内容正文:
数学臻选·2025-2026学年苏科版八年级数学下期中提分特训6
《正方形》专题(盐城专版)
1. 思维导图
(
)
2. 知识梳理
(
一、正方形的定义
1.有一组邻边______且有一个角是______的平行四边形叫做正方形。
2.四条边都______,四个角都是______的四边形叫做正方形。
3.正方形既是特殊的______,又是特殊的______,是矩形与菱形的
“
交集
”
。
二、正方形的性质
1.边的性质:正方形的四条边都______,对边______,邻边______。
2.角的性质:正方形的四个角都是______,内角和为______。
3.对角线性质:正方形的两条对角线______,并且互相______,每条对角线______一组对角。
4.对称性:正方形既是______图形,有______条对称轴,又是______图形,对角线的交点是对称中心。
5.核心性质:正方形具有平行四边形、矩形、菱形的______性质。
三、正方形的判定
1.定义判定:先证四边形是平行四边形,再满足
“
一组邻边______且一个角是______
”
。
2.矩形判定法:
(1)有一组邻边______的矩形是正方形;
(2)对角线______的矩形是正方形。
3.菱形判定法:
(1)有一个角是______的菱形是正方形;
(2)对角线______的菱形是正方形。
)
三.考向分析+应对策略
(
考向一
、
正方形定义
1.
以选择题、填空题基础题为主,侧重考查对正方形定义本质的理解,极少单独出解答题,常作为几何推理的基础依据。
2.
围绕正方形定义的两种表述
——“
有一组邻边相等且有一个角是直角的平行四边形叫做正方形
”“
四条边相等、四个角都是直角的四边形是正方形
”
,考查定义的概念辨析、条件判断。
3.混淆正方形与平行四边形、矩形、菱形的定义从属关系,忽略定义中
“
平行四边形
”“
邻边相等
”“
直角
”
三个关键条件的同时成立。
4.判断语句是否符合正方形定义、根据定义判断四边形是否为正方形、确定正方形定义的前提条件。
【应对策略】
(1)牢记定义核心:抓住正方形定义的双重特殊性,即正方形是
“
特殊的平行四边形
”
,必须同时满足
“
一组邻边相等+一个角是直角
”
两个条件,缺一不可。
(2)理清从属关系:明确正方形属于平行四边形、矩形、菱形,理解定义的推导逻辑,
)
(
避免概念混淆。
(3)解题技巧:做概念辨析题时,逐一核对定义条件,只要缺少任意一个关键条件,即可判断表述错误;判断四边形是否为正方形时,优先对照定义,验证基础图形+核心条件是否同时满足。
考向
二、正方形性质
1.选择题、填空题、解答题均会涉及,是正方形考查的核心重点,难度覆盖基础题、中档几何计算题与证明题。
2.分为边、角、对角线、对称性四大类性质。边:四条边相等、对边平行、邻边垂直;角:四个角均为直角;对角线:相等、互相垂直平分、平分一组对角;对称性:轴对称(4条对称轴)、中心对称。
3.混淆正方形与矩形、菱形的对角线性质,遗漏
“
对角线互相垂直且相等
”
双重特征;忽略对角线平分内角的性质;计算时无法灵活结合性质转化边长、对角线、周长面积的关系。
4.利用边和角的性质求线段长度、角度;利用对角线性质进行线段、角度的等量转化;结合对称性解决最短路径、图形折叠问题;与勾股定理结合求正方形对角线、面积。
【应对策略】
(1)系统化记忆性质:按
“
边
→
角
→
对角线
→
对称性
”
梳理性质,对比矩形、菱形性质,牢记正方形独有的双重性质(对角线既相等又垂直)。
(2)掌握公式转化:熟记正方形周长=4
×
边长、面积=边长
²
=对角线
²÷
2,灵活运用勾股定理实现边长与对角线的互化。
(3)解题技巧:几何计算题中,看到正方形直接联想
“
四边相等、四角直角、对角线垂直且相等
”
,快速找等量关系;折叠、对称问题,利用正方形对称轴性质找对应线段、对应角;解答题中,性质可直接作为推理依据,无需重复证明。
(4)避坑要点:区分正方形与其他特殊平行四边形的性质差异,不盲目套用矩形、菱形性质解题。
考向
三、正方形判定
1.以中档解答题、证明题为主,选择题、填空题考查判定条件辨析,是几何推理的难点内容。
2.围绕三大判定思路
——
平行四边形+一组邻边相等+一个角是直角、矩形+一组邻边相等/对角线垂直、菱形+一个角是直角/对角线相等,考查四边形的正方形判定推理。
3.判定条件遗漏,比如只证明矩形就直接判定为正方形;混淆
“
矩形加邻边相等
”
与
“
菱形加直角
”
的判定逻辑;无法结合已知条件选择最简判定方法。
4.补充正方形判定的条件、证明给定四边形是正方形、结合图形性质判断正方形判定方法是否正确。
【应对策略】
(1)梳理判定逻辑链:构建
“
平行四边形
→
矩形/菱形
→
正方形
”
的判定框架,牢记三种最简判定路径:- 平行四边形+邻边相等+一个直角=正方形;
矩形+邻边相等(或对角线垂直)=正方形;
菱形+一个直角(或对角线相等)=正方形。
(2)解题步骤规范:证明题中,先判断已知四边形是平行四边形、矩形还是菱形,再补
充对应条件完成正方形判定,不跳步推理。
(3)技巧选择:已知四边形是矩形,优先证
“
一组邻边相等
”
或
“
对角线垂直
”
;已知四边形是菱形,优先证
“
一个角是直角
”
或
“
对角线相等
”
,简化证明过程。
(4)避坑要点:判定正方形必须满足
“
矩形+菱形
”
双重特征,单一的矩形或菱形性质无法判定为正方形。
【提分小贴士】
1.夯实基础:牢记正方形定义、性质、判定的核心内容,对比平行四边形、矩形、菱形的异同,构建完整知识体系。
2.专项训练:针对性做定义辨析、性质计算、判定证明三类题型,总结解题思路与易错点。
3.灵活运用:解题时先分析题干条件,确定考查方向,再对应选用定义、性质或判定知识点,规范答题步骤,避免概念混淆、推理不严谨的问题
)
四.强化基础
(一)选择题
1.正方形具有而菱形不一定有的性质是( )
A.对角线互相垂直 B.对角线相等
C.对角相等 D.邻边相等
2.下列四边形中,对角线互相垂直平分的是( )
A.平行四边形、菱形 B.矩形、菱形
C.矩形、正方形 D.菱形、正方形
3.下列4个命题:①对角线互相垂直平分的四边形是菱形;②对角线互相垂直的四边形是平行四边形;③对角线相等的四边形是矩形;④对角线相等且互相垂直的四边形是正方形.其中正确命题的个数是( ).
A.1 B.2 C.3 D.4
4.如图,在正方形中,是对角线上一点,的延长线交于点,连接.若,则的度数为( )
A. B. C. D.16°
5.如图,正方形的周长为8个单位,在该正方形的4个顶点处分别标上0,2,4,6,先让正方形上表示数字6的点与数轴上表﹣3的点重合,再将数轴按顺时针方向环绕在该正方形上,则数轴上表示2025的点与正方形上的数字对应的是( )
A.0 B.2 C.4 D.6
6.如图,在△ABC中,点E、D、F分别在边AB、BC、CA上,且DE∥CA,DF∥BA,下列四个判断中,正确的个数有( )
①四边形AEDF是平行四边形②如果∠BAC=90°,那么四边形AEDF是矩形③如果AD平分∠BAC,那么四边形AEDF是菱形④如果AD⊥BC,且AB=AC,那么四边形AEDF是正方形
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
7.在复习特殊的平行四边形时.某小组同学画出了如图关系图,组内一名同学在箭头处填写了它们之间转换的条件,其中填写错误的是( )
A.①,有一个角是直角 B.③,对角线相等
C.②,对角线互相垂直 D.④,有一个角是直角
8.如图,将正方形纸片折叠,使点落在边上的点处,点落在点处,若,则的度数为( )
A. B. C. D.
9.如图,在正方形中,点E在边上,,垂足为F.若,,则的面积为( )
A. B. C. D.
10.如图,已知正方形 的边长为4,将正方形 沿 对折,使点 恰好落在边 的中点 处,点 的对应点为点 延长 交 的延长线于 ,连接对角线 交折痕 于Q,则线段 的长为( )
A. B. C. D.
(二)填空题
11.如图,点E是正方形内一点,是等边三角形,连接并延长交边于点,则
12.如图, 在正方形中,,将绕点B顺时针旋转得到,此时与交于点E,则的长为 .
13.如图,正方形的边长为5,对角线交于点E,线段的长为2,在边上移动,连接,则的最小值是 .
14.如图,点是正方形的对角线上的一点,连接,过点作,垂足为,若,,则正方形的面积为__________.
15. 已知四边形ABCD是平行四边形,再从①AB=BC,②∠ABC=90°,③AC=BD,④AC⊥BD四个条件中,选两个作为补充条件后,使得四边形ABCD是正方形,其中错误的是_________(只填写序号)
16.如图所示,如果以正方形ABCD的对角线AC为边作第二个正方形ACEF,再以AE为边作第三个正方形AEGM,…已知正方形ABCD的面积S1=1,按上述方法所作的正方形的面积依次为S2,S3,…Sn(n为正整数),那么第8个正方形面积S8= .
17.如图为正三角形ABC与正方形DEFG的重叠情形,其中D、E两点分别在AB、BC上,且BD=BE.若AC=18,GF=6,则F点到AC的距离为 .
18.如图,E是边长为6的正方形ABCD的边BC的中点,P是边CD上任意一点(不与D重合),连接AP,作点D关于AP的对称点F,则线段EF长的最小值等于 .
19.如图,以直角三角形ABC的斜边BC为边在三角形ABC的同侧作正方形BCEF,设正方形的中心为O,连结AO,如果AB=4,AO=6,则AC= 16 .
20.如图,对角线AC将正方形ABCD分成两个等腰三角形,点E,F将对角线AC三等分,且AC=15,点P在正方形的边上,则满足PE+PF=5的点P的个数是_______.
(三)解答题
21.如图,四边形是正方形,E为对角线上一点,连接.
(1)求证:;
(2)当时,求四边形的面积.
22.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,点D在边AB上,连接CD,将线段CD绕点C顺时针旋转90°至CE位置,连接AE.
(1)求证:AB⊥AE.
(2)若点D为AB中点,求证:四边形ADCE是正方形
23.如图,E是矩形ABCD的边BC的中点,P是边AD上的一动点,PF⊥AE,PH⊥DE,垂足分别为F,H.
(1)当矩形ABCD的长与宽满足什么条件时,四边形PHEF是矩形?并证明;
(2)在(1)的条件下,动点P运动到什么位置时,矩形PHEF变为正方形?为什么?
24.如图①,在正方形ABCD中,E,F分别是边BC,AB上的点,且CE=BF.连接DE,过点E作EG⊥DE,使EG=DE,连接FG,FC.
(1)请判断:FG与CE的数量关系是________,位置关系是________;
(2)如图②,若E,F分别是边CB,BA延长线上的点,其他条件不变,(1)中结论是否仍然成立?请做出判断并给予证明;
(3)如图③,若E,F分别是边BC,AB延长线上的点,其他条件不变,(1)中结论是否仍然成立?请直接写出你的判断.
25.如图,正方形ABCD中,AB=4,点E是对角线AC上的一点,连接DE.过点E作EF⊥ED,交AB于点F,以DE、EF为邻边作矩形DEFG,连接AG.
(1)求证:矩形DEFG是正方形;
(2)求AG+AE的值;
(3)若F恰为AB中点,连接DF交AC于点M,请直接写出ME的长.
26.我们学习过正方形,如图,在正方形中,点E,F分别在边,上,且,连接、、.
【特例感知】
(1)试证明:.
(2)如图1,延长到点G,使得,连接,,.图中与的数量关系是_____________.
【结论探索】
(3)如图2,将图1中的绕着点A逆时针旋转,连接并延长到点G,使得,连接,,,此时与还存在(2)中的数量关系吗?判断并说明理由.
【拓展应用】
(4)在(3)的条件下,若,,当是以为直角边的直角三角形时,请求出的长.
五.提分特训
(一)选择题
1.菱形,矩形,正方形都具有的性质是( )
A.对角线相等且互相平分 B.对角线相等且互相垂直平分
C.对角线互相平分 D.四条边相等,四个角相等
2.在四边形ABCD中,O是对角线交点,能判定这个四边形是正方形的条件是( )
A. OA=OB=OC=OD,AC⊥BD B. AB∥CD,AC=BD
C. AD∥BC,∠A=∠C D. OA=OC,OB=OD,AB=BC
3.已知四边形ABCD是平行四边形,再从①AB=BC,②∠ABC=90°,③AC=BD,④AC⊥BD四个条件中,选两个作为补充,使得平行四边形ABCD是正方形,现有下列四种选法,其中错误的是( )
A. ①② B. ②③ C. ①③ D. ②④
4.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,BC的垂直平分线EF交BC于点D,交AB于点E,且BE=BF,添加一个条件,仍不能证明四边形BECF为正方形的是( )
A.BC=AC B.CF⊥BF C.BD=DF D.AC=BF
5.如图,正方形ABCD的边长为9,将正方形折叠,使顶点D落在BC边上的点E处,折痕为GH.若BE:EC=2:1,则线段CH的长是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
6.如图,正方形ABCD的边长为10,AG=CH=8,BG=DH=6,则线段GH的长为( )
A. B. C. D.
7.如图,在边长为4的正方形ABCD中,点E、点F分别是BC、AB上的点,连接DE、DF、EF,满足∠DEF=∠DEC.若AF=1,则EF的长为( )
A.2.4 B.3.4 C. D.
8.如图,在正方形ABCD中,点P在对角线BD上,PE⊥BC,PF⊥CD,E,F分别为垂足,连结AP,EF,则下列命题:①若AP=5,则EF=5;②若AP⊥BD,则EF∥BD;③若正方形边长为4,则EF的最小值为2,其中正确的命题是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
9.如图,正方形ABCD的边长为2,E为AB边的中点,点F在BC边上,点B关于直线EF的对称点记为B',连接B'D,B'E,B'F.当点F在BC边上移动使得四边形BEB'F成为正方形时,B'D的长为( )
A. B. C.2 D.3
10.如图边长为2的正方形EFGH在边长为6的正方形ABCD所在平面上平移,在平移过程中,始终保持EF∥AB.线段CF的中点为M,DH的中点为N,则线段MN的长为( )
A. B. C. D.
(二)填空题
11.已知正方形ABCD,以∠BAE为顶角,边AB为腰作等腰△ABE,连接DE,则∠DEB= .
12.如图,在正方形ABCD中,AB=2,延长BC到点E,使CE=1,连接DE,动点P从点A出发以每秒1个单位的速度沿AB→BC→CD→DA向终点A运动,设点P的运动时间为t秒,当△ABP和△DCE全等时,t的值为 .
13.如图正方形纸片的边长为,点E是边的中点,将这张正方形纸片折叠,使点C落到边上的点E处,折痕交边于点G,交边于点F.则的值是____.
14.如图所示摆放的个正方形,面积分别为,,,,,其中,,,则____.
15.如图,以△ABC的三条边为边,分别向外作正方形,连接EF,GH,DJ,如果△ABC的面积为8,则图中阴影部分的面积为_________.
16.如图,在正方形ABCD中,过B作一直线与CD相交于点E,过A作AF垂直BE于点F,过C作CG垂直BE于点G,在FA上截取FH=FB,再过H作HP垂直AF交AB于P.若CG=3.则△CGE与四边形BFHP的面积之和为 .
17.如图,正方形ABCD和正方形DEFG的边长分别为3和2,点E、G分别为AD、CD边上的点,H为BF的中点,连接HG,则HG的长为 .
18.如图,在正方形ABCD中,点E,F分别在边BC、CD上,连接AE,BF.若AB=,BE=DF,则AE+BF的最小值为 .
19.如图,将正方形OABC放在平面直角坐标系中,O是坐标原点,点C的坐标是(3,2),则点A的坐标是 .
20.如图,在正方形ABCD中,,E,F分别为边AB,BC的中点,连接AF,DE,点N,M分别为AF,DE的中点,连接MN.则MN的长为 .
(三)解答题
21.如图,在矩形ABCD中,点E、F分别在BC、CD上,且AE⊥BF,垂足为M.
(1)若矩形ABCD为正方形,求证:AE=BF;
(2)若AE=BF,求证:矩形ABCD为正方形.
22.在正方形ABCD中,点P是线段CB延长线上一点,连接AP,将线段PA绕点P顺时针旋转90°,得到线段PE,连接CE.过点E作EF⊥BC于F.
(1)在图1中补全图形;
(2)①求证:EF=CF.
②猜测CE,CP,CD三条线段的数量关系并证明;
(3)若将线段PA绕点P逆时针旋转90°,其它条件不变,直接写出CE,CP,CD三条线段的数量关系为 .
23.(1)如图①,在正方形ABCD中,E、F分别是BC、DC上的点,且∠EAF=45°,连接EF,探究BE、DF、EF之间的数量关系,并说明理由;
(2)如图②,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E、F分别是BC、DC上的点,且∠EAF=∠BAD,此时(1)中的结论是否仍然成立?请说明理由.
24.【特例感知】如图1,在正方形ABCD中,点E、F分别为AB,AD的中点,CF交于点G.
(1)易证,可知DE、CF的关系为______________;(直接填写结果)
(2)连接BG,若,求BG的长.
【初步探究】如图2,在正方形ABCD中,点E为AB边上一点,分别交AD、BC于F、G,垂足为O,求证:.
【基本应用】如图3,将边长为6的正方形ABCD折叠,使得点A落在边CD的中点M处,折痕为PQ,点P、Q分别在边AD、BC上,求PQ的长.
25.如图,在矩形ABCD中,∠BAD的平分线交BC于点E,EF⊥AD于点F,DG⊥AE于点G,DG与EF交于点O.
(1)求证:四边形ABEF是正方形;
(2)若AD=AE,求证:AB=AG;
(3)在(2)的条件下,已知AB=1,求OD的长.
26.(如图,四边形ABCD是正方形,点O为对角线AC的中点.
(1)问题解决:如图①,连接BO,分别取CB,BO的中点P,Q,连接PQ,则PQ与BO的数量关系是 ,位置关系是 ;
(2)问题探究:如图②,△AO'E是将图①中的△AOB绕点A按顺时针方向旋转45°得到的三角形,连接CE,点P,Q分别为CE,BO'的中点,连接PQ,PB.判断△PQB的形状,并证明你的结论;
(3)拓展延伸:如图③,△AO'E是将图①中的△AOB绕点A按逆时针方向旋转45°得到的三角形,连接BO',点P,Q分别为CE,BO'的中点,连接PQ,PB.若正方形ABCD的边长为1,求△PQB的面积.
(
1
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数学臻选·2025-2026学年苏科版八年级数学下期中提分特训6
《正方形》专题(盐城专版)
1. 思维导图
(
)
2. 知识梳理
(
一、正方形的定义
1.有一组邻边______且有一个角是______的平行四边形叫做正方形。
2.四条边都______,四个角都是______的四边形叫做正方形。
3.正方形既是特殊的______,又是特殊的______,是矩形与菱形的
“
交集
”
。
二、正方形的性质
1.边的性质:正方形的四条边都______,对边______,邻边______。
2.角的性质:正方形的四个角都是______,内角和为______。
3.对角线性质:正方形的两条对角线______,并且互相______,每条对角线______一组对角。
4.对称性:正方形既是______图形,有______条对称轴,又是______图形,对角线的交点是对称中心。
5.核心性质:正方形具有平行四边形、矩形、菱形的______性质。
三、正方形的判定
1.定义判定:先证四边形是平行四边形,再满足
“
一组邻边______且一个角是______
”
。
2.矩形判定法:
(1)有一组邻边______的矩形是正方形;
(2)对角线______的矩形是正方形。
3.菱形判定法:
(1)有一个角是______的菱形是正方形;
(2)对角线______的菱形是正方形。
【答案】
一、正方形的定义
1.相等;直角 2.相等;直角 3.矩形;菱形
二、正方形的性质
1.相等;平行;垂直 2.直角;360
°
3.相等;垂直平分;平分 4.轴对称;4;中心对称 5.一切
三、正方形的判定
1.相等;直角 2.(1)相等;(2)互相垂直 3.(1)直角;(2)相等
)
三.考向分析+应对策略
(
考向一
、
正方形定义
1.
以选择题、填空题基础题为主,侧重考查对正方形定义本质的理解,极少单独出解答题,常作为几何推理的基础依据。
2.
围绕正方形定义的两种表述
——“
有一组邻边相等且有一个角是直角的平行四边形叫做正方形
”“
四条边相等、四个角都是直角的四边形是正方形
”
,考查定义的概念辨析、条件判断。
)
(
3.混淆正方形与平行四边形、矩形、菱形的定义从属关系,忽略定义中
“
平行四边形
”“
邻边相等
”“
直角
”
三个关键条件的同时成立。
4.判断语句是否符合正方形定义、根据定义判断四边形是否为正方形、确定正方形定义的前提条件。
【应对策略】
(1)牢记定义核心:抓住正方形定义的双重特殊性,即正方形是
“
特殊的平行四边形
”
,必须同时满足
“
一组邻边相等+一个角是直角
”
两个条件,缺一不可。
(2)理清从属关系:明确正方形属于平行四边形、矩形、菱形,理解定义的推导逻辑,避免概念混淆。
(3)解题技巧:做概念辨析题时,逐一核对定义条件,只要缺少任意一个关键条件,即可判断表述错误;判断四边形是否为正方形时,优先对照定义,验证基础图形+核心条件是否同时满足。
考向
二、正方形性质
1.选择题、填空题、解答题均会涉及,是正方形考查的核心重点,难度覆盖基础题、中档几何计算题与证明题。
2.分为边、角、对角线、对称性四大类性质。边:四条边相等、对边平行、邻边垂直;角:四个角均为直角;对角线:相等、互相垂直平分、平分一组对角;对称性:轴对称(4条对称轴)、中心对称。
3.混淆正方形与矩形、菱形的对角线性质,遗漏
“
对角线互相垂直且相等
”
双重特征;忽略对角线平分内角的性质;计算时无法灵活结合性质转化边长、对角线、周长、面积的关系。
4.利用边和角的性质求线段长度、角度;利用对角线性质进行线段、角度的等量转化;结合对称性解决最短路径、图形折叠问题;与勾股定理结合求正方形对角线、面积。
【应对策略】
(1)系统化记忆性质:按
“
边
→
角
→
对角线
→
对称性
”
梳理性质,对比矩形、菱形性质,牢记正方形独有的双重性质(对角线既相等又垂直)。
(2)掌握公式转化:熟记正方形周长=4
×
边长、面积=边长
²
=对角线
²÷
2,灵活运用勾股定理实现边长与对角线的互化。
(3)解题技巧:几何计算题中,看到正方形直接联想
“
四边相等、四角直角、对角线垂直且相等
”
,快速找等量关系;折叠、对称问题,利用正方形对称轴性质找对应线段、对应角;解答题中,性质可直接作为推理依据,无需重复证明。
(4)避坑要点:区分正方形与其他特殊平行四边形的性质差异,不盲目套用矩形、菱形性质解题。
考向
三、正方形判定
1.以中档解答题、证明题为主,选择题、填空题考查判定条件辨析,是几何推理的难点内容。
2.围绕三大判定思路
——
平行四边形+一组邻边相等+一个角是直角、矩形+一组邻边相等/对角线垂直、菱形+一个角是直角/对角线相等,考查四边形的正方形判定推理。
3.判定条件遗漏,比如只证明矩形就直接判定为正方形;混淆
“
矩形加邻边相等
”
与
“
菱形加直角
”
的判定逻辑;无法结合已知条件选择最简判定方法。
4.补充正方形判定的条件、证明给定四边形是正方形、结合图形性质判断正方形判定方法是否正确。
【应对策略】
(1)梳理判定逻辑链:构建
“
平行四边形
→
矩形/菱形
→
正方形
”
的判定框架,牢记三种最简判定路径:- 平行四边形+邻边相等+一个直角=正方形;
矩形+邻边相等(或对角线垂直)=正方形;
菱形+一个直角(或对角线相等)=正方形。
(2)解题步骤规范:证明题中,先判断已知四边形是平行四边形、矩形还是菱形,再补
)
(
充对应条件完成正方形判定,不跳步推理。
(3)技巧选择:已知四边形是矩形,优先证
“
一组邻边相等
”
或
“
对角线垂直
”
;已知四边形是菱形,优先证
“
一个角是直角
”
或
“
对角线相等
”
,简化证明过程。
(4)避坑要点:判定正方形必须满足
“
矩形+菱形
”
双重特征,单一的矩形或菱形性质无法判定为正方形。
【提分小贴士】
1.夯实基础:牢记正方形定义、性质、判定的核心内容,对比平行四边形、矩形、菱形的异同,构建完整知识体系。
2.专项训练:针对性做定义辨析、性质计算、判定证明三类题型,总结解题思路与易错点。
3.灵活运用:解题时先分析题干条件,确定考查方向,再对应选用定义、性质或判定知识点,规范答题步骤,避免概念混淆、推理不严谨的问题
)
四.强化基础
(一)选择题
1.正方形具有而菱形不一定有的性质是( )
A.对角线互相垂直 B.对角线相等 C.对角相等 D.邻边相等
【答案】B
【解析】正方形具有而菱形不一定有的性质是:对角线相等.
故答案为:B.
2.下列四边形中,对角线互相垂直平分的是( )
A.平行四边形、菱形 B.矩形、菱形 C.矩形、正方形 D.菱形、正方形
【答案】D
【解析】∵平行四边形对角线互相平分,菱形对角线互相垂直平分,矩形对角线互相平分且相等,正方形对角线互相垂直平分且相等,∴A、B、C不符合题意,D符合题意.故为:D.
3.下列4个命题:①对角线互相垂直平分的四边形是菱形;②对角线互相垂直的四边形是平行四边形;③对角线相等的四边形是矩形;④对角线相等且互相垂直的四边形是正方形.其中正确命题的个数是( ).
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】A
【解析】①对角线互相垂直平分的四边形是菱形,正确;②对角线互相垂直的四边形是平行四边形,不正确;③对角线相等的四边形是矩形,不正确;④对角线相等且互相垂直的四边形是正方形,不正确.故答案为:A.
4.如图,在正方形中,是对角线上一点,的延长线交于点,连接.若,则的度数为( )
A. B. C. D.16°
【答案】D
【解析】∵四边形ABCD为正方形∴ AB∥CD,AB=CB,∠ABE=∠CBE=45°,∠BCD=90° ∵ BE为公共边∴(SAS)∴ ∠BCE=∠BAE=53°∴ ∠DCE=37°∵ AB∥CD, ∴ ∠DFE=∠BAE=53°∴ ∠CEF=∠DFE-∠DCE=16°故答案为:D.
5.如图,正方形的周长为8个单位,在该正方形的4个顶点处分别标上0,2,4,6,先让正方形上表示数字6的点与数轴上表﹣3的点重合,再将数轴按顺时针方向环绕在该正方形上,则数轴上表示2025的点与正方形上的数字对应的是( )
A.0 B.2 C.4 D.6
【答案】B
【解析】因为正方形的周长为8个单位长度,所以正方形的边长为2个单位长度.表示2025的点与表示﹣1的点的距离等于2025﹣(﹣1)=2026个单位长度,因为2026÷8=253……2,所以253圈余2个单位长度,所以对应的数字是2.故答案为:B.
6.如图,在△ABC中,点E、D、F分别在边AB、BC、CA上,且DE∥CA,DF∥BA,下列四个判断中,正确的个数有( )
①四边形AEDF是平行四边形②如果∠BAC=90°,那么四边形AEDF是矩形③如果AD平分∠BAC,那么四边形AEDF是菱形④如果AD⊥BC,且AB=AC,那么四边形AEDF是正方形
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】C
【解析】因为DE∥CA,DF∥BA所以四边形AEDF是平行四边形.故①正确.∠BAC=90°,四边形AEDF是平行四边形,所以四边形AEDF是矩形.故②正确.因为AD平分∠BAC,所以AE=DE,又因为四边形AEDF是平行四边形,所以是菱形.故③正确.如果AD⊥BC且AB=BC不能判定四边形AEDF是正方形,故④错误.故选:C.
7.在复习特殊的平行四边形时.某小组同学画出了如图关系图,组内一名同学在箭头处填写了它们之间转换的条件,其中填写错误的是( )
A.①,有一个角是直角 B.③,对角线相等
C.②,对角线互相垂直 D.④,有一个角是直角
【答案】B
【解析】A、①有一个角是直角的平行四边形一定是矩形,故该转换条件填写正确,不符合题意;B、③对角线相等的矩形不一定是正方形,故该转换条件填写错误,符合题意;C、②,对角线互相垂直的平行四边形是菱形,故该转换条件填写正确,不符合题意;D、④,有一个角是直角的菱形是正方形,故该转换条件填写正确,不符合题意.故选:B.
8.如图,将正方形纸片折叠,使点落在边上的点处,点落在点处,若,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】∵在正方形中,,,∴,∴,
由折叠可得,∵在正方形中,,
∴.故选:C.
9.如图,在正方形中,点E在边上,,垂足为F.若,,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】过点F分别作,垂足为M,N,连接,则,
∵四边形为正方形,∴,∴,∴,∴,
∵,∴,∵,垂足为F,,,∴,∴,∴,∴,∴,故选:C
10.如图,已知正方形 的边长为4,将正方形 沿 对折,使点 恰好落在边 的中点 处,点 的对应点为点 延长 交 的延长线于 ,连接对角线 交折痕 于Q,则线段 的长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】如图,过点F作FJ⊥AD于J,过点Q作QK⊥BC于K.∵四边形ABCD是正方形,
∴∠A=∠ABC=90°,AB=AD=4,由翻折的性质可知,EG=DE,设EG=DE=x,在Rt△AEG中,则有22+(4-x)2=x2,∴x= ,∴EG=DE= ,∵EF⊥DG,∴∠FEJ+∠ADG=90°,∠ADG+∠AGD=90°,∴∠FEJ=∠AGD,∵∠A=∠FJE=90°,FJ=AB=AD,∴△FJE≌△DAG(AAS),
∴EJ=AG=2,∴DJ=CF= ,∴BF=BC-CF= ,∵BD= AB=4 ,DE∥BF,∴BQ:DQ=BF:DE=7:5,∴BQ= BD= ,∵∠KBQ=45°,∴BK=QK= ,∵∠A=∠GBP=90°,AG=GB,∠AGE=∠BGP,∴△AGE≌△BGP(ASA),∴AE=PB= ,∴PK=PB+BK= ,
∴ .故答案为:C.
(二)填空题
11.如图,点E是正方形内一点,是等边三角形,连接并延长交边于点,则
【答案】75度
【解析】∵四边形是正方形,∴,,∵是等边三角形,∴,∴,∴,∴,∴.故答案为:
12.如图, 在正方形中,,将绕点B顺时针旋转得到,此时与交于点E,则的长为 .
【答案】
【解析】由题意可得出:,∴,∴,
∵在正方形中,,∴, ∴,∴,
∴在中,故答案为:
13.如图,正方形的边长为5,对角线交于点E,线段的长为2,在边上移动,连接,则的最小值是 .
【答案】
【解析】如图,过E作,过G点作,∴四边形是平行四边形,
∴,∴,作E点关于的对称点,连接,
∴,∴当H、G、三点共线时,的值最小,此时,
∵,∴,∵,∴,∴,∴的最小值为,故答案为:.
14.如图,点是正方形的对角线上的一点,连接,过点作,垂足为,若,,则正方形的面积为__________.
【答案】196
【解析】如图,过点作于,则,∵四边形是正方形,是对角线,∴,,∵,∴,
∴四边形是矩形,∵,,∴是等腰直角三角形,∴,∴四边形是正方形,∴,∵,
∴,∴,∴正方形的面积为,
15. 已知四边形ABCD是平行四边形,再从①AB=BC,②∠ABC=90°,③AC=BD,④AC⊥BD四个条件中,选两个作为补充条件后,使得四边形ABCD是正方形,其中错误的是_________(只填写序号)
【答案】②③或①④
【解析】有6种选法:(1)①②:由①得有一组邻边相等的平行四边形是菱形,由②得有一个角是直角的平行四边形是矩形,所以平行四边形ABCD是正方形,正确;(2)②③:由②得有一个角是直角的平行四边形是矩形,由③得对角线相等的平行四边形是矩形,所以不能得出平行四边形ABCD是正方形,错误;(3)①③:由①得有一组邻边相等的平行四边形是菱形,由③得对角线相等的平行四边形是矩形,所以平行四边形ABCD是正方形,正确;(4)②④:由②得有一个角是直角的平行四边形是矩形,由④得对角线互相垂直的平行四边形是菱形,所以平行四边形ABCD是正方形,正确;(5)①④:由①得有一组邻边相等的平行四边形是菱形,由④得对角线互相垂直的平行四边形是菱形,所以不能得出平行四边形ABCD是正方形,错误;(6)③④:由③得对角线相等的平行四边形是矩形,由④得对角线互相垂直的平行四边形是菱形,所以平行四边形ABCD是正方形,正确;
综上所述:错误的是:②③或①④;
故答案为:②③或①④.
16.如图所示,如果以正方形ABCD的对角线AC为边作第二个正方形ACEF,再以AE为边作第三个正方形AEGM,…已知正方形ABCD的面积S1=1,按上述方法所作的正方形的面积依次为S2,S3,…Sn(n为正整数),那么第8个正方形面积S8= .
【答案】128
【解析】根据题意可得:第n个正方形的边长是第(n﹣1)个的倍;故面积是第(n﹣1)个的2倍,已知第一个面积为1;则那么第8个正方形面积S8=27=128.故答案为128.
17.如图为正三角形ABC与正方形DEFG的重叠情形,其中D、E两点分别在AB、BC上,且BD=BE.若AC=18,GF=6,则F点到AC的距离为 .
【答案】6﹣6.
【解析】如图,过点B作BH⊥AC于H,交GF于K,∵△ABC是等边三角形,∴∠A=∠ABC=60°,∵BD=BE,∴△BDE是等边三角形,∴∠BDE=60°,∴∠A=∠BDE,∴AC∥DE,∵四边形DEFG是正方形,GF=6,∴DE∥GF,∴AC∥DE∥GF,∴KH=18×﹣6×﹣6=9﹣3﹣6=6﹣6,∴F点到AC的距离为6﹣6.故答案为:6﹣6.
18.如图,E是边长为6的正方形ABCD的边BC的中点,P是边CD上任意一点(不与D重合),连接AP,作点D关于AP的对称点F,则线段EF长的最小值等于 .
【答案】3﹣6
【解析】如图,根据题意可知:∵E是边长为6的正方形ABCD的边BC的中点,∴AD=AB=BC=6,∠ADC=∠B=∠C=90°,CE=BE=3,∴AE===3,以A为圆心,AD为半径画弧交AE于点F,由AD=AF,F运动轨迹为圆弧,∴线段EF长的最小值等于AE﹣AF=3﹣6.故答案为:3﹣6.
19.如图,以直角三角形ABC的斜边BC为边在三角形ABC的同侧作正方形BCEF,设正方形的中心为O,连结AO,如果AB=4,AO=6,则AC= 16 .
【答案】16
【解析】在AC上截取CG=AB=4,连接OG,∵四边形BCEF是正方形,∠BAC=90°,∴OB=OC,∠BAC=∠BOC=90°,∴B、A、O、C四点共圆,∴∠ABO=∠ACO,∵在△BAO和△CGO中,∴△BAO≌△CGO(SAS),∴OA=OG=6,∠AOB=∠COG,∵∠BOC=∠COG+∠BOG=90°,∴∠AOG=∠AOB+∠BOG=90°,即△AOG是等腰直角三角形,由勾股定理得:AG=,即AC=12+4=16.故答案为:16
20.如图,对角线AC将正方形ABCD分成两个等腰三角形,点E,F将对角线AC三等分,且AC=15,点P在正方形的边上,则满足PE+PF=5的点P的个数是_______.
【答案】4
【解析】作点F关于BC的对称点M,连接CM,连接EM交BC于点P,如图所示:则PE+PF的值最小=EM;∵点E,F将对角线AC三等分,且AC=15,∴EC=10,FC=5=AE,∵点M与点F关于BC对称,∴CF=CM=5,∠ACB=∠BCM=45°,∴∠ACM=90°,∴EM===5,同理:在线段AB,AD,CD上都存在1个点P,使PE+PF=5;∴满足PE+PF=5的点P的个数是4个;故选:B.
(三)解答题
21.如图,四边形是正方形,E为对角线上一点,连接.
(1)求证:;
(2)当时,求四边形的面积.
解:(1)证明:∵四边形是正方形,∴,∵,∴,∴;
(2)过作于点,∵四边形是正方形,∴,∵,∴为等腰直角三角形,∴,∵,∴,∴,∵,,∴四边形的面积.
22.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,点D在边AB上,连接CD,将线段CD绕点C顺时针旋转90°至CE位置,连接AE.
(1)求证:AB⊥AE.
(2)若点D为AB中点,求证:四边形ADCE是正方形
解:(1)∵∠ACB=90°,∴∠BCD+∠ACD=90°,∵∠DCE=90°,∴∠ACD+∠ACE=90°,∴∠BCD=∠ACE,在△CBD与△CAE中, CB=CA ∠BCD=∠ACE CD=CE ∴△CBD≌△CAE(SAS),∴∠B=∠CAE,∵∠B+∠BAC=90°,∴∠BAC+∠EAC=90°,∴AB⊥AE;
(2)证明:∵点D为AB中点,∴∠ADC=90°,∵∠DCE=90°,∠BAE=90°,∴四边形ADCE是矩形,∴CD=CE,∴四边形ADCE是正方形
23.如图,E是矩形ABCD的边BC的中点,P是边AD上的一动点,PF⊥AE,PH⊥DE,垂足分别为F,H.
(1)当矩形ABCD的长与宽满足什么条件时,四边形PHEF是矩形?并证明;
(2)在(1)的条件下,动点P运动到什么位置时,矩形PHEF变为正方形?为什么?
解:(1)当矩形ABCD的长是宽的2倍时,四边形PHEF是矩形.
证明:∵四边形ABCD是矩形,∴AD=BC,AB=CD.∵E是BC的中点,∴AB=BE=EC=CD,则△ABE,△DCE均是等腰直角三角形,∴∠AEB=∠DEC=45°,∴∠AED=90°.在四边形PHEF中,∵∠PFE=∠FEH=∠EHP=90°,∴四边形PHEF是矩形.
(2)当点P是AD的中点时,矩形PHEF变为正方形.理由如下:由(1)可得∠BAE=∠CDE=45°,
∴∠FAP=∠HDP=45°.又∵∠AFP=∠DHP=90°,AP=DP,∴Rt△AFP≌Rt△DHP,∴PF=PH,∴矩形PHEF是正方形.
24.如图①,在正方形ABCD中,E,F分别是边BC,AB上的点,且CE=BF.连接DE,过点E作EG⊥DE,使EG=DE,连接FG,FC.
(1)请判断:FG与CE的数量关系是________,位置关系是________;
(2)如图②,若E,F分别是边CB,BA延长线上的点,其他条件不变,(1)中结论是否仍然成立?请做出判断并给予证明;
(3)如图③,若E,F分别是边BC,AB延长线上的点,其他条件不变,(1)中结论是否仍然成立?请直接写出你的判断.
解:(1)相等 互相平行
(2)成立.证明:如图,过点G作GH⊥CB交其延长线于点H.∵EG⊥DE,∴∠GEH+∠DEC=90°.∵∠GEH+∠HGE=90°,∴∠DEC=∠HGE.在△HGE与△CED中,∠GHE=∠DCE=90°,∠HGE=∠DEC,EG=DE,∴△HGE≌△CED,∴GH=CE,HE=CD.∵CE=BF,∴GH=BF.又∵GH∥BF且∠GHE=90°,∴四边形GHBF是矩形,∴FG=BH,FG∥CH,∴FG∥CE.∵四边形ABCD是正方形,∴CD=BC,∴HE=BC,∴HE+EB=BC+EB,∴BH=CE,∴FG=CE.
(3)成立.FG=CE,FG∥CE.
25.如图,正方形ABCD中,AB=4,点E是对角线AC上的一点,连接DE.过点E作EF⊥ED,交AB于点F,以DE、EF为邻边作矩形DEFG,连接AG.
(1)求证:矩形DEFG是正方形;
(2)求AG+AE的值;
(3)若F恰为AB中点,连接DF交AC于点M,请直接写出ME的长.
解:(1)如图,作EM⊥AD于M,EN⊥AB于N.∵四边形ABCD是正方形,∴∠EAD=∠EAB,∵EM⊥AD于M,EN⊥AB于N,∴EM=EN,∵∠EMA=∠ENA=∠DAB=90°,∴四边形ANEM是矩形,∵EF⊥DE,∴∠MEN=∠DEF=90°,∴∠DEM=∠FEN,∵∠EMD=∠ENF=90°,∴△EMD≌△ENF,∴ED=EF,∵四边形DEFG是矩形,∴四边形DEFG是正方形.
(2)∵四边形DEFG是正方形,四边形ABCD是正方形,∴DG=DE,DC=DA=AB=4,∠GDE=∠ADC=90°,∴∠ADG=∠CDE,∴△ADG≌△CDE(SAS),∴AG=CE,∴AE+AG=AE+EC=AC=AD=4.
(3)如图,作EH⊥DF于H.∵四边形ABCD是正方形,∴AB=AD=4,AB∥CD,∵F是AB中点,∴AF=FB∴DF==2,∵△DEF是等腰直角三角形,EH⊥AD,∴DH=HF,∴EH=DF=,∵AF∥CD,∴AF:CD=FM:MD=1:2,∴FM=,∴HM=HF﹣FM=,在Rt△EHM中,EM==.
26.我们学习过正方形,如图,在正方形中,点E,F分别在边,上,且,连接、、.
【特例感知】
(1)试证明:.
(2)如图1,延长到点G,使得,连接,,.图中与的数量关系是_____________.
【结论探索】
(3)如图2,将图1中的绕着点A逆时针旋转,连接并延长到点G,使得,连接,,,此时与还存在(2)中的数量关系吗?判断并说明理由.
【拓展应用】
(4)在(3)的条件下,若,,当是以为直角边的直角三角形时,请求出的长.
解:(1)证明:∵四边形是正方形,∴,,
又∵,∴,在△CDF和中,,
∴,∴.
(2)如图,连接,∵,,∴,∵,∴,在和中,,∴,∴,,∵,∴,∴,
故答案为:;
(3)存在,理由:连接,∵,∴,
∴,在和中,,∴,
∴,,∵,,
∴,在和中,,∴,
∴,∵,∴,∴.
(4)如图,当时,∵,,∴A、E、C在一条直线上,∵,∴,,;如图,当时,
同理可证得:,∴,∴,,∴B、E、F在一条直线上,过点A作,垂足为M,∵,,∴,∴,∴,∴,,
∴,综上所述,的长为或4.
五.提分特训
(一)选择题
1.菱形,矩形,正方形都具有的性质是( )
A.对角线相等且互相平分 B.对角线相等且互相垂直平分
C.对角线互相平分 D.四条边相等,四个角相等
【答案】C
【解析】A.不正确,菱形的对角线不相等;B.不正确,菱形的对角线不相等,矩形的对角线不垂直;C.正确,三者均具有此性质;D.不正确,矩形的四边不相等,菱形的四个角不相等;故选C.
2.在四边形ABCD中,O是对角线交点,能判定这个四边形是正方形的条件是( )
A. OA=OB=OC=OD,AC⊥BD B. AB∥CD,AC=BD
C. AD∥BC,∠A=∠C D. OA=OC,OB=OD,AB=BC
【答案】:A
【解析】:A选项,OA=OB=OC=OD→对角线相等且平分→矩形,AC⊥BD→对角线垂直→菱形,故为正方形;B选项,只能判定是等腰梯形;C选项,只能判定是平行四边形;D选项,只能判定是菱形。
3.已知四边形ABCD是平行四边形,再从①AB=BC,②∠ABC=90°,③AC=BD,④AC⊥BD四个条件中,选两个作为补充,使得平行四边形ABCD是正方形,现有下列四种选法,其中错误的是( )
A. ①② B. ②③ C. ①③ D. ②④
【答案】:B
【解析】:A选项,①邻边相等→菱形,②直角→矩形,菱形+矩形=正方形,正确;B选项,②直角、③对角线相等,均能判定平行四边形为矩形,无法得到菱形,不能判定正方形,错误;C选项,①菱形+③矩形=正方形,正确;D选项,②矩形+④菱形=正方形,正确。
4.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,BC的垂直平分线EF交BC于点D,交AB于点E,且BE=BF,添加一个条件,仍不能证明四边形BECF为正方形的是( )
A.BC=AC B.CF⊥BF C.BD=DF D.AC=BF
【答案】:D
【解析】:∵EF垂直平分BC,∴BE=EC,BF=CF,∵BF=BE,∴BE=EC=CF=BF,∴四边形BECF是菱形;当BC=AC时,∵∠ACB=90°,则∠A=45°时,菱形BECF是正方形.∵∠A=45°,∠ACB=90°,∴∠EBC=45°∴∠EBF=2∠EBC=2×45°=90°∴菱形BECF是正方形.故选项A正确,但不符合题意;当CF⊥BF时,利用正方形的判定得出,菱形BECF是正方形,故选项B正确,但不符合题意;当BD=DF时,利用正方形的判定得出,菱形BECF是正方形,故选项C正确,但不符合题意;当AC=BF时,无法得出菱形BECF是正方形,故选项D错误,符合题意.故选:D.
5.如图,正方形ABCD的边长为9,将正方形折叠,使顶点D落在BC边上的点E处,折痕为GH.若BE:EC=2:1,则线段CH的长是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】C
【解析】由题意设CH=xcm,则DH=EH=(9﹣x)cm,∵BE:EC=2:1,∴CE=BC=3cm
∴在Rt△ECH中,EH2=EC2+CH2,即(9﹣x)2=32+x2,解得:x=4,即CH=4cm.故选:C.
6.如图,正方形ABCD的边长为10,AG=CH=8,BG=DH=6,则线段GH的长为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】如图,延长BG交CH于点E,∵AB=CD=10,BG=DH=6,AG=CH=8,∴AG2+BG2=AB2,∴△ABG和△DCH是直角三角形,在△ABG和△CDH中,,∴△ABG≌△CDH(SSS),∴∠1=∠5,∠2=∠6,∴∠1+∠2=90°,∠5+∠6=90°,又∵∠2+∠3=90°,∠4+∠5=90°,∴∠1=∠3=∠5,∠2=∠4=∠6,在△ABG和△BCE中,,∴△ABG≌△BCE(ASA),∴BE=AG=8,CE=BG=6,∠BEC=∠AGB=90°,∴GE=BE﹣BG=8﹣6=2,同理可得HE=2,在Rt△GHE中,GH===2,故选:A.
7.如图,在边长为4的正方形ABCD中,点E、点F分别是BC、AB上的点,连接DE、DF、EF,满足∠DEF=∠DEC.若AF=1,则EF的长为( )
A.2.4 B.3.4 C. D.
【答案】B
【解析】如图,在EF上截取EG=EC,连接DG,∵四边形ABCD是正方形,∴∠A=∠C=90°,AB=BC=4,在△DCE和△DGE中,,∴△DCE≌△DGE(SAS),∴∠DGE=∠C=90°,DG=DC,∵∠A=∠C=90°,AB=BC=4,∴∠DGF=∠A=90°,DG=DA,在Rt△DAF和Rt△DGF中,,∴Rt△DAF≌Rt△DGF(HL),∴AF=GF=1,∵EG=EC,∴BE=BC﹣EC=4﹣EG,EF=EG+FG=EG+1,BF=AB﹣AF=4﹣1=3,在Rt△BEF中,根据勾股定理,得BE2+BF2=EF2,∴(4﹣EG)2+32=(EG+1)2,解得EG=2.4,∴EF=EG+FG=2.4+1=3.4.∴EF的长为3.4.故选:B.
8.如图,在正方形ABCD中,点P在对角线BD上,PE⊥BC,PF⊥CD,E,F分别为垂足,连结AP,EF,则下列命题:①若AP=5,则EF=5;②若AP⊥BD,则EF∥BD;③若正方形边长为4,则EF的最小值为2,其中正确的命题是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
【答案】A
【解析】延长EP交AD于Q,∵四边形ABCD为正方形,∴AD=CD,∠ADC=∠C=90°,AD∥BC,∠BDC=45°,∵PF⊥CD,∴∠DPF=45°,∴DF=PF,∵PE⊥BC,∴PQ⊥AD,四边形CEPF为矩形,∴∠AQP=90°,EC=PF=DF,∴∠AQP=∠C,AQ=FC,四边形PQDF为正方形,∴DF=QP,∴CE=QP,在△AQP和△FCE中,,∴△AQP≌△FCE(SAS),∴AP=EF,若AP=5,则EF=5,故①正确;若AP⊥BD,则∠PAQ=45°,∵△AQP≌△FCE,∴∠EFC=∠PAQ=45°,∵∠BDC=45°,∴∠EFC=∠BDC,∴EF∥BD,故②正确;当AP⊥BD时,AP有最小值,此时P为BD的中点,∵AB=AD=4,∴BD=,
∴AP=BD=,∵EF=AP,∴EF的最小值为,故③错误,故选:A.
9.如图,正方形ABCD的边长为2,E为AB边的中点,点F在BC边上,点B关于直线EF的对称点记为B',连接B'D,B'E,B'F.当点F在BC边上移动使得四边形BEB'F成为正方形时,B'D的长为( )
A. B. C.2 D.3
【答案】A
【解析】如图,连接BB',连接BD,∵四边形ABCD是正方形,∴BD=AB=2,BD平分∠ABC,∵E为AB边的中点,∴AE=BE=1,∵四边形BEB'F是正方形,∴BB'=BE=,BB'平分∠ABC,∴点B,点B',点D三点共线,∴B'D=BD﹣BB'=,故选:A.
10.如图边长为2的正方形EFGH在边长为6的正方形ABCD所在平面上平移,在平移过程中,始终保持EF∥AB.线段CF的中点为M,DH的中点为N,则线段MN的长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】将正方形EFGH的位置特殊化,使点H与点A重合,过点M作MO⊥ED与O,则MO是梯形FEDC的中位线,如图:∴EO=OD=4,MO=(EF+CD)=4,∵点N、M分别是AD、FC的中点,∴AN=ND=3,∴ON=OD﹣ND=4﹣3=1.在Rt△MON中,MN2=MO2+ON2,即MN===.故选:C.
(二)填空题
11.已知正方形ABCD,以∠BAE为顶角,边AB为腰作等腰△ABE,连接DE,则∠DEB= .
【答案】135°或45°
【解析】如图1,设∠BAE=α,∴∠DAE=90°﹣α,∵AB=AE,∴∠AEB=90°﹣,∵AD=AE,∴∠AED==45°+,∴∠DEB=∠AEB+∠AED=135°,如图2,设∠BAE=α,∴∠DAE=90°﹣α,∵AB=AE,∴∠AEB=90°﹣,∵AD=AE,∴∠AED==45°﹣,∴∠DEB=∠AEB﹣∠AED=45°,综上所述,∠DEB=135°或45°,故答案为:135°或45°.
12.如图,在正方形ABCD中,AB=2,延长BC到点E,使CE=1,连接DE,动点P从点A出发以每秒1个单位的速度沿AB→BC→CD→DA向终点A运动,设点P的运动时间为t秒,当△ABP和△DCE全等时,t的值为 .
【答案】3s或7s
【解析】因为在△ABP与△DCE中,,∴△ABP≌△DCE,由题意得:BP=t﹣2=1,所以t=3,因为在△BAP与△DCE中,,∴△BAP≌△DCE(SAS),由题意得:AP=8﹣t=1,解得t=7.所以,当t的值为3或7秒时.△ABP和△DCE全等.故答案为3s或7s
13.如图正方形纸片的边长为,点E是边的中点,将这张正方形纸片折叠,使点C落到边上的点E处,折痕交边于点G,交边于点F.则的值是____.
【答案】
【解析】∵正方形边长为,是中点,∴设,则,由折叠性质得.在中,由勾股定理:,
即,,,.∴,,.
14.如图所示摆放的个正方形,面积分别为,,,,,其中,,,则____.
【答案】8
【解析】如图,,,,
又,,,,,,同理可得:,
,
15.如图,以△ABC的三条边为边,分别向外作正方形,连接EF,GH,DJ,如果△ABC的面积为8,则图中阴影部分的面积为_________.
【答案】24
【解析】过E作EM⊥FA交FA的延长线于M,过C作CN⊥AB交AB的延长线于N,∴∠M=∠N=90°,∠EAM+∠MAC=∠MAC+∠CAB=90°,∴∠EAM≌△CAN,∴EM=CN,∵AF=AB,∴S△AEF=AF•EM,S△ABC=AB•CN=8,∴S△AEF=S△ABC=8,同理S△CDJ=S△BHG=S△ABC=8,∴图中阴影部分的面积=3×8=24,
16.如图,在正方形ABCD中,过B作一直线与CD相交于点E,过A作AF垂直BE于点F,过C作CG垂直BE于点G,在FA上截取FH=FB,再过H作HP垂直AF交AB于P.若CG=3.则△CGE与四边形BFHP的面积之和为 .
【答案】9
【解析】延长AF交BC于点K,∵正方形ABCD,∴AB=BC,∠ABC=90°,∴∠CBE+∠ABF=90°,∴AF⊥BE,∴∠AFB=90°,∴∠BAF+∠ABF=90°,∴∠CBE=∠BAF,又∠ABC=∠BCE=90°,∴△ABF≌△BEC,∴BF=CG=3(全等三角形对应高相等),∴BF=FH=3,
作射线QH,过B作BQ⊥HQ于点Q,∴∠BFH=∠QHF=∠Q=90°,且BF=FH,∴四边形QBFH为正方形,且面积为32=9,∴BQ=BF=CE=3,∵∠PBQ+∠PBE=90°,且∠PBE=∠BEC,且∠BEC+∠GCE=90°,∴∠BPQ=∠ECG,∴△BPQ≌△CEG,∴S△CGE+S四边形BPHF=S△BPQ+S四边形BPHF=S正方形BQHF=9.故答案为:9
17.如图,正方形ABCD和正方形DEFG的边长分别为3和2,点E、G分别为AD、CD边上的点,H为BF的中点,连接HG,则HG的长为 .
【答案】
【解析】延长GF交AB于P,过H作MN⊥CD于M,交AB于N,∵四边形ABCD是正方形,
∴AB∥CD,BC⊥CD,∴MN⊥AB,∵四边形DEFG是正方形,∴FG⊥CD,∴FG∥HM∥BC,
∵H是BF的中点,∴PN=BN=CM=GM=CG=×(3﹣2)=,∴HN是△BFP的中位线,∴HN=FP=,∴MH=3﹣=,Rt△GHM中,由勾股定理得:GH===,故答案为:.
18.如图,在正方形ABCD中,点E,F分别在边BC、CD上,连接AE,BF.若AB=,BE=DF,则AE+BF的最小值为 .
【答案】5.
【解析】如图,连接AF,∵四边形ABCD是正方形,∴AB=AD,∠ABC=∠ADC=90°,在△ABE和△ADF中,,∴△ABE≌△ADF(SAS),∴AE=AF,∴AE+BF=AF+BF,
作点A关于DC的对称点H,连接FH,BH,∴AF=FH=AE,∴AE+BF=FH+BF,∴点F,点B,点H三点共线时,AE+BF的最小值为BH,∴BH===5,故答案为:5.
19.如图,将正方形OABC放在平面直角坐标系中,O是坐标原点,点C的坐标是(3,2),则点A的坐标是 .
【答案】(﹣2,3)
【解析】如图,作AD⊥y轴于点D,CE⊥x轴于点E,则∠ADO=∠CEO=90°,∵四边形OABC是正方形,∴∠AOC=∠DOE=90°,OA=OC,∴∠AOD=∠COE=90°﹣∠COD,在△AOD和△COE中,,△AOD≌△COE(AAS),∵C(3,2),∴OD=OE=3,AD=CE=2,
∵点A在第二象限,∴A(﹣2,3),故答案为:(﹣2,3).
20.如图,在正方形ABCD中,,E,F分别为边AB,BC的中点,连接AF,DE,点N,M分别为AF,DE的中点,连接MN.则MN的长为 .
【答案】1
【解析】连接AM,延长AM交CD于G,连接FG,∵四边形ABCD是正方形,∴AB=CD=BC=2,AB∥CD,∠C=90°,∴∠AEM=∠GDM,∠EAM=∠DGM,∵M为DE的中点,∴ME=MD,
在△AEM和GDM中,,∴△AEM≌△GDM(AAS),∴AM=MG,AE=DG=AB=CD,
∴CG=CD=,∵点N为AF的中点,∴MN=FG,∵F为BC的中点,∴CF=BC=,
∴FG==2,∴MN=1,故答案为:1.
(三)解答题
21.如图,在矩形ABCD中,点E、F分别在BC、CD上,且AE⊥BF,垂足为M.
(1)若矩形ABCD为正方形,求证:AE=BF;
(2)若AE=BF,求证:矩形ABCD为正方形.
解:(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,∴∠ABC=∠C=90°,AB=BC,∴∠ABF+∠CBF=90°,又∵AE⊥BF,∴∠BAE+∠ABF=90°,∴∠BAE=∠CBF,在△ABE和△BCF中,
,∴△ABE≌△BCF(ASA),∴AE=BF;
(2)∵四边形ABCD是矩形,∴∠ABC=∠C=90°,∴∠ABF+∠CBF=90°,∵AE⊥BF,
∴∠BAE+∠ABF=90°,∴∠BAE=∠CBF,在△ABE和△BCF中,,∴△ABE≌△BCF(AAS),∴AB=BC,又∵四边形ABCD是矩形,∴四边形ABCD是正方形.
22.在正方形ABCD中,点P是线段CB延长线上一点,连接AP,将线段PA绕点P顺时针旋转90°,得到线段PE,连接CE.过点E作EF⊥BC于F.
(1)在图1中补全图形;
(2)①求证:EF=CF.
②猜测CE,CP,CD三条线段的数量关系并证明;
(3)若将线段PA绕点P逆时针旋转90°,其它条件不变,直接写出CE,CP,CD三条线段的数量关系为 .
解:(1)补全图形如图1所示:
(2)①证明:如图1所示∵线段PA绕点P顺时针旋转90°得到线段PE,∴PA=PE,∠APE=90°,∵四边形ABCD是正方形,∴∠ABP=∠ABC=90,AB=BC,∵EFBC于F,∴∠PFE=90°=∠ABP,∴∠EPF+∠PEF=90,∠APB+∠EPF=90,∴∠APB=∠PEF,在△APB和△PEF中, ,∴△APB≌△PEF(AAS),∴PB=EF,AB=PF,∵AB=BC,∴BC=PF,∴PB=CF,∴EF=CF; ②结论:CP﹣CD=CE.理由:∵CD=CB,∴CP﹣CD=CP﹣CB=PB=CF,∵EF=CF,∠CFE=90°,∴CF=CE,∴CP﹣CD=CE;
(3)CE=(CD−CP)或CE=(CD+CP)
23.(1)如图①,在正方形ABCD中,E、F分别是BC、DC上的点,且∠EAF=45°,连接EF,探究BE、DF、EF之间的数量关系,并说明理由;
(2)如图②,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E、F分别是BC、DC上的点,且∠EAF=∠BAD,此时(1)中的结论是否仍然成立?请说明理由.
解:(1)如图1,EF=BE+DF,理由如下:延长CB到M,使得BM=DF,连接AM,∵四边形ABCD是正方形,∴AB=AD,∠D=∠ABM=90°,又∵BM=DF,∴△ADF≌△ABM(SAS),∴AF=AM,∠1=∠2,∵∠EAF=45°,∴∠1+∠3=45°,∴∠2+∠3=∠MAE=45°=∠EAF,又∵AE=AE,∴△EAM≌△EAF(SAS),∴EF=EM=BE+BM,又∵BM=DF,∴EF=EB+DF,
(2)如图2,EF=BE+DF,仍然成立,理由如下:延长CB到M,使得BM=DF,连接AM,
∵∠ABC+∠D=180°,∠ABC+∠4=180°,∴∠D=∠4,又∵AB=AD,BM=DF,∴△ADF≌△ABM(SAS),∴AF=AM,∠1=∠2,∵,∴∠1+∠3=∠EAF,∴∠MAE=∠2+∠3=∠EAF,又∵AE=AE,∴△EAM≌△EAF(SAS),∴EF=EM=BE+BM,又∵BM=DF,∴EF=EB+DF.
24.【特例感知】如图1,在正方形ABCD中,点E、F分别为AB,AD的中点,CF交于点G.
(1)易证,可知DE、CF的关系为______________;(直接填写结果)
(2)连接BG,若,求BG的长.
【初步探究】如图2,在正方形ABCD中,点E为AB边上一点,分别交AD、BC于F、G,垂足为O,求证:.
【基本应用】如图3,将边长为6的正方形ABCD折叠,使得点A落在边CD的中点M处,折痕为PQ,点P、Q分别在边AD、BC上,求PQ的长.
解:(1)∵四边形ABCD是正方形,∴∠A=∠ADC=90°,AD=AB=CD,∵点E,F是AB,AD的中点,∴AE=AB,DF=AD,∴AE=DF,在△ADE和△DCF中,,∴△ADE≌△DCF(SAS),∴DE=CF,∠AED=∠DFC,∵∠AED+∠ADE=90°,∴∠ADE+∠DFC=90°,∴∠DGF=90°,
∴DE⊥CF,故答案为:DE=CF,DE⊥CF;;
(2)延长DE交CB的延长线于H,∵,∴,又∵,,∴,∴,∴,又∵,∴;
【初步探究】证明:如图2,过点C作,交AD于H,交DE于N,∵,,
∴四边形FHCG是平行四边形,∴,∵,,∴,
∴,∴,又∵,,∴,∴;
【基本应用】如图3,过点Q作于H,则四边形ABQH中,由翻折变换的性质得,∵,,∴
∵四边形ABCD是正方形,∴,∴,在和中,∴,∴,∵点M是CD的中点,∴,在中,由勾股定理得,,
∴的长为.
25.如图,在矩形ABCD中,∠BAD的平分线交BC于点E,EF⊥AD于点F,DG⊥AE于点G,DG与EF交于点O.
(1)求证:四边形ABEF是正方形;
(2)若AD=AE,求证:AB=AG;
(3)在(2)的条件下,已知AB=1,求OD的长.
解:(1)证明:∵矩形ABCD,∴∠BAF=∠ABE=90°,∵EF⊥AD,∴四边形ABEF是矩形,
∵AE平分∠BAD,∴EF=EB,∴四边形ABEF是正方形;
(2)∵AE平分∠BAD,∴∠DAG=∠BAE,在△AGD和△ABE中,,
∴△AGD≌△ABE(AAS),∴AB=AG;
(3)∵矩形ABCD,∴∠BAF=∠ABE=90°,∵EF⊥AD,∴四边形ABEF是矩形,∵AE平分∠BAD,∴EF=EB,∠BAE=∠DAG=45°,∴四边形ABEF是正方形;∴AB=AF=1,∵△AGD≌△ABE,∴DG=AB=AF=AG=1,∴AD=,∠DAG=∠ADG=45°,∴DF=﹣1,∵EF⊥AD,∴∠FDO=∠FOD=45°,∴DF=FO=﹣1,∴DO=DF=2﹣.
26.(如图,四边形ABCD是正方形,点O为对角线AC的中点.
(1)问题解决:如图①,连接BO,分别取CB,BO的中点P,Q,连接PQ,则PQ与BO的数量关系是 ,位置关系是 ;
(2)问题探究:如图②,△AO'E是将图①中的△AOB绕点A按顺时针方向旋转45°得到的三角形,连接CE,点P,Q分别为CE,BO'的中点,连接PQ,PB.判断△PQB的形状,并证明你的结论;
(3)拓展延伸:如图③,△AO'E是将图①中的△AOB绕点A按逆时针方向旋转45°得到的三角形,连接BO',点P,Q分别为CE,BO'的中点,连接PQ,PB.若正方形ABCD的边长为1,求△PQB的面积.
解:(1)∵点O为对角线AC的中点,∴BO⊥AC,BO=CO,∵P为BC的中点,Q为BO的中点,∴PQ∥OC,PQOC,∴PQ⊥BO,PQBO;故答案为:PQBO,PQ⊥BO.
(2)△PQB的形状是等腰直角三角形.理由如下:连接O'P并延长交BC于点F,∵四边形ABCD是正方形,∴AB=BC,∠ABC=90°,∵将△AOB绕点A按顺时针方向旋转45°得到△AO'E,∴△AO'E是等腰直角三角形,O'E∥BC,O'E=O'A,∴∠O'EP=∠FCP,∠PO'E=∠PFC,又∵点P是CE的中点,∴CP=EP,在△O′PE和△FPC中,∴△O'PE≌△FPC(AAS),∴O'E=FC=O'A,O'P=FP,∴AB﹣O'A=CB﹣FC,∴BO'=BF,∴△O'BF为等腰直角三角形.∴BP⊥O'F,O'P=BP,∴△BPO'也为等腰直角三角形.又∵点Q为O'B的中点,∴PQ⊥O'B,且PQ=BQ,∴△PQB的形状是等腰直角三角形;
(3)延长O'E交BC边于点G,连接PG,O'P.∵四边形ABCD是正方形,AC是对角线,∴∠ECG=45°,由旋转得,四边形O'ABG是矩形,∴O'G=AB=BC,∠EGC=90°,∴△EGC为等腰直角三角形.∵点P是CE的中点,∴PC=PG=PE,∠CPG=90°,∠EGP=45°,在△O'GP和△BCP中,,∴△O'GP≌△BCP(SAS),∴∠O'PG=∠BPC,O'P=BP,∴∠O'PG﹣∠GPB=∠BPC﹣∠GPB=90°,∴∠O'PB=90°,∴△O'PB为等腰直角三角形,∵点Q是O'B的中点,∴PQO'B=BQ,PQ⊥O'B,∵AB=1,∴O'A,∴O'B,∴BQ.∴S△PQBBQ•PQ.
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