内容正文:
第七章 图形的变化
重难点18几何压轴突破五 尺规作图在压轴题中的应用
(11种题型汇总+专题训练)
【题型汇总】
【考情分析】初中阶段要求掌握五种基本的尺规作图,经常考查的是角平分线和线段垂直平分线的尺规作图,考查角度很多,可能是按要求进行尺规作图,或者已知尺规作图过程,说明所得结论的理由,又或者设计方案解决问题,无论哪种考查,理解尺规作图的基本原理就能解决问题.
【命题预测】在中考数学中,尺规作图可能以选择题、填空题或作图题的形式出现.如果出现在选择题压轴题中,通常会结合其他数学知识点进行综合考查,如几何计算、方程思维、构造方程的几何等量关系联想等.因此,考生需要熟练掌握尺规作图的基本方法和原理,并能够灵活运用它们来解决实际问题.
【解题方法】尺规作图的解题思路主要包括以下几个步骤:
1.理解题目要求:首先,你需要清楚理解题目要求你做什么.这可能涉及到绘制特定的图形,如等边三角形、正方形或圆,或者可能涉及到构造特定的线段或角度.
2.分析已知条件:接下来,你需要分析题目给出的已知条件.这可能包括特定的线段长度、角度大小或其他几何信息.这些信息将是你进行作图的基础.
3.确定作图步骤:基于题目要求和已知条件,你需要确定作图的步骤.这可能涉及到使用直尺和圆规来绘制线段、作角、作垂线等.
4.执行作图步骤:在确定了作图步骤后,你需要按照步骤来执行.在执行过程中,你需要保持精确,确保每一步都符合题目要求和几何原理.
5.检查答案:最后,你需要检查你的答案.这可能涉及到验证你的作图是否满足题目要求,或者验证你的作图是否符合几何原理.
题型01 五种基本尺规作图
1.(2022·广西贵港·中考真题)尺规作图(保留作图痕迹,不要求写出作法):
如图,已知线段m,n.求作,使.
2.(2024·山东青岛·中考真题)已知:如图,四边形,E为边上一点.
求作:四边形内一点P,使,且点P到的距离相等.
3.(2024·广东·中考真题)如图,在中,.
(1)实践与操作:用尺规作图法作的平分线交于点D;(保留作图痕迹,不要求写作法)
(2)应用与证明:在(1)的条件下,以点D为圆心,长为半径作.求证:与相切.
4.(2024·内蒙古赤峰·中考真题)如图,在中,D是中点.
(1)求作:的垂直平分线l(要求:尺规作图,不写作法,保留作图痕迹);
(2)若l交于点E,连接并延长至点F,使,连接.补全图形,并证明四边形是平行四边形.
5.(2024·陕西·中考真题)如图,已知直线l和l外一点A,请用尺规作图法,求作一个等腰直角,使得顶点B和顶点C都在直线l上.(作出符合题意的一个等腰直角三角形即可,保留作图痕迹,不写作法)
题型02 根据题目中的作图痕迹求解
6.(2024·海南·中考真题)如图,在中,,以点D为圆心作弧,交于点M、N,分别以点M、N为圆心,大于为半径作弧,两弧交于点F,作直线交于点E,若,则四边形的周长是( )
A.22 B.21 C.20 D.18
7.(2024·湖北·中考真题)如图,是半圆O的直径,C为半圆O上一点,以点B为圆心,适当长为半径画弧,交于点M,交于点N,分别以点M,N为圆心,大于的长为半径画弧,两弧在的内部相交于点D,画射线,连接.若,则的度数是( )
A. B. C. D.
8.(2024·山东泰安·中考真题)如图,中,,分别以顶点A,为圆心,大于的长为半径画弧,两弧分别相交于点和点,作直线分别与,交于点和点;以点A为圆心,任意长为半径画弧,分别交,于点和点,再分别以点,点为圆心,大于的长为半径画弧,两弧交于点,作射线,若射线恰好经过点,则下列四个结论:
①;②垂直平分线段;③;④.
其中,正确结论的个数有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
题型03 根据题目中的作图痕迹判断正误
9.(2024·吉林长春·中考真题)如图,在中,是边的中点.按下列要求作图:
①以点为圆心、适当长为半径画弧,交线段于点,交于点;
②以点为圆心、长为半径画弧,交线段于点;
③以点为圆心、长为半径画弧,交前一条弧于点,点与点在直线同侧;
④作直线,交于点.下列结论不一定成立的是( )
A. B.
C. D.
10.(2022·辽宁营口·中考真题)如图,在△ABC中,AB=AC,∠A=36°,由图中的尺规作图得到的射线与AC交于点D,则以下推断错误的是( )
A. B. C. D.
11.(2024·山东烟台·中考真题)某班开展“用直尺和圆规作角平分线”的探究活动,各组展示作图痕迹如下,其中射线为的平分线的有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
12.(2024·四川成都·中考真题)如图,在中,按以下步骤作图:①以点为圆心,以适当长为半径作弧,分别交,于点,;②分别以,为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧在内交于点;③作射线,交于点,交延长线于点.若,,下列结论错误的是( )
A. B.
C. D.
13.(2023·山东济南·中考真题)如图,在中,,,以点为圆心,以为半径作弧交于点,再分别以,为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧相交于点,作射线交于点,连接.以下结论不正确的是( )
A. B.
C. D.
14.(2023·福建·中考真题)阅读以下作图步骤:
①在和上分别截取,使;
②分别以为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧在内交于点;
③作射线,连接,如图所示.
根据以上作图,一定可以推得的结论是( )
A.且 B.且
C.且 D.且
题型04 格点作图题
15.(2024·吉林长春·中考真题)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称为格点.点A、均在格点上,只用无刻度的直尺,分别在给定的网格中按下列要求作四边形,使其是轴对称图形且点、均在格点上.
(1)在图①中,四边形面积为2;
(2)在图②中,四边形面积为3;
(3)在图③中,四边形面积为4.
16.(2023·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图,方格纸中每个小正方形的边长均为个单位长度,线段和线段的端点均在小正方形的顶点上.
(1)在方格纸中画出,且为钝角(点在小正方形的顶点上);
(2)在方格纸中将线段向下平移个单位长度,再向右平移个单位长度后得到线段(点的对应点是点,点的对应点是点),连接,请直接写出线段的长.
17.(2023·广东深圳·中考真题)如图,在单位长度为1的网格中,点O,A,B均在格点上,,,以O为圆心,为半径画圆,请按下列步骤完成作图,并回答问题:
①过点A作切线,且(点C在A的上方);
②连接,交于点D;
③连接,与交于点E.
(1)求证:为的切线;(2)求的长度.
18.(2021·湖北荆州·中考真题)如图,在的正方形网格图形中小正方形的边长都为1,线段与的端点都在网格小正方形的顶点(称为格点)上.请在网格图形中画图:
(1)以线段为一边画正方形,再以线段为斜边画等腰直角三角形,其中顶点在正方形外;
(2)在(1)中所画图形基础上,以点为其中一个顶点画一个新正方形,使新正方形的面积为正方形和面积之和,其它顶点也在格点上.
题型05 利用无刻度直尺作图
19.(2023·浙江绍兴·中考真题)如图是的网格,每个小正方形的边长均为1,半圆上的点均落在格点上.请按下列要求完成作图:要求一:仅用无刻度的直尺,且不能用直尺中的直角;要求二:保留作图痕迹.
(1)在图中作出弧的中点D.
(2)连结,作出的角平分线.
(3)在上作出点P,使得.
20.(2024·湖北武汉·中考真题)如图是由小正方形组成的网格,每个小正方形的顶点叫做格点.三个顶点都是格点.仅用无刻度的直尺在给定网格中完成四个画图任务,每个任务的画线不得超过三条.
(1)在图(1)中,画射线交于点D,使平分的面积;
(2)在(1)的基础上,在射线上画点E,使;
(3)在图(2)中,先画点F,使点A绕点F顺时针旋转到点C,再画射线交于点G;
(4)在(3)的基础上,将线段绕点G旋转,画对应线段(点A与点M对应,点B与点N对应).
21.(2023·湖北·中考真题)已知正六边形,请仅用无刻度的直尺完成下列作图(保留作图痕迹,不写作法,用虚线表示作图过程,实线表示作图结果).
(1)在图1中作出以为对角线的一个菱形;
(2)在图2中作出以为边的一个菱形.
题型06 与尺规作图有关的阅读理解类问题
22.(2024·江苏镇江·中考真题)主题学习:仅用一把无刻度的直尺作图
【阅读理解】任务:如图1,点D、E分别在的边、上,,仅用一把无刻度的直尺作、的中点.
操作:如图2,连接、交于点P,连接交于点M,延长交于点N,则M、N分别为、的中点.
理由:由可得及,所以,.所以,.同理,由及,可得,.所以.所以,则,,即M、N分别为、的中点.
【实践操作】请仅用一把无刻度的直尺完成下列作图,要求:不写作法,保留作图痕迹.
(1)如图3,,点E、F在直线上.
①作线段的中点;
②在①中作图的基础上,在直线上位于点F的右侧作一点P,使得;
(2)小明发现,如果重复上面的过程,就可以作出长度是已知线段长度的3倍、4倍、…k倍(k为正整数)的线段.如图4,,已知点、在上,他利用上述方法作出了.点E、F在直线上,请在图4中作出线段的三等分点;
【探索发现】
请仅用一把无刻度的直尺完成作图,要求:不写作法,保留作图痕迹.
(3)如图5,是的中位线.请在线段上作出一点Q,使得(要求用两种方法).
23.(2024·甘肃兰州·中考真题)观察发现:劳动人民在生产生活中创造了很多取材简单又便于操作的方法,正如木匠刘师傅的“木条画直角法”,如图1,他用木条能快速画出一个以点A为顶点的直角,具体作法如下:
①本条的两端分别记为点M,N,先将木条的端点M与点A重合,任意摆放木条后,另一个端点N的位置记为点B,连接;
②木条的端点N固定在点B处,将木条绕点B顺时针旋转一定的角度,端点M的落点记为点C(点A,B,C不在同一条直线上);
③连接并延长,将木条沿点C到点B的方向平移,使得端点M与点B重合,端点N在延长线上的落点记为点D;
④用另一根足够长的木条画线,连接,,则画出的是直角.
操作体验:(1)根据“观察发现”中的信息重现刘师傅的画法,如图2,,请画出以点A为顶点的直角,记作;
推理论证:(2)如图1,小亮尝试揭示此操作的数学原理,请你补全括号里的证明依据:
证明:,
与是等腰三角形..(依据1______)
.,(依据2______)
,.
依据1:______;依据2:______;
拓展探究:(3)小亮进一步研究发现,用这种方法作直角存在一定的误差,用平时学习的尺规作图的方法可以减少误差.如图3,点O在直线l上,请用无刻度的直尺和圆规在图3中作出一个以O为顶点的直角,记作,使得直角边(或)在直线l上.(保留作图痕迹,不写作法)
24.(2024·甘肃临夏·中考真题)根据背景素材,探索解决问题.
平面直角坐标系中画一个边长为2的正六边形
背景素材
六等分圆原理,也称为圆周六等分问题,是一个古老而经典的几何问题,旨在解决如何使用直尺和圆规将一个圆分成六等份的问题.这个问题由欧几里得在其名著《几何原本》中详细阐述.
已知条件
点与坐标原点重合,点在轴的正半轴上且坐标为
操作步骤
①分别以点,为圆心,长为半径作弧,两弧交于点;
②以点为圆心,长为半径作圆;
③以的长为半径,在上顺次截取;
④顺次连接,,,,,得到正六边形.
问题解决
任务一
根据以上信息,请你用不带刻度的直尺和圆规,在图中完成这道作图题(保留作图痕迹,不写作法)
任务二
将正六边形绕点顺时针旋转,直接写出此时点所在位置的坐标:______.
25.(2023·甘肃兰州·中考真题)综合与实践
问题探究:(1)如图1是古希腊数学家欧几里得所著的《几何原本》第1卷命题9:“平分一个已知角.”即:作一个已知角的平分线,如图2是欧几里得在《几何原本》中给出的角平分线作图法:在和上分别取点C和D,使得,连接,以为边作等边三角形,则就是的平分线.
请写出平分的依据:____________;
类比迁移:
(2)小明根据以上信息研究发现:不一定必须是等边三角形,只需即可.他查阅资料:我国古代已经用角尺平分任意角.做法如下:如图3,在的边,上分别取,移动角尺,使角尺两边相同刻度分别与点M,N重合,则过角尺顶点C的射线是的平分线,请说明此做法的理由;
拓展实践:
(3)小明将研究应用于实践.如图4,校园的两条小路和,汇聚形成了一个岔路口A,现在学校要在两条小路之间安装一盏路灯E,使得路灯照亮两条小路(两条小路一样亮),并且路灯E到岔路口A的距离和休息椅D到岔路口A的距离相等.试问路灯应该安装在哪个位置?请用不带刻度的直尺和圆规在对应的示意图5中作出路灯E的位置.(保留作图痕迹,不写作法)
26.(2023·浙江金华·中考真题)如图,为制作角度尺,将长为10,宽为4的矩形分割成的小正方形网格.在该矩形边上取点,来表示的度数.阅读以下作图过程,并回答下列问题:
(答题卷用)
作法(如图)
结论
①在上取点,使.
,点表示.
②以为圆心,8为半径作弧,与交于点.
,点表示.
③分别以为圆心,大于长度一半的长为半径作弧,相交于点,连结与相交于点.
…
④以为圆心,的长为半径作弧,与射线交于点,连结交于点.
…
(1)分别求点表示的度数.
(2)用直尺和圆规在该矩形的边上作点,使该点表示(保留作图痕迹,不写作法).
题型07 与尺规作图有关的补充证明过程问题
27.(2023·重庆·中考真题)学习了平行四边形后,小虹进行了拓展性研究.她发现,如果作平行四边形一条对角线的垂直平分线,那么这个平行四边形的一组对边截垂直平分线所得的线段被垂足平分. 她的解决思路是通过证明对应线段所在的两个三角形全等得出结论.请根据她的思路完成以下作图与填空:
用直尺和圆规,作的垂直平分线交于点E,交于点F,垂足为点O.(只保留作图痕迹)
已知:如图,四边形是平行四边形,是对角线,垂直平分,垂足为点O.
求证:.证明:∵四边形是平行四边形,
∴.∴ ① .
∵垂直平分,∴ ② .又___________③ .
∴.∴.
小虹再进一步研究发现,过平行四边形对角线中点的直线与平行四边形一组对边相交形成的线段均有此特征.请你依照题意完成下面命题:
过平行四边形对角线中点的直线 ④ .
28.(2023·内蒙古赤峰·中考真题)已知:如图,点M在的边上.
求作:射线,使.且点N在的平分线上.
作法:①以点O为圆心,适当长为半径画弧,分别交射线,于点C,D.
②分别以点C,D为圆心.大于长为半径画弧,两弧在的内部相交于点P.
③画射线.④以点M为圆心,长为半径画弧,交射线于点N.⑤画射线.
射线即为所求.
(1)用尺规作图,依作法补全图形(保留作图痕迹);
(2)根据以上作图过程,完成下面的证明.
证明:∵平分.∴ ① ,
∵,∴ ② ,( ③ ).(括号内填写推理依据)
∴.∴.( ④ ).(填写推理依据)
29.(2024·重庆·中考真题)在学习了矩形与菱形的相关知识后,小明同学进行了更深入的研究,他发现,过矩形的一条对角线的中点作这条对角线的垂线,与矩形两边相交的两点和这条对角线的两个端点构成的四边形是菱形,可利用证明三角形全等得到此结论.根据他的想法与思路,完成以下作图与填空:
(1)如图,在矩形中,点是对角线的中点.用尺规过点作的垂线,分别交,于点,,连接,.(不写作法,保留作图痕迹)
(2)已知:矩形,点,分别在,上,经过对角线的中点,且.求证:四边形是菱形.
证明:∵四边形是矩形,∴.
∴①,.
∵点是的中点,∴②.∴(AAS).
∴③.又∵,∴四边形是平行四边形.
∵,∴四边形是菱形.
进一步思考,如果四边形是平行四边形呢?请你模仿题中表述,写出你猜想的结论:④.
30.(2022·重庆·中考真题)在学习矩形的过程中,小明遇到了一个问题:在矩形中,是边上的一点,试说明的面积与矩形的面积之间的关系.他的思路是:首先过点作的垂线,将其转化为证明三角形全等,然后根据全等三角形的面积相等使问题得到解决.请根据小明的思路完成下面的作图与填空:
证明:用直尺和圆规,过点作的垂线,垂足为(只保留作图㾗迹).
在和中,
∵,∴.又,∴__________________①
∵,∴__________________②又__________________③
∴.同理可得__________________④
∴.
题型08 与尺规作图有关的计算/证明类问题
31.(2024·江苏无锡·中考真题)如图,在中,.
(1)尺规作图:作的角平分线,在角平分线上确定点,使得;(不写作法,保留痕迹)
(2)在(1)的条件下,若,,,则的长是多少?(请直接写出的值)
32.(2024·广东广州·中考真题)如图,中,.
(1)尺规作图:作边上的中线(保留作图痕迹,不写作法);
(2)在(1)所作的图中,将中线绕点逆时针旋转得到,连接,.求证:四边形是矩形.
33.(2024·黑龙江绥化·中考真题)已知:.
(1)尺规作图:画出的重心.(保留作图痕迹,不要求写作法和证明)
(2)在(1)的条件下,连接,.已知的面积等于,则的面积是______.
34.(2024·广西·中考真题)如图,在中,,.
(1)尺规作图:作线段的垂直平分线l,分别交,于点D,E:(要求:保留作图痕迹,不写作法,标明字母)
(2)在(1)所作的图中,连接,若,求的长.
35.(2024·福建·中考真题)如图,已知直线 .
(1)在所在的平面内求作直线,使得 ,且与间的距离恰好等于与间的距离;(要求:尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
(2)在(1)的条件下,若与间的距离为2,点分别在上,且为等腰直角三角形,求的面积.
36.(2024·江苏扬州·中考真题)如图,已知及边上一点.
(1)用无刻度直尺和圆规在射线上求作点,使得;(保留作图痕迹,不写作法)
(2)在(1)的条件下,以点为圆心,以为半径的圆交射线于点,用无刻度直尺和圆规在射线上求作点,使点到点的距离与点到射线的距离相等;(保留作图痕迹,不写作法)
(3)在(1)、(2)的条件下,若,,求的长.
题型09 尺规作图与实际问题
37.(2024·甘肃·中考真题)马家窑文化以发达的彩陶著称于世,其陶质坚固,器表细腻,红、黑、白彩共用,彩绘线条流畅细致,图案繁缛多变,形成了绚丽典雅的艺术风格,创造了一大批令人惊叹的彩陶艺术精品,体现了古代劳动人民的智慧.如图1的彩陶纹样呈现的是三等分圆周,古人用等边三角形三点定位的方法确定圆周的三等分点,这种方法和下面三等分圆周的方法相通.如图2,已知和圆上一点M.作法如下:
①以点M为圆心,长为半径,作弧交于A,B两点;
②延长交于点C;
即点A,B,C将的圆周三等分.
(1)请你依据以上步骤,用不带刻度的直尺和圆规在图2中将的圆周三等分(保留作图痕迹,不写作法);
(2)根据(1)画出的图形,连接,,,若的半径为,则的周长为______.
38.(2023·江苏徐州·中考真题)两汉文化看徐州,桐桐在徐州博物馆“天工汉玉”展厅参观时了解到;玉璧,玉环为我国的传统玉器,通常为正中带圆孔的扇圆型器物,据《尔雅·释器》记载:“肉倍好,谓之璧;肉好若一,调之环.”如图1,“肉”指边(阴影部分),“好”指孔,其比例关系见图示,以考古发现看,这两种玉器的“肉”与“好”未必符合该比例关系.
(1)若图1中两个大圆的直径相等,则璧与环的“肉”的面积之比为 ;
(2)利用圆规与无刻度的直尺,解决下列问题(保留作图痕迹,不写作法).
①图2为徐州狮子山楚王墓出土的“雷纹玉环”及其主视图,试判断该件玉器的比例关系是否符合“肉好若一”?
②图3表示一件圆形玉坯,若将其加工成玉璧,且比例关系符合“肉倍好”,请画出内孔.
39.(2022·甘肃兰州·中考真题)综合与实践
问题情境:我国东周到汉代一些出土实物上反映出一些几何作图方法,如侯马铸铜遗址出土车軎范、芯组成的(如图1),它的端面是圆形,如图2是用“矩”(带直角的角尺)确定端面圆心的方法:将“矩”的直角尖端A沿圆周移动,直到,在圆上标记A,B,C三点;将“矩”向右旋转,使它左侧边落在A,B点上,“矩”的另一条边与圆的交点标记为D点,这样就用“矩”确定了圆上等距离的A,B,C,D四点,连接AD,BC相交于点,这样就用“矩”确定了圆上等距离的A,B,C,D四点,连接AD,BC相交于点O,即O为圆心.
(1)问题解决:请你根据“问题情境”中提供的方法,用三角板还原我国古代几何作图确定圆心O.如图3,点A,B,C在上,,且,请作出圆心O.(保留作图痕迹,不写作法)
(2)类比迁移:小梅受此问题的启发,在研究了用“矩”(带直角的角尺)确定端面圆心的方法后发现,如果AB和AC不相等,用三角板也可以确定圆心O.如图4,点A,B,C在上,,请作出圆心O.(保留作图痕迹,不写作法)
(3)拓展探究:小梅进一步研究,发现古代由“矩”度量确定圆上等距离点时存在误差,用平时学的尺规作图的方法确定圆心可以减少误差.如图5,点A,B,C是上任意三点,请用不带刻度的直尺和圆规作出圆心O.(保留作图痕迹,不写作法)请写出你确定圆心的理由:______________________________.
40.(2024·广东·模拟预测)综合与实践
【提出问题】唐朝诗人李颀的诗《古从军行》开头两句“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河,“中隐含着一个有趣的数学问题——将军饮马问题.如图,将军从山脚下的点出发,到达河岸点饮马后再回到点宿营,请问怎样走才能使总路程最短?
【分析问题】
如图,取点关于河岸线的对称点,连接,,当三点共线时,点为饮马的地方,,此时所走的路程就是最短的.
【解决问题】
()当三点共线时路程最短的依据是 ;
【迁移应用】
()如图,两个村庄在河岸 的同侧,两村到河岸的距离分别为千米,千米,(千米,现要在河岸上建一水厂,从处向铺设管道以输送自来水,使得铺设所需的管道长度和最少.
①请在河岸上作出水厂的位置,并写出作图过程;
②若铺设水管的工程费用为元/千米,求出铺设水管最节省的总费用.
题型10 与尺规作图有关的新考法问题
41.(2024·江苏常州·中考真题)对于平面内有公共点的两个图形,若将其中一个图形沿着某个方向移动一定的距离后与另一个图形重合,则称这两个图形存在“平移关联”,其中一个图形叫做另一个图形的“平移关联图形”.
(1)如图,是线段的四等分点.若,则在图中,线段的“平移关联图形”是________,________(写出符合条件的一种情况即可);
(2)如图,等边三角形的边长是.用直尺和圆规作出的一个“平移关联图形”,且满足(保留作图痕迹,不要求写作法);
(3)如图,在平面直角坐标系中,点的坐标分别是、、,以点为圆心,为半径画圆.若对上的任意点,连接所形成的图形都存在“平移关联图形”,且满足,直接写出的取值范围.
42.(2024·江苏徐州·中考真题)在中,点在边上,若,则称点是点的“关联点”.
(1)如图(1),在中,若,于点.试说明:点是点的“关联点”.
(2)如图(2),已知点在线段上,用无刻度的直尺和圆规作一个,使其同时满足下列条件:①点为点的“关联点”;②是钝角(保留作图痕迹,不写作法).
(3)若为锐角三角形,且点为点的“关联点”.设,,用含、的代数式表示的取值范围(直接写出结果).
43.(2024·吉林·中考真题)小明在学习时发现四边形面积与对角线存在关联,下面是他的研究过程:
【探究论证】
(1)如图①,在中,,,垂足为点D.若,,则______.
(2)如图②,在菱形中,,,则______.
(3)如图③,在四边形中,,垂足为点O.若,,则______;若,,猜想与a,b的关系,并证明你的猜想.
【理解运用】
(4)如图④,在中,,,,点P为边上一点.
小明利用直尺和圆规分四步作图:
(ⅰ)以点K为圆心,适当长为半径画弧,分别交边,于点R,I;
(ⅱ)以点P为圆心,长为半径画弧,交线段于点;
(ⅲ)以点为圆心,长为半径画弧,交前一条弧于点,点,K在同侧;
(ⅳ)过点P画射线,在射线上截取,连接,,.
请你直接写出的值.
44.(2023·湖北荆州·中考真题)如图1,点是线段上与点,点不重合的任意一点,在的同侧分别以,,为顶点作,其中与的一边分别是射线和射线,的两边不在直线上,我们规定这三个角互为等联角,点为等联点,线段为等联线.
(1)如图2,在个方格的纸上,小正方形的顶点为格点、边长均为1,为端点在格点的已知线段.请用三种不同连接格点的方法,作出以线段为等联线、某格点为等联点的等联角,并标出等联角,保留作图痕迹;
(2)如图3,在中,,,延长至点,使,作的等联角和.将沿折叠,使点落在点处,得到,再延长交的延长线于,连接并延长交的延长线于,连接.
①确定的形状,并说明理由;
②若,,求等联线和线段的长(用含的式子表示).
45.(2022·江苏镇江·中考真题)操作探究题
(1)已知是半圆的直径,(是正整数,且不是3的倍数)是半圆的一个圆心角.
操作:如图1,分别将半圆的圆心角(取1、4、5、10)所对的弧三等分(要求:仅用圆规作图,不写作法,保留作图痕迹);
交流:当时,可以仅用圆规将半圆的圆心角所对的弧三等分吗?
探究:你认为当满足什么条件时,就可以仅用圆规将半圆的圆心角所对的弧三等分?说说你的理由.
(2)如图2,的圆周角.为了将这个圆的圆周14等分,请作出它的一条14等分弧(要求:仅用圆规作图,不写作法,保留作图痕迹).
题型11 与尺规作图有关的压轴题
46.(2023·浙江嘉兴·中考真题)已知,是半径为1的的弦,的另一条弦满足,且于点H(其中点H在圆内,且).
(1)在图1中用尺规作出弦与点H(不写作法,保留作图痕迹).
(2)连结,猜想,当弦的长度发生变化时,线段的长度是否变化?若发生变化,说明理由:若不变,求出的长度;
(3)如图2,延长至点F,使得,连结,的平分线交的延长线于点P,点M为的中点,连结,若.求证:.
47.(2022·江苏盐城·中考真题)【经典回顾】
梅文鼎是我国清初著名的数学家,他在《勾股举隅》中给出多种证明勾股定理的方法图1是其中一种方法的示意图及部分辅助线.
在中,,四边形、和分别是以的三边为一边的正方形.延长和,交于点,连接并延长交于点,交于点,延长交于点.
(1)证明:;
(2)证明:正方形的面积等于四边形的面积;
(3)请利用(2)中的结论证明勾股定理.
(4)【迁移拓展】
如图2,四边形和分别是以的两边为一边的平行四边形,探索在下方是否存在平行四边形,使得该平行四边形的面积等于平行四边形、的面积之和.若存在,作出满足条件的平行四边形(保留适当的作图痕迹);若不存在,请说明理由.
48.(2022·江苏常州·中考真题)(现有若干张相同的半圆形纸片,点是圆心,直径的长是,是半圆弧上的一点(点与点、不重合),连接、.
(1)沿、剪下,则是______三角形(填“锐角”、“直角”或“钝角”);
(2)分别取半圆弧上的点、和直径上的点、.已知剪下的由这四个点顺次连接构成的四边形是一个边长为的菱形.请用直尺和圆规在图中作出一个符合条件的菱形(保留作图痕迹,不要求写作法);
(3)经过数次探索,小明猜想,对于半圆弧上的任意一点,一定存在线段上的点、线段上的点和直径上的点、,使得由这四个点顺次连接构成的四边形是一个边长为的菱形.小明的猜想是否正确?请说明理由.
49.(2024·广东深圳·中考真题)垂中平行四边形的定义如下:在平行四边形中,过一个顶点作关于不相邻的两个顶点的对角线的垂线交平行四边形的一条边,若交点是这条边的中点,则该平行四边形是“垂中平行四边形”.
(1)如图1所示,四边形为“垂中平行四边形”,,,则________;________;
(2)如图2,若四边形为“垂中平行四边形”,且,猜想与的关系,并说明理由;
(3)①如图3所示,在中,,,交于点,请画出以为边的垂中平行四边形,要求:点在垂中平行四边形的一条边上(温馨提示:不限作图工具);
②若关于直线对称得到,连接,作射线交①中所画平行四边形的边于点,连接,请直接写出的值.
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第七章 图形的变化
重难点18几何压轴突破五 尺规作图在压轴题中的应用
(11种题型汇总+专题训练)
【题型汇总】
【考情分析】初中阶段要求掌握五种基本的尺规作图,经常考查的是角平分线和线段垂直平分线的尺规作图,考查角度很多,可能是按要求进行尺规作图,或者已知尺规作图过程,说明所得结论的理由,又或者设计方案解决问题,无论哪种考查,理解尺规作图的基本原理就能解决问题.
【命题预测】在中考数学中,尺规作图可能以选择题、填空题或作图题的形式出现.如果出现在选择题压轴题中,通常会结合其他数学知识点进行综合考查,如几何计算、方程思维、构造方程的几何等量关系联想等.因此,考生需要熟练掌握尺规作图的基本方法和原理,并能够灵活运用它们来解决实际问题.
【解题方法】尺规作图的解题思路主要包括以下几个步骤:
1.理解题目要求:首先,你需要清楚理解题目要求你做什么.这可能涉及到绘制特定的图形,如等边三角形、正方形或圆,或者可能涉及到构造特定的线段或角度.
2.分析已知条件:接下来,你需要分析题目给出的已知条件.这可能包括特定的线段长度、角度大小或其他几何信息.这些信息将是你进行作图的基础.
3.确定作图步骤:基于题目要求和已知条件,你需要确定作图的步骤.这可能涉及到使用直尺和圆规来绘制线段、作角、作垂线等.
4.执行作图步骤:在确定了作图步骤后,你需要按照步骤来执行.在执行过程中,你需要保持精确,确保每一步都符合题目要求和几何原理.
5.检查答案:最后,你需要检查你的答案.这可能涉及到验证你的作图是否满足题目要求,或者验证你的作图是否符合几何原理.
题型01 五种基本尺规作图
1.(2022·广西贵港·中考真题)尺规作图(保留作图痕迹,不要求写出作法):
如图,已知线段m,n.求作,使.
【答案】见解析
【分析】作直线l及l上一点A;过点A作l的垂线;在l上截取;作;即可得到.
【详解】解:如图所示:为所求.
注:(1)作直线l及l上一点A;
(2)过点A作l的垂线;
(3)在l上截取;
(4)作.
【点睛】本题考查作图——复杂作图,解题的关键是熟练掌握五种基本作图,属于中考常考题型.
2.(2024·山东青岛·中考真题)已知:如图,四边形,E为边上一点.
求作:四边形内一点P,使,且点P到的距离相等.
【答案】见解析
【分析】本题考查作图-复杂作图,角平分线的性质,解题的关键是掌握作角平分线和作一个角等于已知角的尺规作图方法.作的平分线,以E为顶点,为一边作,交于P,点P即为所求.
【详解】解:作的平分线,以E为顶点,为一边作,交于P,如图,点P即为所求.
3.(2024·广东·中考真题)如图,在中,.
(1)实践与操作:用尺规作图法作的平分线交于点D;(保留作图痕迹,不要求写作法)
(2)应用与证明:在(1)的条件下,以点D为圆心,长为半径作.求证:与相切.
【答案】(1)见解析
(2)证明见解析
【分析】本题考查了尺规作角平分线,角平分线的性质定理,切线的判定等知识.熟练上述知识是解题的关键.
(1)利用尺规作角平分线的方法解答即可;
(2)如图2,作于,由角平分线的性质定理可得,由是半径,,可证与相切.
【详解】(1)解:如图1,即为所作;
(2)证明:如图2,作于,
∵是的平分线,,,
∴,
∵是半径,,
∴与相切.
4.(2024·内蒙古赤峰·中考真题)如图,在中,D是中点.
(1)求作:的垂直平分线l(要求:尺规作图,不写作法,保留作图痕迹);
(2)若l交于点E,连接并延长至点F,使,连接.补全图形,并证明四边形是平行四边形.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】本题考查了尺规作图,中位线的性质,平行四边形的判定.
(1)利用尺规作图作出线段的垂直平分线l即可;
(2)由D,E分别为,的中点,根据中位线的性质,得到,,结合,得到,即可证明结论成立.
【详解】(1)解:直线l如图所示,
;
(2)证明:补全图形,如图,
由(1)作图知,E为的中点,
∵D,E分别为,的中点,
∴,,
∵,即:,
∴,
∵,
∴ 四边形是平行四边形.
5.(2024·陕西·中考真题)如图,已知直线l和l外一点A,请用尺规作图法,求作一个等腰直角,使得顶点B和顶点C都在直线l上.(作出符合题意的一个等腰直角三角形即可,保留作图痕迹,不写作法)
【答案】见解析
【分析】本题考查了等腰直角三角形的定义,尺规作图.过点A作,垂足为,再在直线l上截取点C,使,连接,则是所求作的等腰直角三角形.
【详解】解:等腰直角如图所示:
题型02 根据题目中的作图痕迹求解
6.(2024·海南·中考真题)如图,在中,,以点D为圆心作弧,交于点M、N,分别以点M、N为圆心,大于为半径作弧,两弧交于点F,作直线交于点E,若,则四边形的周长是( )
A.22 B.21 C.20 D.18
【答案】A
【分析】本题考查了平行四边形的性质,解直角三角形,尺规作图,等腰三角形的判定和性质,勾股定理.利用勾股定理求得的长,再证明,作于点,求得,利用,求得,再利用勾股定理求得,据此求解即可.
【详解】解:∵,,
∴,
由作图知,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
作于点,
则,
∵,
∴,
∴,即,
∴,
∴,
∴四边形的周长是,
故选:A.
7.(2024·湖北·中考真题)如图,是半圆O的直径,C为半圆O上一点,以点B为圆心,适当长为半径画弧,交于点M,交于点N,分别以点M,N为圆心,大于的长为半径画弧,两弧在的内部相交于点D,画射线,连接.若,则的度数是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题主要考查尺规作图,圆周角定理,熟练掌握角平分线的作图步骤以及圆周角定理是解答本题的关键.由圆周角定理得到,由直角三角形的性质得到,根据角平分线的定义即可求得答案.
【详解】解:是半圆的直径,
,
,
,
由题意得,为的平分线,
.
故选:.
8.(2024·山东泰安·中考真题)如图,中,,分别以顶点A,为圆心,大于的长为半径画弧,两弧分别相交于点和点,作直线分别与,交于点和点;以点A为圆心,任意长为半径画弧,分别交,于点和点,再分别以点,点为圆心,大于的长为半径画弧,两弧交于点,作射线,若射线恰好经过点,则下列四个结论:
①;②垂直平分线段;③;④.
其中,正确结论的个数有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】D
【分析】本题主要考查作图-复杂作图、角平分线的性质、线段的垂直平分线的性质等知识,读懂图象信息,灵活运用所学知识解决问题是解题的关键.
由作图可知垂直平分线段、平分,进而证明可判定①;再说明可得垂直平分线段可判定②;根据直角三角形的性质可得可判定③,根据三角形的面积公式即可判定④.
【详解】解:由作图可知垂直平分线段,
∴,
∴,
由作图可知平分,
∴,
∵,
∴,故①正确,
∴,
∵,
∴,
∴垂直平分线段,故②正确,
∵,
∴,故③正确,
∴,
∵,
∴,
∴,故④正确.
故选:D.
题型03 根据题目中的作图痕迹判断正误
9.(2024·吉林长春·中考真题)如图,在中,是边的中点.按下列要求作图:
①以点为圆心、适当长为半径画弧,交线段于点,交于点;
②以点为圆心、长为半径画弧,交线段于点;
③以点为圆心、长为半径画弧,交前一条弧于点,点与点在直线同侧;
④作直线,交于点.下列结论不一定成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】本题主要考查了作一个角等于已知角,平行线的性质和判定,平行线分线段成比例定理,解题的关键是熟练掌握相关的性质,先根据作图得出,根据平行线的判定得出,根据平行线的性质得出,根据平行线分线段成比例得出,即可得出.
【详解】解:A.根据作图可知:一定成立,故A不符合题意;
B.∵,
∴,
∴一定成立,故B不符合题意;
C.∵是边的中点,
∴,
∵,
∴,
∴一定成立,故C不符合题意;
D.不一定成立,故D符合题意.
10.(2022·辽宁营口·中考真题)如图,在△ABC中,AB=AC,∠A=36°,由图中的尺规作图得到的射线与AC交于点D,则以下推断错误的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据作图过程可得BD平分∠ABC,然后根据等腰三角形的性质即可解决问题.
【详解】解:∵AB=AC,∠A=36°,
∴∠ABC=∠ACB=(180°-36°)=72°,
根据作图过程可知:BD平分∠ABC,
∴∠ABD=∠DBC=∠ABC=36°,
∴∠BDC=180°-36°-72°=72°,∠ADB=∠DBC+∠ACB=36°+72°=108°,故选项C成立;
∵∠BDC=∠ACB=72°,
∴BD=BC,故选项A成立;
∵∠ABD=∠A=36°,
∴AD=BD,故选项B成立;
没有条件能证明CD=AD,故选项D不成立;
故选:D.
【点睛】本题考查了作图-基本作图,等腰三角形的判定和性质,解决本题的关键是掌握基本作图方法.
11.(2024·山东烟台·中考真题)某班开展“用直尺和圆规作角平分线”的探究活动,各组展示作图痕迹如下,其中射线为的平分线的有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】D
【分析】本题考查角平分线的判定,全等三角形的判定和性质,等腰三角形的判定和性质,中垂线的性质和判定,根据作图痕迹,逐一进行判断即可.
【详解】解:第一个图为尺规作角平分线的方法,为的平分线;
第二个图,由作图可知:,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴为的平分线;
第三个图,由作图可知,
∴,,
∴
∴,
∴为的平分线;
第四个图,由作图可知:,,
∴为的平分线;
故选D.
12.(2024·四川成都·中考真题)如图,在中,按以下步骤作图:①以点为圆心,以适当长为半径作弧,分别交,于点,;②分别以,为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧在内交于点;③作射线,交于点,交延长线于点.若,,下列结论错误的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】本题考查角平分线的尺规作图、平行四边形的性质、等腰三角形的判定以及相似性质与判定的综合.先由作图得到为的角平分,利用平行线证明,从而得到,再利用平行四边形的性质得到,再证明,分别求出,,则各选项可以判定.
【详解】解:由作图可知,为的角平分,
∴,故A正确;
∵四边形为平行四边形,
∴,
∵
∴,
∴,
∴,
∴,故B正确;
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,,故D错误;
∵,
∴,故C正确,
故选:D.
13.(2023·山东济南·中考真题)如图,在中,,,以点为圆心,以为半径作弧交于点,再分别以,为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧相交于点,作射线交于点,连接.以下结论不正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】由题意得,,平分,根据三角形内角和及角平分线判断A即可;由角平分线求出,得到,根据三角形内角和求出,得到,即可判断B;证明,得到,设,则,求出x,即可判断C;过点E作于G,于H,由角平分线的性质定理推出,即可根据三角形面积公式判断D.
【详解】解:由题意得,,平分,
∵在中,,,
∴
∵平分,
∴,故A正确;
∵平分,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,故B正确;
∵,
∴,
∴,
设,则,
∴,
∴,
解得,
∴,
∴,故C错误;
过点E作于G,于H,
∵平分,,,
∴
∴,故D正确;
故选:C.
【点睛】此题考查了等腰三角形等边对等角,相似三角形的判定和性质,角平分线的作图及性质,解一元二次方程,熟练掌握各知识点是解题的关键.
14.(2023·福建·中考真题)阅读以下作图步骤:
①在和上分别截取,使;
②分别以为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧在内交于点;
③作射线,连接,如图所示.
根据以上作图,一定可以推得的结论是( )
A.且 B.且
C.且 D.且
【答案】A
【分析】由作图过程可得:,再结合可得,由全等三角形的性质可得即可解答.
【详解】解:由作图过程可得:,
∵,
∴.
∴.
∴A选项符合题意;
不能确定,则不一定成立,故B选项不符合题意;
不能确定,故C选项不符合题意,
不一定成立,则不一定成立,故D选项不符合题意.
故选A.
【点睛】本题主要考查了角平分线的尺规作图、全等三角形的判定与性质等知识点,理解尺规作图过程是解答本题的关键.
题型04 格点作图题
15.(2024·吉林长春·中考真题)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称为格点.点A、均在格点上,只用无刻度的直尺,分别在给定的网格中按下列要求作四边形,使其是轴对称图形且点、均在格点上.
(1)在图①中,四边形面积为2;
(2)在图②中,四边形面积为3;
(3)在图③中,四边形面积为4.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
【分析】本题考查网格作图、设计图案、轴对称的性质、平移的性质等知识点,根据轴对称的性质、平移的性质作图是解题的关键.
(1)根据轴对称的性质、平移的性质作出面积为2四边形即可.
(2)根据轴对称的性质、平移的性质作出面积为3四边形即可.
(3)根据轴对称的性质、平移的性质作出面积为4四边形即可.
【详解】(1)解:如图①:四边形即为所求;
(不唯一).
(2)解:如图②:四边形即为所求;
(不唯一).
(3)解:如图③:四边形即为所求;
(不唯一).
16.(2023·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图,方格纸中每个小正方形的边长均为个单位长度,线段和线段的端点均在小正方形的顶点上.
(1)在方格纸中画出,且为钝角(点在小正方形的顶点上);
(2)在方格纸中将线段向下平移个单位长度,再向右平移个单位长度后得到线段(点的对应点是点,点的对应点是点),连接,请直接写出线段的长.
【答案】(1)画图见解析
(2)画图见解析,
【分析】(1)找到的格点的,使得 ,且,连接,则即为所求;
(2)根据平移画出,连接,勾股定理即可求解.
【详解】(1)解:如图所示,即为所求;
(2)解:如图所示,,即为所求;
.
【点睛】本题考查了平移作图,勾股定理与网格,熟练掌握勾股定理是解题的关键.
17.(2023·广东深圳·中考真题)如图,在单位长度为1的网格中,点O,A,B均在格点上,,,以O为圆心,为半径画圆,请按下列步骤完成作图,并回答问题:
①过点A作切线,且(点C在A的上方);
②连接,交于点D;
③连接,与交于点E.
(1)求证:为的切线;
(2)求的长度.
【答案】(1)画图见解析,证明见解析
(2)
【分析】(1)根据题意作图,首先根据勾股定理得到,然后证明出,得到,即可证明出为的切线;
(2)首先根据全等三角形的性质得到,然后证明出,利用相似三角形的性质求解即可.
【详解】(1)如图所示,
∵是的切线,
∴,
∵,,
∴,
∵,,
∴,
∴,
又∵,,
∴,
∴,
∴,
∵点D在上,
∴为的切线;
(2)∵,
∴,
∵,,
∴,
∴,即,
∴解得.
【点睛】此题考查了格点作图,圆切线的性质和判定,全等三角形的性质和判定,相似三角形的性质和判定等知识,解题的关键是熟练掌握以上知识点.
18.(2021·湖北荆州·中考真题)如图,在的正方形网格图形中小正方形的边长都为1,线段与的端点都在网格小正方形的顶点(称为格点)上.请在网格图形中画图:
(1)以线段为一边画正方形,再以线段为斜边画等腰直角三角形,其中顶点在正方形外;
(2)在(1)中所画图形基础上,以点为其中一个顶点画一个新正方形,使新正方形的面积为正方形和面积之和,其它顶点也在格点上.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】本题考查了等腰三角形的性质、正方形的性质、勾股定理等知识,解题的关键是了解如何根据题意构造直角三角形并利用勾股定理.
(1)根据正方形的性质、等腰直角三角形的性质和网格的特点画出图形即可;
(2)先计算出新正方形的面积,从而得出边长,根据勾股定理和网格的特点画出图形即可.
【详解】(1)解:如图所示:
(2)解:∵新正方形的面积为正方形和面积之和,其它顶点也在格点上.
∴新正方形的面积为:,
∴新正方形的边长为:,
如图:正方形的边长为:,
∴正方形即为所求.
题型05 利用无刻度直尺作图
19.(2023·浙江绍兴·中考真题)如图是的网格,每个小正方形的边长均为1,半圆上的点均落在格点上.请按下列要求完成作图:要求一:仅用无刻度的直尺,且不能用直尺中的直角;要求二:保留作图痕迹.
(1)在图中作出弧的中点D.
(2)连结,作出的角平分线.
(3)在上作出点P,使得.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
【分析】(1)连与网格线交于一格点,以O为端点,作射线与圆弧交于点D,
(2)作射线,则即是的角平分线,
(3)连结并延长,交的延长线于点与交于点F,连结并延长交于点P,则.
本题考查了无刻度直尺作图,垂径定理,圆周角定理,角平分线的性质定理,解题的关键是:熟练掌握无刻度直尺作图,与相关定理的结合.
【详解】(1)解:由格点可知为中点,根据垂径定理可得,点D为弧的中点,点D即为所求,
(2)解:∵点D为弧的中点,
根据圆周角定理,可得,即为所求,
(3)解:∵为直径,
∴,,
∵,,
∴,
∴,,
∴是的垂直平分线,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,作图如下:
.
20.(2024·湖北武汉·中考真题)如图是由小正方形组成的网格,每个小正方形的顶点叫做格点.三个顶点都是格点.仅用无刻度的直尺在给定网格中完成四个画图任务,每个任务的画线不得超过三条.
(1)在图(1)中,画射线交于点D,使平分的面积;
(2)在(1)的基础上,在射线上画点E,使;
(3)在图(2)中,先画点F,使点A绕点F顺时针旋转到点C,再画射线交于点G;
(4)在(3)的基础上,将线段绕点G旋转,画对应线段(点A与点M对应,点B与点N对应).
【答案】(1)作图见解析
(2)作图见解析
(3)作图见解析
(4)作图见解析
【分析】本题考查了网格作图.熟练掌握全等三角形性质,平行四边形性质,等腰三角形性质,等腰直角三角形性质,是解题的关键.
(1)作矩形,对角线交于点D,做射线,即可;
(2)作,射线于点Q,连接交于点E,即可;
(3)在下方取点F,使,是等腰直角三角形,连接, ,交于点G,即可;
(4)作,交于点M,作,交于点N,连接,即可.
【详解】(1)如图,作线段,使四边形是矩形,交于点D,做射线,点D即为所求作;
(2)如图,作,作于点Q,连接交于点E,点E即为作求作;
(3)如图,在下方取点F,使,连接,连接并延长,交于点G,点F,G即为所求作;
(4)如图,作,交射线于点M,作,交于点N,连接,线段即为所求作.
21.(2023·湖北·中考真题)已知正六边形,请仅用无刻度的直尺完成下列作图(保留作图痕迹,不写作法,用虚线表示作图过程,实线表示作图结果).
(1)在图1中作出以为对角线的一个菱形;
(2)在图2中作出以为边的一个菱形.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】(1)根据菱形的性质对角线互相垂直平分即可作出图形.
(2)根据菱形的性质四条边平行且相等即可作出图形.
【详解】(1)解:如图,菱形即为所求(点,可以对调位置):
(2)解:如图,菱形即为所求.
是菱形,且要求为边,
①当为上底边的时候,作,且,向右下偏移,如图所示,
②当为上底边的时候,作,且,向左下偏移如图所示,
③当为下底边的时候,作,且,向左上偏移如图所示,
④当为下底边的时候,作,且,向右上偏移如图所示,
【点睛】本题考查了作图-复杂作图,复杂作图是结合了几何图形的性质和基本作图的方法,涉及到的知识点有菱形的性质和判定,解题的关键在于熟悉菱形的几何性质和正六边形的几何性质,将复杂作图拆解成基本作图.
题型06 与尺规作图有关的阅读理解类问题
22.(2024·江苏镇江·中考真题)主题学习:仅用一把无刻度的直尺作图
【阅读理解】
任务:如图1,点D、E分别在的边、上,,仅用一把无刻度的直尺作、的中点.
操作:如图2,连接、交于点P,连接交于点M,延长交于点N,则M、N分别为、的中点.
理由:由可得及,所以,.所以,.同理,由及,可得,.所以.所以,则,,即M、N分别为、的中点.
【实践操作】
请仅用一把无刻度的直尺完成下列作图,要求:不写作法,保留作图痕迹.
(1)如图3,,点E、F在直线上.
①作线段的中点;
②在①中作图的基础上,在直线上位于点F的右侧作一点P,使得;
(2)小明发现,如果重复上面的过程,就可以作出长度是已知线段长度的3倍、4倍、…k倍(k为正整数)的线段.如图4,,已知点、在上,他利用上述方法作出了.点E、F在直线上,请在图4中作出线段的三等分点;
【探索发现】
请仅用一把无刻度的直尺完成作图,要求:不写作法,保留作图痕迹.
(3)如图5,是的中位线.请在线段上作出一点Q,使得(要求用两种方法).
【答案】(1)①见解析,②见解析;
(2)见解析;
(3)见解析
【分析】实践操作(1)①根据[阅读理解]部分的作法:在上方任取一点,得到,与交于点,交于点,连接,交于点,作射线交,分别于,,点即为所求点;
②作射线交于点,作射线交于点,点即为所求;
(2)根据上述作法,有两种作法;
[探索发现]如作法一,根据相似可知,连接,交于点,则,即点是的三等分点之一,由此可以得出过点作的平行线;同理可得点是的三等分点之一,则,即点为所求作点.
【详解】解:[实践操作]
(1)①如图,
点即为所求作的点;
②如图,
点即为所求作的点;
(2)如图,
作法一、
作法二、
点,即为所求作的点;
[探索发现](3)如图,
作法一、
作法二、
作法三、
作法四、
作法五、
点即为所求的点.
【点睛】本题主要相似三角形的性质与判定,复杂的几何作图,考查类比的数学思想,理解[阅读理解]部分中,为中点是解题关键.
23.(2024·甘肃兰州·中考真题)观察发现:劳动人民在生产生活中创造了很多取材简单又便于操作的方法,正如木匠刘师傅的“木条画直角法”,如图1,他用木条能快速画出一个以点A为顶点的直角,具体作法如下:
①本条的两端分别记为点M,N,先将木条的端点M与点A重合,任意摆放木条后,另一个端点N的位置记为点B,连接;
②木条的端点N固定在点B处,将木条绕点B顺时针旋转一定的角度,端点M的落点记为点C(点A,B,C不在同一条直线上);
③连接并延长,将木条沿点C到点B的方向平移,使得端点M与点B重合,端点N在延长线上的落点记为点D;
④用另一根足够长的木条画线,连接,,则画出的是直角.
操作体验:(1)根据“观察发现”中的信息重现刘师傅的画法,如图2,,请画出以点A为顶点的直角,记作;
推理论证:(2)如图1,小亮尝试揭示此操作的数学原理,请你补全括号里的证明依据:
证明:,
与是等腰三角形.
.(依据1______)
.
,(依据2______)
,
.
依据1:______;依据2:______;
拓展探究:(3)小亮进一步研究发现,用这种方法作直角存在一定的误差,用平时学习的尺规作图的方法可以减少误差.如图3,点O在直线l上,请用无刻度的直尺和圆规在图3中作出一个以O为顶点的直角,记作,使得直角边(或)在直线l上.(保留作图痕迹,不写作法)
【答案】(1)见详解,(2)等边对等角(等腰三角形的性质);三角形内角和定理;(3)见详解
【分析】本题主要考查等腰三角形的性质、三角形内角和定理以及尺规作图的作垂线,
(1)根据“观察发现”延长至点D,且,连接即可知以点A为顶点的为直角;
(2)根据作图可知利用了等边对等角,以及三角形内角和定理;
(3)根据过定点作已知直线的垂线的方法作图即可.
【详解】解:[操作体验] (1)
[推理论证](2)依据1:等边对等角(等腰三角形的性质);依据2:三角形内角和定理;
故答案为:等边对等角(等腰三角形的性质);三角形内角和定理;
[拓展探究](3)
24.(2024·甘肃临夏·中考真题)根据背景素材,探索解决问题.
平面直角坐标系中画一个边长为2的正六边形
背景素材
六等分圆原理,也称为圆周六等分问题,是一个古老而经典的几何问题,旨在解决如何使用直尺和圆规将一个圆分成六等份的问题.这个问题由欧几里得在其名著《几何原本》中详细阐述.
已知条件
点与坐标原点重合,点在轴的正半轴上且坐标为
操作步骤
①分别以点,为圆心,长为半径作弧,两弧交于点;
②以点为圆心,长为半径作圆;
③以的长为半径,在上顺次截取;
④顺次连接,,,,,得到正六边形.
问题解决
任务一
根据以上信息,请你用不带刻度的直尺和圆规,在图中完成这道作图题(保留作图痕迹,不写作法)
任务二
将正六边形绕点顺时针旋转,直接写出此时点所在位置的坐标:______.
【答案】任务一:见解析;任务二:
【分析】本题考查尺规作图,弧、弦、圆心角的关系,旋转的性质.利用数形结合的思想是解题关键.
任务一:根据操作步骤作出,再根据弧、弦、圆心角的关系,分别作出,即得出,最后顺次连接即可;
任务二:由旋转的性质可知,即得出,即此时点所在位置的坐标为.
【详解】解:任务一:如图,正六边形即为所作;
任务二:如图,
由旋转可知,
∴,
∴.
故答案为:.
25.(2023·甘肃兰州·中考真题)综合与实践
问题探究:(1)如图1是古希腊数学家欧几里得所著的《几何原本》第1卷命题9:“平分一个已知角.”即:作一个已知角的平分线,如图2是欧几里得在《几何原本》中给出的角平分线作图法:在和上分别取点C和D,使得,连接,以为边作等边三角形,则就是的平分线.
请写出平分的依据:____________;
类比迁移:
(2)小明根据以上信息研究发现:不一定必须是等边三角形,只需即可.他查阅资料:我国古代已经用角尺平分任意角.做法如下:如图3,在的边,上分别取,移动角尺,使角尺两边相同刻度分别与点M,N重合,则过角尺顶点C的射线是的平分线,请说明此做法的理由;
拓展实践:
(3)小明将研究应用于实践.如图4,校园的两条小路和,汇聚形成了一个岔路口A,现在学校要在两条小路之间安装一盏路灯E,使得路灯照亮两条小路(两条小路一样亮),并且路灯E到岔路口A的距离和休息椅D到岔路口A的距离相等.试问路灯应该安装在哪个位置?请用不带刻度的直尺和圆规在对应的示意图5中作出路灯E的位置.(保留作图痕迹,不写作法)
【答案】(1);(2)证明见解析;(3)作图见解析;
【分析】(1)先证明,可得,从而可得答案;
(2)先证明,可得,可得是的角平分线;
(3)先作的角平分线,再在角平分线上截取即可.
【详解】解:(1)∵,,,
∴,
∴,
∴是的角平分线;
故答案为:
(2)∵,,,
∴,
∴,
∴是的角平分线;
(3)如图,点即为所求作的点;
.
【点睛】本题考查的是全等三角形的判定与性质,角平分线的定义与角平分线的性质,作已知角的角平分线,理解题意,熟练的作角的平分线是解本题的关键.
26.(2023·浙江金华·中考真题)如图,为制作角度尺,将长为10,宽为4的矩形分割成的小正方形网格.在该矩形边上取点,来表示的度数.阅读以下作图过程,并回答下列问题:
(答题卷用)
作法(如图)
结论
①在上取点,使.
,点表示.
②以为圆心,8为半径作弧,与交于点.
,点表示.
③分别以为圆心,大于长度一半的长为半径作弧,相交于点,连结与相交于点.
…
④以为圆心,的长为半径作弧,与射线交于点,连结交于点.
…
(1)分别求点表示的度数.
(2)用直尺和圆规在该矩形的边上作点,使该点表示(保留作图痕迹,不写作法).
【答案】(1)点表示;点表示
(2)见解析
【分析】(1)根据矩形的性质可求出度数,根据线段垂直平分线的性质度数,即可求出的度数,从而知道点表示度数;利用半径相等即可求出,再根据平行线的性质即可求出以及对应的度数,从而知道点表示度数.
(2)利用角平分线的性质作图即可求出答案.
【详解】(1)解:①四边形是矩形,
.
由作图可知,是的中垂线,
.
.
.
点表示.
②由作图可知,.
.
又,
.
.
∴点表示.
故答案为:点表示,点表示.
(2)解:如图所示,
作的角平分线等.如图2,点即为所求作的点.
∵点表示,点表示.
.
∴表示.
【点睛】本题考查的是尺规作图的应用,涉及到的知识点有线段垂直平分线、角平分线性质、圆的相关性质,解题的关键需要正确理解题意,清楚知道用到的相关知识点.
题型07 与尺规作图有关的补充证明过程问题
27.(2023·重庆·中考真题)学习了平行四边形后,小虹进行了拓展性研究.她发现,如果作平行四边形一条对角线的垂直平分线,那么这个平行四边形的一组对边截垂直平分线所得的线段被垂足平分. 她的解决思路是通过证明对应线段所在的两个三角形全等得出结论.请根据她的思路完成以下作图与填空:
用直尺和圆规,作的垂直平分线交于点E,交于点F,垂足为点O.(只保留作图痕迹)
已知:如图,四边形是平行四边形,是对角线,垂直平分,垂足为点O.
求证:.
证明:∵四边形是平行四边形,
∴.
∴ ① .
∵垂直平分,
∴ ② .
又___________③ .
∴.
∴.
小虹再进一步研究发现,过平行四边形对角线中点的直线与平行四边形一组对边相交形成的线段均有此特征.请你依照题意完成下面命题:
过平行四边形对角线中点的直线 ④ .
【答案】作图:见解析;;;;被平行四边形一组对边所截,截得的线段被对角线中点平分
【分析】根据线段垂直平分线的画法作图,再推理证明即可并得到结论.
【详解】解:如图,即为所求;
证明:∵四边形是平行四边形,
∴.
∴ .
∵垂直平分,
∴.
又 .
∴.
∴.
故答案为:;;;
由此得到命题:过平行四边形对角线中点的直线被平行四边形一组对边所截,截得的线段被对角线中点平分,
故答案为:被平行四边形一组对边所截,截得的线段被对角线中点平分.
【点睛】此题考查了平行四边形的性质,作线段的垂直平分线,全等三角形的判定和性质,熟练掌握平行四边形的性质及线段垂直平分线的作图方法是解题的关键.
28.(2023·内蒙古赤峰·中考真题)已知:如图,点M在的边上.
求作:射线,使.且点N在的平分线上.
作法:①以点O为圆心,适当长为半径画弧,分别交射线,于点C,D.
②分别以点C,D为圆心.大于长为半径画弧,两弧在的内部相交于点P.
③画射线.
④以点M为圆心,长为半径画弧,交射线于点N.
⑤画射线.
射线即为所求.
(1)用尺规作图,依作法补全图形(保留作图痕迹);
(2)根据以上作图过程,完成下面的证明.
证明:∵平分.
∴ ① ,
∵,
∴ ② ,( ③ ).(括号内填写推理依据)
∴.
∴.( ④ ).(填写推理依据)
【答案】(1)见解析
(2)①,②,③等边对等角;④内错角相等,两直线平行
【分析】(1)根据题意用尺规作图,依作法补全图形即可;
(2)由平分推导,由推导,从而推出,继而利用“内错角相等,两直线平行”判定.
【详解】(1)根据意义作图如下:射线即为所求作的射线.
(2)证明:∵平分.
∴,
∵,
∴,(等边对等角).(括号内填写推理依据)
∴.
∴.(内错角相等,两直线平行).(填写推理依据)
故答案为:①,②,③等边对等角;④内错角相等,两直线平行.
【点睛】本题考查作尺规作图—作角平分线和相等线段,等边对等角,平行线的判定等知识,根据题意正确画出图形是解题的关键.
29.(2024·重庆·中考真题)在学习了矩形与菱形的相关知识后,小明同学进行了更深入的研究,他发现,过矩形的一条对角线的中点作这条对角线的垂线,与矩形两边相交的两点和这条对角线的两个端点构成的四边形是菱形,可利用证明三角形全等得到此结论.根据他的想法与思路,完成以下作图与填空:
(1)如图,在矩形中,点是对角线的中点.用尺规过点作的垂线,分别交,于点,,连接,.(不写作法,保留作图痕迹)
(2)已知:矩形,点,分别在,上,经过对角线的中点,且.求证:四边形是菱形.
证明:∵四边形是矩形,
∴.
∴①,.
∵点是的中点,
∴②.
∴(AAS).
∴③.
又∵,
∴四边形是平行四边形.
∵,
∴四边形是菱形.
进一步思考,如果四边形是平行四边形呢?请你模仿题中表述,写出你猜想的结论:④.
【答案】(1)见解析
(2)①;②;③;④四边形是菱形
【分析】本题主要考查了矩形的性质,平行四边形的性质与判定,菱形的判定,垂线的尺规作图:
(1)根据垂线的尺规作图方法作图即可;
(2)根据矩形或平行四边形的对边平行得到,,进而证明,得到,即可证明四边形是平行四边形.再由,即可证明四边形是菱形.
【详解】(1)解:如图所示,即为所求;
(2)证明:∵四边形是矩形,
∴.
∴,.
∵点是的中点,
∴.
∴.
∴.
又∵,
∴四边形是平行四边形.
∵,
∴四边形是菱形.
猜想:过平行四边形的一条对角线的中点作这条对角线的垂线,与平行四边形两边相交的两点和这条对角线的两个端点构成的四边形是菱形;
证明:∵四边形是平行四边形,
∴.
∴,.
∵点是的中点,
∴.
∴.
∴.
又∵,
∴四边形是平行四边形.
∵,
∴四边形是菱形.
故答案为:①;②;③;④四边形是菱形.
30.(2022·重庆·中考真题)在学习矩形的过程中,小明遇到了一个问题:在矩形中,是边上的一点,试说明的面积与矩形的面积之间的关系.他的思路是:首先过点作的垂线,将其转化为证明三角形全等,然后根据全等三角形的面积相等使问题得到解决.请根据小明的思路完成下面的作图与填空:
证明:用直尺和圆规,过点作的垂线,垂足为(只保留作图㾗迹).
在和中,
∵,
∴.
又,
∴__________________①
∵,
∴__________________②
又__________________③
∴.
同理可得__________________④
∴.
【答案】、、、
【分析】过点作的垂线,垂足为,分别利用AAS证得,,利用全等三角形的面积相等即可求解.
【详解】证明:用直尺和圆规,过点作的垂线,垂足为(只保留作图㾗迹).
如图所示,
在和中,
∵,
∴.
又,
∴①
∵,
∴②
又③
∴.
同理可得④
∴.
故答案为:、、、
【点睛】本题考查了全等三角形的判定和性质,掌握全等三角形的面积相等是解题的关键.
题型08 与尺规作图有关的计算/证明类问题
31.(2024·江苏无锡·中考真题)如图,在中,.
(1)尺规作图:作的角平分线,在角平分线上确定点,使得;(不写作法,保留痕迹)
(2)在(1)的条件下,若,,,则的长是多少?(请直接写出的值)
【答案】(1)见详解
(2)
【分析】(1)作的角平分线和线段的垂直平分线相交于点D,即为所求.
(2)过点D作交与点E,过点D作交与点F,先利用角平分线的性质定理证明四边形为正方形,设,则,,以为等量关系利用勾股定理解出x,在利用勾股定理即可求出.
【详解】(1)解:如下图:即为所求.
(2)过点D作交与点E,过点D作交与点F,
则,
又∵
∴四边形为矩形,
∵是的平分线,
∴,
∴四边形为正方形,
∴,
设,
∴,,
在中,,
在中,,
∵
∴
∴
解得:,
∴.
【点睛】本题主要考查了作角平分线以及垂直平分线,角平分线的性质定理,正方形的判定以及勾股定理的应用,作出图形以及辅助线是解题的关键.
32.(2024·广东广州·中考真题)如图,中,.
(1)尺规作图:作边上的中线(保留作图痕迹,不写作法);
(2)在(1)所作的图中,将中线绕点逆时针旋转得到,连接,.求证:四边形是矩形.
【答案】(1)作图见解析
(2)证明见解析
【分析】本题考查的是作线段的垂直平分线,矩形的判定,平行四边形的判定与性质,旋转的性质;
(1)作出线段的垂直平分线EF,交于点O,连接,则线段即为所求;
(2)先证明四边形为平行四边形,再结合矩形的判定可得结论.
【详解】(1)解:如图,线段即为所求;
(2)证明:如图,
∵由作图可得:,由旋转可得:,
∴四边形为平行四边形,
∵,
∴四边形为矩形.
33.(2024·黑龙江绥化·中考真题)已知:.
(1)尺规作图:画出的重心.(保留作图痕迹,不要求写作法和证明)
(2)在(1)的条件下,连接,.已知的面积等于,则的面积是______.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】本题考查了三角形重心的性质,尺规画垂线;
(1)分别作的中线,交点即为所求;
(2)根据三角形重心的性质可得,根据三角形中线的性质可得
【详解】(1)解:如图所示
作法:①作的垂直平分线交 于点
②作的垂直平分线交于点
③连接、相交于点
④标出点 ,点 即为所求
(2)解:∵是的重心,
∴
∴
∵的面积等于,
∴
又∵是的中点,
∴
故答案为:.
34.(2024·广西·中考真题)如图,在中,,.
(1)尺规作图:作线段的垂直平分线l,分别交,于点D,E:(要求:保留作图痕迹,不写作法,标明字母)
(2)在(1)所作的图中,连接,若,求的长.
【答案】(1)见详解
(2)
【分析】(1)分别以A、B为圆心,大于为半径画弧,分别交,于点D,E,作直线,则直线l即为所求.
(2)连接,由线段垂直平分线的性质可得出,由等边对等角可得出,由三角形内角和得出,则得出为等腰直角三角形,再根据正弦的定义即可求出的长.
【详解】(1)解:如下直线l即为所求.
(2)连接如下图:
∵为线段的垂直平分线,
∴,
∴,
∴,
∴为等腰直角三角形,
∴,
∴
【点睛】本题主要考查了作线段的垂线平分线,线段的垂线平分线的性质,等腰三角形的性质,三角形内角和定理以及正弦的定义.掌握线段的垂直平分线的性质是解题的关键.
35.(2024·福建·中考真题)如图,已知直线 .
(1)在所在的平面内求作直线,使得 ,且与间的距离恰好等于与间的距离;(要求:尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
(2)在(1)的条件下,若与间的距离为2,点分别在上,且为等腰直角三角形,求的面积.
【答案】(1)见解析;
(2)的面积为1或.
【分析】本题主要考查基本作图,平行线的性质,全等三角形的判定,勾股定理以及分类讨论思想:
(1)先作出与的垂线,再作出夹在间垂线段的垂直平分线即可;
(2)分;;三种情况,结合三角形面积公式求解即可
【详解】(1)解:如图,
直线就是所求作的直线.
(2)①当时,
,直线与间的距离为2,且与间的距离等于与间的距离,根据图形的对称性可知:,
,
.
②当时,
分别过点作直线的垂线,垂足为,
.
,直线与间的距离为2,且与间的距离等于与间的距离,
.
,,
,,
.
在中,由勾股定理得,
.
.
③当时,同理可得,.
综上所述,的面积为1或.
36.(2024·江苏扬州·中考真题)如图,已知及边上一点.
(1)用无刻度直尺和圆规在射线上求作点,使得;(保留作图痕迹,不写作法)
(2)在(1)的条件下,以点为圆心,以为半径的圆交射线于点,用无刻度直尺和圆规在射线上求作点,使点到点的距离与点到射线的距离相等;(保留作图痕迹,不写作法)
(3)在(1)、(2)的条件下,若,,求的长.
【答案】(1)作图见详解
(2)作图见详解
(3)
【分析】(1)根据尺规作角等于已知角的方法即可求解;
(2)根据尺规作圆,作垂线的方法即可求解;
(3)根据作图可得是直径,结合锐角三角函数的定义可得的值,根据勾股定理可求出的值,在直角中运用勾股定理即可求解.
【详解】(1)解:如图所示,
∴;
点O即为所求
(2)解:如图所示,
连接,以点为圆心,以为半径画弧交于点,以点为圆心,以任意长为半径画弧交于点,分别以点为圆心,以大于为半径画弧,交于点,连接并延长交于点,
∵是直径,
∴,即,
根据作图可得,
∴,即,是点到的距离,
∵,
∴,
∴,
点即为所求点的位置;
(3)解:如图所示,
根据作图可得,,连接,
∴在中,,
∴,
∴,
∵是直径,
∴,
∴,
设,则,
∴在中,,
解得,(负值舍去),
∴,
在中,.
【点睛】本题主要考查尺规作角等于已知角,尺规作垂线,勾股定理,锐角三角函数的定义等知识的综合,掌握以上知识的综合运用是解题的关键.
题型09 尺规作图与实际问题
37.(2024·甘肃·中考真题)马家窑文化以发达的彩陶著称于世,其陶质坚固,器表细腻,红、黑、白彩共用,彩绘线条流畅细致,图案繁缛多变,形成了绚丽典雅的艺术风格,创造了一大批令人惊叹的彩陶艺术精品,体现了古代劳动人民的智慧.如图1的彩陶纹样呈现的是三等分圆周,古人用等边三角形三点定位的方法确定圆周的三等分点,这种方法和下面三等分圆周的方法相通.如图2,已知和圆上一点M.作法如下:
①以点M为圆心,长为半径,作弧交于A,B两点;
②延长交于点C;
即点A,B,C将的圆周三等分.
(1)请你依据以上步骤,用不带刻度的直尺和圆规在图2中将的圆周三等分(保留作图痕迹,不写作法);
(2)根据(1)画出的图形,连接,,,若的半径为,则的周长为______.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】(1)根据尺规作图的基本步骤解答即可;
(2)连接,设的交点为D,得到,根据的半径为,是直径,是等边三角形,计算即可.
本题考查了尺规作图,圆的性质,等边三角形的性质,熟练掌握尺规作图的方法和圆的性质是解题的关键.
【详解】(1)根据基本作图的步骤,作图如下:
则点A,B,C是求作的的圆周三等分点.
(2)连接,设的交点为D,
根据垂径定理得到,
∵的半径为,是直径,是等边三角形,
∴,,
∴,
∴的周长为,
故答案为:.
38.(2023·江苏徐州·中考真题)两汉文化看徐州,桐桐在徐州博物馆“天工汉玉”展厅参观时了解到;玉璧,玉环为我国的传统玉器,通常为正中带圆孔的扇圆型器物,据《尔雅·释器》记载:“肉倍好,谓之璧;肉好若一,调之环.”如图1,“肉”指边(阴影部分),“好”指孔,其比例关系见图示,以考古发现看,这两种玉器的“肉”与“好”未必符合该比例关系.
(1)若图1中两个大圆的直径相等,则璧与环的“肉”的面积之比为 ;
(2)利用圆规与无刻度的直尺,解决下列问题(保留作图痕迹,不写作法).
①图2为徐州狮子山楚王墓出土的“雷纹玉环”及其主视图,试判断该件玉器的比例关系是否符合“肉好若一”?
②图3表示一件圆形玉坯,若将其加工成玉璧,且比例关系符合“肉倍好”,请画出内孔.
【答案】(1)
(2)①符合,图见详解;②图见详解
【分析】(1)根据圆环面积可进行求解;
(2)①先确定该圆环的圆心,然后利用圆规确定其比例关系即可;②先确定好圆的圆心,然后根据平行线所截线段成比例可进行作图.
【详解】(1)解:由图1可知:璧的“肉”的面积为;环的“肉”的面积为,
∴它们的面积之比为;
故答案为;
(2)解:①在该圆环任意画两条相交的线,且交点在外圆的圆上,且与外圆的交点分别为A、B、C,则分别以A、B为圆心,大于长为半径画弧,交于两点,连接这两点,同理可画出线段的垂直平分线,线段的垂直平分线的交点即为圆心O,过圆心O画一条直径,以O为圆心,内圆半径为半径画弧,看是否满足“肉好若一”的比例关系即可
由作图可知满足比例关系为的关系;
②按照①中作出圆的圆心O,过圆心画一条直径,过点A作一条射线,然后以A为圆心,适当长为半径画弧,把射线三等分,交点分别为C、D、E,连接,然后分别过点C、D作的平行线,交于点F、G,进而以为直径画圆,则问题得解;如图所示:
【点睛】本题主要考查圆的基本性质及平行线所截线段成比例,熟练掌握圆的基本性质及平行线所截线段成比例是解题的关键.
39.(2022·甘肃兰州·中考真题)综合与实践
问题情境:我国东周到汉代一些出土实物上反映出一些几何作图方法,如侯马铸铜遗址出土车軎范、芯组成的(如图1),它的端面是圆形,如图2是用“矩”(带直角的角尺)确定端面圆心的方法:将“矩”的直角尖端A沿圆周移动,直到,在圆上标记A,B,C三点;将“矩”向右旋转,使它左侧边落在A,B点上,“矩”的另一条边与圆的交点标记为D点,这样就用“矩”确定了圆上等距离的A,B,C,D四点,连接AD,BC相交于点,这样就用“矩”确定了圆上等距离的A,B,C,D四点,连接AD,BC相交于点O,即O为圆心.
(1)问题解决:请你根据“问题情境”中提供的方法,用三角板还原我国古代几何作图确定圆心O.如图3,点A,B,C在上,,且,请作出圆心O.(保留作图痕迹,不写作法)
(2)类比迁移:小梅受此问题的启发,在研究了用“矩”(带直角的角尺)确定端面圆心的方法后发现,如果AB和AC不相等,用三角板也可以确定圆心O.如图4,点A,B,C在上,,请作出圆心O.(保留作图痕迹,不写作法)
(3)拓展探究:小梅进一步研究,发现古代由“矩”度量确定圆上等距离点时存在误差,用平时学的尺规作图的方法确定圆心可以减少误差.如图5,点A,B,C是上任意三点,请用不带刻度的直尺和圆规作出圆心O.(保留作图痕迹,不写作法)请写出你确定圆心的理由:______________________________.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
【分析】(1)作∠ABD=90°, BD与圆相交于D,连接BC、AD相交 于点O,即可;
(2)作∠ABD=90°, BD与圆相交于D,连接BC、AD相交 于点O,即可;
(3)作AB的垂直平分线DE,作AC的垂直平分线MN,DE交MN于O,即可,则垂径定理得出确定圆心的理由即可.
【详解】(1)解:如图所示,点O就是圆的圆心.
作∠ABD=90°, BD与圆相交于D,连接BC、AD相交 于点O,
∵∠CAB=∠ABD=90°,
∴BC、AD是圆的直径,
∴点O是圆的圆心.
(2)解:如图所示,点O就是圆的圆心.
作∠ABD=90°, BD与圆相交于D,连接BC、AD相交 于点O,
∵∠CAB=∠ABC=90°,
∴BC、AD是圆的直径,
∴点O是圆的圆心.
(3)解:如图所示 ,点O就是圆的圆心.
作AB的垂直平分线DE,作AC的垂直平分线MN,DE交MN于O,
∵DE垂直平分AB,
∴DE经过圆心,即圆心必在直线DE上,
∵MN垂直平分AC,
∴MN经过圆心,即圆心必在直线MN上,
∴DE与MN的交点O是圆心.
确定圆心的理由:弦的垂直平分线经过圆心.
【点睛】本题考查圆周角定理的推论,垂径定理的推论,尺规作线段垂直平分线,熟练掌握直角的圆周角所对的弦是直径是解题的关键.
40.(2024·广东·模拟预测)综合与实践
【提出问题】唐朝诗人李颀的诗《古从军行》开头两句“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河,“中隐含着一个有趣的数学问题——将军饮马问题.如图,将军从山脚下的点出发,到达河岸点饮马后再回到点宿营,请问怎样走才能使总路程最短?
【分析问题】
如图,取点关于河岸线的对称点,连接,,当三点共线时,点为饮马的地方,,此时所走的路程就是最短的.
【解决问题】
()当三点共线时路程最短的依据是 ;
【迁移应用】
()如图,两个村庄在河岸 的同侧,两村到河岸的距离分别为千米,千米,(千米,现要在河岸上建一水厂,从处向铺设管道以输送自来水,使得铺设所需的管道长度和最少.
①请在河岸上作出水厂的位置,并写出作图过程;
②若铺设水管的工程费用为元/千米,求出铺设水管最节省的总费用.
【答案】()两点之间线段最短;()①作图见解析;②元.
【分析】本题考查了轴对称最短路径问题,勾股定理,两点之间线段最短,掌握轴对称的性质是解题的关键.
()根据两点之间线段最短即可求解;
()①如图,延长到点,使,连接交于点,点即为所求;②过点作的延长线于点,则,千米,千米,即得千米,利用勾股定理求出,即得到最短路线的长度,进而即可求解;
【详解】解:()当三点共线时路程最短的依据是两点之间线段最短,
故答案为:两点之间线段最短;
()①如图,延长到点,使,连接交于点,点即为所求;
②过点作的延长线于点,则,千米,千米,
∴千米,
∴千米,
∴最短路线千米,
∴铺设水管最节省的总费用为元.
题型10 与尺规作图有关的新考法问题
41.(2024·江苏常州·中考真题)对于平面内有公共点的两个图形,若将其中一个图形沿着某个方向移动一定的距离后与另一个图形重合,则称这两个图形存在“平移关联”,其中一个图形叫做另一个图形的“平移关联图形”.
(1)如图,是线段的四等分点.若,则在图中,线段的“平移关联图形”是________,________(写出符合条件的一种情况即可);
(2)如图,等边三角形的边长是.用直尺和圆规作出的一个“平移关联图形”,且满足(保留作图痕迹,不要求写作法);
(3)如图,在平面直角坐标系中,点的坐标分别是、、,以点为圆心,为半径画圆.若对上的任意点,连接所形成的图形都存在“平移关联图形”,且满足,直接写出的取值范围.
【答案】(1),
(2)图见解析(答案不唯一)
(3)或.
【分析】()根据平移的性质,进行求解即可;
()延长,在射线上截取线段,分别以为圆心,的长为半径画弧,两弧交于点,连接,即为所求;
()分在圆内和圆外两种情况,进行求解即可.
【详解】(1)解:∵是线段的四等分点.,
∴,
∴,
∴线段的平移图形是,;
故答案为:,;
(2)解:如图所示,即为所求;
由作图可知:,
∴四边形为菱形,
∴,
∵,
∴四边形为菱形,
∴,
∴即为所求;
(3)解:∵点的坐标分别是、、,
∴,
∴,,
∵对上的任意点,连接所形成的图形都存在“平移关联图形”,且满足,且,
∴或,
当在圆外时,当向上平移时,
∵,,
∴,
∴
当在圆内时,当向下平移时,
则,,
∴,
∴,
综上:或.
【点睛】本题考查图形的平移,点到圆上一点的最值,坐标与图形,勾股定理,菱形的判定,尺规作图等知识点,熟练掌握相关知识点,理解新定义,是解题的关键.
42.(2024·江苏徐州·中考真题)在中,点在边上,若,则称点是点的“关联点”.
(1)如图(1),在中,若,于点.试说明:点是点的“关联点”.
(2)如图(2),已知点在线段上,用无刻度的直尺和圆规作一个,使其同时满足下列条件:①点为点的“关联点”;②是钝角(保留作图痕迹,不写作法).
(3)若为锐角三角形,且点为点的“关联点”.设,,用含、的代数式表示的取值范围(直接写出结果).
【答案】(1)证明见解析
(2)图见解析
(3)或
【分析】(1)证,根据“关联点”的定义即可得结论;
(2)以为直径作,过点作的垂线,交于,由圆周角定理可得,由(1)可得,以为圆心,为半径作圆,在直线右侧的上取点作即可得答案;
(3)分类讨论,①当时,根据第二问可得出锐角三角形时C的位置,再利用勾股定理求出临界值范围即可,②当时,同①方法.
【详解】(1)证明:∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴点D是点C的“关联点”.
(2)解:如图,①作线段的垂直平分线,交于点;
②以为圆心,为半径作圆;
③过作交于点;
④以为圆心,为半径画圆,则点在上且在直线右侧.连接、,即为所求,
证明:∵在以为直径的圆上运动,
∴,
由(1)可知:,
∵,
∴.
(3)①当时,
如图所示,结合第(2)问,我们发现当点C在直线左侧、A的右侧时,是锐角三角形,
此时,
∵,且,,
在中,,
在中,,
;
②当时,同理可得:;
综上所述,或.
【点睛】本题主要考查了尺规作图,圆周角定理、相似三角形的判定和性质、勾股定理等内容,熟练掌握相关知识和正确理解题意是解题的关键.
43.(2024·吉林·中考真题)小明在学习时发现四边形面积与对角线存在关联,下面是他的研究过程:
【探究论证】
(1)如图①,在中,,,垂足为点D.若,,则______.
(2)如图②,在菱形中,,,则______.
(3)如图③,在四边形中,,垂足为点O.若,,则______;若,,猜想与a,b的关系,并证明你的猜想.
【理解运用】
(4)如图④,在中,,,,点P为边上一点.
小明利用直尺和圆规分四步作图:
(ⅰ)以点K为圆心,适当长为半径画弧,分别交边,于点R,I;
(ⅱ)以点P为圆心,长为半径画弧,交线段于点;
(ⅲ)以点为圆心,长为半径画弧,交前一条弧于点,点,K在同侧;
(ⅳ)过点P画射线,在射线上截取,连接,,.
请你直接写出的值.
【答案】(1)2,(2)4,(3),,证明见详解,(4)10
【分析】(1)根据三角形的面积公式计算即可;
(2)根据菱形的面积公式计算即可;
(3)结合图形有,,即可得,问题随之得解;
(4)先证明是直角三角形,由作图可知:,即可证明,再结合(3)的结论直接计算即可.
【详解】(1)∵在中,,,,
∴,
∴,
∴,
故答案为:2;
(2)∵在菱形中,,,
∴,
故答案为:4;
(3)∵,
∴,,
∵,
∴,
∴,
∵,,
∴,
故答案为:,
猜想:,
证明:∵,
∴,,
∵,
∴,
∴,
∵,,
∴;
(4)根据尺规作图可知:,
∵在中,,,,
∴,
∴是直角三角形,且,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,,
∴根据(3)的结论有:.
【点睛】本题考查了等腰三角形的性质,菱形的性质,作一个角等于已知角的尺规作图,勾股定理的逆定理等知识,难度不大,掌握作一个角等于已知角的尺规作图方法,是解答本题的关键.
44.(2023·湖北荆州·中考真题)如图1,点是线段上与点,点不重合的任意一点,在的同侧分别以,,为顶点作,其中与的一边分别是射线和射线,的两边不在直线上,我们规定这三个角互为等联角,点为等联点,线段为等联线.
(1)如图2,在个方格的纸上,小正方形的顶点为格点、边长均为1,为端点在格点的已知线段.请用三种不同连接格点的方法,作出以线段为等联线、某格点为等联点的等联角,并标出等联角,保留作图痕迹;
(2)如图3,在中,,,延长至点,使,作的等联角和.将沿折叠,使点落在点处,得到,再延长交的延长线于,连接并延长交的延长线于,连接.
①确定的形状,并说明理由;
②若,,求等联线和线段的长(用含的式子表示).
【答案】(1)见解析
(2)①等腰直角三角形,见解析;②;
【分析】(1)根据新定义,画出等联角;
(2)①是等腰直角三角形,过点作交的延长线于.由折叠得,,,证明四边形为正方形,进而证明,得出即可求解;
②过点作于,交的延长线于,则.证明,得出,在中,,,进而证明四边形为正方形,则,由,得出,根据相似三角形的性质得出,根据即可求解.
【详解】(1)解:如图所示(方法不唯一)
(2)①是等腰直角三角形.理由为:
如图,过点作交的延长线于.
由折叠得,,
,,
四边形为正方形
又,
,而,
是等腰直角三角形.
②过点作于,交的延长线于,则.
,
,
由是等腰直角三角形知:,
,
,,而,
,
在中,,,
,
,
,
由,,
∴四边形为正方形,,
由,得:,
∴,
,而,
即,解得:,
由①知:,,
.
【点睛】本题考查了几何新定义,正方形的性质与判定,折叠问题,全等三角形的性质与判定,相似三角形的性质与判定,勾股定理,理解新定义,掌握正方形的性质是解题的关键.
45.(2022·江苏镇江·中考真题)操作探究题
(1)已知是半圆的直径,(是正整数,且不是3的倍数)是半圆的一个圆心角.
操作:如图1,分别将半圆的圆心角(取1、4、5、10)所对的弧三等分(要求:仅用圆规作图,不写作法,保留作图痕迹);
交流:当时,可以仅用圆规将半圆的圆心角所对的弧三等分吗?
探究:你认为当满足什么条件时,就可以仅用圆规将半圆的圆心角所对的弧三等分?说说你的理由.
(2)如图2,的圆周角.为了将这个圆的圆周14等分,请作出它的一条14等分弧(要求:仅用圆规作图,不写作法,保留作图痕迹).
【答案】(1)作图见解析;交流:,或;
探究:正整数(不是3的倍数),理由见解析
(2)作图见解析
【分析】(1)由操作可知,如果可以用与的线性表示,那么该圆弧就可以被三等分
(2)将圆周14等分就是把所对的圆周角所对弧三等分即可,给出一种算法:
【详解】(1)
操作:
交流:,或;
探究:设,解得(为非负整数).
或设,解得(为正整数).
所以对于正整数(不是3的倍数),都可以仅用圆规将半圆的圆心角所对的弧三等分;
(2)
【点睛】本题考查了用圆规作图的基本技能,需要准确理解题意,对于复杂图形的作图要学会将其转化成基本图形去作,本题第二问利用转化思想,转化为第一问的思路从而得以解决,这也是本题求解的关键.
题型11 与尺规作图有关的压轴题
46.(2023·浙江嘉兴·中考真题)已知,是半径为1的的弦,的另一条弦满足,且于点H(其中点H在圆内,且).
(1)在图1中用尺规作出弦与点H(不写作法,保留作图痕迹).
(2)连结,猜想,当弦的长度发生变化时,线段的长度是否变化?若发生变化,说明理由:若不变,求出的长度;
(3)如图2,延长至点F,使得,连结,的平分线交的延长线于点P,点M为的中点,连结,若.求证:.
【答案】(1)作图见解析
(2)线段是定长,长度不发生变化,值为
(3)证明见解析
【分析】(1)以为圆心,大于长为半径画弧,交点为,连接,与交点为,与交点为,则,分别以为圆心,大于长为半径画弧,交点为,连接,则,以为圆心,长为半径画弧与交点为,则,以为圆心,长为半径画弧,交直线于,以为圆心,大于长为半径画弧,交点为,连接,则,与交点为,与交点为,即、点即为所求;
(2)如图2,连结,连接并延长交于,连结,,过作于,于,证明四边形是正方形,则可证是等腰直角三角形,则,由,可知,由是的直径,可得,则是等腰直角三角形,;
(3)如图3,延长、,交点为,由题意知是的中位线,则,,由,可得,证明,则,即,如图3,作的外接圆,延长交外接圆于点,连结、,由是的平分线,可得,则,证明,则,即,由,可得,进而结论得证.
【详解】(1)解:如图1,、点即为所求;
(2)当弦的长度发生变化时,线段的长度不变;
如图2,连结,连接并延长交于,连结,,过作于,于,则四边形是矩形,
∵,,
∴,
∴四边形是正方形,
∴,
∴,即,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∵,
∴,
∵是的直径,
∴,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴,
∴线段是定长,长度不发生变化,值为;
(3)证明:如图3,延长、,交点为,
∵,
∴点H为的中点,
又∵点M为的中点,
∴是的中位线,
∴,,
又∵,,
∴,
∵,
∴,
又∵,
∴,
∴,即,
如图3,作的外接圆,延长交外接圆于点,连结、,
∵是的平分线,
∴,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴.
【点睛】本题考查了作垂线,同弧或等弧所对的圆周角相等,正弦,正方形的判定与性质,等腰三角形的判定与性质,中位线,直径所对的圆周角为直角,全等三角形的判定与性质,相似三角形的判定与性质,角平分线等知识.解题的关键在于对知识的熟练掌握与灵活运用.
47.(2022·江苏盐城·中考真题)【经典回顾】
梅文鼎是我国清初著名的数学家,他在《勾股举隅》中给出多种证明勾股定理的方法图1是其中一种方法的示意图及部分辅助线.
在中,,四边形、和分别是以的三边为一边的正方形.延长和,交于点,连接并延长交于点,交于点,延长交于点.
(1)证明:;
(2)证明:正方形的面积等于四边形的面积;
(3)请利用(2)中的结论证明勾股定理.
(4)【迁移拓展】
如图2,四边形和分别是以的两边为一边的平行四边形,探索在下方是否存在平行四边形,使得该平行四边形的面积等于平行四边形、的面积之和.若存在,作出满足条件的平行四边形(保留适当的作图痕迹);若不存在,请说明理由.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
(4)存在,见解析
【分析】(1)根据正方形的性质和SAS证明△ACB≌△HCG,可得结论;
(2)证明S△CHG=S△CHL,所以S△AMI=S△CHL,由此可得结论;
(3)证明正方形ACHI的面积+正方形BFGC的面积=▱ADJK的面积+▱KJEB的面积=正方形ADEB,可得结论;
(4)如图2,延长IH和FG交于点L,连接LC,以A为圆心CL为半径画弧交IH于一点,过这一点和A作直线,以A为圆心,AI为半径作弧交这直线于D,分别以A,B为圆心,以AB,AI为半径画弧交于E,连接AD,DE,BE,则四边形ADEB即为所求.
【详解】(1)证明:如图1,连接HG,
∵四边形ACHI,ABED和BCGF是正方形,
∴AC=CH,BC=CG,∠ACH=∠BCG=90°,AB=AD,
∵∠ACB=90°,
∴∠GCH=360°﹣90°﹣90°﹣90°=90°,
∴∠GCH=∠ACB,
∴△ACB≌△HCG(SAS),
∴GH=AB=AD,
∵∠GCH=∠CHI=∠CGL=90°,
∴四边形CGLH是矩形,
∴CL=GH,
∴AD=LC;
(2)证明:∵∠CAI=∠BAM=90°,
∴∠BAC=∠MAI,
∵AC=AI,∠ACB=∠I=90°,
∴△ABC≌△AMI(ASA),
由(1)知:△ACB≌△HCG,
∴△AMI≌△HGC,
∵四边形CGLH是矩形,
∴S△CHG=S△CHL,
∴S△AMI=S△CHL,
∴正方形ACHI的面积等于四边形ACLM的面积;
(3)证明:由正方形可得,
又,所以四边形是平行四边形,
由(2)知,四边形是平行四边形,
由(1)知,,
所以,
延长交于,
同理有,
所以.
所以.
(4)解:如图为所求作的平行四边形.
【点睛】本题是四边形的综合题,考查的是全等三角形的性质和判定,平行四边形的性质和判定,矩形的性质和判定,正方形的性质,勾股定理的证明等知识;熟练掌握正方形的性质和全等三角形的判定与性质,根据图形面积的关系证出勾股定理是解题的关键,属于中考常考题型.
48.(2022·江苏常州·中考真题)(现有若干张相同的半圆形纸片,点是圆心,直径的长是,是半圆弧上的一点(点与点、不重合),连接、.
(1)沿、剪下,则是______三角形(填“锐角”、“直角”或“钝角”);
(2)分别取半圆弧上的点、和直径上的点、.已知剪下的由这四个点顺次连接构成的四边形是一个边长为的菱形.请用直尺和圆规在图中作出一个符合条件的菱形(保留作图痕迹,不要求写作法);
(3)经过数次探索,小明猜想,对于半圆弧上的任意一点,一定存在线段上的点、线段上的点和直径上的点、,使得由这四个点顺次连接构成的四边形是一个边长为的菱形.小明的猜想是否正确?请说明理由.
【答案】(1)直角
(2)见详解
(3)小明的猜想正确,理由见详解
【分析】(1)AB是圆的直径,根据圆周角定理可知∠ACB=90°,即可作答;
(2)以A为圆心,AO为半径画弧交⊙O于点E,再以E为圆心,EO为半径画弧交于⊙O点F连接EF、FO、EA,G、H点分别与A、O点重合,即可;
(3)当点C靠近点A时,设,,可证,推出,分别以M,N为圆心,MN为半径作弧交AB于点P,Q,可得,进而可证四边形MNQP是菱形;当点C靠近点B时,同理可证.
【详解】(1)解:如图,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
∴∠ACB是直角,
即△ABC是直角三角形,
故答案为:直角;
(2)解:以A为圆心,AO为半径画弧交⊙O于点E,再以E为圆心,EO为半径画弧交于⊙O点F连接EF、FO、EA,G、H点分别与A、O点重合,即可,
作图如下:
由作图可知AE=EF=FH=HG=OA=AB=6,
即四边形EFHG是边长为6cm的菱形;
(3)解:小明的猜想正确,理由如下:
如图,当点C靠近点A时,设,,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ .
分别以M,N为圆心,MN为半径作弧交AB于点P,Q,作于点D,于点E,
∴ .
∵ ,,,
∴ ,
在和中,
,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
又∵ ,
∴ 四边形MNQP是平行四边形,
又∵ ,
∴ 四边形MNQP是菱形;
同理,如图,当点C靠近点B时,采样相同方法可以得到四边形MNQP是菱形,
故小明的猜想正确.
【点睛】本题考查了圆周角定理、尺规作图、菱形的性质与判定等知识,解题的关键是理解题意,灵活运用上述知识解决问题.
49.(2024·广东深圳·中考真题)垂中平行四边形的定义如下:在平行四边形中,过一个顶点作关于不相邻的两个顶点的对角线的垂线交平行四边形的一条边,若交点是这条边的中点,则该平行四边形是“垂中平行四边形”.
(1)如图1所示,四边形为“垂中平行四边形”,,,则________;________;
(2)如图2,若四边形为“垂中平行四边形”,且,猜想与的关系,并说明理由;
(3)①如图3所示,在中,,,交于点,请画出以为边的垂中平行四边形,要求:点在垂中平行四边形的一条边上(温馨提示:不限作图工具);
②若关于直线对称得到,连接,作射线交①中所画平行四边形的边于点,连接,请直接写出的值.
【答案】(1),
(2),理由见解析
(3)①见解析;②或.
【分析】(1)根据题意可推出,得到,从而推出,再根据勾股定理可求得,再求得;
(2)根据题意可推出,得到,设,则,,再利用勾股定理得到,从而推出、,即可求得答案;
(3)①分情况讨论,第一种情况,作的平行线,使,连接,延长交于点;第二种情况,作的平分线,取交的平分线于点,延长交的延长线于点,在射线上取,连接;第三种情况,作,交的延长线于点,连接,作的垂直平分线;
在延长线上取点F,使,连接;
②根据①中的三种情况讨论:
第一种情况,根据题意可证得是等腰三角形,作,则,可推出,从而推出,计算可得,最后利用勾股定理即可求得;
第二种情况,延长、交于点,同理可得是等腰三角形,连接,可由,结合三线合一推出,从而推出,同第一种情况即可求得;
第三种情况无交点,不符合题意.
【详解】(1)解:,为的中点,,,,
,,
,即,解得,
,
;
故答案为:1;;
(2)解:,理由如下:
根据题意,在垂中四边形中,,且为的中点,
,;
又 ,
,
;
设,则,
,
,
,,
,
,
,
;
(3)解:①第一种情况:
作的平行线,使,连接,
则四边形为平行四边形;
延长交于点,
,
,
,
,,
,即,
为的中点;
故如图1所示,四边形即为所求的垂中平行四边形:
第二种情况:
作的平分线,取交的平分线于点,延长交的延长线于点,在射线上取,连接,
故为的中点;
同理可证明:,
则,
则四边形是平行四边形;
故如图2所示,四边形即为所求的垂中平行四边形:
第三种情况:
作,交的延长线于点,连接,作的垂直平分线;
在延长线上取点F,使,连接,
则为的中点,
同理可证明,从而,
故四边形是平行四边形;
故如图3所示,四边形即为所求的垂中平行四边形:
②若按照图1作图,
由题意可知,,
四边形是平行四边形,
,
,
是等腰三角形;
过P作于H,则,
,,
,,
,
;
,,
,
,即
∴
若按照图2作图,
延长、交于点,
同理可得:是等腰三角形,
连接,
,
,
,
,
;
同理,,
,,,
,即,
,
若按照图3作图,则:没有交点,不存在PE(不符合题意)
故答案为:或.
【点睛】本题考查了垂中平行四边形的定义,平行四边形的性质与判定,相似三角形的判定与性质,勾股定理,尺规作图,等腰三角形的判定与性质等,熟练掌握以上知识点,读懂题意并作出合适的辅助线是解题的关键.
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