内容正文:
专题04 全等三角形思维导图
【类型覆盖】
类型一、全等三角形中的手拉手
【解惑】如图,在中,,、是斜边上两点,且,将绕点顺时针旋转90°后,得到,连接.以下结论:①;②;③;④.其中正确的是( )
A.②④ B.①④ C.②③ D.①③
【融会贯通】
1.如图,是等边三角形,点为边上一点,以为边作等边,连接.若,,则( )
A. B. C. D.
2.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,将△ABC绕点A逆时针旋转到△AEF,延长BC交EF于点D,若BD=5,BC=4,则DE= .
3.在中,,点D是直线上一点(不与B、C重合),E是外一点,连接,已知,,连接
(1)如图1,点D在线段上,如果,则______度:
(2)如图2,当点D在线段上,试判断与之间的数量关系,并说明理由;
(3)当点D在线段的延长线上时,(2)中的结论是否成立?若不成立,请写出新的结论并说明理由.
类型二、全等三角形的一线三等角
【解惑】如图,在平面直角坐标系中,为等腰直角三角形,.点,点.则点A坐标为( )
A. B. C. D.
【融会贯通】
1.如图,在中,,,点的坐标为,点的坐标为,求点的坐标( )
A. B. C. D.
2.如图,在中,,过点作,且,连接,若,则的长为 .
3.如图1,,过点的直线l不经过三角形的内部,过点、作,垂足为.
(1)请你在图1中,写出一对全等三角形:______;
(2)请证明你所写的结论;
(3)尝试探究:若,,求图1中四边形的面积;图2中过点的直线经过三角形内部,其他条件不变,求四边形面积;(用含的代数式表示)
(4)拓展应用:如图3,,,,,则点坐标为______.若点(不与重合),在坐标平面内,与全等,则点的坐标为______.
类型三、全等三角形的倍长中线法
【解惑】如图,在中,,,D为中点,则线段的取值范围是( )
A. B. C. D.
【融会贯通】
1.中,是边上的中线,若,,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.如图,在中,D是边的中点,,则的取值范围是
3.课外兴趣小组活动时,老师提出了如下问题:如图1,中,若,求边上的中线的取值范围.小明在组内经过合作交流,得到了如下的解决方法:如图1所示,延长到点,使,连接.请根据小明的思路继续思考:
(1)由已知和作图能证得,得到,在中求得的取值范围,从而求得的取值范围是___________.
方法总结:上述方法我们称为“倍长中线法”.“倍长中线法”多用于构造全等三角形和证明边之间的关系;
(2)如图2,是的中线,,试判断线段与的数量关系,并加以证明;
(3)如图3,在中,是的三等分点.求证:.
类型四、全等三角形的最值
【解惑】如图,在锐角中,,,的平分线交于点D,点M,N分别是和上的动点,则的最小值是( )
A.4 B. C.5 D.6
【融会贯通】
1.如图,在中,,,,,P、D分别是AC、AB上的动点,则的最小值为( )
A.3 B. C. D.
2.如图,在中,,,于点,于点,.点,点分别在线段,上,,连接,.当取最小值时 .
3.已知:点D为等边内的一个动点,将绕点A逆时针旋转得到.
(1)如图1,连接、.求证:;
(2)如图2,连接,若B、D、E三点共线,求的度数;
(3)如图3,点D在的高上运动,连接,若,则的最小值为________.
(4)如图4,若,,,求的度数.
类型五、全等三角形的截长补短法
【解惑】如图,为等腰直角三角形,,直线经过点A且绕点A在所在平面内转动,作,为垂足.
(1)如图①,求证:;
(2)在图②和图③中,(1)的结论是否成立?若成立,请说明理由;若不成立,直接写出三条线段的数量关系.
【融会贯通】
1.如图,在中,,,为射线上一点(不与点,重合),连接并延长到点,使得,连接,过点作的垂线交直线于点.
(1)如图1,点在线段上,且.
①请补全图形;
②判断,,之间的数量关系,并证明.
(2)如图2,若点在线段的延长线上,请画出图形,直接写出,,之间的数量关系.
2.已知,在四边形中,,、分别是边、上的点,且.
(1)为探究上述问题,小王同学先画出了其中一种特殊情况,即如图1,
当时.小王同学探究此问题的方法是:延长到点,使,连接.请你在图1中添加上述辅助线,并补全下面的思路.
小明的解题思路:先证明__________;再证明了__________,即可得出之间的数量关系为__________.
(2)如图②,在四边形中,,分别是边上的点,且,(1)中的结论是否仍然成立?请写出证明过程;
(3)在四边形中,,分别是边所在直线上的点,且.请直接写出线段之间的数量关系:______________.
3.阅读下面文字并填空:
数学习题课上李老师出了这样一道题:“如图1,在中,平分,.求证:”.
李老师给出了如下简要分析:要证就是要证线段的和差问题,李老师采用了‘截长法’,如图2,在上截取,连接,只要证__________即可,这就将证明线段和差问题转化为证明线段相等问题,只要证出____________________,得出及__________,再证出____________________,进而得出,则结论成立.
请仿照上题方法解决以下问题:
变式应用:如图,和是等腰三角形,且,,,,以A为顶点作一个角,角的两边分别交边延长线于点E、F,连接,则之间存在什么样的关系?并说明理由.
类型六、全等三角形的动点
【解惑】如图①,,,,垂足分别为、,.点在线段上以的速度由点向点运动,同时,点在射线上运动.它们运动的时间为(当点运动结束时,点运动随之结束).
图① 图②
(1)______(用含的代数式表示);
(2)若点的运动速度与点的运动速度相等,当时,与是否全等?并判断此时线段和线段的位置关系,请分别说明理由;
(3)如图②,若“,”改为“”,点的运动速度为,其他条件不变,当点,运动到某处时,有与全等,求出相应的,的值.
【融会贯通】
1.如图,在长方形中,,点P在线段上以的速度由A向终点B运动,同时,点Q在线段上由点B向终点C匀速运动,它们运动的时间为.
(1)若点Q的运动速度与点P的运动速度相等且时,求证:.
(2)在运动过程中,若,求此时点Q的运动速度.
2.在中,,动点P从点A出发,以的速度沿着三角形的边运动,回到点A停止,设运动时间为.
(1)如图1,当时, ,当时, (用含t的式子表示);
(2)如图1,当 s时,的周长被线段平分为相等的两部分;
(3)如图1,若的面积等于面积的一半,求t的值;
(4)如图2,在中,.在的边上,若另外有一个动点Q,与点P同时从点A出发,沿着边运动,回到点A停止;在两点运动过程中的某一时刻,恰好和全等,求点Q的运动速度.
3.(1)提出问题:如图1,在直角△中,,点正好落在直线上,则、的关系为 .
(2)探究问题:①如图2,在直角△中,,,点正好落在直线上,分别作于点,于点,试探究线段、、之间的数量关系,并说明理由.
②如图3,将①中的条件改为:在△中,,、、三点都在上,并且有,其中为任意锐角或钝角.请问①中结论是否成立?如成立,请你给出证明;若不成立,请说明理由.
(3)解决问题:如图4,直线经过△的直角顶点,△的边上有两个动点、,点以的速度从点出发,沿移动到点,点以的速度从点出发,沿移动到点,两动点中有一个点到达终点后另一个点继续移动到终点.过点、分别作,,垂足分别为点、,若,,设运动时间为,当以点、、为顶点的三角形与以点、、为顶点的三角形全等时,求此时的值.(直接写出结果)
类型七、全等中的无刻度尺作图
【解惑】图①、图②、图③均是的正方形网格,每个小正方形的边长均为1,每个小正方形的顶点叫做格点,的顶点均在格点上.只用无刻度的直尺,在给定的网格中按要求画图.
(1)在图①中画,使(点D不与点A重合);
(2)在图②中画,使,其中点E在边上 ;
(3)在图③中画出线段,交于点M,使与的面积相等.
【融会贯通】
1.图①、图②、图③均是的正方形网格,每个小正方形的顶点称为格点,小正方形的边长为1,点、、均在格点上.在图①、图②、图③中,只用无刻度的直尺,在给定的网格中按要求画图,不要求写出画法,保留作图痕迹.
(1)在图①中画出的高线.
(2)在图②的边上找到一点,连接,使平分的面积.
(3)在图③中画,使,其中点F不与点A重合.
2.已知四边形是平行四边形,为对角线,分别在图①、图②中按要求作图.(保留作图痕迹,不写作法)
(1)如图①,为上任意一点,请仅用无刻度直尺在上找出另一点,使;
(2)如图②,为上任意一点,请仅用无刻度直尺在上找出另一点,使.
3.图①、图②、图③均是4×4的正方形网格,每个小正方形的顶点称为格点,△ABC的顶点均在格点上,仅用无刻度的直尺,在给定的网格中,分别按要求画图,保留作图痕迹.
(1)在图①中的AC边上找一点D,连结BD,使得△ABD的面积等于△ABC面积的.
(2)在图②中的△ABC的内部找一点E,连结AE、BE,使得△ABE的面积等于△ABC面积的.
(3)在图③中的△ABC的内部找一点F,连结AF、BF、CF,使得△ABF、△ACF和△BCF的面积相等.
类型八、全等中的新定义
【解惑】定义:我们把两个面积相等但不全等的三角形叫做偏等积三角形.
初步尝试:
(1)如图①,在中,若,,为上一点,当的长为_____时,与为偏等积三角形;
理解运用:
(2)如图②,已知:在钝角中(),与为偏等积三角形,若,,,试求的取值范围;
综合应用:
(3)如图③,已知为直角三角形,,分别以,为边向外作正方形和正方形,连接,求证:与为偏等积三角形.
【融会贯通】
1.定义:如图1,,为直线同侧的两点,过点作直线的对称点,连接交直线于点,连接,则称点为点,关于直线的“等角点”.
如图2,在、中,,,,连接、.
(1)猜想与的数量关系是______;并证明你的结论.
(2)延长交的延长线于点,延长至点,使,连接.
①先补全图形.
②求证:点为点,关于直线的“等角点”.
2.新定义:我们把两个面积相等但不全等的三角形叫做偏等积三角形.
初步尝试
(1)如图1,在中,,,P为上一点,当的长为 时,与为偏等积三角形.
理解运用
(2)如图2,与为偏等积三角形,,,且线段的长度为正整数,过点C作,交的延长线于点E,求的长.
综合应用
(3)如图3,已知和为两个等腰直角三角形,其中,,,F为的中点.请根据上述条件,回答以下问题:
①的度数为 ;
②试探究线段与的数量关系,并写出解答过程.
3.新定义:如果两个三角形不全等但面积相等,那么这两个三角形叫做积等三角形.
【初步尝试】
(1)如图,在任意中,为边上一点,若与是积等三角形,求证:为中线.
【理解运用】
(2)如图,与为积等三角形,若,,且线段的长度为正整数,求的长.
【综合应用】
(3)如图,在中,,过点作,点是射线上一点,以为边作,,,连接.请判断与是否为积等三角形,并说明理由.
【一览众山小】
1.如图,在中,,平分,点 P为线段上一动点,点 Q为边上一动点,当的值最小时,则的度数是( )
A. B. C. D.
2.如图,在四边形中,,,,E、F分别是、上的点,且.若,则一定等于( )
A. B. C. D.
3.如图,在中,是的中线,,,则的取值范围是 .
4.如图,在中,高,相交于点.若,,则的长为 .
5.(1)【问题背景】如图1,在四边形中,,,E、F分别是上的点,且,探究图中线段之间的数量关系.
小王同学探究此问题的思路是延长到点G,使得,连接,先证明,再证明,可得出结论.他的结论是 .请你帮他完善证明过程.
(2)【探索延伸】如图2,在四边形中,,E、F分别是上的点,且,上述结论是否仍然成立,并说明理由.
(3)【实际应用】如图3,在某次军事演习中,舰艇甲在指挥中心O的北偏西的A处,舰艇乙在指挥中心O的南偏东的B处,并且两舰艇到指挥中心的距离相等,接到行动指令后,舰艇甲向正东方向以60海里/小时的速度前进,舰艇乙沿北偏东的方向以80海里/小时的速度前进,小时后,指挥中心观测到甲、乙两舰艇分别到达E、F处且两舰艇之间的夹角为(即),请直接写出甲、乙两舰艇之间的距离为 海里.
6.如图,与相交于点,,,cm,点从点出发,沿→→方向以的速度运动,点同时从点出发,沿→方向以的速度运动,当点到达点时,、两点同时停止运动,设点的运动时间为.
(1)当点在→运动时,=_______;(用含t的代数式表示)
(2)求证:;
(3)当,,三点共线时,求t的值.
7.如图1,在平面直角坐标系中,已知点,且x,y满足.
(1)求的面积;
(2)如图1,以为斜边构造等腰直角,请直接写出点C的坐标;
(3)如图2,已知等腰直角中,,点D是腰上的一点(不与A,C重合),连接,过点A作,垂足为点E.
①若是的角平分线,求证:;
②探究:如图3,连接,当点D在线段上运动时(不与A,C重合),的大小是否发生变化?若改变,求出它的最大值;若不改变,求出这个定值.
8.已知在四边形中,,.
【初步探察】(1)如图1,若,、分别是边、上的点,线段、、FD之间的关系是________;
【灵活运用】(2)如图2,,、分别是边、上的点,,,.求的周长.
【延伸拓展】(3)如图3,,,、分别是边、延长线上的点,判断线段、、之间的数量关系,并证明.
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专题04 全等三角形思维导图
【类型覆盖】
类型一、全等三角形中的手拉手
【解惑】如图,在中,,、是斜边上两点,且,将绕点顺时针旋转90°后,得到,连接.以下结论:①;②;③;④.其中正确的是( )
A.②④ B.①④ C.②③ D.①③
【答案】D
【分析】根据旋转变换的性质判断①;根据全等三角形的判定定理判断②;根据SAS定理判断③;根据全等三角形的性质、三角形的三边关系判断④.
【详解】解:∵△ADC绕点A顺时针旋转90°得△AFB,
∴△ADC≌△AFB,①正确;
∵EA与DA不一定相等,
∴△ABE与△ACD不一定全等,②错误;
∵∠FAD=90°,∠DAE=45°,
∴∠FAE=∠DAE=45°,
在△AED和△AEF中,
∴△AED≌△AEF,③正确;
∵△ADC≌△AFB,
∴BF=CD,
∵BE+BF>DE
∴BE+DC>DE,④错误;
故选:D.
【点睛】本题考查的是全等三角形的判定与性质、旋转变换,掌握全等三角形的判定定理与性质定理、图形旋转的性质等知识是解题的关键.
【融会贯通】
1.如图,是等边三角形,点为边上一点,以为边作等边,连接.若,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】在CB上取一点G使得CG=CD,即可判定△CDG是等边三角形,可得CD=DG=CG,易证∠BDG=∠EDC,即可证明△BDG≌△EDC,可得BG=CE,即可解题.
【详解】解:在CB上取一点G使得CG=CD,
∵△ABC是等边三角形,
∴∠ACB=60°,
∴△CDG是等边三角形,
∴CD=DG=CG,
∵∠BDG+∠EDG=60°,∠EDC+∠EDG=60°,
∴∠BDG=∠EDC,
在△BDG和△EDC中,
BD=DE,∠BDG=∠EDC,DG=DC,
∴△BDG≌△EDC(SAS),
∴BG=CE,
∴BC=BG+CG=CE+CD=4,
故选:C.
【点睛】本题考查了全等三角形的判定和性质,旋转的性质以及等边三角形的判定和性质,本题中求证△BDG≌△EDC是解题的关键.
2.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,将△ABC绕点A逆时针旋转到△AEF,延长BC交EF于点D,若BD=5,BC=4,则DE= .
【答案】3
【分析】如图,连接AD.证明Rt△ADF≌Rt△ADC(HL),推出DF=DC=1,可得结论.
【详解】解:如图,连接AD.
在Rt△ADF和Rt△ADC中,
,
∴Rt△ADF≌Rt△ADC(HL),
∴DF=DC,
∵BD=5,BC=4,
∴CD=DF=5﹣4=1,
∵EF=BC=4,
∴DE=EF﹣DF=4﹣1=3.
故答案为:3.
【点睛】本题考查旋转的性质,全等三角形的性质和判定等知识,解题的关键是正确寻找全等三角形解决问题,属于中考常考题型.
3.在中,,点D是直线上一点(不与B、C重合),E是外一点,连接,已知,,连接
(1)如图1,点D在线段上,如果,则______度:
(2)如图2,当点D在线段上,试判断与之间的数量关系,并说明理由;
(3)当点D在线段的延长线上时,(2)中的结论是否成立?若不成立,请写出新的结论并说明理由.
【答案】(1)
(2),理由见解析
(3)(2)中的结论不成立,当点在的延长线上时,.理由见解析
【分析】本题考查了全等三角形的常见模型-旋转模型,掌握该模型的相关结论是解题关键.
(1)证即可求解;
(2)证即可求解;
(3)证即可求解.
【详解】(1)解:∵,
∴,
即:,
∵,,
∴
∵,,
故答案为:
(2)解:,理由如下:
,
,
又,
,
即:,
在和中,,
;
(3)解:(2)中的结论不成立,当点在的延长线上时,.理由如下:
如图所示:
,
,
即:,
在和中,,
又,
.
类型二、全等三角形的一线三等角
【解惑】如图,在平面直角坐标系中,为等腰直角三角形,.点,点.则点A坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】本题考查了全等三角形的判定和性质,熟练掌握全等三角形的判定和性质定理是解题的关键.过C作直线轴,过B作于E,过A作于D,于是得到,得到,根据全等三角形的性质得到,根据点,点,得到,于是得到结论.
【详解】解:过C作直线轴,过B作于E,过A作于D,
∴,
∴,
∴,
在与中,
,
∴,
∴,
∵点,点,
∴,
∴.
故选:D.
【融会贯通】
1.如图,在中,,,点的坐标为,点的坐标为,求点的坐标( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由题意过A和B分别作AD⊥OC于D,BE⊥OC于E,利用已知条件可证明△ADC≌△CEB,再由全等三角形的性质和已知数据即可求出B点的坐标.
【详解】解:过A和B分别作AD⊥OC于D,BE⊥OC于E,
∵∠ACB=90°,
∴∠ACD+∠CAD=90°∠ACD+∠BCE=90°,
∴∠CAD=∠BCE,
在△ADC和△CEB中,
∴△ADC≌△CEB(AAS),
∴DC=BE,AD=CE,
∵点C的坐标为(-2,0),点A的坐标为(-6,3),
∴OC=2,AD=CE=3,OD=6,
∴CD=OD-OC=4,OE=CE-OC=3-2=1,
∴BE=4,
∴则B点的坐标是(1,4).
故选:D.
【点睛】本题考查等腰直角三角形的性质、全等三角形的性质和判定、坐标与图形特点,本题能根据AAS证明两三角形全等是关键,利用坐标与图形特点根据坐标写出线段的长,反之,能根据线段的长写出B的坐标,注意象限的符号问题.
2.如图,在中,,过点作,且,连接,若,则的长为 .
【答案】3
【分析】过点作交延长线于点,先证明,则,然后根据求即可.
【详解】解:过点作交延长线于点,
则∠DMC=90°=∠ABC,
,,
,,
,
,
,
,
,
.
故填.
【点睛】本题主要考查了全等三角形的判定与性质以及三角形的面积,正确作出辅助线、构造全等三角形证得成为解答本题的关键.
3.如图1,,过点的直线l不经过三角形的内部,过点、作,垂足为.
(1)请你在图1中,写出一对全等三角形:______;
(2)请证明你所写的结论;
(3)尝试探究:若,,求图1中四边形的面积;图2中过点的直线经过三角形内部,其他条件不变,求四边形面积;(用含的代数式表示)
(4)拓展应用:如图3,,,,,则点坐标为______.若点(不与重合),在坐标平面内,与全等,则点的坐标为______.
【答案】(1)
(2)见解析
(3)①,②
(4),或或
【分析】本题考查坐标与图形、全等三角形的判定与性质,解题的关键是掌握全等三角形中的垂线模型.
(1)由图可知;
(2)利用可证;
(3)①图1中,利用梯形面积公式可解;②图2中,同(2)可证,四边形的面积为和面积之和;
(4)在坐标系内构造一线三垂直模型证明全等三角形,即可求解,注意分情况讨论.
【详解】(1)解:和是一对全等三角形,
故答案为:;
(2)证明:,,
∴,
,,
,
在和中,
,
;
(3)解:①如图1,由(2)知,
,,
∴,
四边形的面积为:;
②如图2,同(2)可证,
,,
,
四边形的面积为:;
(4)解:如图所示,作轴于点D,
,,
,,
,轴,
,,,
,
在和中,
,
,
,,
,
;
若与全等,则点P可能在第一、二、四象限,如图所示:
当点P在第二象限时,作轴于点H,
,轴,
,,
,
在和中,
,
,
,,
,
;
同理可得,,
综上可知,B点坐标为,点P的坐标为或或.
故答案为:,或或.
类型三、全等三角形的倍长中线法
【解惑】如图,在中,,,D为中点,则线段的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】本题主要考查了三角形的中线、全等三角形的判定与性质、三角形的三边关系等知识,熟悉三角形的三边关系,利用中线构造全等三角形是解答的关键.
延长到点E,使,连接,可证,再根据三角形的三边关系可求得的取值范围,进而可得的取值范围.
【详解】解:延长到点E,使,连接,则,
∵D为中点,
∴,
在和中,
,
∴,
∵,,
∴,
∵,
∴,
∴,
故选:D.
【融会贯通】
1.中,是边上的中线,若,,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了全等三角形的应用,三角形三边关系的应用.延长到,使,连接,根据两边及其夹角分别对应相等的两个三角形全等可证明,根据全等三角形的对应边相等得出,根据三角形三边关系定理得出,代入求出即可求解.
【详解】解:延长到,使,连接,如图:
∵是边上的中线,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
在中,,
∴,
∴.
故选: A.
2.如图,在中,D是边的中点,,则的取值范围是
【答案】/
【分析】本题考查了全等三角形的判定和性质及三角形的三边关系,证明是本题的关键.延长到,使得,连接,.由“”可证,推出,利用三角形的三边关系即可解决问题.
【详解】解:如图,延长到,使得,连接,.
是边的中点,
,
在和中,
,
,
,
,
,
,
,
在中,,
,
,
,
故答案为:.
3.课外兴趣小组活动时,老师提出了如下问题:如图1,中,若,求边上的中线的取值范围.小明在组内经过合作交流,得到了如下的解决方法:如图1所示,延长到点,使,连接.请根据小明的思路继续思考:
(1)由已知和作图能证得,得到,在中求得的取值范围,从而求得的取值范围是___________.
方法总结:上述方法我们称为“倍长中线法”.“倍长中线法”多用于构造全等三角形和证明边之间的关系;
(2)如图2,是的中线,,试判断线段与的数量关系,并加以证明;
(3)如图3,在中,是的三等分点.求证:.
【答案】(1)
(2),证明见解析
(3)见解析
【分析】本题考查了三角形三边关系,三角形全等的性质与判定,利用倍长中线辅助线方法是解题的关键.
(1)延长到点,使,连接,根据题意证明,可知,在中,根据,即可;
(2)延长到,使得,连接,由(1)的结论以及已知条件证明,进而可得,由,即可求得与的数量关系;
(3),取中点,连接并延长至点,使得,连接和,通过“倍长中线”思想全等证明,进而得到然后结合三角形的三边关系建立不等式证明即可得出结论.
【详解】(1)解:如图1所示,延长到点,使,连接.
∵是的中线,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
在中,,
∴,即,
∴,
故答案为:.
(2),理由:
如图2,延长到,使得,连接,
由(1)知,,
∴,
∵,
∴,
∵,即,
又∵,
∴
∴,
又∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴.
(3)证明:如图所示,取中点,连接并延长至点,使得,连接和,
∵为中点,为三等分点,
∴,
∴,
在和中,
,
∴,
同理可得:,
∴,
此时,延长交于点,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴.
类型四、全等三角形的最值
【解惑】如图,在锐角中,,,的平分线交于点D,点M,N分别是和上的动点,则的最小值是( )
A.4 B. C.5 D.6
【答案】C
【分析】本题考查了角平分线的定义、三角形全等的判定定理与性质、两点之间线段最短、垂线段最短等知识点,正确找出取得最小值时的位置是解题关键.
在上取一点E,使,连接,先根据三角形全等的判定定理与性质可得,再根据两点之间线段最短可得的最小值为,然后根据垂线段最短可得当时,取得最小值,最后利用三角形的面积公式即可得.
【详解】解:如图,在上取一点E,使,连接,
是的平分线,
,
在和中,
,
,
,
,
由两点之间线段最短得:当点共线时,取最小值,最小值为,
又由垂线段最短得:当时,取得最小值,
,
,
解得,
即的最小值为5,
故选:C
【融会贯通】
1.如图,在中,,,,,P、D分别是AC、AB上的动点,则的最小值为( )
A.3 B. C. D.
【答案】D
【分析】本题主要考查了全等三角形的性质与判定,垂线段最短,延长到E使得,连接,证明得到,则当三点共线且时,的值最小,即此时的值最小,最小值为的长,利用等面积法求出的长即可得到答案.
【详解】解:如图所示,延长到E使得,连接,
∵,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∴,
∴当三点共线且时,的值最小,即此时的值最小,最小值为的长,
∵,
∴,
故选:D.
2.如图,在中,,,于点,于点,.点,点分别在线段,上,,连接,.当取最小值时 .
【答案】/95度
【分析】本题考查了全等三角形的判定与性质、最短路径问题、三角形内角和定理,先证明, 全等三角形的性质得出,从而得出,推出当和共线时,和最小,此时与交于点,再利用三角形内角和定理求解即可.
【详解】解:∵,,
∴,
∵于点,于点,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴当和共线时,和最小,如图,此时与交于点,
,
∵,,
∴,
∴,
故答案为:.
3.已知:点D为等边内的一个动点,将绕点A逆时针旋转得到.
(1)如图1,连接、.求证:;
(2)如图2,连接,若B、D、E三点共线,求的度数;
(3)如图3,点D在的高上运动,连接,若,则的最小值为________.
(4)如图4,若,,,求的度数.
【答案】(1)见解析
(2)
(3)2
(4)
【分析】(1)根据题意得,再证明,即可得结论;
(2)由(1)知,可得,,即可求出;
(3)连接,证得,从而得出点E的运动轨迹,当垂直于该直线时,最小进而求得最小值.
(4)将绕点A逆时针旋转到,连接,由得得到是等边三角形,由,得到,即可求出;
本题考查几何变换综合应用,涉及等边三角形的性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理,旋转的性质,垂线段最短等知识,解题的关键是正确寻找全等三角形解决问题.
【详解】(1)证明:∵是等边三角形,
∴,
∵绕点A逆时针旋转得到,
∴,
∴,
∴,
即,
在和中,
∴,
∴;
(2)由(1)知
∴,
∵
∴是等边三角形,
∴,
∵B、D、E三点共线,
∴,
∴,
∴
∵
∴;
(3)解:连接,
由(1)知,
∴,
∵是等边三角形,
∴,
∵,
∴
∴,
∴,
∴点E在过点C且与垂直的直线上运动,
∴当垂直于该直线时,最小图中点,
∵,
∴,
∴的最小值为2,
故答案为:2;
(4)解:将绕点A逆时针旋转到,连接.
∴
∴
∵
∴是等边三角形,
∴.
∵,
∴,
∴,
∴,
∴.
类型五、全等三角形的截长补短法
【解惑】如图,为等腰直角三角形,,直线经过点A且绕点A在所在平面内转动,作,为垂足.
(1)如图①,求证:;
(2)在图②和图③中,(1)的结论是否成立?若成立,请说明理由;若不成立,直接写出三条线段的数量关系.
【答案】(1)见解析
(2)不成立,见解析
【分析】本题考查了全等三角形的性质与判定,熟练掌握全等三角形的性质与判定,学会结合图形添加适当的辅助线构造全等三角形是解题的关键.
(1)在上截取,连接,利用全等三角形判定,得出,进而用判定得到,得出,再通过线段的等量代换即可证明;
(2)在上截取,连接,用类似(1)的方法可得图②和图③中(1)的结论不成立,写出数量关系即可.
【详解】(1)证明:如图,在上截取,连接,
为等腰直角三角形,,
,
,
,
,
在和中,
,
,
,
又,
,
,
.
(2)解:在图②和图③中,(1)的结论不成立.
图②中,结论:;
图③中,结论:.
对于②,截取,连接,
为等腰直角三角形,,
,
,,
,
在和中,
,
,
,
又,
,
,
.
对于③,截取,连接,同理可证:.
【融会贯通】
1.如图,在中,,,为射线上一点(不与点,重合),连接并延长到点,使得,连接,过点作的垂线交直线于点.
(1)如图1,点在线段上,且.
①请补全图形;
②判断,,之间的数量关系,并证明.
(2)如图2,若点在线段的延长线上,请画出图形,直接写出,,之间的数量关系.
【答案】(1)①见解析;②,证明见解析
(2)画图见解析,
【分析】本题主要考查了全等三角形的判定与性质;
(1)①根据题意画出图形即可;②作交的延长线于,证明得到,,从而得到,证明得到,即可得证;
(2)根据题意画出图形,作交的延长线于,证明得到,,从而得到,证明得到,即可得证.
【详解】(1)解:①补全图形如图所示:
②,
证明:如图,作交的延长线于,
则,
在和中,
,
,
,,
,
,
,
,
,
,
,
在和中,
,
,
,
;
(2)解:画出如图所示:
关系:,
作交的延长线于,
则,
在和中,
,
,
,,
,
,
,
,
,
,
,
在和中,
,
,
,
;
2.已知,在四边形中,,、分别是边、上的点,且.
(1)为探究上述问题,小王同学先画出了其中一种特殊情况,即如图1,
当时.小王同学探究此问题的方法是:延长到点,使,连接.请你在图1中添加上述辅助线,并补全下面的思路.
小明的解题思路:先证明__________;再证明了__________,即可得出之间的数量关系为__________.
(2)如图②,在四边形中,,分别是边上的点,且,(1)中的结论是否仍然成立?请写出证明过程;
(3)在四边形中,,分别是边所在直线上的点,且.请直接写出线段之间的数量关系:______________.
【答案】(1);;
(2)成立,过程见解析
(3)或或
【分析】本题考查全等三角形的判定和性质,解题的关键是利用截长补短法,构造全等三角形.
(1)依据题意,补图,补充思路即可;
(2)延长到,使,连接,证明即可;
(3)分三种情况讨论,分别采用截长补短,证明即可,再进行线段和差计算.
【详解】(1)解:补全图形,如图:
小明的解题思路:先证明,再证明了,即可得出之间的数量关系为,
故答案为:,,;
(2)解:(1)中的结论仍然成立.
理由是:如图2,延长到,使,连接.
∵
∴,
∵在与中,
,
∴.
∴,
∴.
∴.
又,
∴.
∴.
∵.
∴;
(3)解:①分别在边上,则有成立,第(2)问已证明;
②点在边延长线上,点在边延长线上,此时;
证明:在上截取,使,连接.
∵,
∴.
∵在与中,
,
∴
∴.
∴.
∴.
∵,
∴
∴
∵
∴;
③当点在延长线,点在延长线,如图,在上截取,连接,
同上可证明:,
∴,
∴,
即,
综上所述:线段之间的数量关系为或或,
故答案为:或或.
3.阅读下面文字并填空:
数学习题课上李老师出了这样一道题:“如图1,在中,平分,.求证:”.
李老师给出了如下简要分析:要证就是要证线段的和差问题,李老师采用了‘截长法’,如图2,在上截取,连接,只要证__________即可,这就将证明线段和差问题转化为证明线段相等问题,只要证出____________________,得出及__________,再证出____________________,进而得出,则结论成立.
请仿照上题方法解决以下问题:
变式应用:如图,和是等腰三角形,且,,,,以A为顶点作一个角,角的两边分别交边延长线于点E、F,连接,则之间存在什么样的关系?并说明理由.
【答案】;;;;;;变式应用:.理由见解析
【分析】本题考查了全等三角形的判定和性质,属于截长补短类辅助线.按照题干的要求填空即可;变式应用:在上截取,连接,求得,证明,得到,,得到,证明,得到,据此求解即可.
【详解】解:如图2,在上截取,连接,
只要证即可,这就将证明线段和差问题转化为证明线段相等问题,只要证出,得出及,再证出,进而得出,则结论成立.
故答案为:;;;;;;
变式应用:.理由如下:
在上截取,连接,
∵,,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴.
类型六、全等三角形的动点
【解惑】如图①,,,,垂足分别为、,.点在线段上以的速度由点向点运动,同时,点在射线上运动.它们运动的时间为(当点运动结束时,点运动随之结束).
图① 图②
(1)______(用含的代数式表示);
(2)若点的运动速度与点的运动速度相等,当时,与是否全等?并判断此时线段和线段的位置关系,请分别说明理由;
(3)如图②,若“,”改为“”,点的运动速度为,其他条件不变,当点,运动到某处时,有与全等,求出相应的,的值.
【答案】(1)
(2)见解析
(3)速度为,时间为或速度为,时间为时,和全等
【分析】该题是全等三角形动点问题,主要考查了全等三角形的性质和判定,解题的关键是分类讨论.
(1)根据点在线段上以的速度由点向点运动,可得,;
(2)利用证得,得出,进一步得出得出结论即可;
(3)分类讨论:①,则有,,即,;②,则有,,即,,然后分别求出和即可.
【详解】(1)解:由题意得:,,
,,,
故答案为:;
(2)解:当时,,.
理由如下:当时,.
∵,,
∴,
∵,,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴;
(3)解:由题意得,,,
,,
∴和全等有以下两种情况:
①,
则有,,
即,,
所以,.
②,
则有,,
即,,
所以,.
综上所述:速度为,时间为或速度为,时间为时,和全等.
【融会贯通】
1.如图,在长方形中,,点P在线段上以的速度由A向终点B运动,同时,点Q在线段上由点B向终点C匀速运动,它们运动的时间为.
(1)若点Q的运动速度与点P的运动速度相等且时,求证:.
(2)在运动过程中,若,求此时点Q的运动速度.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】本题考查了全等三角形的判定与性质,正确掌握相关性质内容是解题的关键.
(1)根据四边形是矩形,,得出,,因为点Q的运动速度与点P的运动速度相等且,所以证明,即可作答.
(2)因为,所以,,因为点P在线段上以的速度由A向终点B运动,所以,.即可作答.
【详解】(1)解:∵四边形是矩形,,
∴,,
∵点Q的运动速度与点P的运动速度相等且,
∴
∵,
∴;
(2)解:∵,
∴,,
∵点P在线段上以的速度由A向终点B运动,
∴,.
2.在中,,动点P从点A出发,以的速度沿着三角形的边运动,回到点A停止,设运动时间为.
(1)如图1,当时, ,当时, (用含t的式子表示);
(2)如图1,当 s时,的周长被线段平分为相等的两部分;
(3)如图1,若的面积等于面积的一半,求t的值;
(4)如图2,在中,.在的边上,若另外有一个动点Q,与点P同时从点A出发,沿着边运动,回到点A停止;在两点运动过程中的某一时刻,恰好和全等,求点Q的运动速度.
【答案】(1),
(2)6
(3)或
(4)点的速度为或或或
【分析】本题考查三角形中的动点问题,全等三角形的性质,熟练掌握相关知识点,利用数形结合和分类讨论的思想求解,是解题的关键:
(1)根据路程等于速度乘以时间,列出代数式即可;
(2)根据题意,易得,即点的路程等于三角形周长的一半,列出方程进行计算即可;
(3)分点为的中点和点为的中点两种情况,进行求解即可;
(4)分,两种情况,再分点在上和点在上,进行讨论求解即可.
【详解】(1)解:当时,;
当时,此时点在边上,;
故答案为:,;
(2)解:由题意,得:,
∴,
解得:;
故答案为:6;
(3)解:①当点为的中点时,为的中线,则:,
;
②当点为的中点时,为的中线,则:,
;
综上:或;
(4)解:①当,则:,
当点在上时,,解得:,
∴点的速度为:;
当点在上时,则:,
∴点的速度为:;
②当时,则:,
当点在上时,,解得:,
∴点的速度为:;
当点在上时,则:,
∴点的速度为:;
综上:点的速度为或或或.
3.(1)提出问题:如图1,在直角△中,,点正好落在直线上,则、的关系为 .
(2)探究问题:①如图2,在直角△中,,,点正好落在直线上,分别作于点,于点,试探究线段、、之间的数量关系,并说明理由.
②如图3,将①中的条件改为:在△中,,、、三点都在上,并且有,其中为任意锐角或钝角.请问①中结论是否成立?如成立,请你给出证明;若不成立,请说明理由.
(3)解决问题:如图4,直线经过△的直角顶点,△的边上有两个动点、,点以的速度从点出发,沿移动到点,点以的速度从点出发,沿移动到点,两动点中有一个点到达终点后另一个点继续移动到终点.过点、分别作,,垂足分别为点、,若,,设运动时间为,当以点、、为顶点的三角形与以点、、为顶点的三角形全等时,求此时的值.(直接写出结果)
【答案】(1);(2)①,理由见解析;②成立.证明见解析;(3)当或或时,以点、、为顶点的三角形与以点、、为顶点的三角形全等.
【分析】(1)利用平角的定义即可求解;
(2)①先证明出,得出,,即可得出结果;
②证明出,得出,,即可得出结论;
(3)由以点、、为顶点的三角形与以点、、为顶点的三角形全等.可知,而,的表示由,的位置决定,故需要对,的位置分当在上,在上时或当在上,在上时,或当到达,在上时,分别讨论.
【详解】解:(1),,
,
故答案为:;
(2)①,理由如下:
直线,直线,
,
,
,
,
,
在△和△中,
,
,
,,
,
故答案为:;
②成立.证明如下:
如图2,
,
,
,
在△和△中,
,
,
,,
;
(3)①当在上,在上时,即,
,,
以点、、为顶点的三角形与以点、、为顶点的三角形全等.
,
,
;
②当在上,在上时,即,
,,
,
,
;
③当到达,在上时,即,
,,
,
,
.
综上所述,当或或时,以点、、为顶点的三角形与以点、、为顶点的三角形全等.
【点睛】本题主要考查了三角形全等的判定与性质、等角的余角相等、三角形的内角和定理,解题的关键是熟练掌握全等三角形的判定与性质.
类型七、全等中的无刻度尺作图
【解惑】图①、图②、图③均是的正方形网格,每个小正方形的边长均为1,每个小正方形的顶点叫做格点,的顶点均在格点上.只用无刻度的直尺,在给定的网格中按要求画图.
(1)在图①中画,使(点D不与点A重合);
(2)在图②中画,使,其中点E在边上 ;
(3)在图③中画出线段,交于点M,使与的面积相等.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
【分析】本题考查格点作图,作全等三角形,三角形中线的性质.
(1)取格点,连接,使得即可;
(2)上取格点,取格点,连接,使得即可;
(3)根据三角形中线的性质取中点为M,连接即可.
【详解】(1)解:如图①所示,为所求;
(2)解:如图②所示,为所求;
(3)解:如图③所示,射线为所求.
【融会贯通】
1.图①、图②、图③均是的正方形网格,每个小正方形的顶点称为格点,小正方形的边长为1,点、、均在格点上.在图①、图②、图③中,只用无刻度的直尺,在给定的网格中按要求画图,不要求写出画法,保留作图痕迹.
(1)在图①中画出的高线.
(2)在图②的边上找到一点,连接,使平分的面积.
(3)在图③中画,使,其中点F不与点A重合.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
【分析】本题考查了利用网格作图,三角形的高线、中线及性质,三角形的面积,全等三角形的判定.
(1)根据三角形高的定义作出图形;
(2)找到的中点,连接即为的中线;
(3)取格点F,再连接、即可.
【详解】(1)解:如图①所示,线段即为所求;
;
(2)解:如图②所示,线段即为所求;
;
(3)解:如图③所示,即为所求;
.
2.已知四边形是平行四边形,为对角线,分别在图①、图②中按要求作图.(保留作图痕迹,不写作法)
(1)如图①,为上任意一点,请仅用无刻度直尺在上找出另一点,使;
(2)如图②,为上任意一点,请仅用无刻度直尺在上找出另一点,使.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】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等知识.熟练掌握平行四边形的判定与性质,全等三角形的判定与性质是解题的关键.
(1)连接交于,连接并延长交于,点即为所作;
(2)连接交于,连接并延长交于,连接并延长交于,连接交于,点即为所作.
【详解】(1)解:如图①,连接交于,连接并延长交于,
∵四边形是平行四边形,
∴,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∴点即为所作;
(2)解:如图②,连接交于,连接并延长交于,连接并延长交于,连接交于,
∵四边形是平行四边形,
∴,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∴,四边形是平行四边形,
∴,
∴,
∵,
∴,,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∴点即为所作.
3.图①、图②、图③均是4×4的正方形网格,每个小正方形的顶点称为格点,△ABC的顶点均在格点上,仅用无刻度的直尺,在给定的网格中,分别按要求画图,保留作图痕迹.
(1)在图①中的AC边上找一点D,连结BD,使得△ABD的面积等于△ABC面积的.
(2)在图②中的△ABC的内部找一点E,连结AE、BE,使得△ABE的面积等于△ABC面积的.
(3)在图③中的△ABC的内部找一点F,连结AF、BF、CF,使得△ABF、△ACF和△BCF的面积相等.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
【分析】(1)利用全等三角形的性质,寻找点D,使点D为线段的中点,连接即可;
(2)仿照(1)的方法,利用网格线与三角形各边的交点找到三边的中点,再连接一个中点与三角形的顶点构成一条中线,连接另两个中点构成一条中位线,中线与中位线相交于点E,连接;
(3)仿照(1)的方法,利用三角形的边与网格线的交点找到的中点,然后构造两条三角形的中线,两条中线的交点为F,连接.
【详解】(1)如图1中,点D即为所求.
图1
(2)如图2中,点E即为所求.
图2
(3)如图3,点F即为所求.
图3
【点睛】本题考查了利用网络线与三角形各边的交点寻找线段中点的方法,涉及三角形全等的判定与性质、中位线定理、三角形面积计算,解题的关键是能综合运用这些知识点.
类型八、全等中的新定义
【解惑】定义:我们把两个面积相等但不全等的三角形叫做偏等积三角形.
初步尝试:
(1)如图①,在中,若,,为上一点,当的长为_____时,与为偏等积三角形;
理解运用:
(2)如图②,已知:在钝角中(),与为偏等积三角形,若,,,试求的取值范围;
综合应用:
(3)如图③,已知为直角三角形,,分别以,为边向外作正方形和正方形,连接,求证:与为偏等积三角形.
【答案】(1);(2);(3)证明见解析
【分析】本题主要考查了全等三角形的性质与判定,三角形中线的性质,构成三角形的条件:
(1)根据三角形中线平分三角形面积可知当点P为的时,满足题意,据此可得答案;
(2)延长到E,使得,连接,根据题意可得,则,证明,得到,根据,,,且,列出不等式组求解即可;
(3):如图,过点作,交的延长线于点,证明,得到,则可证明,再由与不全等,即可证明与为偏等积三角形.
【详解】解:(1)∵三角形中线平分三角形面积,
∴当点P为的时,与的面积相等,
∵,
∴,
∴与不全等,
∴当,与为偏等积三角形,
故答案为:;
(2)如图所示,延长到E,使得,连接,
∵与为偏等积三角形,
∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,,
∴,
∴,
又∵,且,
∴,
解得,
综上所述,;
(3)证明:如图,过点作,交的延长线于点,
∴
由正方形的性质可得,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
又∵与不全等,
∴与为偏等积三角形.
【融会贯通】
1.定义:如图1,,为直线同侧的两点,过点作直线的对称点,连接交直线于点,连接,则称点为点,关于直线的“等角点”.
如图2,在、中,,,,连接、.
(1)猜想与的数量关系是______;并证明你的结论.
(2)延长交的延长线于点,延长至点,使,连接.
①先补全图形.
②求证:点为点,关于直线的“等角点”.
【答案】(1),证明见解析
(2)①图见解析;②证明见解析
【分析】本题考查了全等三角形的判定和性质,轴对称的性质,等角的补角相等,正确理解“等角点”的概念是解题的关键.
(1)根据题意,根据两边和它们的夹角对应相等的两个三角形全等得出,根据全等三角形的对应边相等即可证明;
(2)①根据题意,作图即可求解;
②根据全等三角形的对应角相等得出,根据等角的补角相等得出,根据两边和它们的夹角对应相等的两个三角形全等得出,全等三角形的对应角相等得出,推得,即,过点作关于的对称点,连接,根据对称的性质可得出,推得、、三点共线,在结合“等角点”的定义即可证明.
【详解】(1)解:,
证明如下:
∵,
∴,
即,
在和中,
∴,
∴,
∴,
故答案为:.
(2)①解:如图:
②证明:由(1)得:,
∴,
∵,,
即,
在和中,
,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
过点作关于的对称点,连接,如图:
则,
∵,
∴,
∴、、三点共线,
即交直线于点,
∴点为点,关于直线的“等角点”.
2.新定义:我们把两个面积相等但不全等的三角形叫做偏等积三角形.
初步尝试
(1)如图1,在中,,,P为上一点,当的长为 时,与为偏等积三角形.
理解运用
(2)如图2,与为偏等积三角形,,,且线段的长度为正整数,过点C作,交的延长线于点E,求的长.
综合应用
(3)如图3,已知和为两个等腰直角三角形,其中,,,F为的中点.请根据上述条件,回答以下问题:
①的度数为 ;
②试探究线段与的数量关系,并写出解答过程.
【答案】(1)3;(2);(3)①180;②,理由见解析
【分析】(1)根据新定义,当为的中点时,满足条件,从而可得答案;
(2)由与为偏等积三角形,证明,再证明,可得,,再利用三角形三边的关系求解,结合为正整数,求解,从而可得答案;
(3)①由周角的定义可得出答案;
②延长至,使,连接,证明,由全等三角形的性质得出 ,证明, 由全等三角形的性质得出,则可得出结论.
【详解】解:(1)如图,连接
当时,,
与不全等,
与为偏等积三角形,
故答案为.
(2)与为偏等积三角形,
.
,
.
,
,
,,
,
,
,
.
为正整数,
,
.
(3)①∵,
∴.
②,理由如下:延长至G,使,连接,如图所示:
∵F为的中点,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,,
∴,
∴,
由①得:,
∴.
∵,
∴,
在和中,
,
∴,
∴.
∵,
∴.
【点睛】本题是三角形的综合题,考查了全等三角形的判定与性质,三角形三边关系,倍长中线的问题,在应用全等三角形的判定时,要注意三角形间的公共边和公共角,必要时添加适当辅助线构造三角形.
3.新定义:如果两个三角形不全等但面积相等,那么这两个三角形叫做积等三角形.
【初步尝试】
(1)如图,在任意中,为边上一点,若与是积等三角形,求证:为中线.
【理解运用】
(2)如图,与为积等三角形,若,,且线段的长度为正整数,求的长.
【综合应用】
(3)如图,在中,,过点作,点是射线上一点,以为边作,,,连接.请判断与是否为积等三角形,并说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)与为积等三角形,理由见解析
【分析】本题考查了全等三角形的判定和性质,三角形的中线的性质,三角形的三边关系等知识,解题的关键是正确寻找全等三角形解决问题.
(1)过点作于,通过与是积等三角形,得出,得到,得到为的中线;
(2)延长至,使,连接,证明,得出,再根据为正整数,得到;
(3)过点作于点,证明,根据,,得到,得出与为积等三角形.
【详解】(1)证明:过点作于,如图1,
与是积等三角形,
,
,
,
为的中线;
(2)解:如图2,延长至,使,连接,
与为积等三角形,
,
在和中,
,
,
,
在中,,
,
,
,
,
为正整数,
;
(3)证明:与为积等三角形,理由如下:
如图3,过点作于点,
,
,
,
,
,
,
在和中,
,
,
,,
,,
,
,
,
∵为钝角三角形,为直角三角形,
∴两个三角形不全等
与为积等三角形.
【一览众山小】
1.如图,在中,,平分,点 P为线段上一动点,点 Q为边上一动点,当的值最小时,则的度数是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】在上截取,连接,证明,得出,说明,找出当A、P、E在同一直线上,且时,最小,即最小,过点A作于点E,交于点P,根据三角形内角和,求出结果即可.
【详解】解:在上截取,连接,如图所示:
∵平分,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴当A、P、E在同一直线上,且时,最小,即最小,过点A作于点E,交于点P,如图所示:
∵,
∴,
∴.
故选:A.
【点睛】本题主要考查了角平分线的定义,三角形全等的判定和性质,垂线段最短,三角形内角和定理,直角三角形的性质,找出使最小时点P的位置是解题的关键.
2.如图,在四边形中,,,,E、F分别是、上的点,且.若,则一定等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了全等三角形的判定和性质,三角形内角和定理,延长至点,使得,连接,可证得到,,,进而由可得,即可证得,得到,然后利用三角形内角和定理求解即可.正确作出辅助线是解题的关键.
【详解】解:如图,延长至点,使得,连接,
∵,,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,,
∵,
∴,
即,
∴,
在和中,
,
∴,
∴
∴
∵,,
∴
∵
∴
∴.
故选:A.
3.如图,在中,是的中线,,,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】本题考查全等三角形的判定和性质,三角形的三边关系,延长至点,使,连接,证明,进而得到,根据三角形的三边关系求出的范围,即可.
【详解】解:延长至点,使,连接,则:,
∵是的中线,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∵,
∴,即:,
∴;
故答案为:.
4.如图,在中,高,相交于点.若,,则的长为 .
【答案】3
【分析】本题考查了全等三角形的判定、全等三角形对应边相等的性质.证明,即可求得继而可得答案.
【详解】解:∵,,,
∴,
又∵,
在和中,
,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
故答案为:3.
5.(1)【问题背景】如图1,在四边形中,,,E、F分别是上的点,且,探究图中线段之间的数量关系.
小王同学探究此问题的思路是延长到点G,使得,连接,先证明,再证明,可得出结论.他的结论是 .请你帮他完善证明过程.
(2)【探索延伸】如图2,在四边形中,,E、F分别是上的点,且,上述结论是否仍然成立,并说明理由.
(3)【实际应用】如图3,在某次军事演习中,舰艇甲在指挥中心O的北偏西的A处,舰艇乙在指挥中心O的南偏东的B处,并且两舰艇到指挥中心的距离相等,接到行动指令后,舰艇甲向正东方向以60海里/小时的速度前进,舰艇乙沿北偏东的方向以80海里/小时的速度前进,小时后,指挥中心观测到甲、乙两舰艇分别到达E、F处且两舰艇之间的夹角为(即),请直接写出甲、乙两舰艇之间的距离为 海里.
【答案】(1),见解析;(2)成立,见解析;(3)210
【分析】本题主要考查三角形的综合,全等三角形的判定及性质等知识;
(1)延长到点G,使得,连接,即可证明,可得,再证明,可得,即可解题;
(2)延长到点G,使得,连接,即可证明,可得,再证明,可得,即可解题;
(3)连接,延长相交于点C,然后利用(2)的结论,列式得即可求出.
【详解】解:(1)他的结论是,理由如下:
延长到点G,使得,连接,如图1,
在与中,
,
∴,
∴;
∵,
∴,
∴,
∴;
∵,
∴;
在与中,
,
∴,
∴;
∵,
∴;
(2)结论是成立,理由如下:
延长到点G,使得,连接,如图2,
在与中,
,
∴,
∴;
∵,
∴,
∴;
在与中,
,
∴,
∴;
∵,
∴;
(3)连接,延长相交于点C,
∵, ,
∴,
又∵,
,
∴符合探索延伸中的条件,
∴结论成立,
即(海里).
答:此时两舰艇之间的距离是210海里.
6.如图,与相交于点,,,cm,点从点出发,沿→→方向以的速度运动,点同时从点出发,沿→方向以的速度运动,当点到达点时,、两点同时停止运动,设点的运动时间为.
(1)当点在→运动时,=_______;(用含t的代数式表示)
(2)求证:;
(3)当,,三点共线时,求t的值.
【答案】(1)
(2)证明见解析.
(3)8或.
【分析】本题主要考查全等三角形的判定和性质、代数式和解一元一次方程的知识,掌握以上知识并会用分类讨论思想是解题的关键.
(1)根据题题意求得,则;
(2)根据题意即可利用证明,则;
(3)根据题意得:,,,结合(2)可得和,由三点共线得,即可证明,得到,利用分类讨论列方程求解即可.
【详解】(1)解:点从点出发,沿→→方向以的速度运动,点同时从点出发,沿→方向以的速度运动,设点的运动时间为.
根据题意得:
,则,
故答案为:.
(2)证明:在和中,
,
∴,
∴.
(3)解:根据题意得:
,,
则,
∵,
∴,,
∵,,三点共线,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∴当时,,
解得: ,
当时,
∴,
解得:,
∴综上所述,当、、三点共线时,t的值为8或.
7.如图1,在平面直角坐标系中,已知点,且x,y满足.
(1)求的面积;
(2)如图1,以为斜边构造等腰直角,请直接写出点C的坐标;
(3)如图2,已知等腰直角中,,点D是腰上的一点(不与A,C重合),连接,过点A作,垂足为点E.
①若是的角平分线,求证:;
②探究:如图3,连接,当点D在线段上运动时(不与A,C重合),的大小是否发生变化?若改变,求出它的最大值;若不改变,求出这个定值.
【答案】(1)6
(2)或
(3)①证明见解析②的大小不变,总为,理由见解析
【分析】(1)根据绝对值的非负性及平方的非负性可得,,进而可得,,再利用三角形的面积公式即可求解.
(2)分类讨论:当点C在上方时和当点C在下方时,利用全等三角形的判定及性质即可求解.
(3)①延长,,它们相交于点,利用全等三角形的判定及性质及等腰三角形的性质即可求解;
②作,,垂足分别是,,利用全等三角形的判定及性质及角平分线的性质即可求解.
【详解】(1)解:,
,,
解得:,.
,,
的面积.
(2)当点C在上方时:
作为等腰直角三角形,过点作轴于F,轴于E,如图:
∴,
∵,
,,
,,
,
在和中,
,
,
,,
∵,
,即:,
解得:,
,,
;
当点C在下方时;
作为等腰直角三角形,过点作轴于F,轴于E,如图:
,,
,,
,
在和中,
,
,
,,
∵,
,
,即:,
解得:,
,
,
综上所述:点的坐标为:或.
(3)①延长,,它们相交于点,如图:
等腰直角中,,,且,
,
又,
,
在和中,
,
,
.
是的角平分线,
,
,
,
在和中,
,
,
即,
.
②的大小不变,总为,理由如下:
作,,垂足分别是,,如图:
,
由①可知:,,
在和中,
,
,
,
是的角平分线,
.
【点睛】本题考查了坐标与图形、全等三角形的判定及性质、等腰直角三角形的性质、矩形的判定及性质、角平分线的性质及绝对值和平方的非负性,熟练掌握基础知识,借助适当的辅助线解决问题是解题的关键.
8.已知在四边形中,,.
【初步探察】(1)如图1,若,、分别是边、上的点,线段、、FD之间的关系是________;
【灵活运用】(2)如图2,,、分别是边、上的点,,,.求的周长.
【延伸拓展】(3)如图3,,,、分别是边、延长线上的点,判断线段、、之间的数量关系,并证明.
【答案】(1);(2)14;(3),见解析
【分析】本题考查了全等三角形的判定与性质,熟练掌握全等三角形的判定与性质,添加适当的辅助线是解此题的关键.
(1)延长至,使,连接,证明,得出,,再证明,得出,即可得解;
(2)延长至,使,连接,证明,得出,,再证明,得出,即可得解;
(3)延长至,使,连接,证明,得出,,再证明,得出,即可得解.
【详解】解:(1)如图1,延长至,使,连接,
,
,
,
,
,,
,
,
,
,
,
,
,
故答案为:;
(2)如图2,延长至,使,连接,
,,
,
,
,
,,
,
,
,
,
,
,
.
周长为
(3)如图3,,理由如下:
延长至,使,连接,
,,
,
,
,
,,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
6
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