD∥BC,推出=,=,推出=,推出=,再证明FG=AG,利用勾股定理求出CF,再利用平行线分线段成比例求出BF.
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3.如图,在▱ABCD中,AB=4,BC=,∠ABC=120°,点E在AD上,将△ABE沿BE折叠得到△A′BE,若点A′恰好在线段CE上,则AE的长为 .
-3
【解析】过点C作CG⊥AD,交AD的延长线于点G,在Rt△CDG中,求得DG=2,CG=2.依据∠CBE=∠CEB,可得CE=CB=.设DE=x,则GE=x+2,在Rt△CEG中,CG2+EG2=CE2,列方程求解,即可得到DE的长,进而得出AE的长.
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4.(2024•南充)如图,在矩形ABCD中,E为AD边上一点,∠ABE=30°,将△ABE沿BE折叠得△FBE,连接CF,DF,若CF平分∠BCD,AB=2,则DF的长为 .
【解析】过点F作FM⊥BC于点M,FN⊥CD于点N,∠CMF=∠CNF=90°,由四边形ABCD是矩形,得∠DCM=∠ABC=90°,AB=CD=2,证得四边形CMFN是矩形,通过角平分线的性质证得四边形CMFN是正方形,最后根据折叠的性质和勾股定理即可求解.
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5.(2024•威海)将一张矩形纸片(四边形ABCD)按如图所示的方式对折,使点C落在AB上的点C′处,折痕为MN,点D落在点D′处,C′D′交AD于点E.若BM=3,BC′=4,AC′=3,则DN= .
1.5
【解析】先根据勾股定理求出 C′M=CM=5,然后证明△BC′M≌△AEC′,得到 BC′=AE=4,MC′=C′E=5,即可得到DE=4,D′E=2,然后在Rt△D′EN 中,利用 NE2=D′E2+D′N2 解题即可.
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6.(2023•襄阳)如图,在△ABC中,AB=AC,D是AC的中点,
将△BCD沿BD折叠得到△BED,连接AE.若DE⊥AB于点F,
BC=10,则AF的长为 .
2
【解析】取BC中点H,连接AH,取CH中点G,连接DG,作DM⊥BE于点M.设EF=a,AD=CD=DE=x,则DF=x-a,得到cos∠ABC=cos∠BED,从而推导出a=,由三角形中位线定理得到BG=,从而推导出△EMD≌
△CGD(AAS),得到四边形MBGD是正方形,DG=,AH=15,最后利用勾股定理解答即可.
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7.(2024•连云港)如图,将一张矩形纸片ABCD上下对折,使之完全重合,打开后,得到折痕EF,连接BF.再将矩形纸片折叠,使点B落在BF上的点H处,折痕为AG.若点G恰好为线段BC最靠近点B的一个五等分点,AB=4,则BC的长为 .
【解析】设BG=a,则BC=5a,证△ABG∽△BCF,∴=,∴=,
∴a=,∴BC=5a=2.
2
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类型二:与旋转有关的计算
(2024T11)
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如图,在等边三角形ABC中,AB=6,P是边BC上的动点,将△ABP绕点A逆时针旋转60°得到△ACQ,D是AC的中点,连接DQ,则DQ的最小值是 .
【思路点拨】由旋转可得∠ACQ=∠B=60°,又∵∠ACB=60°,∴∠BCQ= ,∵D是AC边的中点,∴CD= ,当 时,DQ的长最小,此时∠CDQ=30°,∴CQ= CD= ,∴DQ== ,∴DQ的最小值是 .
120°
3
DQ⊥CQ
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旋转问题中利用旋转的性质,注意全等三角形与等腰三角形,直角三角形的灵活运用,涉及旋转求最值时注意动点的路径是弧还是直线,是解决问题的关键
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2.(2023•桂林第18题3分)如图,正方形OABC的边长为2,将正方形OABC绕点O逆时针旋转α(0°<α<180°)得到正方形OA′B′C′,连接BC′,当点A′恰好落在线段BC′上时,线段BC′的长是 .
+
【解析】连接OB,过点O作OE⊥C′B于点E,则∠OEC′=OEB=90°,由正方形OABC绕点O逆时针旋转角α(0°<α<180°)得到正方形OA′B′C′,所以∠OC′E=45°,OA=OC′=AB=2,∠A=90°,根据勾股定理得到BE的长,从而得到BC′.
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8.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,CA=CB,M是CA上的一点,过点M作MN∥AB交CB于点N,将△CMN绕点C逆时针方向旋转 α(0<α<180°)得到△CDE,连接AD,BE.若AD=,则BE= .
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9.(2024•柳州)如图,在正方形ABCD中,AB=4,G是BC的中点,E是正方形内一个动点,且EG=2,连接DE,将线段DE绕点D逆时针旋转90°得到线段DF,连接CF,则线段CF长的最小值为 .
2-2
【解析】连接DG,将DG绕点D逆时针旋转90°得DM,连接MG,CM,MF,作MH⊥CD于点H,利用SAS证明△EDG≌△FDM,得MF=EG=2,再证明△DGC≌△MDH(AAS),得CG=DH=2,MH=CD=4,求出CM的长,再利用三角形三边关系可得答案.
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10.(2024•盐城)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=2,D是AC的中点,连接BD,将△BCD绕点B旋转,得到△BEF.连接CF,当CF∥AB时,CF= .
【解析】根据旋转的性质可知△DCB≌△FEB,根据勾股定理可以求得BD的值,过点B作BG⊥CF于点G,然后再根据平行线的性质和勾股定理、锐角三角函数,可以求得CG和GF的值,从而可以求得CF的值;还有一种情况就是点F在点C的左侧时,同理可以求得CF的值.
2+或-2
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11.(2023•柳州模拟)如图,在正方形ABCD中,边长AB=2,对角线AC,BD相交于点O,将直角三角板的直角顶点放在点O处,三角板两边足够长,与
BC,CD交于E,F两点,当三角板绕点O旋转时,线段EF的最小值为 .
【解析】由“ASA”可证△OEC≌△OFD,可得OE=OF,可得EF=OE,则
OE取最小值,EF有最小值,当OE⊥BC时,OE有最小值,由等腰三角形的性质可求解.
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类型三:与动点有关的计算(含最值与运动路径)
(2023T18,2023T18,2024T12)
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(2024•南宁模拟)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠A=30°,BC=2,E是AC的中点,F是斜边AB上任意一点,连接EF,将△AEF沿EF对折得到△DEF,连接DB,则△BDF周长的最小值是 .
4+-
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【思路点拨】△BDF周长为DF+FB+BD=AF+FB+BD=AB+BD,△BDF周长的最小值就是 最小,如图,点D的路径是以点 为圆心, 为半径作圆,连接BE,交⊙E于点D′,此时BD长度最小.∵E是AC的中点,过点E作EM⊥AB于点M,EM= AE=,由勾股定理可得AM== ,BM=AB-AM= ,由勾股定理可得BE== ,
BD′=BE-ED′= ,∴△BDF周长最小为 .
BD+4
E
AE
-
4+-
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动点问题常发现运动的规律,其路径是弧或者直线,再找到运动的特殊状态来解决问题,广西考法有二:求路径长或求最值,属中考压轴题.
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3.(2023•广西第18题2分)如图,在边长为2的正方形ABCD中,E,F分别是BC,CD上的动点,M,N分别是EF,AF的中点,则MN的最大值为 .
【解析】连接AE,易证MN是△AEF的中位线,得到MN= AE= ,当点E和点C重合时,BE最大,此时MN最大,代入求解即可.
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12.如图,等边三角形ABC的边长为6,点E在AC边上从点A向点C运动,同时点F在BC边上从点C向点B运动,速度相同,连接AF,BE相交于点P.当点E
从点A运动到点C时,则点P 经过的路径长为 .
π
【解析】由SAS证明△AEB≌△CFA可以得出AE=CF,点P的路径是一段弧,由题目不难看出当E为AC的中点的时候,点P经过弧AB的中点,此时△ABP为等腰三角形,且∠ABP=∠BAP=30°,由弧线长公式就可以得出结论.
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13.(2024•成都)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知A(3,0),B(0,2),过点B作y轴的垂线l,P为直线l上一动点,连接PO,PA,则PO+PA的最小值为 .
5
【解析】作点A关于直线l的对称点A′,连接OA′交直线l于点P′,连接AP′,则PO+PA的最小值为OA′,即可求解.
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14.如图,边长为2的等边三角形ABC的两个顶点A,B分别在两条射线OM,ON上滑动,若OM⊥ON,则OC的最大值是 .
1+
【解析】取AB的中点D,连接OD,CD,易求OD=BD=1,∴CD=
=3,∵OC≤OD+CD,∴当O,C,D三点共线时,OC有最大值,为OD+CD.
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类型四:与图形构造有关的计算
(2023T12,2024T18)
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如图,正方形ABCD的边长为6,P为对角线AC上一点,且CP=42,PE⊥PB交CD于点E,则PE的长为( )
A. B.2 C.3 D.5
B
【思路点拨】过P作PM⊥BC于M,作PN⊥CD于N,易证△PBM≌ ,从而PB= ,△PCM中,CP=4,∠PCN= ,可得CM=PM= ,∴BM= ,PB== ,∴PE= .
△PEN
PE
45°
4
2
2
2
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方法归纳:此类题以基本几何模型为依托,通过作辅助线构造几何模型求解,广西对几何构造解题要求较低,难度不大.
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4.(2023•北部湾Ⅱ卷第12题3分)如图,已知四边形ABCD为⊙O的内接四边形,BD平分∠ABC,DH⊥AB于点H.已知DH=,∠ABC=120°,则AB+BC的值为( )
A. B.
C.2 D.
C
【解析】延长BA到点E,使AE=BC,连接DE,证△DCB≌△DAE,则AB+BC=AB+AE=BD,在Rt△BDH中,根据三角函数即可求解.
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15.如图,在正方形ABCD中,∠EAF的两边分别交CB,DC延长线于E,F两点,且∠EAF=45°,若BE=1,DF=7,则EF= .
6
【解析】把△ABE绕点A逆时针旋转90°到AD,交CD于点G,证明△AEF≌△AGF即可求得EF=DF-BE=6.
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16.如图,在△ABC和△DCE中,AB=AC=DC=DE=10,AC⊥CD,点B,C,E在同一条直线上.若BC=12,则CE的长为 .
16
【解析】过点A作AM⊥BC于M,过点D作DN⊥CE于N,根据等腰三角形的性质可得BM=CM= BC=6,利用勾股定理求出AM=8,证明△AMC≌
△CND,可得CN=AM=8,根据等腰三角形的性质即可得CE=2CN=16.
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17.(2024•富川县模拟)如图,P为等边三角形ABC外一点,连接PA,PB,PC,若PA=7,PB=9,∠APB=30°,则PC的长是 .
【解析】把PB绕点B顺时针旋转60°得QB,连接PQ,AQ,则PB=QB,∠PBQ=60°,∴△PBQ是等边三角形,∴∠QPB=60°,PQ=PB,∵△ABC是等边三角形,∴AB=CB,∠ABC=60°,∴∠PBC=∠QBA=60°+∠PBA,∴△PBC≌△QBA(SAS),∴PC=QA,∵∠QPB=60°,∴∠APQ=90°,又AP=7,PB=PQ=9,∴PC=AQ==.
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18.(2024•桂平模拟)如图,在△ABC中,∠BAC=90°,D是AC的中点,连接BD,过点A作AH⊥BD于点H,连接CH,若AB=CH,AH=6,则CH的长为 .
6
【解析】延长BD至点E,使BD=DE,作CF⊥DE,易证△ABD≌△CED,
∴CH=CE=AB,∵CF⊥HE,∴HF=EF.易证△AHD≌△CFD,∴HD=DF,AH=CF=6,设DF=m,则EF=HF=2m,易证Rt△FEC∽Rt△FCD,
∴=,∴CF2=DF•EF,即36=m×2m,解得m=3,在Rt△ECF中,CE==6.即CH=CE=6.
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