内容正文:
数学
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专题五 直线型(三角形四边形、多边
形)几何综合题
3
旋转类几何综合题
1.[2024山西]综合与探究
问题情境:如图①,四边形是菱形,过点作于点 ,过点
作于点 .
第1题图
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猜想证明:
(1)判断四边形 的形状,并说明理由;
深入探究:
解:四边形 为矩形.理由如下:
,, , ,
四边形为菱形, ,
, ,
四边形 为矩形;
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(2)将图①中的绕点逆时针旋转,得到,点, 的对应
点分别为点, .
第1题图
①多解法 如图②,当线段经过点时,所在直线分别与线段 ,
交于点,.猜想线段与 的数量关系,并说明理由;
6
解: .理由如下:
解法一:四边形为菱形,, .
旋转得到,, .
, .
, ,
, ,
;
7
解法二:如解图①,连接 .
第1题解图①
四边形 为菱形,, ,
旋转得到 ,
, ,
, ,
,
, ,
,, ;
8
②当直线与直线垂直时,直线分别与直线,交于点, ,直
线与线段交于点.若,,直接写出四边形 的面积.
解:四边形的面积为或 .
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第1题解图②
【解法提示】情况一:如解图②,当点旋转至 的延长线上时,
,, 由勾股定理可得 ,由旋转的性质得,
,,, ,
,,, ,
,即,解得 ,
则,又, ,解得
, ;
10
情况二:如解图③,当点旋转至 边上时,同第一种情况的计算思路可
得:,,, ,
.综上,四
边形的面积为或 .
第1题解图③
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2.[2025龙东地区]已知:如图,中,,设 ,点
是直线上一动点,连接,将线段绕点顺时针旋转 至 ,连接
,,过点作,交直线于点 .探究如下:
第2题图
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(1)若 时,如图①,点在 延长线上时,易证:
;
如图②,点在延长线上时,试探究线段,, 之间存在怎样的
数量关系,请写出结论,并说明理由;
第2题图
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解: ,理由如下:
, , 是等边三角形,
, , 是等边三角形,
,
,即 ,
在和中,
,
14
, ,
,
,
在中, ,
,
;
(2)若 ,点在延长线上时,如图③,猜想线段, ,
之间又有怎样的数量关系?请直接写出结论,不需要证明.
第2题图
解: .
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【解法提示】, ,
, ,
,即, 在 和
中,, ,
, ,
, 在中, ,
, .
17
3.[2025辽宁](1)如图①,在与中,,
与 相交于点,,求证: ;
证明: ,
,即 ,
在和中,
;
18
(2)如图②,将图①中的绕点逆时针旋转得到,当点
的对应点在线段的延长线上时,与相交于点,若 ,
, ,求 的长;
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解:由(1)知,即 ,
,, ,
过点作于点 ,如解图①,
第3题解图①
,
,
, ,
,
20
在中,由勾股定理得 ,
,
,
, ,
,即 ,
,
;
(3)如图③,在(2)的条件下,连接并延长,与 的延长线相交于
点,连接,求 的面积.
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解:设 ,
由旋转的性质得,则 ,
, ,
,
, ,
,
, ,
,
,
23
, ,
,
如解图②,过点作于点 ,
第3题解图②
,
,, ,
.
4. 在学习了平行四边形之后,同学们对平行四边形产生了浓
厚的兴趣,老师让同学们以“平行四边形旋转”为主题开展数学活动.#1
【操作发现】
如图①,在平行四边形中,是的中点,连接,把绕
逆时针旋转 得到(与,与,与对应),点在 上.#1.1.1
第4题图
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(1)当 ,时,求平行四边形 的面积;
解:如解图①,过点作于点,把绕点逆时针旋转 ,
点的对应点在上,且在上,即与 是对应点,
, ;
图①
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【拓展探究】
(2)如图②,当 , 时,求与 的数量关系;
解:如解图②,过点作于点,于点 ,
图②
则点与点是对应点, ,
, ,
在中,, ,
, ;
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【迁移应用】
(3)在(2)的条件下,若,与交于点,求 的长.
解:如解图③,连接,,过点作于点,过点 作
于点,则四边形 是矩形,
图③
与对应,, ,
是等边三角形,, ,
由(2)易得 ,
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是的中点,,, ,
, ,
,, ,
,, ,
,
设, , , ,
,, ,
,,由勾股定理得 .
5.[2025江西]综合与实践
从特殊到一般是研究数学问题的一般思路,综合实践小组以特殊四边形为
背景就三角形的旋转放缩问题展开探究.
特例研究
在正方形中,,相交于点 .
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(1)如图①,可以看成是绕点逆时针旋转并放大 倍得到,
此时旋转角的度数为_____, 的值为____;
【解法提示】四边形是正方形, ,
, 旋转角为 , .
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(2)如图②,将绕点逆时针旋转,旋转角为 ,并放大得到
(点,的对应点分别为点,),使得点落在上,点 落
在上,求 的值;
解:根据题意得 ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ;
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类比探究
(3)如图③,在菱形中, ,是 的垂直平分线与
的交点,将绕点逆时针旋转,旋转角为 ,并放缩得到
(点,的对应点分别为点,),使得点落在上,点落在 上.
猜想的值是否与 有关,并说明理由;
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解:的值与 无关,理由如下:
如解图①,过点作于点 ,
第5题解图①
同(2)可证, ,
四边形是菱形,, ,
是的垂直平分线与的交点, ,
, ,
,
, ,的值与 无关;
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(4)多解法 若(3)中 ,其余条件不变,探究,,
之间的数量关系(用含 的式子表示).
解:解法一:同(3)可证, ,
,
, ,
,
,
即 .
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解法二:如解图②,过点分别作,的垂线,垂足分别为点, .
第5题解图②
点在 的垂直平分线上,
.
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由 旋转放缩得到,
,
,
.
, ,
,
,
.
由题可知,,在中, ,
.
$