内容正文:
第四章 图形的认识
第23课时 特殊平行四边形
图形与几何
01
课前热身
02
知识整理
03
课堂互动
目
录
1. (2023·湘潭)如图,在菱形ABCD中,连接AC、BD. 若∠1=20°,则∠2的度数为( C )
A. 20° B. 60° C. 70° D. 80°
第1题
C
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2. (2024·甘肃)如图,在矩形ABCD中,对角线AC、BD相交于点O,∠ABD=60°,AB=2,则AC的长为( C )
A. 6 B. 5 C. 4 D. 3
第2题
C
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3. 如图,矩形ABCD的对角线相交于点O,过点O的直线分别交AD、BC于点E、F. 若AB=3,BC=4,则涂色部分的面积为 6 .
第3题
6
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4. 如图,小明将边长为5cm的正方形塑料模板ABCD与一把足够大的三角尺AGH叠放在一起,其中三角尺的直角顶点落在点A处,两条直角边分别与CD和CB的延长线交于点F和点E,则四边形AECF的面积是 25 cm2.
第4题
25
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5. (2023·镇江丹徒模拟)如图,在▱ABCD中,点E、F、G、H分别在边AB、BC、CD、DA上,且AE=CG,BF=DH,连接EG、FH、EF、FG、GH、HE.
第5题
(1) 求证:△AEH≌△CGF;
∵ 四边形ABCD是平行四边形,∴ ∠A=∠C,
AD=BC. ∵ BF=DH,∴ AD-DH=BC-BF,
即AH=CF. 在△AEH和△CGF中,
∴ △AEH≌△CGF
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(2) 若EG=FH,∠AHE=35°,求∠DHG的度数.
由(1),知△AEH≌△CGF. ∴ HE=FG. 同理(1),可得△DHG≌△BFE. ∴ GH=EF. ∴ 四边形EFGH是平行四边形.∵ EG=FH,∴ 四边形EFGH是矩形.∴ ∠EHG=90°.∵ ∠AHE=35°,∴ ∠DHG=180°-∠EHG-∠AHE=55°
第5题
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1. 矩形的定义、性质和判定
(1) 定义:有一个角是 直角 的平行四边形叫做矩形.
(2) 性质:矩形是特殊的平行四边形,它除了具有平行四边形的一切性质外,还具有以下性质:矩形的四个角都是 直角 ,对角线 相等 .
(3) 判定:① 有一个角是 直角 的平行四边形是矩形;② 有三个角是 直角 的四边形是矩形;③ 对角线 相等 的平行四边形是矩形.
直角
直角
相
等
直角
直角
相等
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2. 菱形的定义、性质和判定
(1) 定义:有一组邻边 相等 的平行四边形叫做菱形.
(2) 性质:菱形是特殊的平行四边形,它除了具有平行四边形的一切性质外,还具有以下性质:菱形的四条边 相等 ,对角线 互相垂直 ,每一条对角线 平分一组对角 .
(3) 判定:① 有一组邻边 相等 的平行四边形是菱形;② 四边 相等 的四边形是菱形;③ 对角线 互相垂直 的平行四边形是菱形.
相等
相等
互相垂
直
平分一组对角
相等
相等
互相垂直
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3. 正方形的定义、性质和判定
(1) 定义:有一组邻边 相等 并且有一个角是 直角 的平行四边形叫做正方形.
(2) 性质:具有平行四边形、矩形、菱形的一切性质,如四个角都是 直角 ,四条边都 相等 ,对角线相等且互相 垂直平分 ,每一条对角线 平分一组对角 .
(3) 判定:① 有一组邻边 相等 且有一个角是 直角 的平行四边形是正方形;② 有一个角是 直角 的菱形是正方形;③ 有一组邻边 相等 的矩形是正方形.
相等
直角
直角
相等
垂直平分
平分一组对角
相等
直角
直角
相等
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一 矩形的性质与判定
例1 (2024·无锡)如图,在矩形ABCD中,E是BC的中点,连接AE、DE. 求证:
例1图
(1) △ABE≌△DCE;
∵ 四边形ABCD是矩形,∴ AB=DC,∠B=∠C=90°.
∵ E是BC的中点,∴ BE=CE.
在△ABE和△DCE中, ∴ △ABE≌△DCE
(2) ∠EAD=∠EDA.
∵ △ABE≌△DCE,∴ AE=DE. ∴ ∠EAD=∠EDA
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例2 (2023·大庆)如图,在▱ABCD中,E为线段CD的中点,连接AC、AE,分别延长AE、BC交于点F,连接DF,∠ACF=90°.
例2图
(1) 求证:四边形ACFD是矩形;
∵ 四边形ABCD是平行四边形,∴ AD∥BC.
∴ ∠ADE=∠FCE,∠DAE=∠CFE.
∵ E为线段CD的中点,∴ DE=CE.
∴ △ADE≌△FCE. ∴ AE=FE.
∴ 四边形ACFD是平行四边形.
∵ ∠ACF=90°,∴ 四边形ACFD是矩形
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(2) 若CD=13,CF=5,求四边形ABCE的面积.
∵ 四边形ABCD是平行四边形,四边形ACFD是矩形,CF=5,
∴ BC=AD=CF=5,∠CFD=90°,AC=DF. 在Rt△CFD中,由勾股定理,得DF= = =12.∵ E为线段CD的中点,∴ S△FCE= S△CFD= × ×5×12=15.
由(1),知△ADE≌△FCE,∴ S△ADE=S△FCE=15.
∵ S▱ABCD=BC·AC=5×12=60,
∴ S四边形ABCE=S▱ABCD-S△ADE=60-15=45
例2图
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【跟踪训练】
1. (2023·台州)如图,在矩形ABCD中,AB=4,AD=6,在边AD上取一点E,使BE=BC,过点C作CF⊥BE,垂足为F,则BF的长为 2 .
第1题
2
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2. (2024·新疆)如图,△ABC的中线BD、CE交于点O,F、G分别是OB、OC的中点.
第2题
(1) 求证:四边形DEFG是平行四边形;
∵ BD和CE是△ABC的中线,∴ E、D分别为AB、AC的中点.
∴ DE是△ABC的中位线.∴ DE∥BC,DE= BC.
同理,可得FG∥BC,FG= BC,∴ DE∥FG,
DE=FG. ∴ 四边形DEFG是平行四边形
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(2) 当BD=CE时,求证:▱DEFG是矩形.
∵ △ABC的中线BD、CE交于点O,∴ 点O是△ABC的重心.∴ BO=2OD,CO=2OE. 又∵ F、G分别是OB、OC的中点,∴ OF=FB,OG=GC. ∴ DF= BD,EG= CE. ∵ BD=CE,∴ DF=EG. 又∵ 四边形DEFG是平行四边形,∴ ▱DEFG是矩形
第2题
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二 菱形的性质与判定
例3 如图,菱形ABCD的对角线AC与BD相交于点O,点E在BD上,连接AE、CE,∠ABC=60°,∠BCE=15°,ED=2+2 ,则AD的长为( A )
例3图
A. 4 B. 3 C. 2 D. 2
A
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例4 (2023·湘西)如图,四边形ABCD是平行四边形,BM∥DN,BM、DN分别交对角线AC于点M、N,连接MD、BN.
例4图
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(1) 求证:∠DMN=∠BNM;
如图,连接BD,交AC于点O. ∵ 四边形ABCD是平行四边形,∴ OB=OD. ∵ BM∥DN,∴ ∠MBO=∠NDO. 又∵ ∠BOM=∠DON,∴ △BOM≌△DON. ∴ BM=DN. ∴ 四边形BMDN是平行四边形.∴ BN∥DM. ∴ ∠DMN=∠BNM
例4图
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(2) 若∠BAC=∠DAC,求证:四边形BMDN是菱形.
∵ 四边形ABCD是平行四边形,∴ BC∥AD. ∴ ∠BCA=∠DAC.
∵ ∠BAC=∠DAC,∴ ∠BAC=∠BCA. ∴ AB=BC. ∴ 四边形ABCD是菱形.∴ AC⊥BD. ∴ MN⊥BD. 又由(1),知四边形BMDN是平行四边形,∴ 四边形BMDN是菱形
例4图
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【跟踪训练】
3. (2023·齐齐哈尔)如图,在四边形ABCD中,AD=BC,AC⊥BD于点O. 请添加一个条件: 答案不唯一,如AD∥BC ,使四边形ABCD为菱形.
第3题
答案不唯一,如AD∥BC
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4. (2024·广西)如图,两张宽度均为3 cm的纸条交叉叠放在一起,交叉形成的锐角度数为60°,则重合部分构成的四边形ABCD的周长为 8 cm.
第4题
8
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5. (2024·济南)如图,在菱形ABCD中,AE⊥CD,垂足为E,CF⊥AD,垂足为F. 求证:AF=CE.
第5题
∵ 四边形ABCD是菱形,∴ AD=CD.
∵ AE⊥CD,CF⊥AD,
∴ ∠AED=∠CFD=90°.在△AED和△CFD中,
∴ △AED≌△CFD. ∴ DE=DF.
∴ AD-DF=CD-DE. ∴ AF=CE
[请完成“金练案”P60~61]
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三 正方形的性质与判定
例5 (2024·吉林)如图,正方形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,E是OA的中点,F是OD上一点,连接EF. 若∠FEO=45°,则 的值为 .
例5图
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解析:∵ 四边形ABCD是正方形,∴ ∠BAC=∠DAC=45°,AD=BC. ∵ ∠FEO=45°,∴ ∠FEO=∠DAC. ∴ EF∥AD. ∵ E是OA的中点,∴ F是OD的中点.∴ EF是△AOD的中位线.∴ EF= AD.
∴ EF= BC,即 = .
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例6 (2023·南充)如图,在正方形ABCD中,点M在边BC上,E是AM的中点,连接ED、EC、BE.
例6图
(1) 求证:ED=EC.
∵ 四边形ABCD是正方形,∴ AD=BC,
∠BAD=∠ABC=90°.∵ E为AM的中点,
∴ AE=BE=ME. ∴ ∠EAB=∠EBA.
∴ ∠BAD-∠EAB=∠ABC-∠EBA,
即∠EAD=∠EBC. 在△EAD和△EBC中,
∴ △EAD≌△EBC. ∴ ED=EC
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(2) 将BE绕点E按逆时针方向旋转,使点B的对应点B'落在AC上,连接MB'.当点M在边BC上运动时(点M不与点B、C重合),判断△CMB'的形状,并说明理由.
△CMB'是等腰直角三角形 理由:根据旋转的性质,可得EB'=EB. 由(1),知EB=AE=ME,∴ EB'=AE=ME. ∴ ∠EAB'=∠EB'A,∠EMB'=∠EB'M. ∵ ∠EAB'+∠EB'A+∠EB'M+∠EMB'=180°,∴ ∠AB'M=90°.∴ ∠MB'C=90°.
∵ 在正方形ABCD中,∠ACB=45°,
∴ ∠B'MC=45°=∠ACB. ∴ B'M=B'C.
∴ △CMB'是等腰直角三角形.
例6图
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(3) 在(2)的条件下,若AB=1,则当∠DEB'=45°时,求BM的长.
如图,延长BE,交AD于点F. ∵ 易知∠BEM=2∠BAE,∠B'EM=2∠B'AE,∠BAB'=45°,∴ ∠BEB'=90°.∴ ∠B'EF=90°.∵ ∠DEB'=45°,∴ ∠DEF=45°.∵ △EAD≌△EBC,
∴ ∠AED=∠BEC. ∵ ∠AEF=∠BEM,
∴ ∠AED-∠AEF=∠BEC-∠BEM,
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即∠DEF=∠CEM=45°.∵ ∠MCA=45°,∴ ∠CEM=∠MCA. 又∵ ∠CME=∠AMC,∴ △CME∽△AMC. ∴ CM∶AM=EM∶CM. ∵ EM= AM,∴ CM2= AM2.在正方形ABCD中,BC=AB=1.设BM=x(0<x<1),则CM=1-x.在Rt△ABM中,由勾股定理,得AM2=1+x2,∴ (1-x)2= (1+x2),解得x=2- 或x=2+ (不合题意,舍去).∴ BM=2-
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【跟踪训练】
6. (2024·呼和浩特)如图,正方形ABCD的面积为50,以AB为腰作等腰三角形ABF,AB=AF,AE平分∠DAF交DC于点G,交BF的延长线于点E,连接DE. 若BF=2,则DG= .
第6题
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解析:∵ 四边形ABCD是正方形,∴ ∠ADC=∠DAB=∠ABC=90°,AB=AD. ∵ AB=AF,∴ ∠ABF=∠AFB. 设∠CBE=x,则∠ABF=∠AFB=∠ABC-∠CBE=90°-x.∴ ∠AFE=180°-∠AFB=90°+x,∠BAF=180°-∠AFB-∠ABF=2x,∠DAF=∠DAB-∠BAF=90°-2x.∵ AE平分∠DAF,∴ ∠EAF=∠EAD= ∠DAF. ∵ AF=AB=AD,AE=AE,∴ △AEF≌△AED. ∴ ∠AED=∠AEB,DE=EF, ∠ADE=∠AFE=90°+x.
∴ ∠CDE=∠ADE-∠ADC=x.∴ ∠DEB=360°-∠DAF-∠AFE-∠ADE=90°.∴ ∠AED=∠AEB=45°.
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过点A作AM⊥BE于点M,过点D作DN⊥AE于点N. ∴ ∠EAM=90°-∠AEB=45°.∴ △AEM是等腰直角三角形.∴ EM=AM.
∵ AB=AF,AM⊥BF,∴ BM=FM= BF=1.∵ 正方形ABCD的面积为50,∴ AD=5 ,AD2=AB2=50.∴ 在Rt△ABM中,由勾股定理,得AM= =7.∴ EM=AM=7.∴ EF=6.∴ DE=EF=6.∴ DN=DE· sin 45°=3 .∴ AN= =4 .
∵ 易知△ADN∽△DGN,∴ = .∴ DG= = .
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7. 如图,在菱形ABCD中,E、O、F分别为AB、AC、AD的中点,连接CE、CF、OE、OF.
第7题
(1) 求证:△BCE≌△DCF.
∵ 四边形ABCD是菱形,∴ ∠B=∠D,
AB=BC=DC=AD. ∵ E、F分别为AB、
AD的中点,∴ BE= AB,DF= AD.
∴ BE=DF. 又∵ ∠B=∠D,BC=DC,
∴ △BCE≌△DCF
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(2) 当AB与BC满足什么位置关系时,四边形AEOF是正方形?请说明理由.
当AB⊥BC时,四边形AEOF是正方形
理由:∵ E、O、F分别为AB、AC、AD的中点,
∴ OE= BC,OF= DC,AE= AB,AF= AD,OE∥BC. 又∵ AB=BC=DC=AD,∴ AE=OE=OF=AF. ∴ 四边形AEOF是菱形.∵ AB⊥BC,∴ ∠B=90°.∵ OE∥BC,∴ ∠AEO=∠B=90°.∴ 四边形AEOF是正方形.
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