第1章特殊的平行四边形 能力培优卷-2025-2026学年数学九年级上册北师大版
2025-08-23
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内容正文:
第1章特殊的平行四边形能力培优卷-2025-2026学年数学九年级上册北师大版
一.选择题(共10小题)
1.(2025春•海门区校级月考)在Rt△ABC中,∠BAC=90°,点D为斜边BC中点,AD=3,则BC的长为( )
A.2.5 B.4 C.6 D.10
2.(2025春•海门区校级月考)如图,在正方形ABCD中,AB=8,E为AD中点,点F在边BC上,连接BE、DF,若∠ADF=2∠ABE,则BF的长为( )
A.1 B.1.5 C.2 D.2.5
3.(2024秋•山亭区期末)如图,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,CE∥BD,DE∥AC,若AC=4,则四边形CODE的周长为( )
A.4 B.6 C.8 D.10
4.(2025春•西城区校级期末)如图,矩形ABCD中,AC=1,调整∠ABC度数后得平行四边形A′BCD′,A′D′交CD于点E,若要求出A′C的长度,则下列说法中正确的是( )
A.只需知道AB长度即可
B.只需知道A′D′长度即可
C.只需知道EC长度即可
D.只需知道BD′长度即可
5.(2025春•北京期中)如图,在菱形ABCD中,E,F分别是AB,AC的中点,连接EF,若EF=4,则AB的长为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
6.(2025春•海陵区校级月考)如图,四边形ABCD是菱形,AC=8,DB=6,DH⊥AB于H,则DH=( )
A.2.4 B.4.8 C.12 D.24
7.(2025春•威远县校级期末)如图,边长为5的正方形ABCD中,点E、F分别在边BC、CD上,连接AE、AF、EF.已知AF平分∠DFE,BE=2,则DF的长为( )
A.2 B.4 C. D.
8.(2025春•碑林区校级期末)如图,菱形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,过点D作DE⊥AB于点E,连接OE,若OA=6,菱形ABCD的面积为48,则OE的长为( )
A.8 B. C.4 D.2
9.(2025春•丹阳市期中)如图,点P是矩形ABCD的对角线BD上一点,过点P作MN平行于AB,分别交AD、BC于点M、N,连接AP、CP.若PM=2,BN=4,则图中阴影部分的面积的和为( )
A.4 B.6 C.8 D.12
10.(2025春•砚山县期末)如图,在菱形ABCD中,∠ABC=64°,对角线AC,BD交于点O,E为CD的中点,连接OE,则∠AOE的度数为( )
A.58° B.122° C.148° D.154°
二.填空题(共6小题)
11.(2025春•富锦市期末)如图,四边形ABCD是平行四边形,当 时,▱ABCD是矩形.(只能添加一个条件)
12.(2025春•樊城区期末)如图,在菱形ABCD中,∠A=120°,对角线BD的长为6,则点D到AB的距离为 .
13.(2025春•柳林县期末)如图1,乳钉纹方鼎是商代的铜鼎,现收藏于山西省博物馆,通高82cm,口边长为50cm的正方形ABCD(图2),O为对角线的交点,则AO= cm.(结果保留根号)
14.(2025春•鄞州区期末)如图,矩形ABCD中,AD=8,CD=4,点E在AD上,且AE=5,点P在对角线AC上,作点A关于PE的对称点F,当点F恰好落在矩形ABCD的边上时,AF的长为 .
15.(2025春•玉环市期末)如图,在矩形ABCD中,AC与BD交于点O,∠CBD=20°,则∠AOB= .
16.(2025春•连山区期末)如图,在菱形ABCD中,∠ABC=120°,AB=11.连接对角线AC,点E,点F分别为射线AB,射线AC上一动点,连接DF,EF.当∠ADF+∠AEF=180°,BE=7时,AF的长为 .
三.解答题(共7小题)
17.(2025•汉川市模拟)如图,在▱ABCD中,AE⊥BC于点E,延长BC至F点,使CF=BE,连接DF.求证:四边形AEFD是矩形.
18.(2025春•利津县月考)如图,在菱形ABCD中,M为CD的中点,AM的延长线与BC的延长线交于点E,F为DC延长线上一点,且CF=CD.
(1)求证:△CME≌△DMA;
(2)试判断四边形BDEF的形状,并证明你的结论.
19.(2025•织金县三模)如图,在△ABC中,D,E分别是AB,AC的中点,BE=2DE,延长DE到点F,使得EF=BE,连接CF.
(1)求证:四边形BCEF是菱形;
(2)若CE=2,BC=3,求菱形BCFE的面积.
20.(2025春•靖江市校级月考)如图,四边形AECF是菱形,对角线AC、EF交于点O,点D、B是对角线EF所在直线上两点,且DE=BF,连接AD、AB、CD、CB,∠ADO=45°.
(1)求证:四边形ABCD是正方形;
(2)若正方形ABCD的面积为32,BF=1,求点F到线段AE的距离.
21.(2025春•献县校级月考)如图,平行四边形ABCD中,E、F分别是BC、AD上的点,AB=3,CE=5.
(1)若AE、CF分别是∠BAD、∠BCD的平分线,求证:四边形AECF是平行四边形;
(2)若四边形AECF是矩形,且周长为12,求平行四边形ABCD的面积;
(3)若四边形AECF是菱形,且平行四边形ABCD的周长是整数,直接写出最大周长.
22.(2025春•文登区期末)如图1,菱形ABCD对角线AC,BD交于点O,点E是AD的中点,连接OE并延长,过点A作AF∥OD,交OE的延长线于点F,连接FD.
(1)判断四边形AODF的形状,并说明理由;
(2)如图2,连接BE,若∠BAD=120°,AB=4,求BE的长.
23.(2025春•市南区期末)如图①,在等边△ABC中,AB=5,点M、N分别在边AC、BC上,且AM=CN,你能求出线段MN长度的最小值吗?
思路分析:过点C、M分别作MN、BC的平行线,并交于点P,作射线AP.这样就把求线段MN的最小值转化成求线段CP的最小值.
问题解决:
(1)求∠CAP的度数;
(2)则线段MN的最小值为 .
应用:如图③,某种简易房屋在整体运输前需用钢丝绳进行加固处理,图④是它的示意图,已知△ABC是等腰三角形,四边形BCDE是长方形,AB=AC=CD=4米,∠ACB=30°,MN是一条两端点位置和长度均可调节的钢丝绳,点M在AC上,点N在DE上.在调整钢丝绳端点位置时,其长度也随之改变,但需始终保持AM=DN,钢丝绳MN长度的最小值为 米.
第1章特殊的平行四边形能力培优卷-2025-2026学年数学九年级上册北师大版
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
C
D
D
B
D
C
C
B
一.选择题(共10小题)
1.(2025春•海门区校级月考)在Rt△ABC中,∠BAC=90°,点D为斜边BC中点,AD=3,则BC的长为( )
A.2.5 B.4 C.6 D.10
【解答】解:在Rt△ABC中,∠BAC=90°,点D为斜边BC中点,AD=3,
则BC=2AD=2×3=6,
故选:C.
2.(2025春•海门区校级月考)如图,在正方形ABCD中,AB=8,E为AD中点,点F在边BC上,连接BE、DF,若∠ADF=2∠ABE,则BF的长为( )
A.1 B.1.5 C.2 D.2.5
【解答】解:作∠ADF的平分线交AB于点P,连接PF,过点P作PQ⊥DF于点Q,如图所示:
∴∠ADP=∠FDP,∠ADF=2∠ADP,∠PQD=∠PQF=90°,
∵∠ADF=2∠ABE,
∴∠ADP=∠ABE,
∵四边形ABCD是正方形,AB=8,
∴BC=CD=AD=AB=8,∠A=∠ABC=∠C=90°,
∵点E是AD的中点,
∴AE=DEAD=4,
在△ADP和△ABE中,
,
∴△ADP≌△ABE(ASA),
∴AP=AE=4,
∴PB=AB﹣AP=4,
即PB=AP=4,
在△ADP和△QDP中,
,
∴△ADP≌△QDP(AAS),
∴AP=PQ=4,AD=QD=8,
∴PQ=PB=4,
∵∠PQF=∠ABC=90°,
∴△PQF和△PBF都是直角三角形,
在Rt△PQF和Rt△PBF中,
,
∴Rt△PQF≌Rt△PBF(HL),
∴BF=QF,
设BF=QF=a,
∴CF=BC﹣BF=8﹣a,DF=QD+QF=8+a,
在Rt△DFC中,由勾股定理得:CD2+CF2=DF2,
∴82+(8﹣a)2=(8+a)2,
解得:a=2,
∴BF=a=2.
故选:C.
3.(2024秋•山亭区期末)如图,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,CE∥BD,DE∥AC,若AC=4,则四边形CODE的周长为( )
A.4 B.6 C.8 D.10
【解答】解:
∵CE∥BD,DE∥AC,
∴四边形CODE是平行四边形,
∵四边形ABCD是矩形,
∴AC=BD=4,OA=OC,OB=OD,
∴OD=OCAC=2,
∴四边形CODE是菱形,
∴四边形CODE的周长为:4OC=4×2=8.
故选:C.
4.(2025春•西城区校级期末)如图,矩形ABCD中,AC=1,调整∠ABC度数后得平行四边形A′BCD′,A′D′交CD于点E,若要求出A′C的长度,则下列说法中正确的是( )
A.只需知道AB长度即可
B.只需知道A′D′长度即可
C.只需知道EC长度即可
D.只需知道BD′长度即可
【解答】解:对于选项A、B,由于调整∠ABC度数前后,A′D′和AB的长度保持不变,分别与矩形ABCD的长和宽相等.所以这两条线段的长度不能决定调整∠ABC度数后平行四边形A′BCD′的形状.
故选项A、B不符合题意.
设DC=a,AD=b.根据题意,AB=DC=A′B=D′C=a,AD=A′D′=BC=b.
根据勾股定理,AC2=AD2+CD2=a2+b2.
对于选项C,在Rt△A′EC中,A′C2=A′E2+EC2=(b﹣D′E)2+EC2,
在Rt△D′EC中,D′E2=D′C2﹣EC2=a2﹣EC2.
∴A′C2=(b)2+EC2=()2+EC2,
A′C2=(b)2+EC2=(b)2+EC2.
∴除了AC和EC之外,还需要知道a或b的值,才能求出A′C的长度.
故选项C也不符合题意.
对于选项D,作D′F∥CD交BC的延长线于F,则D′F⊥BF,易知CED′F为矩形,如图:
在Rt△A′EC中,A′C2=(b﹣D′E)2+EC2,
在Rt△BD′F中,BD′2=BF2+D′F2=(BC+CF)2+EC2=(b+D′E)2+EC2.
∴A′C2+BD′2=2b2+2D′E2+2EC2=2b2+2(D′E2+EC2)=2(b2+a2)=2AC2.
∴A′C.
∴选项D符合题意.
故答案为:D.
5.(2025春•北京期中)如图,在菱形ABCD中,E,F分别是AB,AC的中点,连接EF,若EF=4,则AB的长为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC,
∵E,F分别是AB,AC的中点,EF=4,
∴EFBC=4,
∴AB=BC=2EF=8,
故选:D.
6.(2025春•海陵区校级月考)如图,四边形ABCD是菱形,AC=8,DB=6,DH⊥AB于H,则DH=( )
A.2.4 B.4.8 C.12 D.24
【解答】解:设AC交BD于O,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AO=OC,BO=OD,AC⊥BD,
∵AC=8,DB=6,
∴AO=4,OB=3,∠AOB=90°,
由勾股定理得AB5,
∵菱形ABCD的面积AC•BD=AB•DH,
∴8×6=5DH,
∴DH4.8,
故选:B.
7.(2025春•威远县校级期末)如图,边长为5的正方形ABCD中,点E、F分别在边BC、CD上,连接AE、AF、EF.已知AF平分∠DFE,BE=2,则DF的长为( )
A.2 B.4 C. D.
【解答】解:延长FD到G,使FG=FE,连接AG,如图:
∵AF平分∠DFE,
∴∠GFA=∠EFA,
∵AF=AF,FG=FE,
∴△GFA≌△EFA(SAS),
∴AG=AE,GF=EF,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AD=AB,∠ADC=∠ADG=90°=∠B,
∴Rt△ADG≌Rt△ABE(HL),
∴DG=BE=2,
设DF=x,则FG=x+2=EF,CF=CD﹣DF=5﹣x,
∵∠C=90°,
∴CE2+CF2=EF2,
∴(5﹣2)2+(5﹣x)2=(x+2)2,
解得x,
∴DF,
故选:D.
8.(2025春•碑林区校级期末)如图,菱形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,过点D作DE⊥AB于点E,连接OE,若OA=6,菱形ABCD的面积为48,则OE的长为( )
A.8 B. C.4 D.2
【解答】解:∵AC=2OA=2×6=12,菱形ABCD的面积为48,
∴AC•BD=48,
解得BD=8,
∵DE⊥AB,OB=OD,
在Rt△BDE中,OEBD=4,
故选:C.
9.(2025春•丹阳市期中)如图,点P是矩形ABCD的对角线BD上一点,过点P作MN平行于AB,分别交AD、BC于点M、N,连接AP、CP.若PM=2,BN=4,则图中阴影部分的面积的和为( )
A.4 B.6 C.8 D.12
【解答】解:如图所示,过点P作EF∥AD,
四边形ABCD是矩形,BD是对角线,
∴S△ABD=S△CBD,
∵EF∥AD,MN∥AB,
∴四边形EBNP,AEPM,MPFD,PNCF是矩形,
∴AM=BN=4,
∴S△EBP=S△PBN,S△MPD=S△PFD,
∴S△矩形AEPM=S△矩形PNCF,
∵AP,PC分别是矩形AEPM和PNCF的对角线,
∴,
∴,
∴阴影部分的面积的和为S△APM+S△PNC=8.
故选:C.
10.(2025春•砚山县期末)如图,在菱形ABCD中,∠ABC=64°,对角线AC,BD交于点O,E为CD的中点,连接OE,则∠AOE的度数为( )
A.58° B.122° C.148° D.154°
【解答】解:∵在菱形ABCD中,∠ABC=64°,
∴,∠AOD=90°,O为BD的中点,
∵E为CD的中点,
∴OE是△DBC的中位线,
∴OE∥BC,
∴∠DOE=∠DBC=32°(两直线平行,同位角相等),
∴∠AOE=90°+32°=122°,
综上所述,只有选项B正确,符合题意,
故选:B.
二.填空题(共6小题)
11.(2025春•富锦市期末)如图,四边形ABCD是平行四边形,当 ∠A=90°或AC=BD 时,▱ABCD是矩形.(只能添加一个条件)
【解答】解:因为有一个角是直角的平行四边形是矩形,对角线相等的平行四边形是矩形.
所以可以添加:∠A=90°或AC=BD.
故答案为:∠A=90°或AC=BD.
12.(2025春•樊城区期末)如图,在菱形ABCD中,∠A=120°,对角线BD的长为6,则点D到AB的距离为 3 .
【解答】解:过D作DH⊥BA交BA的延长线于H,
∵四边形ABCD是菱形,
∴BC∥AD,BD平分∠ABC,
∴∠ABC+∠BAD=180°,
∵∠BAD=120°,
∴∠ABC=60°,
∴∠DBH∠ABC=30°,
∵∠DHA=90°,
∴DHBD6=3,
∴点D到AB的距离为3.
故答案为:3.
13.(2025春•柳林县期末)如图1,乳钉纹方鼎是商代的铜鼎,现收藏于山西省博物馆,通高82cm,口边长为50cm的正方形ABCD(图2),O为对角线的交点,则AO= cm.(结果保留根号)
【解答】解:∵四边形ABCD是正方形,且边长为50cm,
∴AB=BC=50cm,∠ABC=90°,AOAC,
在Rt△ABC中,由勾股定理得:AC(cm),
∴AOAC(cm).
故答案为:.
14.(2025春•鄞州区期末)如图,矩形ABCD中,AD=8,CD=4,点E在AD上,且AE=5,点P在对角线AC上,作点A关于PE的对称点F,当点F恰好落在矩形ABCD的边上时,AF的长为 2或4 .
【解答】解:如图,连接CE,
∵点A关于PE的对称点F,
∴AE=EF=5,
∵AE=5,AD=8,CD=4,
∴DE=3,AC4,
∴EC5,
∴点F与点C重合,
∴AF=AC=4,
当点F在BC上时,如图,过点F作FH⊥AD于H,
∵四边形ABCD是矩形,
∴AB=CD=4,∠B=∠BAD=90°,
∴四边形ABFH是矩形,
∴HF=AB=4,BF=AH,
∴EH3,
∴AH=2=BF,
∴AF2,
故答案为:2或4.
15.(2025春•玉环市期末)如图,在矩形ABCD中,AC与BD交于点O,∠CBD=20°,则∠AOB= 40° .
【解答】解:∵四边形ABCD是矩形,
∴AC=BD,∠ABC=90°,
∵AOBD,
∴OA=OB,
∴∠OAB=∠OBA,
∵∠CBD=20°,
∴∠ABO=∠OAB=90°﹣20°=70°,
∴∠AOB=180°﹣70°﹣70°=40°,
故答案为:40°.
16.(2025春•连山区期末)如图,在菱形ABCD中,∠ABC=120°,AB=11.连接对角线AC,点E,点F分别为射线AB,射线AC上一动点,连接DF,EF.当∠ADF+∠AEF=180°,BE=7时,AF的长为 或 .
【解答】解:①当点E位于线段AB上时,如图中E1,过点F1作F1G⊥AD交AD于点G,过点F1作F1H⊥AB交AB于点H,
则∠F1GD=∠F1HE1=90°,
由条件可知AC平分∠DAB,∠DAB=60°,
∴∠CAB=30°,F1G=F1H,∠GF1H=120°,
则Rt△AF1G≌Rt△AF1H(HL),
则AG=AH,
由条件可知∠GF1E1=120°,
∴∠E1F1H=∠GF1D,
则△E1F1H≌△DF1G(ASA),
∴F1H=GF1,E1H=GD,
设F1H=x,则AF1=2x,,
∵AB=11,BE=7,
∴AE1=4,,
∴,
解得,
则;
②当点E位于射线AB的延长线上时,如图中E2,过点F2作F2M⊥AD交AD于点M,过点F2作F2N⊥AB交AB于点N,
同理可证AN=AM,△E2F2N≌△DF2M(ASA),
∴F2N=MF2,E2N=MD,
设F2N=x,则AF2=2x,,
由条件可知AE2=18,,
∴,解得,
则;
故答案为:或.
三.解答题(共7小题)
17.(2025•汉川市模拟)如图,在▱ABCD中,AE⊥BC于点E,延长BC至F点,使CF=BE,连接DF.求证:四边形AEFD是矩形.
【解答】证明:∵CF=BE,
∴CF+EC=BE+EC.
即 EF=BC.
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,AD=BC,
∴AD∥EF,AD=EF.
∴四边形AEFD是平行四边形.
∵AE⊥BC,
∴∠AEF=90°.
∴平行四边形AEFD是矩形.
18.(2025春•利津县月考)如图,在菱形ABCD中,M为CD的中点,AM的延长线与BC的延长线交于点E,F为DC延长线上一点,且CF=CD.
(1)求证:△CME≌△DMA;
(2)试判断四边形BDEF的形状,并证明你的结论.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴AD∥BC,
∴∠ECM=∠ADM,
∵M为CD的中点,
∴CM=DM,
在△CME和△DMA中,
,
∴△CME≌△DMA(ASA);
(2)解:四边形BDEF是矩形,证明如下:
∵四边形ABCD是菱形,
∴AD=BC=CD,
由(1)可知,△CME≌△DMA,
∴CE=AD,
∴CE=BC,
∵CF=CD,
∴四边形BDEF是平行四边形,
∵CD=BC,
∴DF=BE,
∴平行四边形BDEF是矩形.
19.(2025•织金县三模)如图,在△ABC中,D,E分别是AB,AC的中点,BE=2DE,延长DE到点F,使得EF=BE,连接CF.
(1)求证:四边形BCEF是菱形;
(2)若CE=2,BC=3,求菱形BCFE的面积.
【解答】(1)证明:在△ABC中,D,E分别是AB,AC的中点,
∴DE∥BC,BC=2DE,
∵BE=2DE,
∴BC=BE,
∵BE=EF,
∴BC=EF,
∵DE∥BC,
∴四边形BCFE是平行四边形,
∵BE=FE,
∴四边形BCFE是菱形;
(2)解:连接BF,交CE于O,
∵四边形BCFE是菱形,
∴BF⊥CE,OECE=1,OB=OF,BE=BC=3,
∴∠BOE=90°,
在Rt△BOE中,由勾股定理得:OB,
∴BF=2OB=4,
∴S菱形BCFEBF•CE42=4,
∴菱形BCFE的面积为.
20.(2025春•靖江市校级月考)如图,四边形AECF是菱形,对角线AC、EF交于点O,点D、B是对角线EF所在直线上两点,且DE=BF,连接AD、AB、CD、CB,∠ADO=45°.
(1)求证:四边形ABCD是正方形;
(2)若正方形ABCD的面积为32,BF=1,求点F到线段AE的距离.
【解答】(1)证明:∵菱形AECF的对角线AC和EF交于点O,
∴AC⊥EF,OA=OC,OE=OF,
∵DE=BF,
∴BO=DO,
又∵AC⊥BD,
∴四边形ABCD是菱形,
∵∠ADO=45°,
∴∠DAO=∠ADO=45°,
∵AO=DO,
∴AC=BD,
∴四边形ABCD是正方形.
(2)解:∵正方形ABCD的面积为32,
∴,
∴,
∴BO=DO=CO=AO=4,
∴AC=2AO=8,
∵BF=1,
∴OF=BO﹣BF=4﹣1=3,
∵四边形AFCE是菱形,
∴EF=2OE=2OF=6,AC⊥EF,
∴菱形AFCE的面积,
在Rt△AOE中,
,
设点F到线段AE的距离为h,
∴菱形AFCE的面积=AE•h=24,
即5h=24,
∴,
∴即点F到线段AE的距离为.
21.(2025春•献县校级月考)如图,平行四边形ABCD中,E、F分别是BC、AD上的点,AB=3,CE=5.
(1)若AE、CF分别是∠BAD、∠BCD的平分线,求证:四边形AECF是平行四边形;
(2)若四边形AECF是矩形,且周长为12,求平行四边形ABCD的面积;
(3)若四边形AECF是菱形,且平行四边形ABCD的周长是整数,直接写出最大周长.
【解答】(1)证明:如图1所示:
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,∠BAD=∠BCD,
∴∠BEA=∠FAE,AF∥CE,
∵AE、CF分别是∠BAD、∠BCD的平分线,
∴∠FAE∠BAD,∠ECF∠BCD,
∴∠FAE=∠ECF,
∴∠BEA=∠ECF,
∴AE∥CF,
又∵AF∥CE,
∴四边形AECF是平行四边形;
(2)若四边形AECF是矩形时,如图2所示:
∴∠AEB=∠AEC=90°,
∵四边形AECF周长为12,
∴2(AE+EC)=12,
∵CE=5,
∴AE=1,
在Rt△ABE中,AB=3,
由勾股定理得:BE,
∴BC=BE+CE,
∴平行四边形ABCD的面积为:BC•AE;
(3)若四边形AECF是菱形时,如图3所示:
∴AE=AF=CF=CE=5,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD=BC,
∴AD﹣AF=BC﹣CE,
∴BE=DF,
∴AD=BC=BE+5,
∴AB=3,
∴平行四边形ABCD的周长是:2(AB+BC)=2(3+BE+5)=2BE+16,
∴当BE为最大时,平行四边形ABCD的周长为最大,
在△ABE中,AB=3,AE=5,
根据三角形三边之间的关系得:AE﹣AB<BE<AE+AB,
∴2<BE<8,
∵平行四边形ABCD的周长是整数,
∴BE必为整数,
∴BE的最大值为7,
平行四边形ABCD周长的最大值为:2BE+16=30.
22.(2025春•文登区期末)如图1,菱形ABCD对角线AC,BD交于点O,点E是AD的中点,连接OE并延长,过点A作AF∥OD,交OE的延长线于点F,连接FD.
(1)判断四边形AODF的形状,并说明理由;
(2)如图2,连接BE,若∠BAD=120°,AB=4,求BE的长.
【解答】解:(1)四边形AODF是矩形,
理由:∵点E是AD的中点,
∴AE=DE,
∵AF∥OD,
∴∠AFE=∠DOE,
在△AEF和△DEO中,
,
∴△AEF≌△DEO(AAS),
∴FE=OE,
∴四边形AODF是平行四边形,
∵四边形ABCD是菱形,对角线AC,BD交于点O,
∴AC⊥BD,
∴∠AOD=90°,
∴四边形AODF是矩形.
(2)如图2,作EH⊥BD于点H,则∠BHE=90°,
∵AB=AD=4,∠BAD=120°,
∴∠ABD=∠ADB(180°﹣120°)=30°,
∵∠AOB=90°,
∴OAAB=2,
∴OB2,
∵AE=DE,BO=DO,
∴EO∥AB,EOAB=2,
∴∠EOH=∠ABD=30°,
∴EHEO=1,
∴OH,
∴BH=OB+OH=23,
∴BE2,
∴BE的长是2.
23.(2025春•市南区期末)如图①,在等边△ABC中,AB=5,点M、N分别在边AC、BC上,且AM=CN,你能求出线段MN长度的最小值吗?
思路分析:过点C、M分别作MN、BC的平行线,并交于点P,作射线AP.这样就把求线段MN的最小值转化成求线段CP的最小值.
问题解决:
(1)求∠CAP的度数;
(2)则线段MN的最小值为 .
应用:如图③,某种简易房屋在整体运输前需用钢丝绳进行加固处理,图④是它的示意图,已知△ABC是等腰三角形,四边形BCDE是长方形,AB=AC=CD=4米,∠ACB=30°,MN是一条两端点位置和长度均可调节的钢丝绳,点M在AC上,点N在DE上.在调整钢丝绳端点位置时,其长度也随之改变,但需始终保持AM=DN,钢丝绳MN长度的最小值为 米.
【解答】解:(1)过点M作ME∥BC交AB于点E,过点C作CP∥MN交EM的延长线于点P,作射线AP,过点C作CH⊥AP于点H,如图②所示:
∵△ABC是等边三角形,AB=5,
∴AB=BC=AC=5,∠ACB=60°,
∵ME∥BC,
∴∠AME=∠ACB=60°,
∴∠AMP=180°﹣∠AME=120°,
∵PM∥BC,CP∥MN,
∴四边形MNCP是平行四边形,
∴MN=CP,MP=CN,
∵AM=CN,
∴AM=MP,
∴∠CAP=∠MPA,
在△AMP中,∠CAP+∠MPA+∠AMP=180°,
∴2∠CAP+120°=180°,
∴∠CAP=30°;
(2)∵CH⊥AP于点H,
∴△ACP是直角三角形,
在Rt△ACH中,∠CAP=30°,AC=5,
∴CHAC,
由(1)可知:MN=CP,
∴当PC最小时,MN为最小,
∵点P在射线AP上运动,根据“垂线段最短”得:当CP⊥AP时,CP为最小,
∴当点P与点H重合时,CP为最小,最小值是线段CH的长,
∴CP的最小值是,
∴线段MN的最小值为,
故答案为:;
应用:连接AD,过点A作AR⊥DE于点R,交BC于点T,过点M作MF∥BC交AB于点F,过点D作DQ∥MN交FM的延长线于点Q,作射线AQ,过点D作DK⊥AQ于点K,如图④所示:
∵∠ACB=30°,
∴∠AMF=∠ACB=30°,
∴∠AMQ=180°﹣∠AMF=150°,
∵MF∥BC,DQ∥MN,
∴四边形MNDQ是平行四边形,
∴MN=DQ,KM=DN,
∵AM=DN,
∴AM=KM,
∴∠MAQ=∠MQA(180°﹣∠AMQ)(180°﹣150°)=15°,
∵MN=DQ,
∴当DQ最小时,MN为最小,
∵点Q在射线AQ上,根据“垂线段最短”得:当DQ⊥AQ时,DQ为最小,
∴当点Q与点K重合时,DQ为最小,最小值是线段DK的长,
∴MN的最小值是线段DK的长,
在矩形BCDE中,CD=4米,∠BCD=∠EDC=90°,
∴AR⊥DE于点R,
∴∠ARD=∠BCD=∠EDC=90°,
∴四边形TRDC是矩形,
∴TR=CD=4米,DR=CT,∠RTC=90°,
在Rt△ABT中,AC=4米,∠ACB=30°,
∴ATAC=2米,
由勾股定理得:CT(米),
∴DR=CT(米),
在Rt△ARD中,AR=AT+TR=2+4=6(米),
由勾股定理得:AD(米),
∵∠ACB=30°,∠BCD=90°,
∴∠ACD=∠ACB+∠BCD=120°,
∵AC=CD=4米,
∴∠CAD=∠CDA(180°﹣∠ACD)(180°﹣120°)=30°,
∴∠KAD=∠MAQ+∠CAD=15°+30°=45°,
∵DK⊥AQ,
∴△AKD是等腰直角三角形,
∴DK=AK,
由勾股定理得:ADDK,
∴DKAD(米).
∴MN的最小值是米.
故答案为:.
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