第22章 直角三角形 压轴题 复习讲义 2025--2026学年沪教版(五四制)八年级数学上册
2026-01-22
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2份
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 初中数学沪教版(五四制)八年级上册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 复习题 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 上海市 |
| 地区(市) | 上海市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.04 MB |
| 发布时间 | 2026-01-22 |
| 更新时间 | 2026-04-01 |
| 作者 | 叶老师工作室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-01-22 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56085817.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该初中数学讲义通过“常考题型-填空压轴-综合压轴”三级分类构建直角三角形知识体系,梳理全等证明、性质应用、动态几何等核心内容,以典型例题串联中点、旋转、翻折等高频考点,呈现知识内在逻辑与重难点分布。
讲义亮点在于分层练习设计,如第1题全等证明结合中点性质,第19题等腰直角三角形旋转探究数量关系,培养推理意识与几何直观。课后练习匹配不同难度,基础题巩固方法,压轴题提升创新思维,助力教师精准教学,学生自主复习有方向。
内容正文:
沪教版新 数学8年级上直角三角形压轴题 复习培优讲义
一.直角三角形常考题(共7小题)
1.(2024秋•青浦区校级期末)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=4,CB=2,点D是AB的中点,点E在AC上,点E、D、F一条直线上,且ED=FD.
(1)求证:FB⊥CB;
(2)联结CD,若CD⊥EF,求CE的长.
2.(2024秋•徐汇区校级期末)如图,D为△ABC外一点,DG为BC的垂直平分线,分别过点D作DE⊥AB,DF⊥AC,垂足分别为点E,F,且BE=CF.
(1)求证:AD为∠CAB的角平分线;
(2)若AB=8,AC=6,求AE的长.
3.(2024秋•静安区校级期末)如图,在△ABC中,∠ACB=45°,AD⊥BC,垂足为点D,G是AD上一点,且BD=DG.联结CG,点E、F分别是AB、CG的中点,求证:DE=DF.
4.(2024秋•浦东新区校级期末)如图,在△ABC中,AD是BC边上的高,CE是AB边上的中线,CD=AE.
(1)求证:点D在线段CE的垂直平分线上.
(2)①当点D是BC的中点时,求∠B;
②当CD=5,BD=6,求CE.
5.(2024秋•长宁区校级期末)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D、E分别在边AB、BC上,AC=AD,DF⊥AB,AE=AF,且EF⊥BC.
(1)求证:CE=DF;
(2)联结CF,如果∠ACF=∠ABF.求证:点F在BC的垂直平分线上.
6.(2024秋•静安区校级期末)已知:如图,点E在BC上,∠B=∠C=90°,AB=CE,EF垂直平分线段AD.
(1)求证:AE⊥DE;
(2)联结BF、CF,求证:△BFC是等腰直角三角形.
7.(2024秋•长宁区期末)如图,在等边△ABC中,点D,E分别在边BC,AC上,且AE=CD,BE与AD相交于点P,BQ⊥AD于点Q.
(1)求证:△ABE≌△CAD;
(2)求∠PBQ的度数.
二.填空压轴题(共10小题)
8.(2024秋•静安区校级期末)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,,BC=3,将△ABC绕着点C顺时针旋转x°(0<x≤180)得到△DEC,其中点A、B的对应点分别为点D、E,联结BD,当∠BCE=2∠ACE时,BD的长是 .
9.(2024秋•静安区校级期末)在Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=15°,AB=6(如图),点D是AB的中点,将△ACD沿直线CD翻折后点A落在点E,那么BE的长为 .
10.(2024秋•长宁区校级期末)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=5,AC=4,点D、E分别在AC、AB上,AD=DE,联结CE,如果在△DCE与△BCE中,一个为等腰三角形,另一个为直角三角形,那么AD的长为 .
11.(2024秋•嘉定区校级期末)如图,在△ABC中,AB=BC=4,AO=BO,P是射线CO上的一个动点,∠AOC=60°,则当△PAB为直角三角形时,AP的长为 .
12.(2024秋•浦东新区期末)如图,在四边形ABCD中,∠ABC=∠ADC=90°,分别以四边形ABCD的四条边为斜边,向外作四个等腰直角三角形,记阴影部分面积分别为S1,S2,S3和S4,若S1=8,S2=3,S3=16,则S4的值是 .
13.(2024秋•浦东新区校级期末)如图,Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=40°,AC=2,BC=3,点D在边BC上,将△ABC沿直线AD翻折,使点C落在点C′处,连接AC′,直线AC′与边CB的延长线相交于点F,如果∠DAB∠BAF,那么线段BF的长为 .
14.(2024秋•崇明区期末)如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=BC,AB=4,D是AB的中点,点E、F分别在AC、BC上运动(点E不与点A、C重合),且始终保持∠EDF=90°,则AE+BF= .
15.(2024秋•浦东新区期末)在△ABC中,∠B=90°,∠A=60°,AC=12,点D在边AB上,且AD=2DB,线段AD绕点D顺时针旋转α°(0°<α<180°)后,点A旋转至点E,如果点E恰好落在△ABC的边上,求AE长度为 .
16.(2024秋•静安区校级期末)如图,在△ABC中,∠C=90°,∠B=30°,AC=4,点P为AB上一点,将线段PB绕点P顺时针旋转得线段PQ,点Q在射线BC上,当PQ的垂直平分线MN经过△ABC一边中点时,PB的长为 .
17. (2024秋•青浦区校级期末)我们规定:在四边形ABCD中,O是边BC上的一点,如果△OAB与△OCD全等,那么点O叫做该四边形的“等形点”.如果在四边形EFGH中,∠EFG=90°,EF∥GH,EF=5,FG=17,如果该四边形的“等形点”在边FG上,那么四边形EFGH的面积是 .
三.直角三角形压轴题(共8小题)
18.(2024秋•浦东新区校级期末)如图,△ABC中,∠C=45°,点D在AC边上,DE⊥AB,垂足为E,点G在BC上,且∠DGC=30°,DG=2DE.求证:BE+DE=BC.
19.(2024秋•徐汇区校级期末)已知,如图:△ABC是等腰直角三角形,动点P在斜边AB所在的直线上,以PC为直角边作等腰直角三角形PCQ,其中∠PCQ=90°,探究并解决下列问题:
(1)如图①,若点P在线段AB上,且AC=5,,则:
①线段AB= ,PB= ;
②猜想PA2,PB2,PQ2三者之间的数量关系为 ;
(2)如图②,若点P在AB的延长线上,在(1)中所猜想的结论仍然成立,请你给出证明过程;
(3)若动点满足PA:PB=1:3,求PC:AC的值.
20.(2024秋•静安区校级期末)如图,已知锐角△ABC中CD、BE分别是AB、AC边上的高,M、N分别是线段BC、DE的中点.求证:
(1)MN⊥DE.
(2)若∠A=60°,求证:△DME是等边三角形
21.(2024秋•静安区校级期末)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠A=30°,AC=3.将一块直角三角板中30°角的顶点D放在AB边上移动,使30°角的两边分别与△ABC的边AC、BC相交于点E、F,且使DE始终与AB垂直.
(1)如图1,当点F与点C重合时,求CD的长;
(2)如图2,设AD=x,BF=y,求y关于x的函数解析式,并写出定义域;
(3)如图2,联接EF,若△DEF是直角三角形,求AD的长.
22.(2024秋•长宁区校级期末)在△ABC中,点D是边BC的中点,点E、F分别在边AB、AC上,且DE⊥DF,联结EF.
(1)如图1,△ABC是等腰直角三角形,∠A=90°,AB=AC,求证:∠DEF=45°;
(2)如图2,△ABC是等边三角形,DE=DF,求证:AE=AF;
(3)如图3,∠A=45°,BE=1,EF=5,请直接写出CF的长度: (无需写出过程).
23.(2024秋•嘉定区校级期末)【背景介绍】勾股定理是几何学中的明珠,充满着魅力,千百年来,人们对它的证明精彩纷呈,其中有著名的数学家,也有业余数学爱好者,向常春在1994年构造发现了一个新的证法.
【小试牛刀】(1)把两个全等的直角三角形如图1放置,∠DAB=∠B=90°,已知AB=AD=a,AE=BC=b,DE=AC=c,AC⊥DE,试证明a2+b2=c2.
【知识运用】
(2)如图2,铁路上A,B两点(看作直线上的两点)相距24千米,C,D为两个村庄(看作两个点),AD⊥AB,BC⊥AB,垂足分别为A、B,AD=23千米,BC=16千米,则两个村庄的距离为 千米(直接填空);
(3)在(2)的背景下,要在AB上建造一个供应站P,使得PC=PD,求AP的长.
(4)【知识迁移】借助上面的思考过程与几何模型,求代数式的最小值 (0<x<16).
24.(2024秋•浦东新区期末)在△ABC中,AB=AC,∠BAC=a,射线AD、AE的夹角为,过点B作BF⊥AD于点F,直线BF交射线AE于点G,联结CG.
(1)如图①,射线AD、AE都在∠BAC内部.
①若a=110°,∠CAE=20°,则∠CBG= °.
②作点B关于直线AD的对称点H,证明GH=GC.
③请直接写出线段BF、FG、CG之间的数量关系: .
(2)如图②,射线AD在∠BAC内部,射线AE在∠BAC外部,其他条件不变,试探究线段BF、FG、CG之间的数量关系,并证明.
25.(2024秋•静安区校级期末)【问题初探】(1)在数学活动课上,李老师给出如下问题:如图1,在△ABC中,∠ACB=90°,D为BC中点,CE⊥AD于F交AB于点E,连接DE,若CE=2DE.求证:∠DEB=∠AEC.
如图2,小刚同学从条件的角度出发给出如下解题思路:延长ED至点G,使GD=ED,连接CG.将∠DEB与∠AEC之间的数量关系转化为∠G与∠ECG之间的数量关系.
请你根据小刚同学的解题思路,写出证明过程.
【类比分析】(2)李老师发现小刚同学很好地运用了转化思想,根据题中条件转化角.为了帮助学生更好地感悟转化思想,李老师将图1进行变换,提出下面的问题,请你解答.
如图3,在△ABC中,∠ACB=90°,D为BC中点,CE⊥AD于F交AB于点E.连接BF,若BF=AC,求证:AF=2DF.
【学以致用】(3)如图4,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,点D在BC边上,∠BAD=15°,过B作BE⊥AD交AD的延长线于点E,直接写出 .
四.课后练习(共7小题)
1.(2024秋•长宁区期末)已知点D、E分别是等边△ABC边AB、AC上的动点,将△ADE沿直线DE翻折,使点A恰好落在边BC上的点P处,如果△BPD是直角三角形,且BP=2,那么EC的长是 .
2.(2024秋•浦东新区校级期末)如图,等腰直角三角形ABC中,点D在斜边BC上,以AD为直角边作等腰直角三角形ADE.
(1)求证:△ABD≌△ACE;
(2)当AB=1,AD=DF时,求BD.
3.(2024秋•长宁区期末)已知:如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=8,点D是AB边中点,延长CD至点E,使得,联结BE,当时,求∠DBE的度数.
4.(2024秋•浦东新区期末)如图,△ABC中,AD是边BC上的高,CF是边AB上的中线,DC=BF,点E是CF的中点.
(1)求证:DE⊥CF;
(2)求证:∠B=2∠BCF.
5.(2024秋•崇明区期末)如图,CD为Rt△ABC斜边上的高,∠BAC的平分线分别交CD,CB于点E,F,FG⊥AB,垂足为G.
(1)求证:∠CFA=∠AED.
(2)若CE=3厘米,BG=4厘米,求BC的长.
6.(2024秋•青浦区校级期末)在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D是平面内一点(不与点A,B,C重合),连接BD,CD,∠BDC=90°,连接AD.将△ADC沿直线AD翻折,得到△ADG,连接CG.
(1)如图1,当点D在△ACG的内部,BD交AC于点E,点F是BD上一点,且BF=CD,连接AF.
①求证:△ABF≌△ACD;
①若AD=1,,求点G到直线BC的距离.
(2)如图2,当点D在△ACG的外部,且∠CAD=15°时,求AB:DG的值.
7.(2024秋•长宁区期末)已知在△ABC中,AB=AC,点D在线段BC上,点F在射线AD上,连接CF,作BE∥CF交射线AD于E,∠CFA=∠BAC=α.
(1)如图1,当α=65°时,∠ABE=15°时,求∠BAE的大小;
(2)当α=90°,AB=AC=8时,
①如图2,连接BF,当BF=BA,求CF的长;
②若,求AE的长.
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沪教版新 数学8年级上直角三角形压轴题 复习培优讲义
参考答案与试题解析
一.直角三角形常考题(共7小题)
1.(2024秋•青浦区校级期末)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=4,CB=2,点D是AB的中点,点E在AC上,点E、D、F一条直线上,且ED=FD.
(1)求证:FB⊥CB;
(2)联结CD,若CD⊥EF,求CE的长.
【答案】(1)见解析过程;
(2)CE.
【分析】(1)由“SAS”可证△ADE≌△BDF,可得∠A=∠FBD,AE=BF,由余角的性质可得结论;
(2)由等腰三角形的性质可得CF=EF,由勾股定理可求解.
【解答】(1)证明:∵D是AB中点,
∴AD=BD,
在△ADE与△BDF中,
,
∴△ADE≌△BDF(SAS),
∴∠A=∠FBD,AE=BF,
∵∠ACB=90°,
∴∠A+∠ABC=90°,
∴∠FBD+∠ABC=90°,即∠FBC=90°,
∴FB⊥CB;
(2)联结CF,
∵CD⊥EF,ED=FD,
∴CF=EF,
设CE=x,则CF=x,BF=AE=4﹣x,
Rt△FBC中,BF2+BC2=CF2,
∴22+(4﹣x)2=x2,
∴x,
∴CE.
2.(2024秋•徐汇区校级期末)如图,D为△ABC外一点,DG为BC的垂直平分线,分别过点D作DE⊥AB,DF⊥AC,垂足分别为点E,F,且BE=CF.
(1)求证:AD为∠CAB的角平分线;
(2)若AB=8,AC=6,求AE的长.
【答案】(1)证明过程见解答;
(2)7.
【分析】(1)连接DC,DB,根据线段垂直平分线的性质得出DC=DB,根据全等三角形的判定定理推出Rt△DEB≌Rt△DFC,根据全等三角形的性质得出DE=DF,根据角平分线性质定理得逆定理即可得解;
(2)根据全等三角形的性质得出AE=AF,根据BE=CF求出AB﹣AE=AF﹣AC,推出AB+AC=AE+AF=2AE,再代入求出AE即可.
【解答】(1)证明:连接DC,DB,
∵DG是BC的垂直平分线,
∴DC=DB,
∵DE⊥AB,DF⊥AC,
∴∠DEB=∠DFC=90°,
在Rt△DEB和Rt△DFC中,
,
∴Rt△DEB≌Rt△DFC(HL),
∴DE=DF,
∵DE⊥AB,DF⊥AC,
∴AD为∠CAB的角平分线;
(2)解:在Rt△AFD和Rt△AED中,
,
∴Rt△AFD≌Rt△AED(HL),
∴AE=AF,
∵Rt△DEB≌Rt△DFC,
∴BE=CF,
∴AB﹣AE=AF﹣AC,
∴AB+AC=AE+AF=2AE,
∵AB=8,AC=6,
∴AE=7.
3.(2024秋•静安区校级期末)如图,在△ABC中,∠ACB=45°,AD⊥BC,垂足为点D,G是AD上一点,且BD=DG.联结CG,点E、F分别是AB、CG的中点,求证:DE=DF.
【答案】见解析.
【分析】根据SAS证明△ABD≌△CGD得出AB=CG,再根据直角三角形斜边上的中线的性质即可得出结论.
【解答】证明:∵AD⊥BC,
∴∠ADB=∠CDG=90°,
∵∠ACB=45°,
∴∠CAD=45°,
∴∠CAD=∠ACD,
∴AD=CD,
在Rt△ABD和Rt△CGD中,
,
∴△ABD≌△CGD(SAS),
∴AB=CG,
又∵点E、F分别是AB、CG的中点,
∴DE,DF,
∴DE=DF.
4.(2024秋•浦东新区校级期末)如图,在△ABC中,AD是BC边上的高,CE是AB边上的中线,CD=AE.
(1)求证:点D在线段CE的垂直平分线上.
(2)①当点D是BC的中点时,求∠B;
②当CD=5,BD=6,求CE.
【答案】(1)证明见解答过程;
(2)①60°;②.
【分析】(1)连接DE,过点E作ED⊥BD于点H,依题意得ED是Rt△ABD斜边AB上的中线,则ED=AE=BEAB,根据CD=AE得ED=CD,然后根据线段垂直平分线的性质即可得出结论;
(2)①根据BD=CD,DE=BE=CD得△BDE是等边三角形,由此可得出∠B的度数;
②由(1)可知ED=BE=CD=5,根据EH⊥BD得BH=DHBD=3,在Rt△EHD中,由勾股定理求出EH=4,进而在Rt△EHC中,由勾股定理求出CE即可.
【解答】(1)证明:连接DE,过点E作EH⊥BD于点H,如图所示:
在△ABC中,AD是BC边上的高,
∴△ABD是直角三角形,
∵CE是AB边上的中线,
∴ED是Rt△ABD斜边AB上的中线,
∴ED=AE=BEAB,
∵CD=AE,
∴ED=CD,
∴点D在线段CE的垂直平分线上;
(2)①解:∵点D是BC的中点,
∴BD=CD,
又∵DE=BE=CD,
∴BD=DE=BE,
∴△BDE是等边三角形,
∴∠B=60°;
②解:∵CD=5,BD=6,
由(1)可知:ED=BE=CD=5,
∴△EBD是等腰三角形,
又∵EH⊥BD,
∴BH=DHBD=3,
在Rt△EHD中,由勾股定理得:EH4,
在Rt△EHC中,CH=DH+CD=3+5=8,
由勾股定理得:CE.
5.(2024秋•长宁区校级期末)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D、E分别在边AB、BC上,AC=AD,DF⊥AB,AE=AF,且EF⊥BC.
(1)求证:CE=DF;
(2)联结CF,如果∠ACF=∠ABF.求证:点F在BC的垂直平分线上.
【答案】(1)证明见解答过程;
(2)证明见解答过程.
【分析】(1)利用HL证明Rt△ACE≌Rt△ADF,根据全等三角形的性质即可得证;
(2)根据角的和差、直角三角形的性质求出∠BFD=∠ECF,利用ASA证明△FCE≌△BFD,根据全等三角形的性质求出FC=FB,结合EF⊥BC即可得证.
【解答】证明:(1)∵DF⊥AB,∠ACB=90°,
∴△ADF、△ACE是直角三角形,
在Rt△ACE和Rt△ADF中,
,
∴Rt△ACE≌Rt△ADF(HL),
∴CE=DF;
(2)∵EF⊥BC,⊥AB,
∴∠CEF=90°,∠BDF=90°,
∴∠BFD+∠ABF=90°,
又∵∠ACB=∠ACF+∠ECF=90°,∠ACF=∠ABF,
∴∠BFD=∠ECF,
在△FCE和△BFD中,
,
∴△FCE≌△BFD(ASA),
∴FC=FB,
又∵EF⊥BC,
∴点F在BC的垂直平分线上.
6.(2024秋•静安区校级期末)已知:如图,点E在BC上,∠B=∠C=90°,AB=CE,EF垂直平分线段AD.
(1)求证:AE⊥DE;
(2)联结BF、CF,求证:△BFC是等腰直角三角形.
【答案】(1)见解析;
(2)见解析.
【分析】(1)根据全等三角形的判定和性质定理,线段垂直平分线的性质,垂直的定义即可得到结论;
(2)根据全等三角形的判定和性质,等腰直角三角形的判定和性质定理即可得到结论.
【解答】证明:(1)∵EF垂直平分线段AD,
∴EA=ED,
在Rt△ABE和Rt△ECD中,
,
∴Rt△ABE≌Rt△ECD(HL),
∴∠BAE=∠CED,
∵∠BAE+∠AEB=90°,
∴∠CED+∠AEB=90°,
∴∠AED=180°﹣(∠CED+∠AEB)=90°,
∴AE⊥DE;
(2)延长BF交CD的延长线于G,
由(1)知,Rt△ABE≌Rt△ECD,
∴BE=CD,AB=CE,
∴BC=BE+CE=AB+CD,
∵∠ABC=∠BCD=90°,
∴AB∥CD,
∴∠ABF=∠G,
在△ABF与△DGF中,
,
∴△ABF≌△DGF(AAS),
∴DG=AB,BF=FG,
∴CD+DG=CG=BC=AB+CD,
∴△BCG是等腰直角三角形,
∴CF⊥BG,∠CBF=45°,
∴△BCF是等腰直角三角形.
7.(2024秋•长宁区期末)如图,在等边△ABC中,点D,E分别在边BC,AC上,且AE=CD,BE与AD相交于点P,BQ⊥AD于点Q.
(1)求证:△ABE≌△CAD;
(2)求∠PBQ的度数.
【答案】(1)见解答;
(2)30°.
【分析】(1)根据全等三角形的判定定理即可求出答案.
(2)根据△ABE≌△CAD,可知∠CAD=∠ABE,由于∠BPQ=∠ABE+∠BAP=∠CAD+∠BAP=∠BAE=60°.从而可知∠PBQ=30°.
【解答】(1)证明:在等边三角形ABC中,
,
∴△ABE≌△CAD(SAS);
(2)解:∵△ABE≌△CAD,
∴∠CAD=∠ABE,
∴∠BPQ=∠ABE+∠BAP
=∠CAD+∠BAP
=∠BAE=60°.
∵BQ⊥AD,
∴∠PBQ=30°.
二.填空压轴题(共10小题)
8.(2024秋•静安区校级期末)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,,BC=3,将△ABC绕着点C顺时针旋转x°(0<x≤180)得到△DEC,其中点A、B的对应点分别为点D、E,联结BD,当∠BCE=2∠ACE时,BD的长是 或 .
【答案】或.
【分析】分两种情形:当CE在∠ACB的内部时,作DF⊥BC,交BC的延长线于F,可求得∠BCE=60°,∠ACE=30°,进而得出∠BCD=∠BCE+∠DCE=150°,进一步得出结果;当CE在∠ACB的外部时,可得出∠BCE=2∠ACE=180°,进一步得出结果.
【解答】解:如图1,
当CE在∠ACB的内部时,
作DF⊥BC,交BC的延长线于F,
∵∠ACB=90°,∠BCE=2∠ACE,
∴∠BCE=60°,∠ACE=30°,
∵△ABC绕着点C顺时针旋转x°得到△DEC,
∴∠DCE=∠ACB=90°,CD=AC=4,
∴∠BCD=∠BCE+∠DCE=150°,
∴∠DCF=180°﹣∠BCD=30°,
∴DFCD=2,CFCD=6,
∴BF=BC+CF=9,
∴BD,
如图2,
当CE在∠ACB的外部时,
∵∠BCE﹣∠ACE=∠ACB,
∴2∠ACE﹣∠ACE=90°,
∴∠ACE=90°,
∴∠BCE=2∠ACE=180°,
∴B、C、E共线,
∵BC=CE,
∴BD=DE=AB,
综上所述:BD或,
故答案为:或.
9.(2024秋•静安区校级期末)在Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=15°,AB=6(如图),点D是AB的中点,将△ACD沿直线CD翻折后点A落在点E,那么BE的长为 3 .
【答案】3
【分析】根据直角三角形的性质可得CD=AD=BD=3,推导出△BDE是等腰三角形三角形,作DN⊥BE,进而得到∠BDN=60°,最后利用sin∠BDN,代入数据解答即可.
【解答】解:如图:
∵∠C=90°,AB=6,点D是AB的中点,
∴CD=AD=BDAB=3,
∴∠DCA=∠CAD=15°,
∴∠ADM=30°,
将△ACD沿直线CD翻折后点A落在点E,
∴∠EDM=30°,AD=DE=BD,
∴BDE=120°,
∴△BDE是等腰三角形,
作DN⊥BE于点N,则∠BDN=60°,BNBE,
∴sin∠BDN,即sin60°,
∴BN,
∴BE=2BN=3,
故答案为:3.
10.(2024秋•长宁区校级期末)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=5,AC=4,点D、E分别在AC、AB上,AD=DE,联结CE,如果在△DCE与△BCE中,一个为等腰三角形,另一个为直角三角形,那么AD的长为 2或 .
【答案】2或.
【分析】根据由题意可知∠CDE≠90°,△CBE中只有∠CEB可能为90°,进而分类讨论,利用图形性质求解即可.
【解答】解:在Rt△ABC中,BC3,
∵AD=AE,
∴∠A=∠AED,
若∠CDE=90°,则∠ADE=90°,
此时∠A=45°,与题意不符;
在△CEB中,∠BCE<90°,∠B<90°,
∴只有∠CEB可能为90°,
①当△CDE为等腰三角形,且DC=DE时,
此时CD=AD=DE2,
∴∠A=∠AED,∠DCE=∠CED,
∵∠A+∠AED+∠DEC+∠DCE=180°,
∴∠AED+∠DEC=90°,
即∠AEC=90°,
∴∠CEB=90°,即△CEB为直角三角形,符合题意,
故AD=2;
②△CDE为直角三角形,且∠CED=90°,△CEB为等腰三角形,且CE=CB=3,
设AD=x,则DE=x,CD=4﹣x,
在Rt△CDE中,DE2+CE2=CD2,
即x2+32=(4﹣x)2,
解得x,
故AD;
综上,AD的值为2或.
故答案为:2或.
11.(2024秋•嘉定区校级期末)如图,在△ABC中,AB=BC=4,AO=BO,P是射线CO上的一个动点,∠AOC=60°,则当△PAB为直角三角形时,AP的长为 2或2或2 .
【答案】2或2或2
【分析】利用分类讨论,①当∠APB=90°时,情况一:如图1,利用直角三角形斜边的中线等于斜边的一半得出PO=BO,易得△BOP为等边三角形,利用锐角三角函数可得AP的长;易得BP,利用勾股定理可得AP的长;情况二:如图3,利用直角三角形斜边的中线等于斜边的一半可得结论.②当∠ABP=90°时,如图2,由对顶角的性质可得∠AOC=∠BOP=60°,易得∠BPO=30°,易得BP的长,利用勾股定理可得AP的长;
【解答】解:①当∠APB=90°时,
情况一:(如图1),
∵AO=BO,
∴PO=BO,
∵∠AOC=60°,
∴∠BOP=60°,
∴△BOP为等边三角形,
∵AB=BC=4,
∴AP=AB•sin60°=42;
情况二:如图3,∵AO=BO,∠APB=90°,
∴PO=AO,
∵∠AOC=60°,
∴△AOP为等边三角形,
∴AP=AO=2,
②当∠ABP=90°时(如图2),
∵∠AOC=∠BOP=60°,
∴∠BPO=30°,
∴BP2,
在直角三角形ABP中,
AP2,
故答案为:2或2或2.
12.(2024秋•浦东新区期末)如图,在四边形ABCD中,∠ABC=∠ADC=90°,分别以四边形ABCD的四条边为斜边,向外作四个等腰直角三角形,记阴影部分面积分别为S1,S2,S3和S4,若S1=8,S2=3,S3=16,则S4的值是 11 .
【答案】11
【分析】连接AC,由勾股定理和等腰直角三角形的性质得AB2+BC2=AC2,AD2+CD2=AC2,S2AB2,S3BC2,S1AD2,S4CD2,则AB2+BC2=AD2+CD2,推出S1+S4=S2+S3,即可解决问题.
【解答】解:如图,连接AC,
∵∠ABC=∠ADC=90°,分别以四边形ABCD的四条边为斜边,向外作四个等腰直角三角形,
∴AB2+BC2=AC2,AD2+CD2=AC2,S2AB2,S3BC2,S1AD2,S4CD2,
∴AB2+BC2=AD2+CD2,
∴S1+S4=S2+S3,
∴S4=3+16﹣8=11,
故答案为:11.
13.(2024秋•浦东新区校级期末)如图,Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=40°,AC=2,BC=3,点D在边BC上,将△ABC沿直线AD翻折,使点C落在点C′处,连接AC′,直线AC′与边CB的延长线相交于点F,如果∠DAB∠BAF,那么线段BF的长为 3 .
【答案】3.
【分析】设∠DAB=α,则∠BAF=2α,依据折叠变换即可得到∠CAD=30°,进而得出CD,AD的长;再根据线段的和差关系进行计算,即可得到BF的长.
【解答】解:如图,
设∠DAB=α,则∠BAF=2α,
由折叠可得:∠CAD=∠DAF=3α,
∴∠CAB=4α=40°,
∴α=10°,
∴∠CAD=∠DAF=30°,
又∵∠C=90°,
∴∠ADC=60°,
∴∠F=∠ADC﹣∠CAF=30°,
∴AD=DF,
在Rt△ACD中,AC=2,∠CAD=30°,
∴AD=2CD,
由勾股定理得:(2CD)2=CD2+AC2,即(2CD)2=CD2+(2)2,
解得:CD=2,
∴AD=4=DF,
又∵CB=3,
∴DB=CB﹣CD=3﹣2=1,
∴BF=DF﹣DB=4﹣1=3,
故答案为:3.
14.(2024秋•崇明区期末)如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=BC,AB=4,D是AB的中点,点E、F分别在AC、BC上运动(点E不与点A、C重合),且始终保持∠EDF=90°,则AE+BF= 2 .
【答案】2.
【分析】连接CD,由∠ACB=90°,AC=BC,得∠A=∠B=45°,由AB=4,D是AB的中点,得CD=BD=AD=2,∠DCF=∠DCA=45°,CD⊥AB,则∠A=∠CDF,∠ADC=∠BDC=90°,求得BC2,再推导出∠ADE=∠CDF,进而证明△ADE≌△CDF,得AE=CF,则AE+BF=CF+BF=2,于是得到问题的答案.
【解答】解:连接CD,
∵∠ACB=90°,AC=BC,
∴∠A=∠B=45°,
∵AB=4,D是AB的中点,
∴CD=BD=ADAB=2,∠DCF=∠DCA∠ACB=45°,CD⊥AB,
∴∠A=∠CDF,∠ADC=∠BDC=90°,
∴BC2,
∵∠EDF=90°,
∴∠ADE=∠CDF=90°﹣∠CDE,
在△ADE和△CDF中,
,
∴△ADE≌△CDF(ASA),
∴AE=CF,
∴AE+BF=CF+BF=BC=2,
故答案为:2.
15.(2024秋•浦东新区期末)在△ABC中,∠B=90°,∠A=60°,AC=12,点D在边AB上,且AD=2DB,线段AD绕点D顺时针旋转α°(0°<α<180°)后,点A旋转至点E,如果点E恰好落在△ABC的边上,求AE长度为 4或4 .
【答案】4或4.
【分析】由∠B=90°,∠BAC=60°,求得∠C=30°,则ABAC=6,由AD=2DB,求得DB=2,AD=4,由旋转得ED=AD=4,再分三种情况讨论,一是点E落在AC边上,则△ADE是等边三角形,所以AE=AD=4;二是点E落在BC边上,由AB2=36,BE2=ED2﹣DB2=12,求得AE4;三是由0°<α<180°,说明点E不能落在AB边上,于是得到问题的答案.
【解答】解:∵∠B=90°,∠BAC=60°,AC=12,
∴∠C=90°﹣∠BAC=30°,
∴ABAC=6,
∵点D在边AB上,且AD=2DB,
∴2DB+DB=6,
∴DB=2,
∴AD=2×2=4,
由旋转得ED=AD=4,
如图1,点E落在AC边上,
∵ED=AD,∠A=60°,
∴△ADE是等边三角形,
∴AE=AD=4;
如图2,点E落在BC边上,
∵AB2=62=36,BE2=ED2﹣DB2=42﹣22=12,
∴AE4;
∵0°<α<180°,
∴点E不能落在AB边上,
综上所述,AE的长为4或4,
故答案为:4或4.
16.(2024秋•静安区校级期末)如图,在△ABC中,∠C=90°,∠B=30°,AC=4,点P为AB上一点,将线段PB绕点P顺时针旋转得线段PQ,点Q在射线BC上,当PQ的垂直平分线MN经过△ABC一边中点时,PB的长为 2或3或5 .
【答案】2或3或5.
【分析】求出AB=8,,设MN交BC于点G,连接PG.分三种情况,当MN经过AB的中点D时,BD=4.由旋转性质得到,PQ=PB,得到∠PQB=∠B=30°,得到∠DPQ=60°,根据线段垂直平分线性质得到P D=Q D,得到△PQD是等边三角形,得到PD=PB,即得PB=2;当MN经过AC的中点E时,EC=2,求出∠CEG=30°,得到,得到,根据∠QPG=30°,求得∠GPB=90°,即得PB=5;当MN经过BC的中点F时,,可得PB=3.
【解答】解:∵在△ABC中,∠C=90°,∠B=30°,AC=4,
∴AB=2AC=8,
∴,
PQ的垂直平分线MN经过△ABC一边中点,可分为以下三种情况:
经过AB的中点D;经过AC的中点E;经过BC的中点F.
设MN交BC于点G,连接PG,
则PG=QG.
当MN经过AB的中点D时,如图:
,
由旋转知,PQ=PB,
∴∠PQB=∠B=30°,
∴∠DPQ=∠B+∠PQB=60°,
连接DQ,
∵MN垂直平分PQ,
∴P D=Q D,
∴△PQD是等边三角形,
∴PD=QP,
∴PD=PB,
∴;
当MN经过AC的中点E时,如图:
,
∵MN垂直PQ,
∴∠CEG=90°﹣∠EGQ=∠PQB=30°,
设CG=x,
则EG=2x,
∵CG2+EC2=EG2,
∴x2+22=(2x)2,
∴,
∴,
∵PG=QG,
∴∠PQB=∠QPG=30°,
∴∠APG=∠APQ+∠QPG=90°,
∴∠GPB=180°﹣∠APG=90°,
∴,
∴;
当MN经过BC的中点F时,如图:
,
∵∠BPF=90°
∴,
∴.
综上:PB的长为:2或5或3.
故答案为:2或3或5.
17.(2024秋•青浦区校级期末)我们规定:在四边形ABCD中,O是边BC上的一点,如果△OAB与△OCD全等,那么点O叫做该四边形的“等形点”.如果在四边形EFGH中,∠EFG=90°,EF∥GH,EF=5,FG=17,如果该四边形的“等形点”在边FG上,那么四边形EFGH的面积是 或85 .
【答案】或85.
【分析】依题意得∠EFG=∠HGF=90°,设OF=a,则OG=17﹣a,分两种情况讨论如下:①当EF=FG,OF=HG时,△OEF≌△HOG,由EF=FG得5=17﹣a,解得a=12,则OF=HG=12,此时四边形EFGH是直角梯形,然后根据梯形的面积公式即可求出四边形EFGH的面积;②当EF=HF=5,OF=OG时,△OEF≌△OHG,根据EF∥GH,EF=HF=5,∠EFG=∠HGF=90°得此时四边形EFGH是矩形,然后根据长方形的面积公式即可得出四边形EF的面积,综上所述即可得出答案.
【解答】解:设四边形EFGH的“等形点”为O,
∵∠EFG=90°,EF∥GH,
∴∠EFG=∠HGF=90°,
设OF=a,
∵EF=5,FG=17,点O在FG上,
∴OG=FG﹣OF=17﹣a,
∴有以下两种情况:
①当EF=FG,OF=HG时,△OEF≌△HOG,如图1所示:
由EF=FG,得:5=17﹣a,
解得:a=12,
∴OF=a=12,OG=17﹣12=5,
∴OF=HG=12,
∴EF∥GH,则此时四边形EFGH是直角梯形,
∴S四边形EFGH(EF+HG)•FG(5+12)×17;
②当EF=HF=5,OF=OG时,△OEF≌△OHG,如图2所示:
∵EF∥GH,EF=HF=5,∠EFG=∠HGF=90°,
∴四边形EFGH是长方形,
∴S四边形EFGH=EF•FG=5×17=85,
综上所述:四边形EFGH的面积是或85.
故答案为:或85.
三.直角三角形压轴题(共8小题)
18.(2024秋•浦东新区校级期末)如图,△ABC中,∠C=45°,点D在AC边上,DE⊥AB,垂足为E,点G在BC上,且∠DGC=30°,DG=2DE.求证:BE+DE=BC.
【答案】证明见解答过程.
【分析】过点D作DM⊥BC于点M,根据三角形内角和定理及等腰三角形的判定推出CM=DM,根据含30°角的直角三角形的性质求出DG=2DM,则DE=DM=CM,利用HL证明Rt△DEB≌Rt△DMB,根据全等三角形的性质求出Rt△DEB≌Rt△DMB,再根据全等三角形的性质及线段的和差求解即可.
【解答】证明:如图,过点D作DM⊥BC于点M,
∵∠C=45°,
∴∠CDM=90°﹣45°=45°=∠C,
∴CM=DM,
在Rt△DMG中,∠DGC=30°,
∴DG=2DM,
∵DG=2DE,
∴DE=DM=CM,
∵DE⊥AB,DM⊥BC,
∴△DEB、△DMB是直角三角形,
在Rt△DEB和Rt△DMB中,
,
∴Rt△DEB≌Rt△DMB(HL),
∴BE=BM,
∵BC=BM+CM,
∴BE+DE=BC.
19.(2024秋•徐汇区校级期末)已知,如图:△ABC是等腰直角三角形,动点P在斜边AB所在的直线上,以PC为直角边作等腰直角三角形PCQ,其中∠PCQ=90°,探究并解决下列问题:
(1)如图①,若点P在线段AB上,且AC=5,,则:
①线段AB= 5 ,PB= 3 ;
②猜想PA2,PB2,PQ2三者之间的数量关系为 PA2+PB2=PQ2 ;
(2)如图②,若点P在AB的延长线上,在(1)中所猜想的结论仍然成立,请你给出证明过程;
(3)若动点满足PA:PB=1:3,求PC:AC的值.
【答案】(1)①;
②PA2+PB2=PQ2;
(2)如图②,过C作CD⊥AB于点D,
∵△ACB为等腰直角三角形,CD⊥AB,
∴CD=AD=DB,
∵PA2=(AD+PD)2=(CD+PD)2=CD2+2CD•PD+PD2,
PB2=(PD﹣BD)2=(PD﹣CD)2=CD2﹣2CD•PD+PD2,
∴PA2+PB2=2CD2+2PD2=2(CD2+PD2),
在Rt△PCD中,由勾股定理得:PC2=CD2+PD2,
∴PA2+PB2=2PC2,
∵△CPQ为等腰直角三角形,且∠PCQ=90°,
∴2PC2=PQ2,
∴PA2+PB2=PQ2;
(3)的值为或.
【分析】(1)①在Rt△ABC中,利用勾股定理可求得AB,由PB=AB﹣PA可求得PB的长;
②过C作CD⊥AB于点D,则可求得,把PA2和PB2都用PC和CD表示出来,在Rt△PCD中,由勾股定理得到PC和PD,CD的关系,从而可得到PA2,PB2,PQ2三者之间的数量关系;
(2)过C作CD⊥AB于点D,把PA2和PB2都用PC和CD表示出来,在Rt△PCD中,由勾股定理得到PC和PD,CD的关系,从而可证得结论;
(3)分点P在线段AB上和线段BA的延长线上,分别利用得到PA和CD的关系,从而可得到PD和CD的关系,在Rt△CPD和Rt△ACD中,利用勾股定理可分别得到PC,AC和CD的关系,从而可求得的值.
【解答】(1)解:①∵△ABC是等腰直角三角形,AC=5,
由勾股定理得:,
∵,
∴,
故答案为:5;3;
②PA2+PB2=PQ2;理由如下:
如图①,过C作CD⊥AB于点D,
∵△ACB为等腰直角三角形,CD⊥AB,
∴CD=AD=DB,
∵PA2=(AD﹣PD)2=(CD﹣PD)2=CD2﹣2CD•PD+PD2,PB2=(BD+PD)2=(CD+PD)2=CD2+2CD•PD+PD2,
∴PA2+PB2=2CD2+2PD2=2(CD2+PD2),
在 Rt△PCD中,由勾股定理得:PC2=CD2+PD2,
∴PA2+PB2=2PC2,
∵△CPQ为等腰直角三角形,且∠PCQ=90°,
∴2PC2=PQ2,
∴PA2+PB2=PQ2,
故答案为:PA2+PB2=PQ2;
(2)证明:如图②,过C作CD⊥AB于点D,
∵△ACB为等腰直角三角形,CD⊥AB,
∴CD=AD=DB,
∵PA2=(AD+PD)2=(CD+PD)2=CD2+2CD•PD+PD2,
PB2=(PD﹣BD)2=(PD﹣CD)2=CD2﹣2CD•PD+PD2,
∴PA2+PB2=2CD2+2PD2=2(CD2+PD2),
在Rt△PCD中,由勾股定理得:PC2=CD2+PD2,
∴PA2+PB2=2PC2,
∵△CPQ为等腰直角三角形,且∠PCQ=90°,
∴2PC2=PQ2,
∴PA2+PB2=PQ2;
(3)解:过点C作CD⊥AB于点D,
如图③,当点P在线段AB上时,PA:PB=1:3,
∴,
在 Rt△CPD中,由勾股定理得:,
在 Rt△ACD中,由勾股定理得:,
∴;
如图④,当点P在线段BA 的延长线上时,PA:PB=1:3,
∴,
在 Rt△CPD中,由勾股定理得:,
在 Rt△ACD中,由勾股定理得:,
∴,
综上所述,的值为或.
20.(2024秋•静安区校级期末)如图,已知锐角△ABC中CD、BE分别是AB、AC边上的高,M、N分别是线段BC、DE的中点.求证:
(1)MN⊥DE.
(2)若∠A=60°,求证:△DME是等边三角形
【答案】(1)见解析;
(2)见解析.
【分析】(1)连接DM、EM,根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,得到DM=EM,然后由等腰三角形“三线合一”即可得到答案;
(2)根据三角形内角和定理、等腰三角形的性质求出∠DME=60°即可证明.
【解答】证明:(1)如图:连接DM、EM,
∵CD、BE分别是AB、AC边上的高,
∴CD⊥AB,ME⊥AC,
在Rt△BCD与Rt△BCE中,
M是线段BC的中点,
∴,,
∴DM=EM,
∴△DEM是等腰三角形,
又因为N是线段DE的中点,MN⊥DE;
(2)在△ABC中,∠A=60°,∠ABC+∠ACB=180°﹣∠A=120°,
由(1)可知:MB=MD=ME=MC,
∴∠ABC=∠BDM,∠ACB=∠MEC,
∴∠DMB=180°﹣∠ABC﹣∠BDM=180°﹣2∠ABC,
∴∠CME=180°﹣∠ACB﹣∠MEC=180°﹣2∠ACB,
∴∠DME=180°﹣(180°﹣2∠ABC)﹣(180°﹣2∠ACB)=2∠ABC+2∠ACB﹣180°=2(∠ABC+∠ACB)﹣180°=2×120°﹣180°=60°,
由(1)可知△DEM是等腰三角形,
∴△DEM是等边三角形.
21.(2024秋•静安区校级期末)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠A=30°,AC=3.将一块直角三角板中30°角的顶点D放在AB边上移动,使30°角的两边分别与△ABC的边AC、BC相交于点E、F,且使DE始终与AB垂直.
(1)如图1,当点F与点C重合时,求CD的长;
(2)如图2,设AD=x,BF=y,求y关于x的函数解析式,并写出定义域;
(3)如图2,联接EF,若△DEF是直角三角形,求AD的长.
【答案】(1)CD=2;
(2)y=2x(x);
(3)或.
【分析】(1)证明DA=CD=DB,可得结论;
(2)证明等边三角形BDF,求出BF=BD=y,可得x+y=2,根据y=x﹣2,得出x,根据一定与线段AC、BC相交,得出AD最大到M处,求出AM即可得出答案;
(3)分为两种情况:①E为直角顶点时.②F为直角顶点时,分别构建方程求解即可.
【解答】解:(1)∵DE⊥AB,
∴∠ADE=90°,
∵∠EDF=30°,∠A=30°,
∴∠ADC=120°,
∴∠ACD=180°﹣30°﹣120°=30°,
∴∠A=∠ACD=30°,
∴DA=DC,
∵∠ACB=90°,
∴∠B=∠DCB=60°,
∴CD=DB,
∴CD=AD=DB,
∵AC=3,AB=2BC,
∴AB=2,
∴CDAB;
(2)∵DE⊥AB,∠EDF=30°,
∴∠FDB=∠B=60°,
∴△BDF是等边三角形,
∴BF=BD,
∴AD+BD=2,
∴x+y=2,
∴y=2x,
∵y,
∴2x,
∴x,
∵30°角的两边分别与△ABC的边AC、BC交于点E、F,
∴过C作CM⊥AB于M,最后D只能到M点,
∴x此时是,
∴函数的定义域(即x的取值范围)是x;
(3)如图1中,当∠DEF=90°时,
∵∠ADE=90°,∠A=30°,AD=x,
∴DEx,
∵∠EDF=30°,
∴DF=DBx,
∴xx=2,
解得:x,
即AD;
当∠EFD=90°时,(如图2),
∵∠FDE=30°,
∴DF=DBx,
∴xx=2,
解得:x,
即AD;
综上所述:AD或AD.
22.(2024秋•长宁区校级期末)在△ABC中,点D是边BC的中点,点E、F分别在边AB、AC上,且DE⊥DF,联结EF.
(1)如图1,△ABC是等腰直角三角形,∠A=90°,AB=AC,求证:∠DEF=45°;
(2)如图2,△ABC是等边三角形,DE=DF,求证:AE=AF;
(3)如图3,∠A=45°,BE=1,EF=5,请直接写出CF的长度: 3 (无需写出过程).
【答案】(1)证明见解答;
(2)证明见解答;
(3)CF=3.
【分析】(1)如图1,连接AD,证明△AED≌△CFD(ASA),可得DE=DF,即可得结论;
(2)如图2,过点D作DG⊥AB于G,作DH⊥AC于H,连接AD,则∠AGD=∠AHD=90°,证明Rt△DGE≌Rt△DHF(HL)和Rt△DBG≌Rt△DCH(HL),即可得结论;
(3)如图3,延长FD至G,使DG=DF,连接EG,BG,过点G作GH⊥AB于H,证明△CDF≌△BDG(SAS),设BH=a,则GH=a,EH=a+1,根据勾股定理列方程即可解答.
【解答】(1)证明:如图1,连接AD,
∵△ABC是等腰直角三角形,∠BAC=90°,AB=AC,
∴∠B=∠C=45°,
∵点D是边BC的中点,
∴∠BAD=∠CAD=45°=∠C,AD⊥BC,
∴∠ADC=90°,AD=CD,
∵DE⊥DF,
∴∠EDF=90°,
∴∠EDF=∠ADC,
∴∠ADE=∠CDF,
∴△AED≌△CFD(ASA),
∴DE=DF,
∴△DEF是等腰直角三角形,
∴∠DEF=45°;
(2)证明:如图2,过点D作DG⊥AB于G,作DH⊥AC于H,连接AD,则∠AGD=∠AHD=90°,
∵△ABC是等边三角形,点D是边BC的中点,
∴∠BAD=∠CAD,BD=CD,AB=AC,
∴DG=DH,
∵DE=DF,
∴Rt△DGE≌Rt△DHF(HL),
∴EG=FH,
同理可得:Rt△DBG≌Rt△DCH(HL),
∴BG=CH,
∴BG+EG=CH+FH,
即BE=CF,
∴AB﹣BE=AC﹣CF,
即AE=AF;
(3)解:如图3,延长FD至G,使DG=DF,连接EG,BG,过点G作GH⊥AB于H,
∵DG=DF,DE⊥DF,
∴ED是FG的垂直平分线,
∴EG=EF=5,
∵BD=CD,∠CDF=∠BDG,
∴△CDF≌△BDG(SAS),
∴∠C=∠CBG,CF=BG,
∵∠A=45°,
∴∠C+∠ABC=180°﹣45°=135°,
∴∠CBG+∠ABC=135°,
即∠ABG=135°,
∴∠GBH=45°,
∵GH⊥AH,
∴∠H=90°,
∴△GBH是等腰直角三角形,
∴GH=BH,
设BH=a,则GH=a,EH=a+1,
由勾股定理得:GH2+EH2=EG2,
∴a2+(a+1)2=52,
∴a2+a﹣12=0,
(a+4)(a﹣3)=0,
∴a1=﹣4(舍),a2=3,
∴GH=3,
∴CF=BG3.
23.(2024秋•嘉定区校级期末)【背景介绍】勾股定理是几何学中的明珠,充满着魅力,千百年来,人们对它的证明精彩纷呈,其中有著名的数学家,也有业余数学爱好者,向常春在1994年构造发现了一个新的证法.
【小试牛刀】(1)把两个全等的直角三角形如图1放置,∠DAB=∠B=90°,已知AB=AD=a,AE=BC=b,DE=AC=c,AC⊥DE,试证明a2+b2=c2.
【知识运用】
(2)如图2,铁路上A,B两点(看作直线上的两点)相距24千米,C,D为两个村庄(看作两个点),AD⊥AB,BC⊥AB,垂足分别为A、B,AD=23千米,BC=16千米,则两个村庄的距离为 25 千米(直接填空);
(3)在(2)的背景下,要在AB上建造一个供应站P,使得PC=PD,求AP的长.
(4)【知识迁移】借助上面的思考过程与几何模型,求代数式的最小值 20 (0<x<16).
【答案】(1)见解析;
(2)25;
(3)作图见解析,AP的长为6.3125千米;
(4)20.
【分析】(1)根据全等三角形的性质可得AB=AD=a,BC=AE=b,AC=DE=c,则BE=AB﹣AE=a﹣b,分别用含a,b,c的式子,结合图形表示出梯形ABCD、四边形AECD、△EBC的面积,根据S梯形ABCD=S四边形AECD+S△BCE,代入计算即可求解;
(2)如图2所示,连接CD,作CE⊥AD于点E,可得CE,DE的长,在Rt△CDE中,运用勾股定理即可求解;
(3)如图3所示,连接CD,作CD的垂直平分线交AB于P点,则点P即为所求;利用勾股定理得PD2=AP2+AD2,PC2=PB2+BC2,进而得AP2+AD2=PB2+BC2,再根据AB=40千米,AD=25千米,BC=16千米得PB=AB﹣AP=(40﹣AP)千米,即可解答;
(4)根据轴对称﹣最短路线的求法即可求出.
【解答】解:(1)根据题意,Rt△ABC≌Rt△DAE,
∴AB=AD=a,AC=DE=c,BC=AE=b,则BE=AB﹣AE=a﹣b,
∴四边形AECD的面积=ED•AF•ED•CFDE•ACc2,
∵S梯形ABCD=S四边形AECD+S△BCE,
∴a(a+b)c2b(a﹣b),
∴a2+b2=c2;
(2)如图2所示,连接CD,过点C作CE⊥AD于点E,
∵BC⊥AB,AD⊥AB,
∴∠A=∠B=∠BCE=90°,
∴四边形ABCE是矩形,
∴BC=16千米,CE=AB=24千米,
∵AD=23千米,
∴DE=AD﹣AE=23﹣16=7(千米),
由勾股定理得:CD25(千米),
则两个村庄之间的距离为25千米.
故答案为:25;
(3)如图3所示,连接CD,作线段CD的垂直平分线交AB于P,则点P即为所求;
连接PC,PD,
∴PC=PD,
在Rt△PAD中,由勾股定理得:PD2=AP2+AD2,
在Rt△PBC中,由勾股定理得:PC2=PB2+BC2,
∴AP2+AD2=PB2+BC2,
在(2)的背景下,则AB=40千米,AD=23千米,BC=16千米,
∴PB=AB﹣AP=(24﹣AP)千米,
∴AP2+232=(24﹣AP)2+162,
∴AP=6.3125千米.
即AP的长为6.3125千米;
如图4,
先作出点C关于AB的对称点F,连接DF,过点F作EF⊥AD与E,即:DF就是代数式的最小值.
代数式的几何意义是线段AB上一点到点D,C的距离之和,
而它的最小值就是点C的对称点F和点D的连线与线段AB的交点就是它取最小值时的点,
从而构造出了以AB为一条直角边,AD和BC的和为另一条直角边的直角三角形,斜边就是最小的值,
∴代数式的最小值为20.
故答案为:20.
24.(2024秋•浦东新区期末)在△ABC中,AB=AC,∠BAC=a,射线AD、AE的夹角为,过点B作BF⊥AD于点F,直线BF交射线AE于点G,联结CG.
(1)如图①,射线AD、AE都在∠BAC内部.
①若a=110°,∠CAE=20°,则∠CBG= 20 °.
②作点B关于直线AD的对称点H,证明GH=GC.
③请直接写出线段BF、FG、CG之间的数量关系:BF=FG﹣CG .
(2)如图②,射线AD在∠BAC内部,射线AE在∠BAC外部,其他条件不变,试探究线段BF、FG、CG之间的数量关系,并证明.
【答案】(1)①20;
②证明过程见解答部分;
③BF=FG﹣CG,理由见解答部分;
(2)BG=2BF﹣CG,理由见解答部分.
【分析】(1)①先根据角的运算得出∠BAD的度数,根据三角形内角和求出∠ABC的度数;再根据直角三角形两锐角互余可得出∠ABG的度数,作差可得结论;
②连接AH,可得出AB=AH=AC,再根据∠BAC=α,∠DAEα,可得出∠BAF+∠CAEα,∠HAF+∠HAGα,所以∠CAE=∠HAG;进而可得△AGH≌△AGC(SAS),再由全等三角形的性质可得结论;
③由②得BF=HF,GH=CG,所以BF=HF=FG﹣GH=FG﹣CG;
(2)在BG延长线上取点H,使HF=BF.连结AH.由垂直平分线的性质可得AB=AH,∠BAF=∠HAF;设∠CAD=x,∠CAE=y,所以∠DAE=x+y,由此表达∠BAC,∠BAF,∠HAF,由∠HAE=∠DAE+∠HAE,可得x+2y=x+y+∠HAE,所以∠HAE=y,即∠HAE=∠CAE;由此可得△ACG≌△AHG(SAS),所以CG=HG,由此可得结论.
【解答】(1)①解:∵∠BAC=α=110°,∠DAEα=55°,∠CAE=20°,
∴∠BAD=120°﹣55°﹣20°=45°,
∵BF⊥AD,
∴∠AFB=90°,
∴∠ABF=90°﹣45°=55°,
∵AB=AC,
∴∠ABC=∠ACB,
∴∠ABC=35°,
∴∠CBG=∠ABF﹣∠ABC=55°﹣35°=20°;
故答案为:20.
②证明:如图1,连结AH,
∵点B与点H关于直线AD对称,AF⊥BH,
∴BF=HF,
∴AD是BH的垂直平分线,
∴AB=AH,∠BAF=∠HAF,
∵AB=AC,
∴AH=AC,
∵∠BAC=α,∠DAEα,
∴∠BAF+∠CAEα,∠HAF+∠HAGα,
∴∠CAE=∠HAG;
∵AG=AG,
∴△AGH≌△AGC(SAS).
∴GH=GC;
③解:BF=FG﹣CG,理由如下:
由②知:BF=HF,GH=CG,
∴BF=HF=FG﹣GH=FG﹣CG,
即BF=FG﹣CG;
故答案为:BF=FG﹣CG;
(2)BG=2BF﹣CG;
证明:如图2,在BG延长线上取点H,使HF=BF.连结AH.
∵AF⊥BH,BF=HF,
∴AB=AH,∠BAF=∠HAF;
设∠CAD=x,∠CAE=y,
∴∠DAE=x+y,
∵∠DAE∠BAC.
∴∠BAC=2x+2y,
∴∠BAF=∠BAC﹣∠CAD=2x+2y﹣x=x+2y.
∴∠HAF=∠BAF=x+2y,
∵∠HAE=∠DAE+∠HAE,
∴x+2y=x+y+∠HAE,
∴∠HAE=y,即∠HAE=∠CAE;
∵AB=AC,AB=AH,
∴AC=AH,
∵AG=AG.
∴△ACG≌△AHG(SAS).
∴CG=HG;
∵BG=BH﹣GH,BH=2BF,
∴BG=2BF﹣CG.
25.(2024秋•静安区校级期末)【问题初探】(1)在数学活动课上,李老师给出如下问题:如图1,在△ABC中,∠ACB=90°,D为BC中点,CE⊥AD于F交AB于点E,连接DE,若CE=2DE.求证:∠DEB=∠AEC.
如图2,小刚同学从条件的角度出发给出如下解题思路:延长ED至点G,使GD=ED,连接CG.将∠DEB与∠AEC之间的数量关系转化为∠G与∠ECG之间的数量关系.
请你根据小刚同学的解题思路,写出证明过程.
【类比分析】(2)李老师发现小刚同学很好地运用了转化思想,根据题中条件转化角.为了帮助学生更好地感悟转化思想,李老师将图1进行变换,提出下面的问题,请你解答.
如图3,在△ABC中,∠ACB=90°,D为BC中点,CE⊥AD于F交AB于点E.连接BF,若BF=AC,求证:AF=2DF.
【学以致用】(3)如图4,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,点D在BC边上,∠BAD=15°,过B作BE⊥AD交AD的延长线于点E,直接写出 2 .
【答案】(1)证明见解答;
(2)证明见解答;
(3)2.
【分析】(1)延长ED至点G,使GD=ED,连接CG,证明△CDG≌△BDE(SAS),得到∠G=∠BED,所以CG∥AB,进而得到∠GCE=∠AEC,根据题意得到CE=EG,所以∠G=∠GCE,进而可证∠DEB=∠AEC;
(2)延长FD至H,使DH=DF,连接CH,则FH=2DF,证明△CDH≌△BDF(SAS),得到CH=BF,又 BF=AC,所以CH=AC,再根据等腰三角形三线合一即可得出结论;
(3)在AB上方作∠ABF=15°,并交AD于点F,由题意得AF=BF,且∠EFB=∠FAB+∠FBA=30°,则在 Rt△EFB中,BF=2BE,进而根据已知条件求出∠DBF=∠EFB=30°,所以DF=BD,再经过转化即可得到的值.
【解答】(1)证明:如图2,延长ED至点G,使GD=ED,连接CG,则EG=2ED,
∵D为BC中点,
∴CD=BD,
又∵∠CDG=∠BDE,
∴△CDG≌△BDE(SAS),
∴∠G=∠BED,
∴CG∥AB,
∴∠GCE=∠AEC,
又∵CE=2DE,
∴CE=EG,
∴∠G=∠GCE,
∴∠DEB=∠AEC;
(2)证明:如图,延长FD至H,使DH=DF,连接CH,则FH=2DF,
∵D为BC中点,
∴CD=BD,
∵∠CDH=∠BDF,
∴△CDH≌△BDF(SAS),
∴CH=BF,
又∵BF=AC,
∴CH=AC,
∵CE⊥AD,
∴AF=FH=2DF,
即AF=2DF;
(3)解:如图,在AB上方作∠ABF=15°,并交AD于点F,
则∠BAD=∠ABF=15°,
∴AF=BF,且∠EFB=∠FAB+∠FBA=30°,
∵BE⊥AD,
∴BF=2BE,
又∵∠ACB=90°,AC=BC,
∴∠ABC=∠CAB=45°,
则∠DBF=∠ABC﹣∠ABF=45°﹣15°=30°=∠EFB,
∴DF=BD,
故,
故答案为:2.
四.课后练习(共7小题)
1.(2024秋•长宁区期末)已知点D、E分别是等边△ABC边AB、AC上的动点,将△ADE沿直线DE翻折,使点A恰好落在边BC上的点P处,如果△BPD是直角三角形,且BP=2,那么EC的长是 1或22 .
【答案】1或22
【分析】分两种情况讨论,一是∠BPD=90°,由等边三角形的性质得∠A=∠B=∠C=60°,所以∠BDP=30°,则BD=2BP=4,由勾股定理得PD2,由翻折得AD=PD=2,∠A=∠DPE=60°,则BC=AB=24,∠CPE=30°,所以CP=22,∠CEP=90°,则ECCP1;二是∠BDP=90°,则∠BPD=30°,所以BDBP=1,则AD=PD,所以BC=1,则CP1,再证明∠CPE=90°,则∠CEP=30°,所以EC=2CP=22,于是得到问题的答案.
【解答】解:如图1,△BPD是直角三角形,且∠BPD=90°,
∵△ABC是等边三角形,BP=2,
∴∠A=∠B=∠C=60°,
∴∠BDP=30°,
∴BD=2BP=4,
∴PD2,
由翻折得AD=PD=2,∠A=∠DPE=60°,
∴BC=AB=AD+BD=24,∠CPE=180°﹣∠BPD﹣∠DPE=30°,
∴CP=BC﹣BP=24﹣2=22,∠CEP=180°﹣∠C﹣∠CPE=90°,
∴ECCP(22)1;
如图2,△BPD是直角三角形,且∠BDP=90°,则∠BPD=30°,
∴BDBP=1,
∴AD=PD,
∴BC=AB=BD+AD=1,
∴CP=BC﹣BP=121,
∵∠CPE=180°﹣∠BPD﹣∠DPE=90°,
∴∠CEP=30°,
∴EC=2CP=2×(1)=22,
故答案为:1或22.
2.(2024秋•浦东新区校级期末)如图,等腰直角三角形ABC中,点D在斜边BC上,以AD为直角边作等腰直角三角形ADE.
(1)求证:△ABD≌△ACE;
(2)当AB=1,AD=DF时,求BD.
【答案】(1)证明见解答;
(2)BD的长为.
【分析】(1)由等腰直角三角形的性质得AB=AC,AD=AE,∠BAC=∠DAE=90°,则∠BAD=∠CAE,即可根据“SAS”证明△ABD≌△ACE;
(2)由AB=AC=1,∠BAC=90°,求得BC,∠ACD=∠B=45°,而∠ADF=∠AEF=45°,所以∠ACD=∠ADF,推导出∠ADC=180°﹣∠ACD﹣∠DAF=180°﹣∠ADF﹣∠DAF=∠AFD,由AD=DF,得∠AFD=∠DAF,则∠ADC=∠DAF,所以DC=AC=1,则BD.
【解答】(1)证明:∵△ABC和△ADE都是等腰直角三角形,BC、DE为斜边,
∴AB=AC,AD=AE,∠BAC=∠DAE=90°,
∴∠BAD=∠CAE=90°﹣∠CAD,
在△ABD和△ACE中,
,
∴△ABD≌△ACE(SAS).
(2)解:∵AB=AC=1,∠BAC=90°,
∴BC,∠ACD=∠B=45°,
∵AD=AE,∠DAE=90°,
∴∠ADF=∠AEF=45°,
∴∠ACD=∠ADF,
∴∠ADC=180°﹣∠ACD﹣∠DAF=180°﹣∠ADF﹣∠DAF=∠AFD,
∵AD=DF,
∴∠AFD=∠DAF,
∴∠ADC=∠DAF,
∴DC=AC=1,
∴BD=BC﹣DC,
∴BD的长为.
3.(2024秋•长宁区期末)已知:如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=8,点D是AB边中点,延长CD至点E,使得,联结BE,当时,求∠DBE的度数.
【答案】30°.
【分析】由直角三角形斜边上的中线性质得CDAB=BD=4,则BD=2,再由勾股定理的逆定理得△BDE是直角三角形,且∠E=90°,即可得出结论.
【解答】解:∵∠ACB=90°,AB=8,点D是AB边中点,
∴CDAB=BD=4,
∴BD=2,
∵BE=2,
∴DE2+BE2=BD2,
∴△BDE是直角三角形,且∠E=90°,
∵DEBD,
∴∠DBE=30°,
即∠DBE的度数为30°.
4.(2024秋•浦东新区期末)如图,△ABC中,AD是边BC上的高,CF是边AB上的中线,DC=BF,点E是CF的中点.
(1)求证:DE⊥CF;
(2)求证:∠B=2∠BCF.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)连接DF,根据直角三角形的性质得到DFAB=BF,进而证明DC=DF,根据等腰三角形的三线合一证明结论;
(2)根据三角形的外角性质得到∠FDB=2∠DFC,根据等腰三角形的性质证明结论.
【解答】证明:(1)连接DF,
∵AD是边BC上的高,
∴∠ADB=90°,
∵点F是AB的中点,
∴DFAB=BF,
∵DC=BF,
∴DC=DF,
∵点E是CF的中点.
∴DE⊥CF;
(2)∵DC=DF,
∴∠DFC=∠DCF,
∴∠FDB=∠DFC+∠DCF=2∠DFC,
∵DF=BF,
∴∠FDB=∠B,
∴∠B=2∠BCF.
5.(2024秋•崇明区期末)如图,CD为Rt△ABC斜边上的高,∠BAC的平分线分别交CD,CB于点E,F,FG⊥AB,垂足为G.
(1)求证:∠CFA=∠AED.
(2)若CE=3厘米,BG=4厘米,求BC的长.
【答案】(1)证明见解答过程;
(2)8.
【分析】(1)根据直角三角形的性质得到∠CAF+∠CFA=90°,∠FAG+∠AED=90°,根据角平分线的定义得到∠CAF=∠FAG,证明∠CFA=∠AED;
(2)根据角平分线的性质得到FG=CF=3,根据勾股定理求出FB,进而求出BC.
【解答】(1)证明:∵AC⊥BC,CD⊥AB,
∴∠ACF=∠ADE=90°,
∴∠CAF+∠CFA=90°,∠FAG+∠AED=90°,
∵AF平分∠CAB,
∴∠CAF=∠FAG,
∴∠CFA=∠AED;
(2)解:∵∠CEF=∠AED,
∴∠CEF=∠CFA,
∴CE=CF=3,
∵AF平分∠CAB,AC⊥BC,FG⊥AB,
∴FG=CF=3,
∵∠FGB=90°,
∴FG2+BG2=BF2,
∴BF5,
∴BC=BF+CF=8.
6.(2024秋•青浦区校级期末)在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D是平面内一点(不与点A,B,C重合),连接BD,CD,∠BDC=90°,连接AD.将△ADC沿直线AD翻折,得到△ADG,连接CG.
(1)如图1,当点D在△ACG的内部,BD交AC于点E,点F是BD上一点,且BF=CD,连接AF.
①求证:△ABF≌△ACD;
①若AD=1,,求点G到直线BC的距离.
(2)如图2,当点D在△ACG的外部,且∠CAD=15°时,求AB:DG的值.
【答案】(1)①证明见解析过程;
②点G到直线BC的距离为;
(2)AB:DG=1.
【分析】(1)①根据折叠的性质得到AG=AC,∠AGD=∠ACD,求得AG=AB,根据全等三角形的判定定理得到结论;
②根据全等三角形的性质得到AF=AD=1,BF=CD,∠BAF=∠CAD,求得∠CAD+∠CAF=∠BAF+∠CAF,即∠DAF=∠BAC=90°,根据勾股定理得到DF,根据折叠的性质得到DG=CD,根据勾股定理得到BC,设点G到直线BC的距离为h,根据三角形的面积公式即可得到结论;
(2)根据勾股定理得到BC2=AB2+AC2=2AB2,根据折叠的性质得到∠GAD=∠CAD=15°,AC=AG,CD=DG,根据等边三角形的性质得到BG=AB,根据勾股定理列方程即可得到结论.
【解答】(1)①证明:由翻折可得,AG=AC,∠AGD=∠ACD,
∵AB=AC,
∴AG=AB,
∴∠ABF=∠AGD=∠ACD,
∵AB=AC,∠ABF=∠ACD,BF=CD,
∴△ABF≌△ACD(SAS);
②解:∵△ABF≌△ACD,
∴AF=AD=1,BF=CD,∠BAF=∠CAD,
∴∠CAD+∠CAF=∠BAF+∠CAF,即∠DAF=∠BAC=90°,
由勾股定理得:DF,
由翻折可知,DG=CD,
∴BG=BF+DF+DG=3,BD=BF+DF=2,
由勾股定理得,BC,
设点G到直线BC的距离为h,
∴S△BCDBG•CD,即•h3×1,
解得h,
∴点G到直线BC的距离为;
(2)解:∵∠BAC=90°,AB=AC,
∴BC2=AB2+AC2=2AB2,
∵∠CAD=15°,将△ADC沿直线AD翻折,得到△ADG,
∴∠GAD=∠CAD=15°,AC=AG,CD=DG,
∴∠BAG=60°,AB=AG,
∴△ABG是等边三角形,
∴BG=AB,
∴BD=BG+DG=AB+DG,
∵∠BDC=90°,
∴BD2+CD2=BC2,
∴(AB+DG)2+DG2=2AB2,
∴AB=(1)DG或AB=(1)DG(不合题意舍去),
∴AB:DG=1.
7.(2024秋•长宁区期末)已知在△ABC中,AB=AC,点D在线段BC上,点F在射线AD上,连接CF,作BE∥CF交射线AD于E,∠CFA=∠BAC=α.
(1)如图1,当α=65°时,∠ABE=15°时,求∠BAE的大小;
(2)当α=90°,AB=AC=8时,
①如图2,连接BF,当BF=BA,求CF的长;
②若,求AE的长.
【答案】(1)50°;
(2)①CF;②或.
【分析】(1)由平行线的性质求解∠BED=70°,再利用三角形的外角的性质可得答案;
(2)①证明△BEF≌△AFC,可得FC=EF=AEAF,再利用勾股定理求解即可;
②如图,过A作AM⊥BC于M,当D在M的右边时,利用勾股定理DM,可得BD,与等面积法可得BE,可得DE,证明△BAE≌△ACF,从而可得答案;当D在M的左边时,如图,同理可得答案.
【解答】解:(1)∵BE∥CF,∠CFA=∠BAC=α=65°,
∴∠BED=65°,
∵∠BED=∠ABE+∠BAE,∠ABE=15°,
∴∠BAE=65°﹣15°=50°;
(2)①∵BF=BA,AB=AC,
∴BF=AC,
∵BE∥CF,∠CFA=∠BAC=α=90°,
∴BE⊥AF,AE=EF,∠ABE=∠FBE,∠BEF=∠AFC=90°,
∴∠ABE+∠BAE=90°=∠BAE+∠CAF,
∴∠ABE=∠CAF,
∴∠CAF=∠FBE,
∴△BEF≌△AFC(AAS),
∴EF=FC,
∴FC=EF=AEAF,
∵AB=AC=8,
∴CF2+(2CF)2=64,
解得:CF(负根舍去);
②如图,过A作AM⊥BC于M,当D在M的右边时,
∵∠BAC=90°,AB=AC=8,
∴BC=8,AM=MC=BM=4,
∵AD=5,
∴DM3,
∴BD=47,
∴BE,
∴DE,
∴AE=AD﹣DE,
由(1)得:∠ABE=∠CAF,
而∠AEB=∠AFC=90°,AB=AC,
∴△BAE≌△ACF(AAS),
∴CF=AE,
当D在M的左边时,如图,
同理可得:AM=4,DM=3,CD=7,
∴CFAE,
综上:AE或.
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