内容正文:
专题12 正方形的性质和判定七种考法
目录
解题知识必备 1
压轴题型讲练 1
类型一、根据正方形的性质求角度 1
类型二、根据正方形的性质求线段长 4
类型三、求正方形重叠部分面积 8
类型四、根据正方形的性质证明 12
类型五、与正方形有关的作图问题(含无刻度作图) 16
类型六、正方形的性质与判定的多结论问题 21
类型七、正方形的性质与判定的综合问题 26
压轴能力测评(16题) 32
解题知识必备
1.正方形的概念、性质
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。正方形不仅是特殊的平行四边形,而且是有一组邻边相等的特殊的矩形,也是有一个角是直角的特殊的菱形。它具有矩形和菱形的一切性质。
2.正方形的判定
(1)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(概念)
(2)有一组邻边相等的矩形是正方形
(3)有一个角是直角的菱形是正方形
压轴题型讲练
类型一、根据正方形的性质求角度
例题:(23-24八年级下·北京·阶段练习)如图,在正方形外侧,作等边三角形,与相交于F,则为 .
【变式训练】
1.(23-24九年级上·四川成都·阶段练习)如图,以正方形的顶点A为圆心,以的长为半径画弧,交对角线于点E,再分别以D,E为圆心,以大于的长为半径画弧,两弧交于图中的点F,连接并延长,与的延长线交于点P,则 .
2.(23-24九年级上·陕西宝鸡·期末)如图,正方形的对角线,交于点O,P为边上一点,且,则的度数为 .
3.(23-24七年级上·河北邯郸·期末)将正方形沿着,翻折,点A,C的对应点分别是点,.
(1)如图1,若与重合,则 ;
(2)如图2,若与重叠部分的角度,则 .
类型二、根据正方形的性质求线段长
例题:(24-25九年级上·重庆綦江·期末)如图,正方形,,点为边边上的一点,,连接,把绕点顺时针旋转,得到△,连接,则的长为 .
【变式训练】
1.(24-25九年级上·广东深圳·期中)如图,在平面直角坐标系中,正方形的顶点D在y轴上且,,则点C的坐标是 .
2.(24-25九年级上·广东深圳·期中)如图,正方形的对角线交于点是边上一点,连接,过点O作,交于点N.若四边形的面积是,则的长为 .
3.(24-25九年级上·辽宁沈阳·期中)如图,正方形的边长为,点在线段上,且四边形为菱形,则的长为 .
类型三、求正方形重叠部分面积
例题:(24-25九年级上·北京·阶段练习)如图,点为正方形对角线的中点,将以点为直角顶点的直角绕点旋转(的边始终在正方形外),若正方形边长为2,则在旋转过程中与正方形重叠部分的面积为 .
【变式训练】
1.(2023·山东菏泽·一模)如图,两个边长为4的正方形重叠在一起,点是其中一个正方形的中心,则图中阴影部分的面积为 .
2.(24-25九年级上·四川成都·期中)如图,正方形的对角线相交于点,以点为顶点的正方形的两边,分别交正方形的两边,于点,,记的面积为,的面积为,若正方形的边长,,则的大小为 .
类型四、根据正方形的性质证明
例题:(23-24八年级下·北京西城·期中)点在正方形的边上(不与点,重合),点关于直线的对称点为,作射线交交于点,连接.
(1)求证:;
(2)过点作交射线于点.
①求的度数;
②用等式表示线段与之间的数量关系,并证明.
【变式训练】
1.(2024八年级下·浙江·专题练习)在正方形中,为对角线,E为上一点,连接.
(1)求证:.
(2)延长交于F,当时,求的度数.
2.(2024·北京石景山·二模)在正方形中,E是边上的一动点(不与点A,D重合),连接,点C关于直线的对称点为F,连接,.
(1)如图1,若是等边三角形,则__________;
(2)如图2,延长交的延长线于点M,连接交于点H,连接.
①求的大小;
②用等式表示线段,,之间的数量关系,并证明.
类型五、与正方形有关的作图问题(含无刻度作图)
例题:(23-24八年级下·江苏南京·期中)已知:如图,正方形中,点、分别是边和上的点,且满足.
(1)不用圆规,请只用不带刻度的直尺作图:在边和上分别作出点G和点H,(保留作图痕迹,不写做法作法);
(2)判断:四边形的形状是 .
【变式训练】
1.(23-24九年级下·山东淄博·期中)如图,点在正方形的边上.
(1)请用尺规作图法,在上分别取点使得且平分正方形的面积.(保留作图痕迹,不写作法)
(2)求证:
2.(23-24九年级上·辽宁沈阳·期中)如图,在正方形中,点E在上,点F在的延长线上,,连接.
(1)求证:;
(2)如图,当点E为边中点时,请仅用无刻度的直尺作矩形(保留作图痕迹).
类型六、正方形的性质与判定的多结论问题
例题:(24-25九年级上·山西运城·阶段练习)如图,正方形中,点E、F、G分别为边,,的中点,连接,交于点M,连接,,与交于点N,下列结论:①;②四边形是平行四边形;③;④;⑤.其中正确结论的个数是( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【变式训练】
1.(24-25八年级上·江苏南京·阶段练习)如图,是的高,分别以为一边, 向外作正方形和(正方形各边相等,各角相等),连接和,与的延长线交于点,下列结论正确的个数是( )
①; ②;③;④是的中线.
A.1 B.2 C.3 D.4
2.(24-25九年级上·贵州贵阳·期中)如图,正方形中,为边上任意一点,连接,于点,交于点,小星根据题意得到如下结论:
①;
②;
③与四边形面积相等;
④若点是的中点,则点是的中点.
其中,结论正确的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
类型七、正方形的性质与判定的综合问题
例题:(24-25八年级下·全国·单元测试)如图,已知四边形是正方形,为对角线上一动点,连接,过点作,交射线于点,以为邻边作矩形,连接.
(1)求证:四边形是正方形;
(2)连接,求证:.
【变式训练】
1.(24-25八年级上·山东烟台·期末)【问题解决】
如图,在矩形中,点分别在边上,,于点.
(1)求证:四边形是正方形;
(2)延长到点,使得,连接,判断的形状,并说明理由.
【类比探究】
(3)如图,在菱形中,点分别在边上,与相交于点,,,,,求的值.
2.(2025·山东临沂·一模)【问题情境】
如图 1 ,在矩形中,E 是边 上的一点,过点 D 作 ,过点 D 作, 过点 A 作 ,且.
【基础探究】
(1)判断图 1 中四边形的形状,并说明理由;
【深入探究】
(2)如图 2 ,当 E 在 延长线上时,其他条件不变,请写出,, 之间的数量关系, 并证明;
【拓展迁移】
(3)如图 3 ,在(2)的条件下,连接 , ,当 E 在延长线上的位置发生改变时,判 断的大小是否发生变化,请说明理由.
压轴能力测评(16题)
一、单选题
1.(24-25九年级上·贵州毕节·期中)正方形具有而矩形不一定具有的性质是( )
A.对角线互相垂直 B.对角互补
C.对角线互相平分 D.对角线相等
2.(24-25九年级上·广东梅州·阶段练习)如图,四边形ABCD是平行四边形,下列结论中错误的是( )
A.当,是矩形 B.当,是矩形
C.当,是菱形 D.当,是正方形
3.(24-25九年级上·山西长治·期中)如图,矩形内有两个相邻的正方形.若两个正方形的面积分别为和,则图中阴影部分的面积为( )
A. B. C. D.
4.(24-25八年级下·全国·单元测试)(教村母题变式)如图,边长为6的正方形的中心与正方形的顶点E重合,且与边分别相交于点,图中阴影部分的面积记为,两条线段的长度之和记为,将正方形绕点逆时针转动适当角度,则有( )
A.10 B.15 C.20 D.25
5.(24-25九年级上·陕西西安·期中)如图,在正方形中,边长为2的等边的顶点E、F分别在和上,下列结论:①;②;③;④;⑤.其中正确的个数为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
二、填空题
6.(24-25九年级上·陕西西安·期中)一个正方形,它的对角线长10,那么这个正方形的面积是 .
7.(24-25九年级上·广东佛山·期中)如图,点在正方形内部,且是等边三角形,连接、,则 .
8.(24-25九年级上·山东青岛·期中)如图,在矩形中,的平分线交于点,,.若四边形是正方形,则与应满足的数量关系为 .
9.(21-22九年级上·陕西咸阳·期中)如图所示,正方形的对角线相交于点O,点E是上任意一点,于G,于F,若,则的值为 .
10.(24-25九年级上·山西运城·期中)如图,在正方形中,E为边上一点,连接,过点A作的平分线交于点F,连接,若,,则的长为 .
三、解答题
11.(23-24八年级下·河南郑州·期中)如图,正方形的对角线交于点,点、分别在、上,且,与的延长线交于点,与的延长线交于点,连接.
(1)求证:.
(2)若正方形的边长为8,为的中点,求的长.
12.(23-24九年级上·江西抚州·阶段练习)在正方形中,为的中点.用无刻度直尺作图,保留作图痕迹;
(1)在图中将绕点逆时针旋转;
(2)在图中在正方形内作以为顶点的正方形.
13.(24-25九年级上·四川达州·期中)如图,点E为正方形对角线上一点,连接,.过点E作,交边于点F,以,为邻边作矩形.
(1)求证:矩形是正方形;
(2)连接,若正方形的边长为9,,求正方形的边长.
14.(24-25九年级上·河南郑州·期中)【特例分析】
(1)如图1,中,,点,分别为,的中点,,相交于点,,分别为,的中点,连接,,,,请判断:四边形的形状为_______;
【问题探究】
(2)在(1)的条件下,若点为上方平面内一点,为一般三角形,(1)中的结论是否变化?请说明理由;
【拓展延伸】
(3)在(2)的条件下,
①当_______时,四边形为矩形
②在①的条件下,当_______时,四边形为正方形;
③当_______时,四边形为菱形.
15.(23-24八年级下·贵州黔东南·期中)已知正方形,E为对角线AC上一点.
【建立模型】
(1)如图1,连接和的数量关系是______;
【模型应用】
(2)如图2,F是延长线上一点,交于点G.证明;
【模型迁移】
(3)如图3,F是延长线上一点,交于点G,.写出和的数量关系,并说明理由.
16.(24-25九年级上·广西钦州·期中)我校一数学兴趣小组将两个边长不相等的正方形和正方形按照图1方式摆放,点B,C,E在同一条直线上,点G在上.
(1)操作发现:如图2,将正方形绕点C逆时针旋转.
①当时,求,,的度数;
②正方形旋转过程中,你发现与有何数量关系?与有何数量关系?请直接写出你发现的结论,不需要证明.
(2)类比探究:如图3,将正方形绕点C顺时针旋转.上面②中你发现的结论是否仍然成立?请说明理由.
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专题12 正方形的性质和判定七种考法
目录
解题知识必备 1
压轴题型讲练 1
类型一、根据正方形的性质求角度 1
类型二、根据正方形的性质求线段长 4
类型三、求正方形重叠部分面积 8
类型四、根据正方形的性质证明 12
类型五、与正方形有关的作图问题(含无刻度作图) 16
类型六、正方形的性质与判定的多结论问题 21
类型七、正方形的性质与判定的综合问题 26
压轴能力测评(16题) 32
解题知识必备
1.正方形的概念、性质
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。正方形不仅是特殊的平行四边形,而且是有一组邻边相等的特殊的矩形,也是有一个角是直角的特殊的菱形。它具有矩形和菱形的一切性质。
2.正方形的判定
(1)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(概念)
(2)有一组邻边相等的矩形是正方形
(3)有一个角是直角的菱形是正方形
压轴题型讲练
类型一、根据正方形的性质求角度
例题:(23-24八年级下·北京·阶段练习)如图,在正方形外侧,作等边三角形,与相交于F,则为 .
【答案】
【知识点】等腰三角形的性质和判定、三角形的外角的定义及性质、根据正方形的性质求角度、等边三角形的性质
【分析】由正方形、等边三角形可得,,,,则,,,根据,计算求解即可.
【详解】解:∵正方形,等边三角形,
∴,,,,
∴,,
∴,
∴,
故答案为:.
【点睛】本题考查了正方形的性质,等边三角形的性质,等腰三角形的判定与性质,三角形外角的性质等知识.熟练掌握正方形的性质,等边三角形的性质,等腰三角形的判定与性质,三角形外角的性质是解题的关键.
【变式训练】
1.(23-24九年级上·四川成都·阶段练习)如图,以正方形的顶点A为圆心,以的长为半径画弧,交对角线于点E,再分别以D,E为圆心,以大于的长为半径画弧,两弧交于图中的点F,连接并延长,与的延长线交于点P,则 .
【答案】
【知识点】根据平行线的性质求角的度数、根据正方形的性质求角度、作角平分线(尺规作图)
【分析】本题考查了尺规作图——作角平分线,正方形的性质,根据作图的步骤推知是的角平分线,是解题的关键.
【详解】解:∵四边形是正方形,
∴,,
由作图可知为的平分线,
∴,
∵,
∴,
故答案为:.
2.(23-24九年级上·陕西宝鸡·期末)如图,正方形的对角线,交于点O,P为边上一点,且,则的度数为 .
【答案】/22.5度
【知识点】等边对等角、根据正方形的性质求角度
【分析】本题考查了正方形的性质,根据四边形是正方形,可得,,再根据,即可求出的度数.
【详解】解:四边形是正方形,
,,
,
,
,
.
故答案为:.
3.(23-24七年级上·河北邯郸·期末)将正方形沿着,翻折,点A,C的对应点分别是点,.
(1)如图1,若与重合,则 ;
(2)如图2,若与重叠部分的角度,则 .
【答案】 /度 /度
【知识点】折叠问题、根据正方形的性质求角度
【分析】本题主要考查折叠的性质和正方形性质,
(1)由折叠的性质得,,,,则;
(2)由折叠的性质得,,,,得,则.
【详解】解:(1)由折叠的性质得,,,
∵四边形为正方形,
∴,
∴;
故答案为:;
(2)由折叠的性质得,,,
∵四边形为正方形,
∴,
∴,
则.
故答案为:.
类型二、根据正方形的性质求线段长
例题:(24-25九年级上·重庆綦江·期末)如图,正方形,,点为边边上的一点,,连接,把绕点顺时针旋转,得到△,连接,则的长为 .
【答案】
【知识点】用勾股定理解三角形、根据旋转的性质求解、根据正方形的性质求线段长
【分析】本题考查了正方形的性质,勾股定理,旋转的性质,熟练掌握旋转的性质是解题的关键.根据正方形的性质可得,,由勾股定理求得,再由旋转的性质可得,再根据勾股定理求解即可.
【详解】解:正方形中,,
,,
在直角三角形中,由勾股定理得:,
绕点顺时针旋转,得到,
,
在直角三角形中,由勾股定理得:,
故答案为:.
【变式训练】
1.(24-25九年级上·广东深圳·期中)如图,在平面直角坐标系中,正方形的顶点D在y轴上且,,则点C的坐标是 .
【答案】
【知识点】根据正方形的性质求线段长、全等的性质和ASA(AAS)综合(ASA或者AAS)、写出直角坐标系中点的坐标
【分析】本题考查了坐标与图形、全等三角形的判定与性质、正方形的性质等知识点,根据题意,作出辅助线是解题关键.
作轴于点M,轴于点N,只要证明,即可推出,由,,推出,进而得出即可得出点坐标,同理证明,,即可得出C点坐标.
【详解】解:如图,
,
作轴于点M,轴于点N,
∵四边形是正方形,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴在和中,
,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴点D的坐标为,
同理可证,,
∴点C的坐标为
2.(24-25九年级上·广东深圳·期中)如图,正方形的对角线交于点是边上一点,连接,过点O作,交于点N.若四边形的面积是,则的长为 .
【答案】
【知识点】等腰三角形的性质和判定、根据正方形的性质求线段长、全等三角形综合问题、用勾股定理解三角形
【分析】本题考查了正方形的性质,全等三角形的判定和性质,等腰直角三角形的性质,掌握正方形的性质,证明,,将四边形的面积转换为等腰直角的面积是解题的关键.根据正方形的性质及,可证,得到,由此将将四边形的面积转换为等腰直角的面积,可求值,根据勾股定理即可求解.
【详解】解:∵四边形是正方形,对角线交于点,
∴,,
∵,
∴,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∵四边形的面积是,即,
∴,
∴,且,
∴,
在等腰直角中,,
∴,
故答案为: .
3.(24-25九年级上·辽宁沈阳·期中)如图,正方形的边长为,点在线段上,且四边形为菱形,则的长为 .
【答案】/
【知识点】用勾股定理解三角形、等腰三角形的性质和判定、根据正方形的性质求线段长、利用菱形的性质求线段长
【分析】本题考查了正方形性质,菱形性质,勾股定理,等腰直角三角形判定和性质,过点作交延长线于,则,由四边形是正方形,得,,,由勾股定理可得,又四边形为菱形,则,,从而证明是等腰直角三角形,设,则,,然后由勾股定理得,即,然后解出方程即可,熟练掌握知识点的应用是解题的关键.
【详解】解:如图,过点作交延长线于,则,
∵四边形是正方形,
∴,,,
∴,
∵四边形为菱形,
∴,,
∴,
∴是等腰直角三角形,
设,则,
∴,
∵在中,,
∴,整理得:,
解得:(舍去),,
∴,
故答案为:.
类型三、求正方形重叠部分面积
例题:(24-25九年级上·北京·阶段练习)如图,点为正方形对角线的中点,将以点为直角顶点的直角绕点旋转(的边始终在正方形外),若正方形边长为2,则在旋转过程中与正方形重叠部分的面积为 .
【答案】1
【知识点】全等的性质和ASA(AAS)综合(ASA或者AAS)、根据正方形的性质求线段长
【分析】本题考查了全等三角形的判定与性质、正方形的性质,解题的关键是连接构造全等三角形.
如图,连接,由点是的中点,然后结合正方形的性质得到、、,进而结合得到,从而得证,再由全等三角形的性质得到重叠部分四边形的面积与的面积相等,最后由正方形的边长求得结果.
【详解】解:如图,连接,
点是的中点,四边形是正方形,
,,,
,
,
,
,
,
,
,
正方形的边长为2,
,
,
,
重叠部分四边形的面积为1.
故答案为:1.
【变式训练】
1.(2023·山东菏泽·一模)如图,两个边长为4的正方形重叠在一起,点是其中一个正方形的中心,则图中阴影部分的面积为 .
【答案】
【分析】连接、,证明,得到,再由,代值求解即可得到答案.
【详解】解:连接、,如图所示:
,
,
是正方形,为正方形的中心,
,,
在和中,
,
,
,
,
故答案是:4.
【点睛】本题考查全等三角形的判定与性质、正方形的性质,构造全等三角形得到阴影部分的面积等于的面积是解决问题的关键.
2.(24-25九年级上·四川成都·期中)如图,正方形的对角线相交于点,以点为顶点的正方形的两边,分别交正方形的两边,于点,,记的面积为,的面积为,若正方形的边长,,则的大小为 .
【答案】
【知识点】全等的性质和ASA(AAS)综合(ASA或者AAS)、根据正方形的性质求线段长、根据正方形的性质求面积
【分析】本题考查了正方形的性质,全等三角形的性质与判定;由四边形是正方形,四边形是正方形,可证明,即得,而,可知,故.
【详解】解:四边形是正方形,
,,
四边形是正方形,
,
,
,
,
,
在和中,
,
,
,
,
,
,
故答案为:.
类型四、根据正方形的性质证明
例题:(23-24八年级下·北京西城·期中)点在正方形的边上(不与点,重合),点关于直线的对称点为,作射线交交于点,连接.
(1)求证:;
(2)过点作交射线于点.
①求的度数;
②用等式表示线段与之间的数量关系,并证明.
【答案】(1)证明见解析;
(2);,理由见解析.
【分析】()由四边形是正方形,得,再利用等角的余角相等证明即可;
()连接,证明,再根据等边对等角和四边形的内角和求出,可得结论;
过点作于点,证明,推出,再证明 ,,可得结论.
【详解】(1)∵四边形是正方形,
∴,即,
∵,关于对称,
∴,
∴,
∴,
∴;
(2)连接,
∵,关于对称,
∴,
∵四边形是正方形,
∴,,
∴,
∴,,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴;
,理由:
过点作于点,
∵,
∴,
∵,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∵,关于对称,
∴,
∴.
【点睛】本题考查了正方形的性质,轴对称变换,等腰直角三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,同角的等角相等等知识,解题的关键是熟练掌握知识点的应用.
【变式训练】
1.(2024八年级下·浙江·专题练习)在正方形中,为对角线,E为上一点,连接.
(1)求证:.
(2)延长交于F,当时,求的度数.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】本题考查对正方形的性质,全等三角形的性质和判定,等腰三角形的性质,熟练掌握这些性质进行推理是解题的关键.
(1)根据正方形的性质得出,根据即可证出结论;
(2)由等腰三角形的性质可得,再根据平行线的性质求出,即可求解.
【详解】(1)证明:∵四边形是正方形,
∴,
∵,
∴;
(2)解:∵,且,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴.
2.(2024·北京石景山·二模)在正方形中,E是边上的一动点(不与点A,D重合),连接,点C关于直线的对称点为F,连接,.
(1)如图1,若是等边三角形,则__________;
(2)如图2,延长交的延长线于点M,连接交于点H,连接.
①求的大小;
②用等式表示线段,,之间的数量关系,并证明.
【答案】(1)15
(2)①;②,见解析
【分析】(1)利用正方形性质得到,利用等边三角形性质得到,进而得到,利用对称的性质得到,再利用计算求解,即可解题;
(2)①利用正方形性质得到,,利用对称的性质得到,,进而得到,设,分别利用等腰三角形性质得到,,再根据计算求解,即可解题;
②过点作交于点,连接,理由直角三角形性质和正方形性质证明,进而得到,再理由勾股定理求解,即可解题,
【详解】(1)解:四边形是正方形,
,
是等边三角形,
,
,
点C关于直线的对称点为F,
,
,
故答案为:.
(2)解:①四边形是正方形,
,,
点C关于直线的对称点为F,
,,
,
设,
,
,
;
②解:数量关系为:,
理由如下:
过点作交于点,连接,
,
,
,,
,
四边形是正方形,
,,
,
,
,
,
,
,
即.
【点睛】本题主要考查了正方形性质,等边三角形性质,对称的性质,等腰三角形性质,全等三角形的性质和判定,勾股定理,掌握相关性质是解题的关键.
类型五、与正方形有关的作图问题(含无刻度作图)
例题:(23-24八年级下·江苏南京·期中)已知:如图,正方形中,点、分别是边和上的点,且满足.
(1)不用圆规,请只用不带刻度的直尺作图:在边和上分别作出点G和点H,(保留作图痕迹,不写做法作法);
(2)判断:四边形的形状是 .
【答案】(1)见解析
(2)正方形
【分析】(1)根据正方形是中心对称图形作图即可;
(2)证明,推出,得到四边形是菱形,再证明,即可得到四边形是正方形.
【详解】(1)解:如图所示:;
;
(2)解:四边形是正方形,
∵正方形中,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,
同理,
∵,
∴,
∵正方形中,,,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴四边形是菱形,
∴,
∵,
∴四边形是正方形.
故答案为:正方形.
【点睛】本题考查了中心对称图形作图,全等三角形的判定和性质,菱形的判定和性质,正方形的判定.掌握正方形是中心对称图形是解题的关键.
【变式训练】
1.(23-24九年级下·山东淄博·期中)如图,点在正方形的边上.
(1)请用尺规作图法,在上分别取点使得且平分正方形的面积.(保留作图痕迹,不写作法)
(2)求证:
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】本题考查了正方形的性质,作线段的垂线,全等三角形的性质与判定.
(1)平分正方形的面积,会经过正方形的中心,过点作的垂线即可;
(2)过点作于点,过点作,设交于点,证明,即可得证.
【详解】(1)解:如图,即为所作,
(2)解:如图所示,过点作于点,过点作,设交于点,
∴四边形是矩形,
∴,
∵四边形是正方形,
∴,,
∴,
∵
∴
∵,
∴,
∴即
在中,
∴
∴
2.(23-24九年级上·辽宁沈阳·期中)如图,在正方形中,点E在上,点F在的延长线上,,连接.
(1)求证:;
(2)如图,当点E为边中点时,请仅用无刻度的直尺作矩形(保留作图痕迹).
【答案】(1)见详解
(2)见详解
【分析】(1)连接,先证明四边形是平行四边形,可得,即有;
(2)设、交于点T,连接、,二者交于点P,连接,连接,并延长交于点G,连接,并延长交的延长线于点O,连接,问题得解.
【详解】(1)证明:连接,如图,
在正方形中,有,,
∵,,
∴四边形是平行四边形,
∴,
∴;
(2)如图,
矩形即为所求.
证明:根据点E为边中点,,可得,进而可证明,则有,,即点T为、的中点;
根据正方形的性质可得点P为、的中点;
即有:,,结合点P为、的中点,可得点G为、的中点,即可证明四边形是平行四边形,结合,则平行四边形是矩形.
【点睛】本题考查了正方形的性质,平行四边形的性质,矩形的判定与性质,全等三角形的判定与性质等知识,掌握平行四边形的判定与性质,是解答本题的关键.
类型六、正方形的性质与判定的多结论问题
例题:(24-25九年级上·山西运城·阶段练习)如图,正方形中,点E、F、G分别为边,,的中点,连接,交于点M,连接,,与交于点N,下列结论:①;②四边形是平行四边形;③;④;⑤.其中正确结论的个数是( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【知识点】全等三角形综合问题、利用平行四边形性质和判定证明、斜边的中线等于斜边的一半、根据正方形的性质证明
【分析】先由正方形的性质得到,,再由线段中点的定义推出,,据此可证明四边形是平行四边形,即可判断②;证明,得到,进而证明,即,即可判断①;根据直角三角形的性质可得,据此可判断⑤;根据,即可判断③;证明垂直平分,得到,进而证明,得到,据此可判断④.
【详解】解:∵四边形是正方形,
∴,
∵点,,分别为边,,上的中点,
∴,,,
∴,,
∴四边形是平行四边形,故②正确;
在和中,
,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,即,故①正确;
∵点G为的中点,
∴,故⑤正确;
∵,
∴,故③错误;
∵四边形是平行四边形,
∴,
∴,
∴垂直平分,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∴,故④正确;
∴正确的有①②④⑤,共4个,
故选:C.
【点睛】本题考查正方形的性质,平行四边形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,线段垂直平分线的性质与判定,直角三角形的性质.熟练掌握正方形的性质,证明三角形全等,是解题的关键.本题的综合性较强,是中考常考题型.
【变式训练】
1.(24-25八年级上·江苏南京·阶段练习)如图,是的高,分别以为一边, 向外作正方形和(正方形各边相等,各角相等),连接和,与的延长线交于点,下列结论正确的个数是( )
①; ②;③;④是的中线.
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【知识点】三角形内角和定理的应用、全等三角形综合问题、根据正方形的性质证明
【分析】根据正方形的性质和“”可证明,然后根据全等三角形的性质即可判断①;设相交于点,相交于点,根据全等三角形对应角相等可得,然后根据三角形的内角和定理可得,即可判断②;过点作的延长线于,过点作于,根据余角的性质即可判断③;利用“”即可证明,可得,同理可证,从而得到,再证明,可得,从而可判断④.
【详解】解:∵四边形和均为正方形,
∴,,,
∴,即,
∴,
∴,故①正确;
设相交于点,相交于点,如图1,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,故②正确;
过点作的延长线于,过点作于,如图2,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,即,故③正确;
∵,,
∴,
∴,同理可得,
∴,
∵在和中,
,
∴,
∴,
∴是的中线,故④正确.
综上所述,结论正确的是①②③④,共计4个.
故选:D.
【点睛】本题考查了正方形的性质、三角形的内角和定理以及全等三角形的判定和性质,作辅助线构造出全等三角形,熟练掌握全等三角形的判定和性质是解题关键.
2.(24-25九年级上·贵州贵阳·期中)如图,正方形中,为边上任意一点,连接,于点,交于点,小星根据题意得到如下结论:
①;
②;
③与四边形面积相等;
④若点是的中点,则点是的中点.
其中,结论正确的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【知识点】线段中点的有关计算、全等的性质和ASA(AAS)综合(ASA或者AAS)、用勾股定理解三角形、根据正方形的性质证明
【分析】由正方形的性质得,,而,则,即可证明,得,,可判断①正确,②正确,由,得,可判断③正确;设,则,求得,所以,由,求得,则,所以点不是的中点,可判断④错误,于是得到问题的答案.
【详解】解:四边形是正方形,
,,
于点,
,
,
在和中,
,
,
,,,
故①②正确;
,
,
故③正确;
设,
点是的中点,
,
,
,
,
,
,
点不是的中点,
故④错误;
故选:C.
【点睛】本题考查正方形的性质、全等三角形的判定与性质、勾股定理、中点定义及三角形面积等知识,证明是解题的关键.
类型七、正方形的性质与判定的综合问题
例题:(24-25八年级下·全国·单元测试)如图,已知四边形是正方形,为对角线上一动点,连接,过点作,交射线于点,以为邻边作矩形,连接.
(1)求证:四边形是正方形;
(2)连接,求证:.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【知识点】全等的性质和SAS综合(SAS)、利用勾股定理证明线段平方关系、证明四边形是正方形
【分析】(1)过点作于点,于点,根据正方形的性质有,接着证,得出,最后根据四边形是矩形,问题得证
(2)连接,先证,得出,在中,利用勾股定理即可得证.
【详解】(1)证明:如答图,过点作于点,于点,
则.
是正方形对角线上的点,
,
,
,
,
,
在和中,,
,
,
四边形是矩形,
矩形是正方形;
(2)证明:如答图,连接,
由题意,知,
由(1)知,四边形是正方形,
,
,
,
,
,
,
,
.
【点睛】本题考查了正方形的判定和性质,矩形的性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理等知识,构造辅助线是解题的关键.
【变式训练】
1.(24-25八年级上·山东烟台·期末)【问题解决】
如图,在矩形中,点分别在边上,,于点.
(1)求证:四边形是正方形;
(2)延长到点,使得,连接,判断的形状,并说明理由.
【类比探究】
(3)如图,在菱形中,点分别在边上,与相交于点,,,,,求的值.
【答案】(1)见解析;(2)是等腰三角形,理由见解析;(3)31
【知识点】全等三角形综合问题、用勾股定理解三角形、利用菱形的性质证明、根据正方形的性质证明
【分析】()证明,得到,即可求证;
()证明可得,进而得,即可求解;
()延长到点,使,连接,作,可证,得到,,进而得是等边三角形,得到,即得,再利用勾股定理求出,进而即可求出的长,进而可得到答案;
本题考查了矩形的性质,余角性质,全等三角形的判定和性质,正方形的判定,等腰三角形的判定,等边三角形的判定和性质,勾股定理,正确作出辅助线是解题的关键.
【详解】(1)证明:∵四边形是矩形,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴矩形是正方形;
(2)解:是等腰三角形.
理由:∵四边形是正方形,
∴,,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴是等腰三角形;
(3)解:延长到点,使,连接,作,
∵四边形是菱形,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴是等边三角形,
∴,
∵,
∴,
∴,,
∴,
∵菱形,
∴,
∴.
2.(2025·山东临沂·一模)【问题情境】
如图 1 ,在矩形中,E 是边 上的一点,过点 D 作 ,过点 D 作, 过点 A 作 ,且.
【基础探究】
(1)判断图 1 中四边形的形状,并说明理由;
【深入探究】
(2)如图 2 ,当 E 在 延长线上时,其他条件不变,请写出,, 之间的数量关系, 并证明;
【拓展迁移】
(3)如图 3 ,在(2)的条件下,连接 , ,当 E 在延长线上的位置发生改变时,判 断的大小是否发生变化,请说明理由.
【答案】(1)四边形 是正方形,见解析;(2),见解析;(3),不发生变化,见解析
【知识点】全等三角形综合问题、根据矩形的性质与判定求线段长、根据正方形的性质与判定证明
【分析】(1), ,, 证明 ,,可得,可得矩形是正方形.
(2)证明四边形是矩形,结合 , 可得四边形是正方形 ,可得,进一步可得结论;
(3)过点B作于点P ,在上截取,连接,证明,可得,,,证明,可得,证明,进一步可得结论.
【详解】解:(1)四边形是正方形 ,
理由: ∵四边形是矩形,
∴ ,
又∵, ,,
∴ ,
∴ ,
∴ 即,
又∵, ,
∴ ,
∴ ,
∴矩形是正方形.
(2),
理由: , , ,
∴四边形是矩形,
由(1)得 ,
∴ ,,
∴四边形是正方形 ,
∴,
∴;
(3),理由如下:
过点B作于点P ,在上截取,连接,
∴,,
∵四边形是正方形,四边形为正方形,
∴,,,
同理可得:,
∴,
∴,
又∵,
∴,
又∵,,
∴,
∴,
又∵,
∴ .
【点睛】本题考查的是全等三角形的判定与性质,矩形的判定与性质,正方形的判定与性质,作出合适的辅助线是解本题的关键.
压轴能力测评(16题)
一、单选题
1.(24-25九年级上·贵州毕节·期中)正方形具有而矩形不一定具有的性质是( )
A.对角线互相垂直 B.对角互补
C.对角线互相平分 D.对角线相等
【答案】A
【知识点】矩形性质理解、正方形性质理解
【分析】本题主要考查了矩形、正方形的性质,根据正方形和矩形的性质逐项分析可得结论.
【详解】解:A、正方形的对角线相等且互相垂直,矩形的对角线只相等但不垂直,正方形具有而矩形不一定具有的性质是对角线互相垂直,故A选项符合题意;
B、正方形和矩形的对角都互补,故B选项不符合题意;
C、正方形和矩形的对角线都互相平分,故C选项不符合题意;
D、正方形和矩形的对角线都相等,故D选项不符合题意;
故选:A.
2.(24-25九年级上·广东梅州·阶段练习)如图,四边形ABCD是平行四边形,下列结论中错误的是( )
A.当,是矩形 B.当,是矩形
C.当,是菱形 D.当,是正方形
【答案】D
【知识点】证明四边形是矩形、证明四边形是菱形、正方形的判定定理理解
【分析】本题考查矩形的判定、菱形的判定、正方形的判定,解答本题的关键是明确它们各自的判定方法.根据有一个角是直角的平行四边形是矩形可以判断A;根据对角线相等的平行四边形是矩形可以判断B;根据有一组邻边相等的平行四边形是菱形可以判断C;根据对角线互相垂直的平行四边形是菱形可以判断
【详解】四边形是平行四边形,
当,平行四边形是矩形,故选项A正确,不符合题意;
当,平行四边形是矩形,故选项B正确,不符合题意;
当,平行四边形是菱形,故选项C正确,不符合题意;
当,平行四边形是菱形,但不一定是正方形,故选项D错误,符合题意;
故选:
3.(24-25九年级上·山西长治·期中)如图,矩形内有两个相邻的正方形.若两个正方形的面积分别为和,则图中阴影部分的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】二次根式的应用、根据正方形的性质求线段长
【分析】本题考查二次根式的应用,正方形的性质等知识,解题的关键是理解题意,灵活运用所学知识解决问题.判断出两个正方形的边长,可得结论.
【详解】解:两个正方形的面积分别为和,
两个正方形的边长分别为,.
阴影部分的面积
故选∶A.
4.(24-25八年级下·全国·单元测试)(教村母题变式)如图,边长为6的正方形的中心与正方形的顶点E重合,且与边分别相交于点,图中阴影部分的面积记为,两条线段的长度之和记为,将正方形绕点逆时针转动适当角度,则有( )
A.10 B.15 C.20 D.25
【答案】B
【知识点】全等的性质和ASA(AAS)综合(ASA或者AAS)、根据正方形的性质求面积、根据正方形的性质证明
【分析】根据正方形的对角线,相交于点E,得到,,,,证明,得到,,继而得到,解答即可.
本题考查了正方形的性质,三角形全等的判定和性质,熟练掌握正方形的性质,三角形全等的判定和性质是解题的关键.
【详解】如答图,连接.
边长为6的正方形的中心与正方形的顶点重合,
即点是正方形的中心,
,
.
又,
,
.
在和中,
,
,
,,
.
故选:B.
5.(24-25九年级上·陕西西安·期中)如图,在正方形中,边长为2的等边的顶点E、F分别在和上,下列结论:①;②;③;④;⑤.其中正确的个数为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
【答案】B
【知识点】二次根式的乘法、等边三角形的性质、用勾股定理解三角形、根据正方形的性质证明
【分析】本题考查了正方形的性质、等边三角形的性质、二次根式的计算,熟练掌握正方形和等边三角形的性质是解题的关键.利用正方形和等边三角形的性质证明,得到,得到可判断①;利用得到,利用平角的定义可判断②;连接交于点,则,由,得到垂直平分,利用勾股定理求出和的长,得到正方形的边长为,求出的长可判断③;最后利用三角形的面积公式可判断④和⑤,即可得出结论.
【详解】解:正方形,
,,
等边,
,,
,
,
,
,故①正确;
,,
是等腰直角三角形,
,,
,故②正确;
连接交于点,则,
,,
垂直平分,
,,
,
,
,
,
正方形,
是等腰直角三角形,
,
,
,故③错误;
,
,故④正确;
,,
,故⑤正确;
其中正确的有①②④⑤,正确的个数为4.
故选:B.
二、填空题
6.(24-25九年级上·陕西西安·期中)一个正方形,它的对角线长10,那么这个正方形的面积是 .
【答案】50
【知识点】根据正方形的性质求面积
【分析】本题主要考查了正方形的性质,掌握正方形的面积是对角线积的一半成为解题的关键.
根据正方形的面积等于对角线积的一半列式计算即可.
【详解】解:如图:
∵四边形是正方形,
∴,
∴.
故答案为:50.
7.(24-25九年级上·广东佛山·期中)如图,点在正方形内部,且是等边三角形,连接、,则 .
【答案】
【知识点】等边对等角、等边三角形的性质、根据正方形的性质求角度
【分析】本题考查了正方形的性质、等边三角形的性质以及等腰三角形的性质,根据正方形与等边三角形的性质得出,,进而求得,即可求解.
【详解】解:∵点在正方形内部,且是等边三角形,是正方形的对角线,
∴,,
∴,
∴
故答案为:.
8.(24-25九年级上·山东青岛·期中)如图,在矩形中,的平分线交于点,,.若四边形是正方形,则与应满足的数量关系为 .
【答案】
【知识点】全等的性质和ASA(AAS)综合(ASA或者AAS)、根据等角对等边证明边相等、根据矩形的性质求线段长、根据正方形的性质证明
【分析】此题主要考查了正方形的性质,矩形的性质,全等三角形的判定与性质,等腰直角三角形的判定,熟练掌握正方形的性质,矩形的性质是解决问题的关键,先证明是等腰直角三角形得,再证明和全等得则,由此可得出与应满足的数量关系.
【详解】解∶∵四边形是矩形,
∴,,
∵四边形是正方形,
∴,
∴
∵平分,
∴,
∴是等腰直角三角形,,
∴;
在和中,
.
∴,
∴,
∴
∴.
故答案为∶.
9.(21-22九年级上·陕西咸阳·期中)如图所示,正方形的对角线相交于点O,点E是上任意一点,于G,于F,若,则的值为 .
【答案】/10厘米
【知识点】等腰三角形的性质和判定、根据矩形的性质求线段长、根据正方形的性质证明
【分析】本题主要考查了正方形的性质,矩形的判定与性质,等腰直角三角的判定与性质.根据正方形的性质,证明是等腰直角三角形,再证明是矩形,由即可求解.
【详解】解:∵是正方形,是对角线,
∴,
∵,
∴是等腰直角三角形.
∴.
∵,
∴是矩形.
∴.
∴,
故答案为:.
10.(24-25九年级上·山西运城·期中)如图,在正方形中,E为边上一点,连接,过点A作的平分线交于点F,连接,若,,则的长为 .
【答案】
【知识点】全等的性质和HL综合(HL)、角平分线的性质定理、用勾股定理解三角形、根据正方形的性质求线段长
【分析】本题考查了正方形的性质、角平分线的性质,全等三角形的判定和性质及勾股定理,熟练掌它们的性质定理是解题的关键;
过点F作交于点M,连接,根据根据正方形的性质和勾股定理求出,然后利用角平分线的性质证,得,再利用勾股定理得出,在中利用勾股定理即可得出答案.
【详解】解:过点F作交于点M,连接,
,
∴
∵是正方形,
∴,
∵,,
∴,
,
平分,
∴,
在和中
,
∴,
∴,
∴,
在和
,
∴,
即,
∴,
在中
.
故答案为:.
三、解答题
11.(23-24八年级下·河南郑州·期中)如图,正方形的对角线交于点,点、分别在、上,且,与的延长线交于点,与的延长线交于点,连接.
(1)求证:.
(2)若正方形的边长为8,为的中点,求的长.
【答案】(1)见解析
(2)
【知识点】等腰三角形的性质和判定、用勾股定理解三角形、斜边的中线等于斜边的一半、根据正方形的性质证明
【分析】(1)根据正方形的性质求出,,然后证明即可得;
(2)过点O作于点H,连接,由正方形的边长为8且E为的中点可得,,根据勾股定理求出,再利用勾股定理求出即可.
【详解】(1)解:∵四边形是正方形,
∴,,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴;
(2)解:如图,过点O作于点H,连接,
∵正方形的边长为8,
∴,
∵E为的中点,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴.
【点睛】本题主要考查正方形的性质,全等三角形的判定和性质,等腰三角形的判定和性质,直角三角形斜边中线的性质,解题的关键是熟练掌握正方形的性质.
12.(23-24九年级上·江西抚州·阶段练习)在正方形中,为的中点.用无刻度直尺作图,保留作图痕迹;
(1)在图中将绕点逆时针旋转;
(2)在图中在正方形内作以为顶点的正方形.
【答案】(1)作图见解析
(2)作图见解析
【知识点】正方形性质理解、画旋转图形
【分析】()连接相交于点,连接并延长交于,可得点为的中点,连接交的延长线于点,连接,易证明,得到,进而可证明,即得,得到,故得为绕点逆时针旋转得到;
()连接交于点,连接与相交于点,连接并延长交于点,连接,得到四边形,由正方形的对称性可得,进而可得,即可证明,得到,进而可得,即可得四边形为正方形;
本题考查了作旋转变换的图形,正方形的性质等知识,解题的关键是理解题意,灵活运用所学知识解决问题.
【详解】(1)解:如图所示,即为所求;
(2)解:如图所示,四边形即为所求.
13.(24-25九年级上·四川达州·期中)如图,点E为正方形对角线上一点,连接,.过点E作,交边于点F,以,为邻边作矩形.
(1)求证:矩形是正方形;
(2)连接,若正方形的边长为9,,求正方形的边长.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【知识点】全等三角形综合问题、用勾股定理解三角形、根据正方形的性质与判定证明
【分析】(1)过点E作于点M,于点N,先根据正方形的性质证明四边形是矩形,进一步证明,可得,再根据正方形的判定,即可证得答案;
(2)连接,先证明,可证明,并求得的长,进一步证明,并求得的长,再利用勾股定理可求得的长,最后在中,根据勾股定理即可求得答案.
【详解】(1)证明:过点E作于点M,于点N,
四边形是正方形,
,,
四边形是矩形,
,
,
,,,
,
,
,
,
,
,
,
四边形是矩形,
矩形是正方形;
(2)解:连接,
四边形和都是正方形,
,,,,
,
,
,,
,
,
,,
,
,
,
,,
,
正方形的边长为.
【点睛】本题考查了正方形的判定与性质,矩形的判定与性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理,构造全等三角形是解题的关键.
14.(24-25九年级上·河南郑州·期中)【特例分析】
(1)如图1,中,,点,分别为,的中点,,相交于点,,分别为,的中点,连接,,,,请判断:四边形的形状为_______;
【问题探究】
(2)在(1)的条件下,若点为上方平面内一点,为一般三角形,(1)中的结论是否变化?请说明理由;
【拓展延伸】
(3)在(2)的条件下,
①当_______时,四边形为矩形
②在①的条件下,当_______时,四边形为正方形;
③当_______时,四边形为菱形.
【答案】(1)平行四边形,(2)不变,理由见解析,(3)①;②;③
【知识点】与三角形中位线有关的求解问题、证明四边形是矩形、证明四边形是菱形、证明四边形是正方形
【分析】本题考查平行四边形的性质和判定,矩形的性质和判定,正方形的性质和判定,菱形的性质和判定,三角形中位线定理,熟练掌握四边形的判定和性质是解题的关键;
(1)根据三角形中位线定理,平行四边形的判定即可求解;
(2)根据三角形中位线定理即可得出结论;
(3)根据四边形的判定即可求解;
【详解】(1)解:点,分别为,的中点,
, ,
,分别为,的中点,
,,
,,
四边形的形状为平行四边形;
(2)若点为上方平面内一点,为一般三角形,
根据三角形中位线定理,可得,,
故四边形的形状为平行四边形;
结论不变;
(3)①四边形为平行四边形,
对角线相等的平行四边形是矩形;
当时,此时四边形为矩形;
②根据对角线互相垂直的矩形是正方形,
可得当,四边形为正方形;
③根据邻边相等的平行四边形是菱形,
当时,四边形为菱形.
15.(23-24八年级下·贵州黔东南·期中)已知正方形,E为对角线AC上一点.
【建立模型】
(1)如图1,连接和的数量关系是______;
【模型应用】
(2)如图2,F是延长线上一点,交于点G.证明;
【模型迁移】
(3)如图3,F是延长线上一点,交于点G,.写出和的数量关系,并说明理由.
【答案】(1);(2)见详解(3),理由见详解
【知识点】全等的性质和SAS综合(SAS)、用勾股定理解三角形、根据正方形的性质证明
【分析】(1)先判断出,,进而判断出,进而得出结论;
(2)根据四边形是正方形,以及,得出,因为,进行角的等量代换,即可证明出;
(3)先判断出,由(1)知,,由(2)知,,即可判断出结论.
【详解】(1)证明:是正方形的对角线,
,,
,
,
;
故答案为:
(2)解:,理由:
四边形是正方形,
,
,
由(1)知,,
,
,
,
,
,
,
,
(3)解:,
,
在中,,
,
由(1)知,,
由(2)知,,
,
.
【点睛】本题主要考查了正方形的性质,等腰三角形的判定和性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理,正确掌握相关性质内容是解题的关键.
16.(24-25九年级上·广西钦州·期中)我校一数学兴趣小组将两个边长不相等的正方形和正方形按照图1方式摆放,点B,C,E在同一条直线上,点G在上.
(1)操作发现:如图2,将正方形绕点C逆时针旋转.
①当时,求,,的度数;
②正方形旋转过程中,你发现与有何数量关系?与有何数量关系?请直接写出你发现的结论,不需要证明.
(2)类比探究:如图3,将正方形绕点C顺时针旋转.上面②中你发现的结论是否仍然成立?请说明理由.
【答案】(1)①;;②
(2),,理由见解析
【知识点】正方形性质理解、根据旋转的性质求解
【分析】本题考查了旋转的性质,角度的计算;
(1)①根据旋转的性质,角度的计算即可求解;
②根据旋转的性质,角度的计算,即可求解;
(2)根据旋转的性质即可求解.
【详解】(1)解:①∵,四边形,是正方形,
∴,
;
②∵,,
∴;
(2)解:∵,,
∴,
∵,
∴.
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