(2)手拉手模型-【一战成名新中考】2025年中考数学中考必考知识点专题特训
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内容正文:
手拉手模型
1.D【解析】如图:以AO为边作等腰直角△AOF,且∠AOF=90°,∵四边形BCDE是正方形,∴BO=CO,∠BOC=90°,∵△AOF是等腰直角三角形,∴AO=FO,AF=AO,∵∠BOC=∠AOF=90°,∴∠AOB=∠COF,且BO=CO,AO=FO,∴△AOB≌△FOC(SAS),∴AB=CF=4,若点A,点C,点F三点不共线时,AF<AC+CF;若点A,点C,点F三点共线时,AF=AC+CF,∴AF≤AC+CF=2+4=6,∴AF的最大值为6,∵AF=AO,∴AO的最大值为3.
2.D【解析】过点A作AE⊥AP,使E、B在AP两侧,AP=AE=,连接BE,∴PE==2,∵四边形ABCD为正方形,∴∠BAD=90°,AB=AD,∴∠PAE+∠PAB=∠BAD+∠PAB=90°+∠PAB,∴∠BAE=∠PAD,在△AEB和△APD中,,∴△AEB≌△APD(SAS),∴DP=BE,∵BE≤PE+PB=4+2=6,∴当点P落在线段BE上时,BE有最大值为6,∴DP的最大值为6.
3.B【解析】如图,以CD为边作等边△CDE,连接AE.∵∠BCD=∠BCA+∠ACD=∠DCE+∠ACD=∠ACE,∴在△BCD和△ACE中,,∴△BCD≌△ACE(SAS),∴BD=AE.又∵∠ADC=30°,∴∠ADE=90°.在Rt△ADE中,AE=5,AD=3,于是DE=,∴CD=DE=4.
4.B【解析】由题意可知,点F是主动点,点G是从动点,点F在线段上运动,点G也一定在线段轨迹上运动,将△EFB绕点E旋转60°,使EF与EG重合,得到△EHG,连接BH,得到△EFB≌△EHG,从而可知△EBH为等边三角形,点G在垂直于HE的直线HN上,延长HM交CD于点N.则△EFB≌△EHG,∴HE=BE=1,∠BEH=60°,∠GHE=∠FBE=90°,∴△EBH为等边三角形.∵四边形ABCD是矩形,∴∠FBE=90°,∴∠GHE=∠FBE=90°,∴点G在垂直于HE的直线HN上,作CM⊥HN,由垂线段最短可知,CM即为CG的最小值,作EP⊥CM,连接BH,EH,则四边形HEPM为矩形,∴MP=HE=1,∠HEP=90°,∴∠PEC=30°.∵EC=BC﹣BE=3,∴CP=EC=,∴CM=MP+CP=1+=,即CG的最小值为.方法二:以CE为边作等边三角形CEH,连接FH,则△CEG≌△EFH,∴CG=FH,当FH⊥AB时,FH最小=1+=.
5.【解析】∵△ACD是等边三角形,∴AD=AC,∠DAC=60°,∴把△ABD绕点A顺时针旋转60°得到△ACE,如图,连接BE,作EH⊥BC与H,∵△ABD绕点A顺时针旋转60°得到△ACE,∴CE=BD,AB=AE,∠EAB=60°,∴△ABE为等边三角形,∴∠ABE=60°,BE=AB=2,∵∠ABC=60°,∴∠EBH=60°,在Rt△BEH中,BH=BE=1,EH=BH=,在Rt△ECH中,∵EH=,CH=BC+BH=3+1=4,∴CE==,∴BD=.
6.3+6【解析】如图,以CD为直角边点C为直角顶点作等腰直角三角形CDE,连接AE,∴CD=CE=6,∠DCE=90°,∴DE=CD=6,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,∴∠BCD=90°+∠ACD=∠ACE,∴△BCD≌△ACE(SAS),∴BD=AE,∵AE≤AD+DE,∴BD≤AD+DE,∴BD≤3+6,∴BD的最大值为3+6.
7.【解析】以CD为边作等边△DCE,连接AE.∵BC=AC,CD=CE,∠BCA=∠DCE=60°,∴∠BCD=∠ACE,在△BCD和△ACE中,,∴△BCD≌△ACE(SAS),∴BD=AE,在△ADE中,∵AD=5,DE=CD=3,∴AE≤AD+DE,∴AE≤8,∴AE的最大值为8,∴当A,D,E三点共线时,BD的值最大,且为8,如图,过点C作CF⊥AD,垂足为F,过点B作BM⊥AC交AC于点M,∵∠CDE=∠BDC=∠E=60°,∴∠DCF=30°,∴,∴,,∴,根据等边三角形的性质可得,,∴△ABC中AC边上的高,∴△ABC的面积为.
8.【解析】以CD为边在CD的右侧作等边△CDE,连接BE,过点B作BF⊥ED,交ED的延长线于点F,∴∠BFD=90°,∵AB=AC,∠ABC=60°,∴△ABC是等边三角形,∴AC=BC,∠ACB=60°,∵△CDE都是等边三角形,∴CD=CE=DE=3,∠DCE=∠CDE=60°,∴∠ACB=∠DCE=60°,∴∠ACB+∠BCD=∠DCE+∠BCD,∴∠ACD=∠BCE,∴△ACD≌△BCE(SAS),∴AD=BE,∵∠BDC=75°,∴∠BDF=180°﹣∠BDC﹣∠CDE=45°,∴∠DBF=90°﹣∠BDF=45°,∴∠DBF=∠BDF=45°,∴BF=DF===5,在Rt△BFE中,EF=DF+DE=5+3=8,∴BE===,∴AD=BE=.
9.10【解析】延长AC至D,使AD=BD,连接BD,如图,∵∠CAB=60°,∴△ABD为等边三角形.∵BC绕着点B逆时针旋转60°得到BC′,∴△BCC'为等边三角形,∴BC=BC',∠CBC'=60°,∵∠DBA﹣∠ABC=∠CBC'﹣∠ABC,即∠DBC=∠ABC'.在△DBC和△ABC'中,,∴△DBC≌△ABC'(SAS).∴S△DBC=S△C'AB,过点B作BE⊥AD于点E,∴BE=AB•sin60°=10×=5,DC=AD﹣AC=10﹣6=4,∴S△DBC===10,∴S△C'AB=10.
10.20【解析】连接AC,过O点作OG⊥OF交DE于点G,∵四边形ABCD是正方形,O为BD的中点,AC,BD为对角线,∴O为对角线的交点,在正方形ABCD中,AC⊥BD,OA=OD,∵OG⊥OF,∴∠AOF+∠AOG=90°,∠DOG+∠AOG=90°,∴∠AOF=∠DOG,∵AF⊥DE,∴∠FAO+∠2=90°,∵∠GDO+∠1=90°,且∠1=∠2,∴∠FAO=∠GDO,在△AOF与△DOG中,,∴△AOF≌△DOG(ASA),∴AF=DG=,OG=OF=2,∴△OFG是直角三角形,∴FG==2,∴FD=FG+GD=3,在Rt△AFD中,AD2=FD2+AF2=(3)2+()2=20,∴正方形ABCD的面积为20.
11.15【解析】如图,将△ADB绕点D顺时针旋转90°得到△DEF,连接AF,AE,作AH⊥EF于H.∵AD=DE=4,∠ADE=90°,∴AE===8,∠AED=∠DAE=45°,∵∠DEF=∠BAD=105°,∴∠AEF=60°,∵AH⊥EF,∴EH=AE=4,AH=EH=4,∵AC⊥BD,DF⊥BD,∴AC∥DF,∵AC=BD,BD=DF,∴AC=DF,∴四边形ACDF是平行四边形,∴AF=CD=13,∴FH===11,∴EF=FH+EH=11+4=15,∴AB=EF=15.
12.【135°解析】∵四边形ABCD为正方形,∴∠ABC=90°,BA=BC,把△BAP绕点B顺时针旋转90°得到△BCE,连接PE,如图,∴BP=BE=,CE=AP=,∠PBE=90°,∴△PBE为等腰直角三角形,∴∠BPE=45°,PE=PB=×=2,在△PCE中,∵PC=1,PE=2,CE=,∴PC2+PE2=CE2,∴△PCE为直角三角形,∠CPE=90°,∴∠BPC=∠BPE+∠CPE=45°+90°=135°.
13.【解析】如图,取BC中点G,连接DG,∵△ABC是等边三角形,A(﹣3,0),点B(3,0),∴AO=BO=3,∠BCO=30°,∠ABC=60°,∴BC=6=AB,∵点G是BC中点,∴CG=BG=3=OA=OB,∵将线段BD绕点B逆时针旋转60°,∴∠DBE=60°,BD=BE,∴∠ABC=∠DBE,∴∠CBD=∠ABE,且BE=BD,BG=OB=3,∴△BGD≌△BOE(SAS),∴OE=DG,∴当DG⊥OC时,DG的值最小,即OE的值最小.∵∠BCO=30°,DG⊥OC,∴DG=CG=,∴OE的最小值为.
14.解:方法一,作AF⊥BC,∵tan∠ABC=1,tan∠CBD=,∴tan∠ABD=tan(∠ABC﹣∠BCD)==,∴AE=AB,即AE=CE,在△AEF和△CED中,,∴△AEF≌△CED(AAS),∴AF=CD=1,∴BF=2,∴DF=1,∵AD2=AF2+DF2=2,∴AD=.
方法二:过点D作DF⊥AC,垂足为F,由∠BAC=∠BDC=90°,得A、B、C、D四点共圆,所以tan∠DBC=tan∠DAC=,设DF=x,AF=3x,CF=x,在直角三角形DFC中,用勾股定理得到:x=,所以AD=.
15.解:(1)∵△ABC为等边三角形,
∴AB=AC=BC,∠ABD=∠BCE=60°,
在△ABD和△BCE中,,
∴△ABD≌△BCE(SAS),
∴∠BAD=∠CBE,
∵∠ADC=∠CBE+∠BFD=∠BAD+∠ABD,
∴∠BFD=∠ABD=∠AFE=60°,
(2)延长BE至H,使FH=AF,连接AH、CH,
∵∠BAD=∠CBE,
∴△AFH是等边三角形,
∴∠FAH=60°,AF=AH,
∴∠BAC=∠FAH=60°,
∴∠BAC﹣∠CAD=∠FAH﹣∠CAD,
即∠BAF=∠CAH,
在△BAF和△CAH中,,
∴△BAF≌△CAH(SAS),
∴∠ABF=∠ACH,CH=BF;
又∵∠ABC=∠BAC,∠BAD=∠CBE,
∴∠ABC﹣∠CBE=∠BAC﹣∠BAD,
即∠ABF=∠CAF,
∴∠ACH=∠CAF,
∴AF∥CH,
∵∠AFC=90°,∠AFE=60°,
∴CF⊥CH,∠CFH=30°,
∴FH=2CH,
∴AF=2BF.
16.解:如图,以AB为边作等边三角形ABE,连接CE,过点E作EK垂直于CB延长线于点K.
∵△ABE与△ACD是等边三角形,
∴AC=AD,AB=AE,
∴∠DCA=∠CAD=∠EAB=60°,
∴∠EAB+∠BAC=∠CAD+∠BAC,
即∠EAC=∠BAD.
在△EAC和△BAD中,
,
∴△EAC≌△BAD(SAS),
∴EC=BD,
∵∠ABC=60°,∠ABE=60°,
∴∠EBK=60°,
∴∠BEK=30°,
∴BK=BE=,
∴EK===,
∴EC===7,
∴BD=EC=7.
17.解:将△ACD绕点C顺时针旋转90°得△BCE,连接AE,
∴∠ACE=90°,AC=CE,AD=BE,
∴△ACE是等腰直角三角形,
∴AE=,∠EAC=45°,
∵∠BAC=45°,
∴∠BAE=∠BAC+∠CAE=90°,
在Rt△ABE中,由勾股定理得:
∴BE=,
∴AD=BE=10.
18.解:【问题背景】如图3所示,以DC为边作等边△CDE,连接AE.
∵△ABC、△DCE是等边三角形,
∴BC=AC,DC=EC,∠BCA=∠DCE=60°.
∴∠BCA+∠ACD=∠DCE+∠ACD,
∴∠BCD=∠ACE,
∴△BCD≌△ACE(SAS),
∴AE=BD=5.
∵∠ADC=30°,∠CDE=60°,
∴∠ADE=∠ADC+∠CDE=90°.
∵AD=3,
∴CD=DE=4;
故答案为:∠DCE,△BCD≌△ACE(SAS),4;
【尝试应用】以A点为旋转中心,将△ABD绕A点顺时针旋转90°,得到△AEC,连接BE,
∴AB=AE,∠BAE=90°,
∴∠EBA=45°,
∵∠ABC=45°,
∴∠EBC=90°,
∵AB=,
∴EB=2,
∵BC=4,
∴EC=2,
∴BD=EC=2;
【拓展创新】以点D为旋转中心,将△ACD绕点D顺时针旋转120°,得到△BDF,连接AF,
∴AD=DF,∠ADF=120°,AC=BF,
∴当A、B、F三点共线时,AF最大,此时AD最大,
∵AB=4,AC=8,
∴AF=AB+BF=AB+AC=12,
过点D作DG⊥AF交于点G,
∵AD=DF,∠ADF=120°,
∴∠ADG=60°,AG=GF=6,
∴AD==4,
∴AD的最大值为4.
19.解:(1)∵∠A+∠B+∠C+∠D=360°,∠B=60°,∠D=30°,
∴∠A+∠C=360°﹣60°﹣30°=270°;
(2)如图,将△BCD绕点B逆时针旋转60°得到△BAQ.
∴∠CBD=∠ABQ,∠C=∠BAQ,CD=AQ=4,BD=BQ.
∵∠CBD+∠ABD=60°,
∴∠ABQ+∠ABD=60°,即∠DBQ=60°,
∴△DBQ是等边三角形,
∴BD=DQ.
∵∠C+∠BAD=270°,
∴∠BAQ+∠BAD=270°,
∴∠DAQ=90°,
∴;
(3)如图,将△BCD绕点B逆时针旋转60°得到△BAH,连接DH.
由(2)同理可证△BDH为等边三角形,
∴S四边形ABCD=S△BAH+S△ABD=S△DBH﹣S△ADH,
∴当△ADH面积最大时,四边形ABCD的面积最小.
∵∠ABC=60°,∠ADC=75°,
∴∠BAD+∠BCD=∠BAD+∠BAH=225°,
∴∠DAH=135°.
∵DH=DB=6,
∴点A在定圆⊙O上运动,如图,则当O、A、B共线时,△DAH的面积最大,此时OB⊥DH,设OA交DH于K,
∴HK=KD=3.
∵AH=AD,
∴∠AHD=∠ADH=22.5°.
在HK上取点F,使得FH=FA,如图,则△AKF是等腰直角三角形.
设AK=FK=x,则,
∴,
解得:,
∴.
∵,
∴,即四边形ABCD的面积最小值为.
20.解:(1)根据旋转可知:
△BP′A≌△BPC,
∴BP′=BP,AP′=PC=1,
又∵∠P′BP=60°,
∴△P′PB=60°,
∴△P′PB是等边三角形,
∴∠1=60°,PP′=BP=,
在△APP′中,AP′=1,PP′=,AP=2,
12+()2=22,
即AP′2+P′P2=AP2,
∴∠AP′P=90°,
∴∠AP′B=60°+90°=150°,∠BPC=∠AP′B=150°,
等边三角形ABC的边长为.
故答案为150°,150°,.
(2)将△BPC绕点B逆时针旋转90°,得△BP′A,则△BPC≌△BP′A.
∴AP′=PC=1,BP′=PB=.
连接PP′,如图.在Rt△BP′P中,
∵PB=BP′=,∠PBP′=90°,
∴PP′=2,∠BP′P=45°.
在△AP′P中,AP′=1,PP′=2,PA=,
∵12+22=()2,
即AP′2+PP′2=PA2,
∴△AP′P是直角三角形,
即∠AP′P=90°.
∴∠AP′B=135°,
∴∠BPC=∠AP′B=135°.
过点B作BE⊥AP′,交AP′的延长线于点E,则△BEP′是等腰直角三角形,
∴∠EP′B=45°.
又∵BP′=,
∴EP′=BE=1,
∴AE=2.
在Rt△ABE中,
∵BE=1,AE=2,
∴由勾股定理,得AB=.
综上可得,∠BPC=135°,正方形ABCD的边长为.
答:∠BPC的度数为135°,正方形ABCD的边长为.
21.解:(1)将△BPC绕点B逆时针旋转90°,得△BP′A,则△BPC≌△BP′A.
∴AP′=PC=1,BP=BP′=;
在Rt△BP′P中,
∵BP=BP′=,∠PBP′=90°,
∴PP′=2,∠BP′P=45°;(2分)
在△AP′P中,AP′=1,PP′=2,AP=,
∵,即AP′2+PP′2=AP2;
∴△AP′P是直角三角形,即∠AP′P=90°,
∴∠AP′B=90°+45°=135°,
∴∠BPC=∠AP′B=135°.
(2)过点B作BE⊥AP′,交AP′的延长线于点E,
∵∠BPC=∠AP′B=135°,
∴∠EP′B=45°.
∴△BEP'是等腰直角三角形,
又∵,
∴EP′=BE=1,
∴AE=2.
在Rt△ABE中,由勾股定理,得.
即正方形ABCD的边长为.
22.证明:如图,将△PAB绕点B逆时针旋转60°得到△TCB,连接PT.
∵BP=BT,∠PBT=60°,
∴△PBT是等边三角形,
∴PT=PB,∠PTB=60°,
由旋转的性质可知:△PAB≌△TCB,
∴∠APB=∠CTB=30°,PA=CT,
∴∠PTC=∠PTB+∠CTB=60°+30°=90°,
∴PC2=PT2+CT2,
∵PB=PT,PA=CT,
∴PA2+PB2=PC2.
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手拉手模型
1.△ABC中,AB=4,AC=2,以BC为边在△ABC外作正方形BCDE,BD、CE交于点O,则线段AO的最大值为( )
A.6 B.6 C.4+2 D.3
2.如图,在正方形ABCD外取一点P,连接AP、BP、DP.若AP=,PB=4.则DP的最大值为( )
A.4+2 B.4+ C.5 D.6
3.如图,四边形ABCD中,AC,BD是对角线,△ABC是等边三角形.∠ADC=30°,AD=3,BD=5,则CD的长为( )
A. B.4 C. D.4.5
4.如图,正方形ABCD的边长为4,E为BC上一点,且BE=1,F为AB边上的一个动点,连接EF,以EF为边向右侧作等边△EFG,连接CG,则CG的最小值为( )
A.0.5 B.2.5 C. D.1
5.如图,在△ABC中,AB=2,BC=3,∠ABC=60°,△ACD是等边三角形,连接BD,则线段BD的长为 .
6.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,以AC为边在△ABC下方作△ADC,连接BD,已知AD=3,DC=6,则BD的最大值为 .
7.如图,D是等边三角形△ABC外一点,AD=5,CD=3,当BD长最大时,△ABC的面积为 .
8.如图,在△ABC中,AB=AC,∠ABC=60°,点D是△ABC外一点,若CD=3,BD=5,∠BDC=75°,则线段AD的长为 .
9.如图,在△ABC中,∠CAB=60°,AB=10,AC=6,将线段BC绕着点B逆时针旋转60°得到BC′,连接AC′,CC′,则△ABC′的面积为 .
10.如图,在正方形ABCD中,点O为对角线BD的中点,点E为边AB上一点,AF⊥DE于点F,OF=2,AF=,则正方形ABCD的面积为 .
11.如图,在四边形ABCD中,AC=BD,AC⊥BD,∠BAD=105°,AD=4,CD=13,则AB= .
12.如图,点P是正方形ABCD内一点,若,,PC=1,则∠BPC= .
13.如图,△ABC是等边三角形,点A(﹣3,0),点B(3,0),点D是y轴上的一个动点,连接BD,将线段BD绕点B逆时针旋转60°,得到线段BE,连接DE,得到△BDE,则OE的最小值为 .
14.在四边形ABCD中,AB=AC,∠BAC=∠BDC=90°,若BD=3,DC=1,则AD= .
15.如图,等边△ABC中,点D、E分别在BC、AC上,且BD=CE,BE与AD相交于点F.
(1)求∠AFE的度数.
(2)若AF⊥FC,求证:AF=2BF.
16.如图,在△ABC中,AB=3,BC=5,∠ABC=60°,以AC为边向外作等边△ACD,求BD的长.
17.如图,在△ABC中,AB=AC=10,∠BAC=45°,BC=CD,∠BCD=90°,求AD的长.
18.【问题背景】
学校数学兴趣小组在专题学习中遇到一个几何问题:如图1,已知等边△ABC,D是△ABC外一点,连接AD、CD、BD,若∠ADC=30°,AD=3,BD=5,求CD的长.
该小组在研究如图2中△OMN≌△OPQ中得到启示,于是作出图3,从而获得了以下的解题思路,请你帮忙完善解题过程.
解:如图3所示,以DC为边作等边△CDE,连接AE.
∵△ABC、△DCE是等边三角形,
∴BC=AC,DC=EC,∠BCA=∠DCE=60°.
∴∠BCA+∠ACD= +∠ACD,
∴∠BCD=∠ACE,
∴ ,
∴AE=BD=5.
∵∠ADC=30°,∠CDE=60°,
∴∠ADE=∠ADC+∠CDE=90°.
∵AD=3,
∴CD=DE= .
【尝试应用】
如图4,在△ABC中,∠ABC=45°,AB=,BC=4,以AC为直角边,A为直角顶点作等腰直角△ACD,求BD的长.
【拓展创新】
如图5,在△ABC中,AB=4,AC=8,以BC为边向外作等腰△BCD,BD=CD,∠BDC=120°,连接AD,求AD的最大值.
19.在四边形ABCD中,AB=BC,∠ABC=60°.
(1)如图1,已知∠D=30°,直接写出∠A+∠C的度数;
(2)如图2,已知∠ADC=30°,AD=3,CD=4,连接BD,求BD的长度;
(3)如图3,已知∠ADC=75°,BD=6,请判断四边形ABCD的面积是否有最小值?如果有,请求出它的最小值;如果没有,请说明理由.
20.问题:如图①,在等边三角形ABC内有一点P,且PA=2,,PC=1,求∠BPC的度数和等边三角形ABC的边长.
(1)李明的思路是:将△BPC绕点B逆时针旋转60°,画出旋转后的图形(如图②),连接PP′,可得△P′PB是等边三角形,而△PP′A又是直角三角形(由勾股定理的逆定理可证),可得∠AP′B= °,所以∠BPC=∠AP′B= °,还可证得△ABP是直角三角形,进而求出等边三角形ABC的边长为 ,问题得到解决.
(2)探究并解决下列问题:如图③,在正方形ABCD内有一点P,且,,PC=1.求∠BPC的度数和正方形ABCD的边长.
21.阅读下面材料,完成任务.
如图①,在等边三角形ABC内有一点P,且PA=2,,PC=1,求∠BPC的大小.
李明同学的思路是:将△BPC绕点B逆时针旋转60°,画出旋转后的图形(如图②),连接PP',可得△P'PB是等边三角形,而△P'PA又是直角三角形(由勾股定理的逆定理可证),所以∠AP'B=150°,则∠BPC=∠AP'B=150°,
任务:
请你参考李明同学的思路,探究并解决下列问题:如图③,在正方形ABCD内有一点P,且,,PC=1
(1)求∠BPC的大小;
(2)求正方形ABCD的边长.
22.如图,在等边△ABC外部有一点P,若∠BPA=30°,求证:PA2+PB2=PC2.
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