2025年九年级中考数学复习 对角互补模型知识精讲
2025-03-19
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内容正文:
专题三 对角互补模型
1. 全等型—90º
如图,已知∠AOB=∠DCE=90º,OC平分∠AOB.
则可以得到如下几个结论:①CD=CE,②OD+OE=OC,③.
2. 如图,已知∠DCE的一边与AO的延长线交于点D,∠AOB=∠DCE=90º,OC平分∠AOB.
则可得到如下几个结论:①CD=CE,②OE-OD=OC,③.
3. 全等型—60º和120º
如图,已知∠AOB=2∠DCE=120º,OC平分∠AOB.
则可得到如下几个结论:①CD=CE,②OD+OE=OC,③.
4. 全等型—和
如图,已知∠AOB=,∠DCE=,OC平分∠AOB.
则可以得到以下结论:①CD=CE,②OD+OE=2OC·cos,③.
5. 相似型—90º
如图,已知∠AOB=∠DCE=90º,∠BOC=.
结论:CE=CD·.
6.对角互补四边形的四点共圆
如图,在四边形ABCD中,已知∠A+∠C=180°,求证A、B、C、D四点共圆.
【巩固练习】
一.选择题
1.如图,AC是▱ABCD的对角线,点E在AC上,AD=AE=BE,∠D=105°,则∠BAC是( )
A.25° B.30° C.45° D.50°
2.如图,已知四边形ABCD的对角互补,且∠BAC=∠DAC,AB=15,AD=12.过顶点C作CE⊥AB于E,则的值为( )
A.9 B. C.7.2 D.6
3.如图,△ABC为等边三角形,以AB为边向形外作△ABD,使∠ADB=120°,再以点C为旋转中心把△CBD旋转到△CAE,则下列结论:
①D、A、E三点共线;
②DC平分∠BDA;
③∠E=∠BAC;
④DC=DB+DA.
其中正确的有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
4.克罗狄斯•托勒密是古希腊著名数学家、天文学家和地理学家,他在所著的《天文集》中讲述了制作弦表的原理,其中涉及如下定理:任意凸四边形中,两条对角线的乘积小于或等于两组对边乘积之和,当且仅当凸四边形的对角互补时取等号,后人称之为托勒密定理的推论.如图,四边形ABCD内接于半径为2的圆,∠A=120°,∠B=45°,AB=AD,则四边形ABCD的周长为( )
A.46 B.10 C.44 D.45
5.如图,正方形ABCD,点P是对角线AC上一点,连接BP,过P作PQ⊥BP,PQ交CD于Q,连接BQ交AC于G,若AP,Q为CD中点,则下列结论:
①∠PBC=∠PQD;②BP=PQ;③∠BPC=∠BQC;④正方形ABCD的面积是16;
其中正确结论的个数是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
6.如图,△ABC为等边三角形,以AB为边向△ABC外侧作△ABD,使得∠ADB=120°,再以点C为旋转中心把△CBD沿着顺时针旋转至△CAE,则下列结论:
①D、A、E三点共线;②△CDE为等边三角形;③DC平分∠BDA;④DC=DB+DA,其中正确的有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
7.如图,点M、N分别是正方形ABCD的边BC,CD上的动点(不与B,C,D重合),且始终保持∠MAN=45°,AM,AN分别交BD于点E,F,以下四个结论:①AF⊥FM;②;③当∠BAM=22.5°时,∠FMN=∠BAM;④DN+BM=MN.其中正确的有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
二.填空题
8.如图,AD是△ABC的角平分线,DF⊥AB于点F,∠AED和∠AGD互补,若S△ADG=40,S△AED=22,则△EDF的面积为 .
9.如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠ABC与∠ADC互补,点E、F分别在射线CB、DC上,且,当BC=4,DC=7,CF=1时,则△CEF的周长等于 .
10.如图,⊙O的半径为5,△ABC是⊙O的内接三角形,连接OB、OC.若∠BAC与∠BOC互补,则弦BC的长为 .
11.定义:有一组邻边相等且对角互补的四边形叫做等补四边形.例:如图①,四边形ABCD内接于⊙O,AB=AD,则四边形ABCD是等补四边形.如图②,在等补四边形ABCD中,AB=AD,其外角∠EAD的平分线交CD的延长线于点F,若AF=4,CD=2AD=6,则四边形ABCD的周长为 .
12.如图,点O是四边形ABCD对角线AC、BD的交点,∠BAD与∠ACB互补,,AD=6,AB=7,AC=5,则BC的长为 .
13.如图,等边三角形ABC中,E、F为AC、AB中点,EF延长线交△ABC外接圆于P,则PB:AP的数值为 (提示:圆内接四边形对角互补)
14.定义:有一组对角互补的四边形叫做互补四边形,如图,在互补四边形纸片ABCD中,BA=BC,AD=CD,∠A=∠C=90°,∠ADC=30°.将纸片先沿直线BD对折,再将对折后的纸片从一个顶点出发的直线裁剪,把剪开的纸片打开后铺平,若铺平后的纸片中有一个面积为4的平行四边形,则CD的长为 .
15.如图,正方形ABCD的边长为2,点E从点A出发沿着线段AD向点D运动(不与点A、D重合),同时点F从点D出发沿着线段DC向点C运动(不与点D、C重合),点E与点F的运动速度相同.BE与AF相交于点H,点G为BF中点,则有下列结论:
①∠DEH与∠DFH一定互补;
②FB可以平分∠AFC;
③当E运动到AD中点时,;
④当时,四边形HEDF的面积是.
其中正确的有 .(填写序号)
三.解答题
16.(1)结合图1中的四边形,证明四边形的外角和是360°;
(2)图2中在四边形ABCD中,AC平分∠DAB,∠ABC+∠ADC=180°,E为DB中点,求证:CE⊥BD.
17.如图,在四边形ABCD中,点F是边CD上一点,连接AF,并延长AF交BC的延长线于点E,使得△ADF与△FCE全等.
(1)若∠BAE=90°,AD=1,AB=2,AE=2,求BC.
(2)若∠DAB+∠DCB=180°,求证:∠B=∠DCB.
18.如图,四边形ABCD中,∠A=∠C=90°,BE平分∠ABC,DF平分∠ADC,BE、CD交于G点,求证:
(1)∠ABC+∠ADC=180°;
(2)BG∥DF.
19.如图,A、P、B、C是⊙O上四点,∠APC=∠CPB=60°.
(1)求证:△ABC是等边三角形;
(2)连接OA,OB,当点P位于什么位置时,四边形PBOA是菱形?并说明理由;
(3)已知PA=a,PB=b,求PC的长(用含a和b的式子表示).
20.如图,点P(3m﹣1,﹣2m+4)在第一象限的角平分线OC上,AP⊥BP,点A在x轴正半轴上,点B在y轴正半轴上.
(1)求点P的坐标.
(2)当∠APB绕点P旋转时,
①OA+OB的值是否发生变化?若变化,求出其变化范围;若不变,求出这个定值.
②请求出OA2+OB2的最小值.
21.定义:有一组邻边相等且对角互补的四边形叫做等补四边形.
【问题理解】
如图1,点A、B、C在⊙O上,∠ABC的平分线交⊙O于点D,连接AD、CD.
求证:四边形ABCD是等补四边形;
【拓展探究】
如图2,在等补四边形ABCD中,AB=AD,连接AC,AC是否平分∠BCD?请说明理由;
【升华运用】
如图3,在等补四边形ABCD中,AB=AD,其外角∠EAD的平分线交CD的延长线于点F.若CD=6,DF=2,求AF的长
22.如图,正方形ABCD中,点E,F分别是边AB,BC上的两个动点,且正方形ABCD的周长是△BEF周长的2倍.连接DE,DF分别与对角线AC交于点M,N.
(1)若AE=2,CF=3,求EF的长;
(2)求证;∠EFN+∠EMN=180°;
(3)若2,BE=3,求EF的长.
23.在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD+∠BCD=180°,连接AC,BD.
(1)如图1,当∠BAD=60°时,猜想线段AC,BC,DC之间的数量关系 ;
(2)如图2,当∠BAD=90°时,猜想线段AC,BC,DC之间的数量关系;并证明你的猜想;
(3)如图3,当∠BAD=α(0°<α<180°)时,请直接写出线段AC,BC,DC之间的数量关系.(用含α的代数式表示)
24.已知:在正方形ABCD中,点E是边AB上点,点G在边AD上,连接EG,EG=DG,作EF⊥EG,交边BC于点F(图1).
(1)求证:AE+CF=EF;
(2)连接正方形ABCD的对角线AC,连接DF,线段AC与线段DF相交于点K(图2),探究线段AE、AD、AK之间的数量关系,直接写出你的结论;
(3)在(2)的条件下,连接线段DE与线段AC相交于点P,(图3)若AK=8.△BEF的周长为24,求PK的长.
25.四边形ABCD若满足∠A+∠C=180°,则我们称该四边形为“对角互补四边形”.
(1)四边形ABCD为对角互补四边形,且∠B:∠C:∠D=2:3:4,则∠A的度数为 ;
(2)如图1,四边形ABCD为对角互补四边形,∠BAD=∠BCD=90°,AB=AD.
求证:AC平分∠BCD.
小云同学是这么做的:延长CD至M,使得DM=BC,连AM,可证明△ABC≌△ADM,得到△ACM是等腰直角三角形,由此证明出AC平分∠BCD,还可以知道CB、CD、CA三者关系为: ;
(3)如图2,四边形ABCD为对角互补四边形,且满足∠BAD=60°,AB=AD,试证明:
①AC平分∠BCD;
②CA=CB+CD;
(4)如图3,四边形ABCD为对角互补四边形,且满足∠ABC=60°,AD=CD,则BA、BC、BD三者关系为: .
26.在⊙O中,弦CD平分圆周角∠ACB,连接AB,过点D作DE∥AB交CB的延长线于点E.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)若tan∠CAB,且B是CE的中点,⊙O的直径是,求DE的长.
(3)P是弦AB下方圆上的一个动点,连接AP和BP,过点D作DH⊥BP于点H,请探究点P在运动的过程中,
的比值是否改变,若改变,请说明理由;若不变,请直接写出比值.
27.在四边形ABCD中,△EAF的两边AE,AF分别交直线CB,DC于点E,F,已知,且AB=AD,∠B+∠D=180°.
(1)如图1,当△EAF全部位于四边形ABCD的内部时,试探究EF与BE,DF之间的数量关系.为了引发同学的思考,数学刘老师给出了此题的部分解法作为提示:证明:如图2,将△ABE绕点A旋转到△ADG处.
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,∠B=∠ADG,BE=GD,
∵∠B+∠ADC=180°,
∴∠ADG+∠ADC=180°,
∴G,D,F三点共线.
…
请你将上述证明过程补充完整,并写出结论;
(2) 如图3,当△EAF旋转到如图所示的位置时,那么(1)中的结论是否成立?若成立,请写出证明过程;如若不成立,请写出正确的结论,并证明
参考答案
1. 全等型—90º
如图,已知∠AOB=∠DCE=90º,OC平分∠AOB.
则可以得到如下几个结论:①CD=CE,②OD+OE=OC,③.
【证明】如图,过点C作CM⊥OA于点M,CN⊥OB于点N.
∵OC平分∠AOB,∴CM=CN(角平分线上的点到角两边的距离相等),
在正方形MONC中,由题意可得∠MCN=360º-∠CMO-∠AOB-∠CNO=90º,∴∠MCD+∠DCN=90º,
又∵∠DCE=90º,∴∠ECN+∠MCD=90º,∴∠MCD=∠ECN,
∴△CDM≌△CEN,∴CD=CE,∴结论①成立;
∵四边形MONC为正方形,∴OM=ON=OC,
又∵OD+OE=OD+ON+NE=OD+ON+DM=OM+ON,∴OD+OE=OC,∴结论②成立;
∴,∴结论③成立.
2. 如图,已知∠DCE的一边与AO的延长线交于点D,∠AOB=∠DCE=90º,OC平分∠AOB.
则可得到如下几个结论:①CD=CE,②OE-OD=OC,③.
【证明】如图,过点C作CF⊥OA,CG⊥OB,垂足分别为F、G.
由角平分线性质可得CF=CG,∴四边形CFOG为正方形,
∵∠1+∠2=90º,∠3+∠2=90º,∴∠1=∠3,∴△CDF≌△CEG,
∴CD=CE,结论①成立;
在正方形CFOG中,OF=OG=OC,
∵OE-OD=OG+GE-OD=OG+FD-OD=OG+OF,∴OE-OD=OC=OC,结论②成立;
3. 全等型—60º和120º
如图,已知∠AOB=2∠DCE=120º,OC平分∠AOB.
则可得到如下几个结论:①CD=CE,②OD+OE=OC,③.
【证明】如图,过点C作CF⊥OA,CG⊥OB,垂足分别为F、G.
由角平分线性质可得CF=CG,在四边形OFCG中,∠FCG=60º,
∵∠FCD+∠DCG=∠GCE+∠DCG=60º,∴∠FCD=∠GCE,∴△CDF≌△CEG(ASA),
∴CD=CE,结论①成立;
在Rt△COF和Rt△COG中,∠COF=∠COG=60º,∴OF=OG=OC,
又∵OD+OE=OD+OG+EG=OD+OG+DF=OF+OG,∴OD+OE=OC=OC,结论②成立;
,结论③成立.
4. 全等型—和
如图,已知∠AOB=,∠DCE=,OC平分∠AOB.
则可以得到以下结论:①CD=CE,②OD+OE=2OC·cos,③.
【证明】如图,过点C作CF⊥OA,CG⊥OB,垂足分别为F、G.
证△CDF≌△CEG可得CD=CE,结论①成立,
在Rt△COF和Rt△COG中,∠COF=∠COG=,∴OF=OG=OC·,
又∵OD+OE=OD+OG+EG=OD+OG+DF=OF+OG,∴OD+OE=2OC·cos,结论②成立,
,结论③成立.
5. 相似型—90º
如图,已知∠AOB=∠DCE=90º,∠BOC=.
结论:CE=CD·.
证明【方法一】:如图1,过点C作CF⊥OA,CG⊥OB,垂足分别为F、G.
先证△CEG∽△CDF,即,又∵四边形CFOG是矩形,∴CF=DG,
在Rt△COG中,,∴CE=CD·;
证明【方法二】:如图2,过点C作CF⊥OC交OB于点F.
通过证明△CFE∽△COD可得
6. 对角互补四边形的四点共圆
如图,在四边形ABCD中,已知∠A+∠C=180°,求证A、B、C、D四点共圆.
【证明】(反证法)
连接BD,作△ABD的外接圆,假设点C不在圆上,那么点C可以有在圆外和圆内两种情况,
当点C在圆外时,如图所示,连接BC交圆O于点C’,连接DC’,
由圆内接四边形的性质可得,
又∵∠A+∠C=180°,
∴,与三角形外角定理相矛盾,
故点C不可能在圆外;
当点C在圆内时,如图所示,同理可证点C也不能在圆内,
综上,点C只能在圆上,即A、B、C、D四点共圆.
【巩固练习】
一.选择题
1.如图,AC是▱ABCD的对角线,点E在AC上,AD=AE=BE,∠D=105°,则∠BAC是( )
A.25° B.30° C.45° D.50°
【分析】根据平行四边形的性质,得到∠ABC=∠D=105°,AD=BC,进而得到CB=BE,∠BCE=∠BEC,设∠EAB的度数为x,列式计算即可.
【解答】解:∵▱ABCD,∠D=105°,
∴∠ABC=∠D=105°,AD=BC,
∵AD=AE=BE,
∴∠EAB=∠EBA,CB=BE,
∴∠BCE=∠BEC,
设∠EAB的度数为x,则:∠EBA=x,∠CEB=∠EAB+∠EBA=2x,∠ACB=180°﹣∠ABC﹣∠CAB=75°﹣x,
∴2x=75°﹣x,
∴x=25°,
∴∠BAC=25°;
故选A.
【点评】本题考查平行四边形的性质,等腰三角形的判定和性质,三角形的内角和与外角的性质,熟练掌握相关性质,并灵活运用,是解题的关键.
2.如图,已知四边形ABCD的对角互补,且∠BAC=∠DAC,AB=15,AD=12.过顶点C作CE⊥AB于E,则的值为( )
A.9 B. C.7.2 D.6
【分析】过点C作CF⊥AD交AD的延长线于点F,证明△CEB≌△CFD,结合已知数据,求出AE和BE的长度,即可解决问题.
【解答】解:如图,过点C作CF⊥AD交AD的延长线于点F,则∠CFD=90°,
∵CE⊥AB,
∴∠CEB=90°,
∴∠CEB=∠CFD,
∵∠BAC=∠DAC,
∴AC平分∠BAD,
∴CE=CF,
∵四边形ABCD的对角互补,
∴∠B+∠ADC=180°,
∵∠CDF+∠ADC=180°,
∴∠B=∠CDF,
在△CEB和△CFD中,
,
∴△CEB≌△CFD(AAS),
∴BE=DF,
设BE=DF=a,
∵AB=15,AD=12,
∴12+2a=15,
∴a=1.5,
∴AE=12+a=12+1.5=13.5,BE=a=1.5,
∴,
故选:A.
【点评】本题主要考查了角平分线的性质,全等三角形的判定与性质,正确作出辅助线构造全等三角形是解决问题的关键.
3.如图,△ABC为等边三角形,以AB为边向形外作△ABD,使∠ADB=120°,再以点C为旋转中心把△CBD旋转到△CAE,则下列结论:
①D、A、E三点共线;
②DC平分∠BDA;
③∠E=∠BAC;
④DC=DB+DA.
其中正确的有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【分析】(1)设∠1=x度,把∠2=(60﹣x)度,∠DBC=(x+60)度,∠4=(x+60)度,∠3=60°加起来等于180度,即可证明D、A、E三点共线;
(2)根据△BCD绕着点C按顺时针方向旋转60°得到△ACE,判断出△CDE为等边三角形,求出∠BDC=∠E=60°,∠CDA=120°﹣60°=60°,可知DC平分∠BDA;
(3)由②可知,∠BAC=60°,∠E=60°,从而得到∠E=∠BAC.
(4)由旋转可知AE=BD,又∠DAE=180°,DE=AE+AD.而△CDE为等边三角形,DC=DE=DB+BA.
【解答】解:如图,
①设∠1=x度,则∠2=(60﹣x)度,∠DBC=(x+60)度,故∠4=(x+60)度,
∴∠2+∠3+∠4=60﹣x+60+x+60=180度,
∴D、A、E三点共线;
故①正确;
②∵△BCD绕着点C按顺时针方向旋转60°得到△ACE,
∴CD=CE,∠DCE=60°,
∴△CDE为等边三角形,
∴∠E=60°,
∴∠BDC=∠E=60°,
∴∠CDA=120°﹣60°=60°,
∴DC平分∠BDA;
故②正确;
③∵∠BAC=60°,
∠E=60°,
∴∠E=∠BAC.
故③正确;
④由旋转可知AE=BD,
又∵∠DAE=180°,
∴DE=AE+AD.
∵△CDE为等边三角形,
∴DC=DB+BA.故④正确;
故选:A.
【点评】本题考查了旋转的性质、全等三角形的判定与性质、等边三角形的性质、圆周角定理等相关知识,要注意旋转不变性,找到变化过程中的不变量.
4.克罗狄斯•托勒密是古希腊著名数学家、天文学家和地理学家,他在所著的《天文集》中讲述了制作弦表的原理,其中涉及如下定理:任意凸四边形中,两条对角线的乘积小于或等于两组对边乘积之和,当且仅当凸四边形的对角互补时取等号,后人称之为托勒密定理的推论.如图,四边形ABCD内接于半径为2的圆,∠A=120°,∠B=45°,AB=AD,则四边形ABCD的周长为( )
A.46 B.10 C.44 D.45
【分析】连接AC,BD,设圆心为O,连接DO并延长交⊙O于M,连接AM,过A作AN⊥CD交CD延长线于N,由∠DAB=120°,AB=AD,得∠ABD=30°,即得∠M=∠ABD=30°,可得ADDM=2AB,BDAD=6,由∠ADC=135°,得△ADN是等腰直角三角形,AN,在Rt△ACN中,AC=2AN=2,由托勒密定理的推论知有2BC+2CD=6×2,故BC+CD=6,从而可得四边形ABCD的周长为46.
【解答】解:连接AC,BD,设圆心为O,连接DO并延长交⊙O于M,连接AM,过A作AN⊥CD交CD延长线于N,如图:
∵∠DAB=120°,AB=AD,
∴∠ABD=30°,
∵,
∴∠M=∠ABD=30°,
∵DM是⊙O的直径,
∴∠DAM=90°,
∴ADDM,
∵⊙O半径为2,
∴DM=4,
∴AD=2AB,
∴BDAD=6,
∵∠ADC=135°,
∴∠ADN=45°,
∴△ADN是等腰直角三角形,
∴AN,
∵∠DCB=180°﹣∠DAB=60°,AB=AD,
∴∠DCA=∠BCA=30°,
在Rt△ACN中,
AC=2AN=2,
由托勒密定理的推论知:AD•BC+AB•CD=BD•AC,
∴2BC+2CD=6×2,
∴BC+CD=6,
∴AB+BC+CD+AD=26246,
∴四边形ABCD的周长为46,
故选:A.
【点评】本题考查等腰直角三角形,涉及含30°角的直角三角形三边关系,圆的性质及应用等知识,解题的关键是作辅助线,构造直角三角形解决问题.
5.如图,正方形ABCD,点P是对角线AC上一点,连接BP,过P作PQ⊥BP,PQ交CD于Q,连接BQ交AC于G,若AP,Q为CD中点,则下列结论:
①∠PBC=∠PQD;②BP=PQ;③∠BPC=∠BQC;④正方形ABCD的面积是16;
其中正确结论的个数是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【分析】根据对角互补的四边形,则四边形共圆,根据圆周角定理得出∠BPC=∠BQC,根据∠PBC=∠PQD,过P作PM⊥AD于M,PE⊥AB于E,PF⊥DC于F,则E、P、F三点共线,推出正方形AEPM,根据勾股定理求出AE=PE=PM=AM=DF=1,证△BEP≌△PFQ,推出PE=FQ=1,BP=PQ,求出DQ、DC,即可.
【解答】解:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BCQ=90°,
∵PQ⊥PB,
∴∠BPQ=90°,
∴∠BPQ+∠BCQ=180°,
∴B、C、Q、P四点共圆,
∴∠PBC=∠PQD,∠BPC=∠BQC,∴①正确;③正确;
过P作PM⊥AD于M,PE⊥AB于E,PF⊥DC于F,则E、P、F三点共线,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD=DC=BC,∠DAC=∠BAC,∠DAB=90°,
∴∠MAE=∠PEA=∠PMA=90°,PM=PE,
∴四边形AMPE是正方形,
∴AM=PM=PE=AE,
∵AP,
∴在Rt△AEP中,由勾股定理得:AE2+PE2=()2,
解得:AE=AM=PE=PM=1,
∴DF=1,
设AB=BC=CD=AD=a,
则BE=PF=a﹣1,
∵∠BEP=∠PFQ=∠BPQ=90°,
∴∠BPE+∠EBP=90°,∠EPB+∠FPQ=90°,
∴∠EBP=∠FPQ,
在△BEP和△PFQ中
,
∴△BEP≌△PFQ(ASA),
∴PE=FQ=1,BP=PQ,∴②正确;
∴DQ=1+1=2,
∵Q为CD中点,
∴DC=2DQ=4,
∴正方形ABCD的面积是4×4=16,∴④正确;
故选:A.
【点评】本题考查了正方形的性质和判定,全等三角形的性质和判定,勾股定理,三角形的内角和定理等知识点,主要考查学生的推理能力,题目综合性比较强,有一定的难度.
6.如图,△ABC为等边三角形,以AB为边向△ABC外侧作△ABD,使得∠ADB=120°,再以点C为旋转中心把△CBD沿着顺时针旋转至△CAE,则下列结论:
①D、A、E三点共线;②△CDE为等边三角形;③DC平分∠BDA;④DC=DB+DA,其中正确的有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【分析】由△ABC为等边三角形得到∠ABC=∠BAC=∠ACB=60°,由∠ADB=120°得到∠1+∠2=60°,再根据旋转的性质得∠ACB=60°,即旋转角等于60°,CD=CE,∠CAE=∠CBD=∠1+60°,于是可计算出∠DAE=180°,则可对①进行判断;由∠DCE=∠ACB=60°,CD=CE,根据等边三角形的判定可对②进行判断;由△CDE为等边三角形得∠4=60°,于是可得∠3=60°,则可对③进行判断;根据旋转的性质得AE=DB,根据等边三角形的性质得CD=DE,所以CD=DE=DA+AE=DA+BD,则可对④进行判断.
【解答】解:∵△ABC为等边三角形,
∴∠ABC=∠BAC=∠ACB=60°,
∵∠ADB=120°,
∴∠1+∠2=60°,
∵点C为旋转中心把△CBD沿着顺时针旋转至△CAE,
∴∠ACB=60°,即旋转角等于60°,CD=CE,∠CAE=∠CBD=∠1+∠CBA=∠1+60°,
∵∠CAE+∠BAC+∠2=∠1+60°+60°+∠2=180°,即∠DAE=180°,
∴D、A、E三点共线,所以①正确;
∵∠DCE=∠ACB=60°,CD=CE,
∴△CDE为等边三角形,所以②正确;
∵△CDE为等边三角形,
∴∠4=60°,
∴∠3=60°,
∴DC平分∠BDA,所以③正确;
∵△CDE为等边三角形,
∴CD=DE,
而点C为旋转中心把△CBD沿着顺时针旋转至△CAE,
∴AE=DB,
∴DE=DA+AE=DA+BD,
∴DC=DB+DA,所以④正确.
故选:A.
【点评】本题考查了旋转的性质:对应点到旋转中心的距离相等;对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角;旋转前、后的图形全等.也考查了等边三角形的判定与性质.
7.如图,点M、N分别是正方形ABCD的边BC,CD上的动点(不与B,C,D重合),且始终保持∠MAN=45°,AM,AN分别交BD于点E,F,以下四个结论:①AF⊥FM;②;③当∠BAM=22.5°时,∠FMN=∠BAM;④DN+BM=MN.其中正确的有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【分析】①②先证明A、B、M、F四点共圆,根据圆内接四边形对角互补即可证明∠AFM=90°,根据等腰直角三角形性质即可解决问题.
③利用全等三角形的性质证明AM=AN,求出∠FMN的度数即可判断.
④将△ABM绕点A逆时针旋转90°至△ADM′,根据正方形的性质和且∠MAN=45°可证明MN=BM+DN.
【解答】解:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠ABD=∠CBD=45°,∠ABC=90°,
∵∠MAN=45°,
∴∠MAF=∠MBE,
∴A、B、M、F四点共圆,
∴∠ABM+∠AFM=180°,
∴∠AFM=90°,故①正确,
∴∠FAM=∠FMA=45°,
∴AMAF,
∴,故②正确,
补充不用四点共圆的方法:由△EAF∽△EBM,推出,即,即可推出△AEB∽△FEM,推出∠EMF=∠ABE=45°,由此即可解决问题.
当∠BAM=22.5°时,易证△BAM≌△DAN(SAS),
∴AM=AN,
∴∠AMN=∠ANM(180°﹣45°)=67.5°,
∴∠FMN=∠AMN﹣∠AMF=22.5°,
∴∠FMN=∠BAM,故③正确,将△ABM绕点A逆时针旋转90°至△ADM′,
∵∠M′AN=∠DAN+∠MAB=45°,AM′=AM,BM=DM′,
∵∠M′AN=∠MAN=45°,AN=AN,
∴△AMN≌△AM′N′(SAS),
∴MN=NM′,
∴M′N=M′D+DN=BM+DN,
∴MN=BM+DN;故④正确;
故选:A.
【点评】本题考查四边形综合题、等腰直角三角形性质、四点共圆、全等三角形的判定和性质等知识,解题的关键是利用四点共圆的性质解决问题,题目有点难,用到四点共圆.
二.填空题
8.如图,AD是△ABC的角平分线,DF⊥AB于点F,∠AED和∠AGD互补,若S△ADG=40,S△AED=22,则△EDF的面积为 9 .
【分析】过点D作DH⊥AC于点H,根据角平分线的性质可得DF=DH,再证明Rt△ADF≌Rt△ADH(HL),Rt△DFE≌Rt△DHG(AAS),根据全等三角形的性质进一步即可求出△DEF的面积.
【解答】解:过点D作DH⊥AC于点H,如图所示:
∵AD是△ABC的角平分线,DF⊥AB,
∴DF=DH,
在Rt△ADF和Rt△ADH中,
,
∴Rt△ADF≌Rt△ADH(HL),
∴S△ADF=S△ADH,
∵∠AED和∠AGD互补,
∴∠AED+∠AGD=180°,
∵∠AED+∠FED=180°,
∴∠AGD=∠FED,
∵DF⊥AB,DH⊥AC,
∴∠EFD=∠GHD,
在Rt△DFE和Rt△DHG中,
∴Rt△DFE≌Rt△DHG(AAS),
∴S△DEF=S△DHG,
∵S△ADG=40,S△AED=22,
∴2S△EDF=S△ADG﹣S△AED=18,
∴S△EDF=9.
故答案为:9.
【点评】本题考查了全等三角形的判定和性质,角平分线的性质,熟练掌握这些性质是解题的关键.
9.如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠ABC与∠ADC互补,点E、F分别在射线CB、DC上,且,当BC=4,DC=7,CF=1时,则△CEF的周长等于 13 .
【分析】在DF上截取DM=BE,利用SAS证明△ADM≌△ABE,和△EAF≌△MAF,即可求解.
【解答】解:在DF上截取DM=BE,
∵∠D+∠ABC=∠ABE+∠ABC=180°,
∴∠D=∠ABE,
在△ADM和△ABE中,
,
∴△ADM≌△ABE(SAS),
∴AM=AE,∠BAE=∠DAM,
∵∠EAF=∠BAE+∠BAF∠BAD,
∴∠MAF∠BAD,
∴∠EAF=∠MAF,
在△EAF和△MAF中,
,
∴△EAF≌△MAF(SAS),
∴EF=MF,
∵MF=DF﹣DM=DF﹣BE,
∴EF=DF﹣BE,
∴△CEF的周长=CE+EF+FC=BC+BE+DC+CF﹣BE+CF=BC+CD+2CF=13,
故答案为:13.
【点评】此题考查全等三角形的判定与性质,作出合理的辅助线构建全等三角形是解题的关键.
10.如图,⊙O的半径为5,△ABC是⊙O的内接三角形,连接OB、OC.若∠BAC与∠BOC互补,则弦BC的长为 5 .
【分析】作弦心距OD,先根据已知求出∠BOC=120°,由等腰三角形三线合一的性质得:∠DOC∠BOC=60°,利用30°角所对的直角边是斜边的一半可求得OD的长,根据勾股定理得DC的长,最后利用垂径定理得出结论.
【解答】解:∵∠BAC与∠BOC互补,
∴∠BAC+∠BOC=180°,
∵∠BAC∠BOC,
∴∠BOC=120°,
过O作OD⊥BC,垂足为D,
∴BD=CD,
∵OB=OC,
∴OD平分∠BOC,
∴∠DOC∠BOC=60°,
∴∠OCD=90°﹣60°=30°,
在Rt△DOC中,OC=5,
∴OD,
∴DC,
∴BC=2DC=5,
故答案为:5.
【点评】本题考查三角形的外接圆与外心、锐角三角函数、垂径定理等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,还在直角三角形解决问题,属于中考常考题型.
11.定义:有一组邻边相等且对角互补的四边形叫做等补四边形.例:如图①,四边形ABCD内接于⊙O,AB=AD,则四边形ABCD是等补四边形.如图②,在等补四边形ABCD中,AB=AD,其外角∠EAD的平分线交CD的延长线于点F,若AF=4,CD=2AD=6,则四边形ABCD的周长为 .
【分析】连接AC,先证∠EAD=∠BCD,推出∠FCA=∠FAD,再证△ACF∽△DAF,利用相似三角形对应边的比相等可求DF的长,根据圆内接四边形的性质得到∠ADF=∠B,根据相似三角形的性质即可得到结论.
【解答】解:如图所示,连接AC,
∵四边形ABCD是等补四边形,
∴∠BAD+∠BCD=180°,
又∠BAD+∠EAD=180°,
∴∠EAD=∠BCD,
∵AF平分∠EAD,
∴∠FAD∠EAD,
∵四边形ABCD是等补四边形,
∴A,B,C,D四点共圆,
∵AB=AD,
∴,
∴∠ACD=∠ACB,
∴∠FCA∠BCD,
∴∠FCA=∠FAD,
又∠AFC=∠DFA,
∴△ACF∽△DAF,
∴,AF=4,CD=2AD=6,
即,
∴DF=2,
∵∠EAD+∠DAB=∠DAB+∠ACB=180°,
∴∠EAD=∠BCD,
∴∠FAD=∠BCA,
∵∠ADF+∠ADC=∠ADC=∠B=180°,
∴∠ADF=∠B,
∴△ADF∽△CBA,
∴,
∴,
∴BC,
∴四边形ABCD的周长为AD+AB+BC+CD=3+36.
故答案为:.
【点评】本题考查了新定义等补四边形,圆的有关性质,角平分线的判定,相似三角形的判定与性质等,解题关键是要能够通过自主学习来进行探究,运用等.
12.如图,点O是四边形ABCD对角线AC、BD的交点,∠BAD与∠ACB互补,,AD=6,AB=7,AC=5,则BC的长为 .
【分析】过点O作OM∥AD交AB于M根据平行线分线段成比例定理得到AM7,BM7,根据相似三角形的性质得到OM,再根据相似三角形的性质得到,于是得到结论.
【解答】解:过点O作OM∥AD交AB于M
∴,
∴AM7,BM7,
∵△BOM∽△BDA,
∴,
∴OM,
∵∠BAD+∠OMA=180°,∠BAD+∠ACB=180°,
∴∠OMA=∠ACB,
∴△AMO∽△ACB,
∴,
∴BC.
故答案为:.
【点评】本题考查了相似三角形的判定和性质,熟练正确相似三角形的判定和性质是解题的关键.
13.如图,等边三角形ABC中,E、F为AC、AB中点,EF延长线交△ABC外接圆于P,则PB:AP的数值为 (提示:圆内接四边形对角互补)
【分析】证明△APB∽△AFP,得出,得出AP2=AF×AB,设AF=BF=x,则AB=2x,则AP2=2x2,APx,,得出PBPF,作PM⊥AB于M,求出∠FPM=30°,由直角三角形的性质得出FMPF,PMFM,设FM=y,则PF=2y,PMy,PB=2y,BM=x﹣y,在Rt△BPM中,由勾股定理得出方程,得出yx,得出PBx,即可得出答案.
【解答】解:∵△ABC是等边三角形,
∴AB=BC,∠ABC=∠ACB=60°,
∵∠APB+∠ACB=180°,
∴∠APB=120°,
∵E、F为AC、AB中点,
∴EF∥BC,EFBCAB=AF=BF,
∴∠AFE=∠ABC=60°,
∴∠AFP=120°=∠APB,
∵∠PAB=∠FAP,
∴△APB∽△AFP,
∴,
∴AP2=AF×AB,
设AF=BF=x,则AB=2x,
∴AP2=2x2,APx,
∴,
∴PBPF,
作PM⊥AB于M,如图所示:
∵∠PFM=∠AFE=60°,
∴∠FPM=30°,
∴FMPF,PMFM,
设FM=y,则PF=2y,PMy,PB=2y,BM=x﹣y,
在Rt△BPM中,由勾股定理得:(y)2+(x﹣y)2=(2y)2,
解得:yx(负值舍去),
∴yx,
∴PBx,
∴;
故答案为:.
【点评】本题考查了相似三角形的判定与性质、等边三角形的性质、三角形中位线定理、圆内接四边形的性质、勾股定理、含30°角的直角三角形的性质等知识;熟练掌握等边三角形和直角三角形的性质,证明三角形相似是解题的关键.
14.定义:有一组对角互补的四边形叫做互补四边形,如图,在互补四边形纸片ABCD中,BA=BC,AD=CD,∠A=∠C=90°,∠ADC=30°.将纸片先沿直线BD对折,再将对折后的纸片从一个顶点出发的直线裁剪,把剪开的纸片打开后铺平,若铺平后的纸片中有一个面积为4的平行四边形,则CD的长为 (24)或(2) .
【分析】根据已知条件进行裁剪平铺后发现所得平行四边形是菱形,根据菱形性质及30度角所对直角边等于斜边一半即可求解.
【解答】解:①如图所示:
根据题意可知:
∵BA=BC,AD=CD,∠A=∠C=90°
∴△ABD≌△CBD(SAS)
∴∠ABD=∠CBD=75°,
四边形ABCE是面积为4的平行四边形,
∵AB=CB
∴▱ABCE是菱形,
∴△BCE的面积为2,CB=CE=AB,
∴∠BCE=30°,
作BG⊥CE于点G,
∴BC=2BG,∴CE=2BG,
∴S△BCECE•BG
∴BG2=2,∴BG,CE=2,
∴CGBG,
∴CF=CG+GF=CG+AB=CG+CE2.
∵∠ADC=30°,∠CFD=90°
∴CD=2CF=24.
②如图,当四边形BEDF是平行四边形,
∵BE=BF,
∴平行四边形BEDF是菱形,
∵∠A=∠C=90°,∠ADC=30°,
∴∠ADB=∠BDC=15°,
∵BE=DE,
∴∠AEB=30°,
∴设AB=y,则BE=DE=2y,AEy,
∵四边形BEDF面积为4,
∴AB×DE=2y2=4,
解得:y,
故DE=2,AE,
CD=CF+FD=AE+DE2,
故答案为(24)或(2).
【点评】本题考查了翻折变换,解决本题的关键是综合利用菱形和30度角所对直角边等于斜边一半的知识.本题需要学生动手操作更容易理解.
15.如图,正方形ABCD的边长为2,点E从点A出发沿着线段AD向点D运动(不与点A、D重合),同时点F从点D出发沿着线段DC向点C运动(不与点D、C重合),点E与点F的运动速度相同.BE与AF相交于点H,点G为BF中点,则有下列结论:
①∠DEH与∠DFH一定互补;
②FB可以平分∠AFC;
③当E运动到AD中点时,;
④当时,四边形HEDF的面积是.
其中正确的有 ①③④ .(填写序号)
【分析】根据全等三角形的判定与性质,正方形性质,得出△ABE≌△DAF(SAS),且其对应角相等,又根据∠DEH与∠AEH互补,推出∠DEH与∠DFH互补,判断①;假设FB平分∠AFC,得出BH=BA,这显然不可能,以此判断②;当F运动到CD中点时,根据有股定理求得BF,根据G为BF中点,可判断③,根据△ABE≌△DAF(SAS),可得到S四边形HEDF=S△AHB,当AH+BH,根据完全平方公式(AH+BH)2=AH2+BH2+2AH•BH=10,可得AH•BH=3,可求面积判断④.
【解答】解:①由题意可知,AE=DF,AB=AD,∠BAE=∠ADF,
∴△ABE≌△DAF(SAS),
∴∠AEH=∠DFH,
∵∠DEH与∠AEH互补,
∴∠DEH与∠DFH互补,
故①正确.
②∵∠DFH+∠EAH=90°,
且由①知,∠AEH=∠DFH,
∴∠AEH+∠EAH=90°,
∴∠AHE=∠AHB=∠BHF=90°,
假设FB平分∠AFC,
∵∠C=∠BHF=90°,
∴BC=BH,
∴BA=BH,这显然不可能,
∴FB不可能平分∠AFC,
故②不正确.
③当E运动到AD中点时,点F是CD的中点,
∴FC=1,
在Rt△BCF中,由勾股定理得,BF,
在Rt△BHF中,G为BF的中点,
∴GH,
故③正确.
④∵△ABE≌△DAF(SAS),
∴S四边形HEDF+S△AHE=S△AHB+S△AHE,
∴S四边形HEDF=S△AHB,
∵AH+BH,
∴(AH+BH)2=AH2+BH2+2AH•BH=10,
又∵AH2+BH2=AB2=4,
∴AH•BH=3,
∴S△AHB,
故④正确.
故答案为:①③④.
【点评】本题考查了全等三角形的判定与性质,正方形的性质,勾股定理,关键是能根据正方形的性质找到全等的条件,利用三角形全等的性质和勾股定理解决问题.
三.解答题
16.(1)结合图1中的四边形,证明四边形的外角和是360°;
(2)图2中在四边形ABCD中,AC平分∠DAB,∠ABC+∠ADC=180°,E为DB中点,求证:CE⊥BD.
【分析】(1)由邻补角的定义,分别求出∠1、∠2、∠3、∠4,再由四边形ABCD的内角和是360°,推导出∠1+∠2+∠3+∠4=360°即可证明;
(2)过点C作CF⊥AB交于F点,过点C作CG⊥AD交延长线于点G,根据角平分线定理可证明△CDG≌△CBF(AAS),得到CD=BC,再由等腰三角形的性质即可证明CE⊥BD.
【解答】证明:(1)∵∠1=180°﹣∠ABC,∠2=180°﹣∠BCD,∠3=180°﹣∠ADC,∠4=180°﹣∠BAD,
∴∠1+∠2+∠3+∠4=180°×4﹣(∠ABD+∠BCD+∠CDA+∠BAD),
∵四边形ABCD的内角和是360°,
∴∠1+∠2+∠3+∠4=360°,
∴四边形的外角和是360°;
(2)过点C作CF⊥AB交于F点,过点C作CG⊥AD交延长线于点G,
∵∠ABC+∠ADC=180°,∠ADC+∠CDG=180°,
∴∠CDG=∠ABC,
∵AC平分∠BAD,
∴CG=CF,
∵∠G=∠CFB=90°,
∴△CDG≌△CBF(AAS),
∴CD=BC,
∵E为DB中点,
∴CE⊥BD.
【点评】本题考查四边形的内角和定理,角平分线定理,熟练掌握四边形的内角和定理,三角形全等的判定及性质,角平分线定理,等腰三角形的性质是解题的关键.
17.如图,在四边形ABCD中,点F是边CD上一点,连接AF,并延长AF交BC的延长线于点E,使得△ADF与△FCE全等.
(1)若∠BAE=90°,AD=1,AB=2,AE=2,求BC.
(2)若∠DAB+∠DCB=180°,求证:∠B=∠DCB.
【分析】(1)根据全等三角形的性质得出AD=CE,再利用勾股定理解答即可;
(2)根据全等三角形的性质得出∠FEC=∠DAF,得出AD∥BE,利用平行线的性质证明即可.
【解答】解:(1)∵△ADF与△FCE全等,
∴AD=CE=1,
在RT△ABE中,BE,
∴BC=BE﹣CE=4﹣1=3;
(2)∵△ADF与△FCE全等,
∴∠FEC=∠DAF,
∴AD∥BE,
∴∠B+∠DAB=180°,
∵∠DAB+∠DCB=180°,
∴∠B=∠DCB.
【点评】此题考查全等三角形的性质,关键是根据全等三角形的对应角相等和对应边相等进行分析.
18.如图,四边形ABCD中,∠A=∠C=90°,BE平分∠ABC,DF平分∠ADC,BE、CD交于G点,求证:
(1)∠ABC+∠ADC=180°;
(2)BG∥DF.
【分析】(1)由四边形的内角和是360°,即可证明;
(2)由角平分线的定义,两锐角互余的概念,即可证明.
【解答】证明(1)∵四边形的内角和是360°,
∴∠ABC+∠ADC+∠A+∠C=360°,
∵∠A=∠C=90°,
∴∠ABC+∠ADC=180°;
(2)∵BE平分∠ABC,DF平分∠ADC,
∴∠CBG∠ABC,∠FDC∠ADC,
∴∠CBG+∠FDC(∠ABC+∠ADC)=90°,
∵∠CFD+∠CDF=90°,
∴∠CBG=∠CFD,
∴DF∥BG.
【点评】本题考查四边形的有关知识,平行线的判定,关键是掌握四边形的内角和是360°,两直线平行线的判定方法.
19.如图,A、P、B、C是⊙O上四点,∠APC=∠CPB=60°.
(1)求证:△ABC是等边三角形;
(2)连接OA,OB,当点P位于什么位置时,四边形PBOA是菱形?并说明理由;
(3)已知PA=a,PB=b,求PC的长(用含a和b的式子表示).
【分析】(1)利用圆周角定理得到∠BAC=∠CPB=60°,则∠ABC=∠BAC=∠ACB=60°,从而可判断△ABC为等边三角形;
(2)当点P位于 的中点时,四边形PBOA是菱形,连接OP,如图1,先证明∠AOP=∠BOP=60°,再证明△OAP和△OBP都为等边三角形,从而得到四边形PBOA是菱形;
(3)如图2,在PC上截取PD=PA,证明△APB≌△ADC得到PB=DC,从而得到PC=PD+DC=PA+PB=a+b.
【解答】(1)证明:∵∠BAC=∠CPB=60°,
∴∠ABC=∠APC=60°,
∴∠ABC=∠BAC=∠ACB=60°,
∴△ABC为等边三角形;
(2)解:当点P位于 的中点时,四边形PBOA是菱形.
理由如下:连接OP,如图1,
∵∠AOB=2∠ACB=120°,
而P是的中点,
∴∠AOP=∠BOP=60°,
又∵OA=OP=OB,
∴△OAP和△OBP都为等边三角形,
∴OA=AP=OB=PB,
∴四边形PBOA是菱形;
(3)解:如图2,在PC上截取PD=PA,
又∵∠APC=60°,
∴△APD是等边三角形,
∴PA=DA,∠DAP=60°,
∵∠PAB+∠BAD=∠BAD+∠DAC,
∴∠PAB=∠DAC,
在△APB和△ADC中
,
∴△APB≌△ADC(ASA),
∴PB=DC,
又∵PA=PD,
∴PC=PD+DC=PA+PB=a+b.
【点评】本题考查了圆内接四边形的性质:圆内接四边形的对角互补.圆内接四边形的任意一个外角等于它的内对角(就是和它相邻的内角的对角).也考查了等边三角形的判定与性质和菱形的判定.
20.如图,点P(3m﹣1,﹣2m+4)在第一象限的角平分线OC上,AP⊥BP,点A在x轴正半轴上,点B在y轴正半轴上.
(1)求点P的坐标.
(2)当∠APB绕点P旋转时,
①OA+OB的值是否发生变化?若变化,求出其变化范围;若不变,求出这个定值.
②请求出OA2+OB2的最小值.
【分析】(1)由题意知,3m﹣1=﹣2m+4,即可解决问题;
(2)①过点P作PM⊥y轴于M,PN⊥OA于N.利用ASA证明△PMB≌△PNA,得BM=AN,从而得出OB+OA=OM﹣BM+ON+AN=2OM;
②连接AB,由勾股定理得AB2=PA2+PB2=2PA2,则OA2+OB2=2PA2,当PA最小时,OA2+OB2也最小.根据垂线段最短,从而得出答案.
【解答】解:(1)∵点P(3m﹣1,﹣2m+4)在第一象限的角平分线OC上,
∴3m﹣1=﹣2m+4,
∴m=1,
∴P(2,2);
(2)①不变.
过点P作PM⊥y轴于M,PN⊥OA于N.
∵∠PMO=∠PNO=∠MON=90°,PM=PN=2,
∴四边形QMPN是正方形,
∴∠MPN=90°=∠APB,
∴∠MPB=∠NPA.
在△PMB和△PNA中,
,
∴△PMB≌△PNA(ASA),
∴BM=AN,
∴OB+OA=OM﹣BM+ON+AN=2OM=4,
②连接AB,
∵∠AOB=90°,
∴OA2+OB2=AB2,
∵∠BPA=90°,
∴AB2=PA2+PB2=2PA2,
∴OA2+OB2=2PA2,当PA最小时,OA2+OB2也最小.
根据垂线段最短原理,PA最小值为2,
∴OA2+OB2的最小值为8.
【点评】本题是几何变换综合题,主要考查了坐标与图形的变化﹣旋转,全等三角形的判定与性质,勾股定理等知识,解题的关键是构造全等三角形,属于中考常考题型.
21.定义:有一组邻边相等且对角互补的四边形叫做等补四边形.
【问题理解】
如图1,点A、B、C在⊙O上,∠ABC的平分线交⊙O于点D,连接AD、CD.
求证:四边形ABCD是等补四边形;
【拓展探究】
如图2,在等补四边形ABCD中,AB=AD,连接AC,AC是否平分∠BCD?请说明理由;
【升华运用】
如图3,在等补四边形ABCD中,AB=AD,其外角∠EAD的平分线交CD的延长线于点F.若CD=6,DF=2,求AF的长.
【分析】【问题理解】
由圆内接四边形对角互补可知∠A+∠C=180°,∠ABC+∠ADC=180°,再证AD=CD,即可根据等补四边形的定义得出结论;
【拓展探究】
过点A分别作AE⊥BC于点E,AF垂直CD的延长线于点F,证△ABE≌△ADF,得到AE=AF,根据角平分线的判定可得出结论;
【升华运用】
连接AC,先证∠EAD=∠BCD,推出∠FCA=∠FAD,再证△FAD∽△FCA,利用相似三角形的性质可求出AF的长.
【解答】【问题理解】
证明:∵四边形ABCD为圆内接四边形,
∴∠A+∠C=180°,∠ABC+∠ADC=180°,
∵BD平分∠ABC,
∴∠ABD=∠CBD,
∴,
∴AD=CD,
∴四边形ABCD是等补四边形;
【拓展探究】
解:AC平分∠BCD,
理由如下:
过点A作AE⊥BC于E,AF⊥CD于F,则∠AEB=∠AFD=90°,
∵四边形ABCD是等补四边形,
∴∠ADC+∠B=180°,
又∵∠ADC+∠ADF=180°,
∴∠B=∠ADF,
在△AFD与△AEB中,
,
∴△AFD≌△AEB(AAS),
∴AE=AF,
∴点A一定在∠BCD的平分线上,
即AC平分∠BCD;
【升华运用】
解:连接AC,如图3,
同(2)理得∠EAD=∠BCD,
由(2)知AC平分∠BCD,
∴∠FCA∠BCD,
同理∠FAD∠EAD,
∴∠FCA=∠FAD,
又∵∠F=∠F,
∴△FAD∽△FCA,
∴
∴AF2=DF•CF=DF(DF+CF)=2×(2+6)=16,
∴AF=4.
【点评】本题是圆的综合题,考查了新定义等补四边形,圆的有关性质,全等三角形的判定与性质,角平分线的判定,相似三角形的判定与性质等,解题关键是正确理解运用新定义等补四边形.
22.如图,正方形ABCD中,点E,F分别是边AB,BC上的两个动点,且正方形ABCD的周长是△BEF周长的2倍.连接DE,DF分别与对角线AC交于点M,N.
(1)若AE=2,CF=3,求EF的长;
(2)求证;∠EFN+∠EMN=180°;
(3)若2,BE=3,求EF的长.
【分析】(1)根据正方形ABCD的周长是△BEF周长的2倍,可得BE+BF+EF=AB+BC,则EF=AE+FC,结论可得;
(2)在BA的延长线上取点 H,使得AH=CF,证明△AHD≌△CFD 可得EF=AE+AH=EH,进而证明△DEH≌△DEF则∠EDF=∠HDE=45°,∠H=∠DFC=∠DFE,∠EMN=∠HED+∠EAM=45°+∠DEF,
可得∠EFN+∠EMN=∠DFC+45°+∠DEF=∠DFE+∠EDF+∠DEF=180°;
(3)根据题意可得点A,G关于DE对称轴,C,G 关于DF对称,利用对称可得△GMN是直角三角形,由2,可得∠GNM=30°,故∠GMN=60°,结合(2)的结论可得∠EFN=60°,所以∠EFB=180°﹣∠NFE﹣∠CFN=60°,∠BEF=30°,在Rt△BEF中利用勾股定理即可解决.
【解答】解:(1)∵正方形ABCD的周长是△BEF周长的2倍,
∴BE+BF+EF=AB+BC,
∴EF=AE+FC,
若AE=2,CF=3,
则EF=2+3=5;
(2)如图,在BA的延长线上取点 H,使得AH=CF,
在正方形 ABCD 中,AD=CD,∠HAD=∠FCD=90°,
在△AHD和△CFD中,
,
△AHD≌△CFD (SAS ),
∴∠CDF=∠ADH,HD=DF,∠H=∠DFC,
∵EF=AE+CF,
∴EF=AE+AH=EH,
在△DEH和△DEF中,
∴△DEH≌△DEF(SSS),
∴∠HDE=∠FDE,∠H=∠EFD,∠HED=∠FED,
∵∠CDF+∠ADF=∠ADH+∠ADF=∠HDF=90°,
∴∠EDF=∠HDE=45°,
∵∠H=∠DFC=∠DFE,∠EMN=∠HED+∠EAM=45°+∠DEF,
∴∠EFN+∠EMN
=∠DFC+45°+∠DEF=∠DFE+∠EDF+∠DEF=180°
即∠EFN+∠EMN=180°;
(3)作DG⊥EF于点G,连接GM,GN,
在△AED和△GED中,
∴△AED≌△GED (AAS),
同理,△GDF≌△CDF (AAS),
∴AG=DG=CF,∠ADE=∠GDE,∠GDF=∠CDF,
∴点A,G关于DE对称轴,C,G 关于DF对称,
∴GM=AM,GN=CN,∠EGM=∠EAM=45°,∠NGF=∠NCF=45°,
∴∠MGN=90°,
即△GMN是直角三角形,
若2,
则MN=AM,
∴GMMN,
∴∠GNM=30°,
∴∠GMN=90°﹣∠GNM=60°,
由轴对称可得∠AME=∠GME,
∵∠AME+∠GME+∠GMN=180°,
∴∠AME=∠GME=60°,
∴∠EMN=2∠GME=120°,
∵∠EFN+∠EMN=180°;
∴∠EFN=180°﹣∠EMN=60°,
由轴对称可得∠NFE=∠CFN=60°,
∴∠EFB=180°﹣∠NFE﹣∠CFN=60°,
∵∠B=90°,
∴∠BEF=30°,
∴BFEF,
由勾股定理可得:BE2+BF2=FE2,
∴9EF2=FE2,
解得:EF=2.
【点评】本题考查正方形的性质、三角形全等的判定和性质、轴对称的性质、含30°角的直角三角形的性质以及勾股定理的应用,属于综合题,理解题意,搞清楚图形的特征是解决问题的关键.
23.在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD+∠BCD=180°,连接AC,BD.
(1)如图1,当∠BAD=60°时,猜想线段AC,BC,DC之间的数量关系 AC=BC+DC ;
(2)如图2,当∠BAD=90°时,猜想线段AC,BC,DC之间的数量关系;并证明你的猜想;
(3)如图3,当∠BAD=α(0°<α<180°)时,请直接写出线段AC,BC,DC之间的数量关系.(用含α的代数式表示)
【分析】(1)延长CD到点E,使DE=BC,连接AE,利用SAS证明△ABC≌△ADE,得AC=AE,BC=DE,∠BAC=∠DAE,再证明△ACE是等边三角形,可得结论;
(2)延长CD到E,使DE=BC,连接AE,与(1)同理得△ABC≌△ADE,△ACE是等腰直角三角形,再利用等腰直角三角形的性质可得结论;
(3)延长CD到E,使DE=BC,连接AE,与(1)同理得△ABC≌△ADE,过点A作AF⊥CE于E,得CF=FE,,从而解决问题.
【解答】解:(1)如图,延长CD到点E,使DE=BC,连接AE,
∵∠BAD+∠BCD=180°,
∴∠ABC+∠ADC=180°,
∵∠ADC+∠ADE=180°,
∴∠ABC=∠ADE,
在△ABC与△ADE中,
,
∴△ABC≌△ADE(SAS),
∴AC=AE,BC=DE,∠BAC=∠DAE,
∴∠CAE=∠CAD+∠DAE=∠CAD+∠BAC=60°,
∴△ACE是等边三角形,
∴AC=CE=CD+DE=CD+BC,
故答案为:AC=BC+DC;
(2)BC+DCAC,理由如下:
如图,延长CD到E,使DE=BC,连接AE,
∵∠BAD+∠BCD=180°,
∴∠ABC+∠ADC=180°,
∵∠ADC+∠ADE=180°,
∴∠ABC=∠ADE,
∵AB=AD,BC=DE,
∴△ABC≌△ADE(SAS),
∴AC=AE,∠BAC=∠DAE,
∴∠CAE=∠CAD+∠DAE=∠CAD+∠BAC=∠BAD=90°,
∴△ACE是等腰直角三角形,
∴∠ACE=∠AEC=45°,
在Rt△CAE中,cos∠ACE=cos45°,
∴CEAC,
∵BC=DE,
∴BC+DC=DE+DC=CEAC;
(3)BC+DC=2AC,理由如下:
如图,延长CD到E,使DE=BC,连接AE,
∵∠BAD+∠BCD=180°,
∴∠ABC+∠ADC=180°,
∵∠ADC+∠ADE=180°,
∴∠ABC=∠ADE,
在△ABC与△ADE中,
,
∴△ABC≌△ADE(SAS),
∴AC=AE,BC=DE,∠BAC=∠DAE,
∴∠CAE=∠CAD+∠DAE=∠CAD+∠BAC=α,
过点A作AF⊥CE,
∴CF=FE,,
∴sin,
∴BC+DC=2AC.
【点评】本题是四边形综合题,主要考查了全等三角形的判定与性质,等腰直角三角形的判定与性质,等边三角形的判定与性质,三角函数等知识,熟练掌握对角互补模型是解题的关键.
24.已知:在正方形ABCD中,点E是边AB上点,点G在边AD上,连接EG,EG=DG,作EF⊥EG,交边BC于点F(图1).
(1)求证:AE+CF=EF;
(2)连接正方形ABCD的对角线AC,连接DF,线段AC与线段DF相交于点K(图2),探究线段AE、AD、AK之间的数量关系,直接写出你的结论;
(3)在(2)的条件下,连接线段DE与线段AC相交于点P,(图3)若AK=8.△BEF的周长为24,求PK的长.
【分析】(1)连接DF,作DM⊥EF,垂足M.先利用AAS证明△DAE≌△DME,得出AE=ME,再利用HL证明Rt△DCF≌Rt△DMF,得出CF=MF,进而可证明AE+CF=EF;
(2)连接EK、ED.先由∠EAK=∠EDK=45°,得出A、E、K、D四点共圆,根据圆内接四边形的对角互补得到∠EKD=90°,由勾股定理得出DK2DE2(AD2+AE2),再根据S四边形AEKD=S△ADE+S△KDE=S△AEK+S△KDA,由三角形的面积公式整理后可得出AE+ADAK;
(3)先由△BEF的周长为24,结合(1)的结论求出正方形ABCD的边长为12,则AC=12,再由(2)的结论得出AE=4.然后根据AE∥CD,得到△AEP∽△CDP,由相似三角形对应边成比例得出,求出CP=9,进而得到PK=CP﹣CK=5.
【解答】(1)证明:连接DF,作DM⊥EF,垂足M.
∵DM⊥EF,GE⊥EF,
∴∠GEF=∠DMF=90°,
∴DM∥GE,
∴∠MDE=∠DEG,
∵DG=GE,
∴△GDE是等腰三角形,
∴∠GED=∠GDE,
∴∠GDE=∠EDM,
∵在△DAE和△DME中,
,
∴△DAE≌△DME(AAS),
∴DM=AD,AE=ME,
∵AD=CD,
∴DC=DM,
在Rt△DCF和Rt△DMF中,
,
∴Rt△DCF≌Rt△DMF(HL),
∴CF=MF,
∴AE+CF=EM+MF,
∵EM+MF=EF,
∴AE+CF=EF;
(2)解:连接EK、ED.
由(1)知,△DAE≌△DME,Rt△DCF≌Rt△DMF,
∴∠ADE=∠MDE∠ADM,∠CDF=∠MDF∠CDM,
∴∠EDF=∠EDM+∠MDF∠ADM∠CDM∠ADC=45°,
∵∠EAK=45°,
∴∠EAK=∠EDK,
∴A、E、K、D四点共圆,
∴∠EAD+∠EKD=180°,
∴∠EKD=180°﹣∠EAD=90°,
∴∠EDK=45°,
∴△EDK是等腰直角三角形,DE2=2DK2,
∵S四边形AEKD=S△ADE+S△KDE=S△AEK+S△KDA,
∴AD•AEDK•EKAK•AE•sin∠EAKAK•AD•sin∠DAK,
∴AD•AE+DK2=AK•AEAK•AD,
∵DK2DE2(AD2+AE2),
∴AD•AE(AD2+AE2)AK•AEAK•AD,
∴2AD•AE+AD2+AE2AK•AEAK•AD,
∴(AD+AE)2AK(AD+AE),
∵AD+AE≠0,
∴AE+ADAK;
(3)解:∵△BEF的周长为24,
∴BE+EF+BF=24,
由(1)知AE+CF=EF,
∴BE+AE+CF+BF=24,
∴AB+BC=24,
∴AB=BC=12,即正方形ABCD的边长为12,
∴ACAB=12.
由(2)知AE+ADAK,
∵AK=8,
∴AE+AD816,CK=AC﹣AK=1284,
∴AE=16﹣AD=4.
∵AE∥CD,
∴△AEP∽△CDP,
∴,
∴CPAC129,
∴PK=CP﹣CK=945.
【点评】本题考查了全等三角形、相似三角形的判定与性质,四点共圆的条件,圆内接四边形的性质,三角形的面积,勾股定理等知识,综合性较强,难度较大.准确地作出辅助线是解题的关键.
25.四边形ABCD若满足∠A+∠C=180°,则我们称该四边形为“对角互补四边形”.
(1)四边形ABCD为对角互补四边形,且∠B:∠C:∠D=2:3:4,则∠A的度数为 90° ;
(2)如图1,四边形ABCD为对角互补四边形,∠BAD=∠BCD=90°,AB=AD.
求证:AC平分∠BCD.
小云同学是这么做的:延长CD至M,使得DM=BC,连AM,可证明△ABC≌△ADM,得到△ACM是等腰直角三角形,由此证明出AC平分∠BCD,还可以知道CB、CD、CA三者关系为: CD+BCAC ;
(3)如图2,四边形ABCD为对角互补四边形,且满足∠BAD=60°,AB=AD,试证明:
①AC平分∠BCD;
②CA=CB+CD;
(4)如图3,四边形ABCD为对角互补四边形,且满足∠ABC=60°,AD=CD,则BA、BC、BD三者关系为: BC+ABBD .
【分析】(1)根据对角互补,求解即可;
(2)由题意可得AC=AM,BC=DM,CMAC,即可得CM=CD+BCAC;
(3)①延长CD至M,使DM=BC,连接AM,证明△ABC≌△ADM(SAS),可确定△ACM是等边三角形,在求出∠ACB=∠ACM,即可证明;
②由①直接可证明;
(4)延长BC至M,使CM=AB,连接DM,证明△ADB≌△CDM(SAS),结合已知可求∠M=∠DBM=30°,过点D作DN⊥BM交于点N,则有BM=2MN,BMBD,再由BM=BC+CM=BC+ABBD即可求解.
【解答】解:(1)∵四边形ABCD为对角互补四边形,
∴∠B+∠D=180°,
∵∠B:∠C:∠D=2:3:4,
∴∠B=180°60°,
∴∠C=90°,
∴∠A=90°,
故答案为:90°;
(2)∵△ABC≌△ADM,
∴AC=AM,BC=DM,
∵△ACM是等腰直角三角形,
∴CMAC,
∵CM=CD+DM,
∴CM=CD+BCAC,
故答案为:CD+BCAC;
(3)①延长CD至M,使DM=BC,连接AM,
∵四边形ABCD为对角互补四边形,
∴∠B+∠ADC=180°,
∴∠ADM=∠B,
∵AB=AD,
∴△ABC≌△ADM(SAS),
∴AC=AM,∠BAC=∠DAM,
∵∠BAD=60°,
∴∠CAM=60°,
∴△ACM是等边三角形,
∴∠ACM=∠M=60°,
∵∠ACB=∠M,
∴∠ACB=60°,
∴∠ACB=∠ACM,
∴AC平分∠BCD;
②∵AC=CM,BC=DM,
∴CM=CD+DM=CD+BC,
∴AC=CD+BC;
(4)延长BC至M,使CM=AB,连接DM,
∵四边形ABCD为对角互补四边形,
∴∠A+∠BCD=∠BCD+∠DCM=180°,
∴∠A=∠DCM,
∵AD=CD,
∴△ADB≌△CDM(SAS),
∴BD=MD,∠ADB=∠CDM,
∵∠ABC=60°,
∴∠ADC=120°,
∴∠BDM=120°,
∴∠M=∠DBM=30°,
过点D作DN⊥BM交于点N,
∴N为BM的中点,
∴BM=2MN,
在Rt△DNM中,MNDMBD,
∴BMBD,
∵BM=BC+CM=BC+ABBD,
故答案为:BC+ABBD.
【点评】本题是四边形的综合题,熟练掌握三角形全等的判定及性质,等腰三角形的性质,恰当的构造辅助线是解题的关键.
26.在⊙O中,弦CD平分圆周角∠ACB,连接AB,过点D作DE∥AB交CB的延长线于点E.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)若tan∠CAB,且B是CE的中点,⊙O的直径是,求DE的长.
(3)P是弦AB下方圆上的一个动点,连接AP和BP,过点D作DH⊥BP于点H,请探究点P在运动的过程中,
的比值是否改变,若改变,请说明理由;若不变,请直接写出比值.
【分析】(1)利用垂径定理即可证得结论;
(2)构建直角三角形,利用勾股定理求出线段长度即可求解;
(3)利用相似三角形,直角三角形,找到角之间的关系,然后转化为线段的关系进行求解.
【解答】证明:(1)如图1,连接OD交AB于点F,连接OA,OB,AD,
∵CD平分∠ACB,
∴∠ACD=∠BCD,
∴,
∴∠AOD=∠BOD,
∵OA=OB,
∴OD⊥AB,
∵AB∥DE,
∴OD⊥DE,
∴DE是⊙O的切线.
解:(2)如图2,连接OC,OD,OE,过点O作OF⊥BC于点F,
∴∠BOC=2∠BAC,
∵OB=OC,OF⊥BC,
∴∠COF=∠∠COB=∠CAB,
∴tan∠COFtan∠CAB,
设CF=x,OF=3x,
∵⊙O的直径是,
∴OC,
∵OC2=OF2+CF2,
∴()2=(3x)2+x2,
解得:x,
∴CF,OF,
∴BC=1,
∵B是CE的中点,
∴BE=BC=1,
∴EF,
∵OE2=OF2+EF2,
∴OE2=()2+()2,
∵OD2+DE2=OE2,
∴DE.
(3)解法一:如图3,延长BP至Q使得PQ=AP,连接AQ,OC,连接OB,BD,连接OD交AB于点K,连接HK,
∵A,P,B,C四点共圆,
∴∠APQ=∠ACB,
∵AP=PQ,
∴∠Q=∠QAP,
∴∠Q=90°∠ACB,
∵DE是⊙O的切线,
∴OD⊥DE,
∵DE∥AB,
∴OD⊥AB,
∴K是AB的中点,
∵DH⊥BH,
∴∠BHD=90°,
∵∠BKD=90°,
∴B,K,H,D四点共圆,
∴∠BHK=∠ODB,
∵∠BOD=∠ACB,OB=OD,
∴∠ODB=90°∠ACB,
∴∠ODB=∠Q,
∴∠BHK=∠Q,
∴AQ∥HK,
∴,
∵BQ=BP+QP,QP=AP,
∴BQ=BP+AP,
∴.
解法二:如图4,在BP上截取BM=AP,连接DM,BD,DP,AD,
∵弦CD平分圆周角∠ACB,
∴AD=BD,
∵,
∴∠PAD=∠PBD=∠MBD,
∴△APD≌△BMD(SAS),
∴DP=DM,AP=BM,
∵DH⊥BP,
∴DH为△PDM的中线,
∴HP=HM,
∴BP=BM+PM=BM+2HM,
∵BH=BM+HM,
∴.
解法三:如图:连接DA,DB,DP,CD,将△APD沿PD翻折得到△A'PD,
∵∠APD+∠ACD=180°,,
∴∠BPD=∠ACD,
∴∠BPD+∠APD=180°,
由翻折得△APD≌△A'PD,
∴∠A'PD=∠APD,AD=A'D,
∴∠A'PD+∠BPD=180°,
∴A',P,B三点共线,
∵,
∴AD=BD,
∴A'D=BD,
又∵DH⊥A'B,
∴A'H=HBA'B,
∴AP+PHAP+PB,
∴比值不变,恒为.
【点评】本题考查了勾股定理,圆内接四边形,垂径定理等知识点,难度较大,解题的关键是作出辅助线,属于中考压轴题.
27.在四边形ABCD中,△EAF的两边AE,AF分别交直线CB,DC于点E,F,已知,且AB=AD,∠B+∠D=180°.
(1)如图1,当△EAF全部位于四边形ABCD的内部时,试探究EF与BE,DF之间的数量关系.为了引发同学的思考,数学刘老师给出了此题的部分解法作为提示:证明:如图2,将△ABE绕点A旋转到△ADG处.
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,∠B=∠ADG,BE=GD,
∵∠B+∠ADC=180°,
∴∠ADG+∠ADC=180°,
∴G,D,F三点共线.
…
请你将上述证明过程补充完整,并写出结论;
(2)如图3,当△EAF旋转到如图所示的位置时,那么(1)中的结论是否成立?若成立,请写出证明过程;如若不成立,请写出正确的结论,并证明.
【分析】(1)利用旋转的性质,推理得出△AEF≌△AGF(SAS),进而利用线段的和差关系得到EF与BE,DF之间的数量关系为EF=BE+DF.
(2)同样利用旋转的性质,推理得出△AEF≌△AGF(SAS),进而利用线段的和差关系得到EF与BE,DF之间的数量关系为EF=DF﹣BE.
【解答】(1)证明:如图2,将△ABE绕点A旋转到△ADG处.
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,∠B=∠ADG,BE=GD,
∵∠B+∠ADC=180°,
∴∠ADG+∠ADC=180°,
∴G,D,F三点共线.
∵,
∴∠BAE+∠DAF∠BAD,
即∠DAG+∠DAF∠BAD,
∴∠GAF∠BAD,
∴∠EAF=∠GAF,
在△AEF和△AGF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=GF=GD+DF=BE+DF,
即EF与BE,DF之间的数量关系为EF=BE+DF.
(2)当△EAF旋转到如图3所示的位置时,(1)中的结论不成立.
正确的结论为:EF=DF﹣BE.
证明:如图3,将△ABE绕点A旋转到△ADG处.
∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,∠ABE=∠ADG,BE=GD,
∴∠ABC+∠ABE=∠ABC+∠ADG=180°,
∵∠ABC+∠ADC=180°,
∴∠ADG=∠ABC,
∴G,D,F三点共线.
∵∠EAF∠BAD,
∴∠EAB+∠BAF∠BAD,
即∠DAG+∠BAF∠BAD,
∴∠GAF∠BAD,
∴∠EAF=∠GAF.
在△AEF和△AGF中,
,
∴△AEF≌△AGF(SAS),
∴EF=GF=DF﹣DG=DF﹣BE,
即EF与BE,DF之间的数量关系为EF=DF﹣BE.
【点评】本题考查了旋转的性质及全等三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会利用旋转法构造全等三角形,利用全等三角形的对应边相等得出相关结论
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