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专项08特殊四边形的性质和判定
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【命题解码·定方向】命题趋势+2026年预测
【解题建模·通技法】析典例,建模型,技法贯通破类题/变式
【实战刷题·冲高分】精选中考大题+名校模拟题,强化实战能力,得高分
PART
命题解码•定方向
近五年广东中考,特殊四边形为必考核心内容,分值约10-15分。矩形考查频率最高,菱形次之,正方
形难度最大。题型分布:选择填空考查折叠变换(如2020年第10题正方形折叠)、角度计算(菱形、
矩形对角线性质),解答题常作为几何压轴(如2021年第22题菱形与平行四边形综合),与全等、相
似、圆等知识深度融合。
#二、全国2026年命题趋势分析
2026年全国中考特殊四边形命题将延续“基础+综合+压轴”格局,呈现三大趋势:
*一是基础考查稳定*。选择填空将继续考查特殊四边形的性质判定辨析,如矩形对角线相等、菱形对
角线垂直、正方形轴对称等基本要素,难度中等。
*二是综合应用深化*。解答题将强化折叠与动点背景下的综合问题。折叠问题侧重利用勾股定理和相
似三角形建立方程;动点问题常与“将军饮马”最值模型、“手拉手”旋转模型结合,考查分类讨论思
想。矩形、菱形、正方形与相似三角形、锐角三角函数的综合题将频繁出现在压轴位置,“十字模型”
和“一线三等角”在四边形背景下的运用值得重点关注。
*三是创新题型涌现*。部分考区可能出现仅用无刻度直尺在特殊四边形中作图的创新题,需关注几何
作图的推理要求。含参问题与存在性问题的考查力度可能加大,进一步提升代数与几何的综合运用能力。
拼三、全国2026年预测
2026年中考,特殊四边形的性质判定仍是解答题热点,需熟练掌握对角线、对称性等核心性质。折叠与
动点最值问题必考,常结合勾股定理和相似求解。正方形背景的旋转综合题难度较大,可能作为压轴题
出现。菱形和矩形的综合题预计稳定在解答题前两问。备考应强化模型识别能力,重点训练“十字模型”
和构造辅助线技巧。
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PART
02
解题建模•通技法
>题型01矩形的性质和判定综合问题<《
析典侧:建模型
1.
(2025广东东莞一模)如图,在矩形ABCD中,过对角线BD的中点O作BD的垂线EF,分别交
AD,BC于点E,F.
E
(I)证明:四边形EBFD是菱形;
(2)若BF=2,∠EBF=60°,求BD的长.
研考点通技法
一一-一一一-一
」1.灵活运用性质
矩形对角相等且互补(均为90°),对角线相等且互相平分。遇对角线可证等腰三角形;利用直角得勾!
」股定理求边长;结合折叠问题,注意对应边相等、角相等。
12.判定方法选择
优先证平行四边形再加条件:有一个角是直角或对角线相等。若己知直角较多,直接证三个角为直角。
·注意菱形加直角得矩形,或对角线相等且互相平分。
!3.构造辅助线
遇中点连接构造中位线或斜边中线;求线段和最小值作对称点;矩形翻折时作垂直证全等。设未知数表·
!示边长,利用勾股或面积法列方程,最终检验点是否在边上。
破类题提能力
1.(2025广东佛山三模)在矩形ABCD中,AB=6,AD=8,点P为AD上一动点.
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图1
图2
(I)如图1,过点P分别作AC、BD的垂线,垂足分别为E、F,求PE+PF的值;
(2)如图2,点A和点D关于BP的对称点分别为和D.
①若DP=2,试判断四边形ABA'P的形状,并说明理由:
②当AADD'为直角三角形时,求AP的长,
2.(2025广东广州模拟预测)(1)如图1,在矩形ABCD中,点E,F分别在边DC,BC上,
AE⊥DF,垂足为点G,求证:△ADEADCF.
【问题解决】
(2)如图2,在正方形ABCD中,点E,F分别在边DC,BC上,AE=DF,延长BC到点H,使
CH=DE,连接DH,求证:∠ADF=∠H.
【类比迁移】
(3)如图3,在菱形ABCD中,点E,F分别在边DC,BC上,AE=DF=10,DE=7,∠AED=60°,
求CF的长,
D
B
图1
图2
图3
>题型02菱形的性质和判定综合问题<〈
析典侧:建摸理
1.(2026广东汕头一模)如图,菱形ABCD的周长为40cm,对角线AC,BD相交于点O,且AC与BD
的长度之比为43,过点D作DH⊥AB于点H,交AC于点G,连接OH.
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(1)求DH的长;
②味98的t
考点通技法
!1.活用菱形性质
菱形四边相等,对角线互相垂直平分且平分内角。遇对角线可构造直角三角形(边长、半对角线、高)
常用勾股定理求边长或面积(S=1×d×d2)。
|2.判定方法选择
先证平行四边形,再加邻边相等或对角线垂直;或直接证四边相等。若己知角等,可证等边三角形得菱
」形。注意矩形加邻边相等得正方形,区分菱形。
13.构造与计算
作菱形的高或连接对角线,将问题转化为三角形全等或相似。设未知数列方程(如设边长为,对角线
1为2x,2y,有a2=x2+y2)。最后检验角平分线是否对应正确。
破类题提能力
1.(2026广东广州模拟预测)如图,在菱形ABCD中,∠A=60°,点E为边AB上一点,且AE=2,
BE=1,点F为AD上动点,且△FEB∽△FGC.
C
(1)求∠D的度数:
(2)连接EG,,若E,G,C三点共线,求AF的长;
(3)连接BG,求BG的最小值
2.(2026广东广州一模)如图,在菱形ABCD中,∠DAB=60°,AB=4,点E为边BC上一个动点(不
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与点B、C重合),边AB关于AE对称的线段为AF,连接DF.
D
B
B
备用图
(1)当AF平分∠DAE时,求∠BAE的度数为
(2)延长DF,交射线AE于点G,当BE=2时,求AG的长;
(③)在(1)的条件下,连接BF交AE于点M,作EN1AB交AB的延长线于点N,连接MN.试探究B是
MN
否为定值?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由.
>
题型03正方形的性质和判定综合问题<《
析典例:建摸理
1.
(2025广东广州一模)如图,边长为4的正方形ABCD的对角线AC,,BD相交于点O,点E在对角线
BD上运动(不与点B,O重合),连接CE.
(I)连接AE,求AE的取值范围;
(2)F为BEC边CE外侧一点,连接EF,CF,DF,且△BECn△CEF,
①求证:DE⊥DF;
②设△CEF外接圆OP的半径为r,连接AP,AP=y,当点E在线段OD上运动时,求y与r之间的函数
关系式(r为自变量)·
砑考点通技法
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厂一-一一
1.整合性质解题
正方形兼具矩形(四角90°、对角线相等)与菱形(四边相等、对角线垂直平分且平分内角)。遇对
1角线得等腰直角三角形(45°),常用勾股定理或三角函数求边长、面积(S=a2)。
2.判定路径选择
优先判定矩形+邻边相等,或菱形+一个角为直角。也可直接证四边相等且四角相等。注意对角线互相垂
直平分且相等也可得正方形。
3.模型与辅助线
遇中点、垂直或旋转,常构造“K型”全等或“手拉手”模型。正方形翻折时,设未知数利用勾股列方
程。求最值可作对称点。最后验证点是否在边上,结论是否合理。
破送题提能力
1.(2026广东东莞模拟预测)按要求完成问题
G
E
图1
图2
图3
(I)如图1,四边形ABCD为正方形,点E是边BC上的一点,以AE为边作正方形AEFG,使得A,G两点
在BE的同侧,连接CF,求CF的值:
BE
(2)如图2,当点E在BC的延长线上,BD的延长线与AF交于点H,若HD=√2,FH=5√2,求BE的长:
(3)如图3,在矩形ABCD中,AB=1,点E为BC边上的一点,以AE为边作矩形AEFG,且
BC_EE-V2,连接AP和GP,当aAGP为以GP为腰的等腰三角形时,求BE的长
AB AE
2.(2025·广东惠州一模)己知正方形ABCD中,E是BC上一动点,过点E作EF⊥AE交正方形的外角
∠DCL的平分线于点F.
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E
图①
图②
备用图
(1)【动手操作】
如图①,在BA上截取BQ=BE,连接EQ,根据题意在图中画出图形,图中∠AQE=度
(2)【深入探究】E是线段BC上的一个动点,如图②,过点F作FG∥AE交直线CD于点G,以CG为斜边
向右作等腰直角三角形HCG,点H在射线CF上,连接AG.试判断四边形AEFG的形状,并证明.
(3)【拓展应用】
E是射线BC上的一个动点,过点F作FG∥AE交直线CD于点G,以CG为斜边向右作等腰直角三角形
HCG,点H在射线CF上,连接AG.若AB=5,CE=2,求线段AG的长,
>题型04特殊四边形仲尺规作图中证明与计算<《
析典侧建摸型
1.
(2026广东广州模拟预测)如图,BD是矩形ABCD的对角线,AB=4,AD=8.
(I)尺规作图:作BD的中垂线1,垂足为O,1与AD相交于点E;(保留作图痕迹,不写作法)
(2)在(1)的条件下,连接BE,求线段BE的长.
研考点通技法
!1.理解作图步骤
明确尺规作图的具体操作(如作垂直平分线、角平分线、过点作垂线)。分析作图结果在特殊四边形中!
!产生的点、线关系(如中点、等角、对称点)。
2.证明作图结论
根据作图性质(如中垂线得等腰、角平分线得等角),结合特殊四边形性质(矩形对角线相等、菱形对
角线垂直)证全等或相似,得出边等、角等或平行关系。
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3.计算线段或角度
将作图产生的点视为己知条件,设未知数表示边长,利用勾股定理、三角函数或面积法列方程。注意尺
规作图隐含的特殊点(如重心、内心),最后检验是否符合作图规范。
破送题提能力
1.
(2026广东广州一模)如图,己知四边形ABCD为矩形.
(1I)尺规作图:在线段CD上作点E,使得CE=ED,连接BE,AC(保留作图痕迹,不写作法);
(2)若AB=2,BC=√2,求证:△BCE∽aABC.
2.(2026广东佛山一模)如图,AC是平行四边形ABCD的一条对角线.
(I)实践与操作:用尺规作图法作对角线AC的垂直平分线,交AB于点E,交CD于点F;(保留作图痕迹,
不要求写作法)
(2)应用与证明:在(1)的条件下,连接CE、AF,求证:四边形AECF是菱形,
>题型05特殊四边形冲折叠问题<☒
析典侧:建模型
1.(2026广东佛山一模)在口ABCD中,点E,F分别在边AD,BC上,将口ABCD沿EF折叠,使点A
的对应点P落在边CD上,点B的对应点为点G,PG交BC于点H.
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图1
图2
图3
(1)如图1,求证:∠DEP=∠GFH;
(2)如图2,四边形ABCD是正方形,边长为8,当P为CD的中点时,求GH的长;
(③)如图3,四边形ABCD是矩形,连接BG,当DP=2CP,BH=3CH时,求BG的值.
AB
研考点通技法
一■一一一。一。一-一。
I1.找等量关系
折叠前后图形全等,对应边相等、对应角相等。折痕垂直平分对应点的连线。根据这些性质,标出图中!
!相等的边和角,设未知数表示相关线段。
12.
构造直角三角形
将已知边和设出的未知边集中到一个直角三角形中(常用矩形、正方形一角为90°),利用勾股定理列
!方程求解。注意折叠后点的位置变化(如落在边上、对角线上)。
」3.分类讨论与检验
若折叠方式不确定(如点落在不同边上),分情况讨论,分别画图求解。解出未知数后,验证是否满足!
·原始边长范围(如线段长非负且不超过原边长)。最后作答时明确折叠方式。
破类题提能力
1.(2026广东东莞一模)运用发现、探究、拓展解决下列问题.
D
D
B--
图1
图2
图3
备用图
(I)发现:如图1所示,BD是矩形ABCD的对角线,作AF⊥BD交BD于点F,交BC于点E,求证:
△ABE∽△BCD;
(2)探究:如图2,点G是矩形ABCD边BC上一点,连接DG,过点A作AF⊥DG交BC于点E,BG=GE
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,者异探%壳的
DG
(3)拓展:在矩形ABCD中,AB=3,BC=6,点P为BC边上的三等分点,点E和F分别为直线AD和BC上
的点,将矩形ABCD沿直线EF翻折,点P恰好落在边CD上的点Q处,求PO
EF
的值。
2.(2026广东佛山一模)【问题情境】
折纸是一种许多人熟悉的活动,在数学活动课上,老师让同学们以“图形的翻折”为主题开展数学活动.
D
D
图1
图2
图3
图5
活动一:矩形可折叠
矩形纸片ABCD中,在AD边上取一点P沿BP翻折,使点A落在矩形内部A处;再次翻折矩形,使PD与
PA'所在直线重合,点D落在直线PA'上的点D处,折痕为PE.翻折后的纸片如图1所示.
活动二:折叠可得矩形
如图2,将△ABC纸片沿中位线EH折叠,使点A的对称点D落在BC边上,再将纸片分别沿等腰。BED和
等腰。DHC的底边上的高线EF,HG折叠,折叠后的三个三角形拼合形成一个矩形.类似地,对多边形进
行折叠,若翻折后的图形恰能拼合成一个无缝隙、无重叠的矩形,这样的矩形称为“叠合矩形”,如图3和
图4
【提出问题】
(1)如图1,∠BPE的度数为一:
(2)如图1,若AD=32cm,AB=24cm,求DE的最大值;
(3)口ABCD纸片还可以按图4的方式折叠成一个叠合矩形EFGH,若EF=9,EH=I2,直接写出AD的
长一
【解决问题】
(4)如图5,一张矩形纸片通过活动一中的翻折方式得到四边形MNPQ,其中∠MNP的一边与矩形纸片的
一边重合,∠M=∠P=90°,NP=45cm,MN=35cm,Mg=30cm,求该矩形纸片较长边的长度.
>题型06特殊四边形中旋转问题<《
析典侧:建摸里
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1.(2025广东东莞三模)把矩形ABCD绕点A逆时针旋转得到矩形ABCD,点B,C,D的对应点分别
为B,C,D,
图1
图2
图3
【知识技能】(1)如图1,当点B落在AD上时,连接AC,AC',CC'.判断△ACC'的形状并证明,
【数学理解】(2)如图2,当点C落在AD的延长线上时,连接BD,延长C'B'交BC于点E,求证:
BE=CD
【拓展探索】(3)如图3,当点B落在BD上时,连接DD',DD'交B'C'于点F,若CD=3,AD=4,请求
出DF的长
研哮点通技法
1.明确旋转三要素
确定旋转中心、旋转方向和旋转角度。对应点到旋转中心距离相等,对应点与中心连线夹角等于旋转角。
,利用这些性质找出旋转前后的全等三角形或相等线段、角。
12.
构造手拉手模型
若旋转共顶点(如正方形顶点),常出现“手拉手”全等或相似。连接对应点,证新三角形全等,转化
!边角关系。注意旋转角为特殊角(90°、60°)时可导角。
3.设未知数列方程
设旋转后某点坐标或线段长为未知数,利用勾股定理、全等三角形对应边相等或旋转角三角函数列方程。
解出后验证点位置是否在原四边形内,并考虑多解(如顺时针/逆时针旋转)。
破送题提能力
1.(2025·广东深圳三模)友好图形的定义如下:两个完全重合放置的图形,固定一个顶点,将其中一个
图形绕这个顶点旋转,这样的图形称为友好图形,下面我们来探究友好图形旋转的性质.
已知矩形ABCD,将矩形ABCD绕点C旋转到矩形CEFG,AB=6,BC=8.
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A
D
H
E
C
B
G
图1
图2
G
【尝试发现】
(1)如图1,连接DE,BG,在旋转过程中,探究
DE
BG
【类比探究】
(2)如图2,在矩形绕点C旋转的过程中,使CE落在矩形对角线BD上,矩形对角线AC与BD相交于点
O,EF交BC于K,延长FE交AC于点H,求AH的长.
【联系拓广】
(3)将友好矩形ABCD中的△ADC绕点C旋转到△CEF的过程中,当△AEF构成直角三角形时,求出AF
的长
2.(2025·广东深圳模拟预测)如图1所示,边长为4的正方形ABCD与边长为a1<a<4)的正方形
CFEG的顶点C重合,点E在对角线AC上,
正
【问题发现】(1)如图1所示,AE与BF的数量关系为-;
【类比探究】(2)如图2所示,将正方形CFEG绕点C旋转,旋转角为a(0<a<30),请问此时上述结
论是否还成立?如成立写出推理过程,如不成立,说明理由:
【类比迁移】如图3,四边形ABCD、CEGF都是矩形,
AG2'1B=9,AD=12,小明将矩形CEGF绕
CG1
点C顺时针旋转α(0≤u≤360),如图4所示。
(3)请直接写出C的值为一
BE
(4)在旋转过程中,当点B、E、F在同一条直线上时,请求出AG的长度.
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(提示:要分类讨论,如图5当点E在线段BF上时;如图6当点E在BF的延长线上时)
>题型07特殊四边形冲新定义型问题<《
析典例建摸興
1.(2026广东珠海一模)定义:如题图1,点M,N把线段AB分割成AM,MN和BN,若以AM,
MN,BN为边的三角形是一个直角三角形,则称点M,N是线段AB的勾股分割点,
B
B
图1
图2
图3
(1)已知点M,N是线段AB的勾股分割点,若AB=12,AM=3,求BN的长;
2痴图2,在菱形BCD中,点E、F分别在BC、CD上,BE=BC,DF-c0,A、4F分别交BD于
点M、N.求证:M、N是线段BD的勾股分割点:
(3)如图3,点C是线段AB上的一定点,AC<AB,请在BC上画一点D,使得C,D是线段AB的勾股分
割点(请用尺规进行作图)
研考点通技法
一一一一-
11.解读定义,转化条件
圈出新定义的关键词(如“等角点”、“倍长边”),结合特殊四边形(矩形、菱形、正方形)的性质,
将其转化为数学表达式(如距离相等、角度关系、比例式)。
12.分类讨论对应位置
新定义中顶点对应或点的位置可能不确定(如在边上、对角线上),需按不同情况画图分类讨论。利用
」全等、相似或勾股定理列出方程求解。
3.
验证解的存在性
解出的参数需满足定义中的限制条件(如点在四边形内部、线段非负)。代入原图验证是否与特殊四边
形性质矛盾(如菱形对角线垂直),并判断是否有多解或需要舍去。
破送题提能力
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1.(2026广东.一模)定义:菱形一边的中点与它所在边的对边的两个端点连线所形成的折线,叫做菱形
的折中线.例如,如图1,在菱形ABCD中,E是CD的中点,连接AE,BE,则折线AEB叫做菱形ABCD
的折中线,折线AEB的长叫做折中线的长.
己知,在菱形ABCD中,AB=k,E是CD的中点,连接AE,BE.
D
图1
图2
(1)如图1,若∠D=120°,k=10,求折中线AEB中较长的AE;
(2)如图2,若∠C=∠AEB,请探究折中线AEB的长与k之间的数量关系式,并说明理由:
(3)若k=I0,且折中线AEB中的AE或BE与菱形ABCD的一条对角线相等,求折中线AEB的长.
2.(2026广东深圳一模)综合与实践
在数学学习中,我们发现除了己经学过的四边形外,还有很多比较特殊的四边形.请结合已有经验,对下
列特殊四边形进行研究,
【定义】如果四边形的一条对角线把该四边形分割成两个等腰三角形,且这条对角线是这两个等腰三角形
的腰,那么我们称这个四边形为双等四边形.如图1中,AB=AC=AD,此时四边形ABCD是双等四边形.
F EC
图1
图2
图3
备用图
(1)【初步探究】
如图2,在正方形ABCD中,E、F是BC边上的两点,连接AE、DF交于点G.若GE=EF,求证:四
边形ABGD为双等四边形;
(2)【问题解决】
如图3,在(1)的条件下,连接CG,若正方形的边长为4,BF=2,求CG的长;
(3)【拓展应用】
如图4,点E是矩形ABCD内一点,点F是边CD上一点,四边形AEFD是双等四边形,且AD=DE,延长
正交BC于点G,强胺G,若D=5,LEFG=90,C-,求4B的长,
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03
实战刷题·冲高分
(建议用时:45分钟)
刷模拟
1.
(2025广东东莞一模)如图,在矩形ABCD中,过对角线BD的中点O作BD的垂线EF,分别交
AD,BC于点E,F.
B
(I)证明:四边形EBFD是菱形;
(2)若BF=2,∠EBF=60°,求BD的长,
2.(2025·广东广州二模)如图,四边形ABCD中,AB∥CD,AB=BC,AD⊥DC于点D.
B
D
(I)尺规作图:作∠ABC的角平分线,交CD于点E,交AC于点O(不写作法,保留作图痕迹)
(2)连接AE,四边形ABCE的形状,并证明你的结论;
(3)连接OD,若AB=BE=3,求OD长.
3.(2024广东·模拟预测)综合探究
【阅读材料】宽与长的比是5-」(约为0.618)的矩形叫做黄金矩形.黄金矩形给我们以协调、匀称的美
2
感.世界各国许多著名的建筑,为取得最佳的视觉效果,都采用了黄金矩形的设计.
【应用探究】已知:四边形ABCD是黄金矩形,AB=2,BC=√5+1.
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A
B
B
E
B
B
图1
图2
图3
(I)如图1,E是AD边上一点,将矩形ABCD沿着CE折叠,点B的对应点B落在CD的延长线上,点A的
对应点为A,试说明:四边形A'B'DE是黄金矩形:
(2)如图2,将矩形ABCD沿着对角线AC折叠,点B的对应点为B,B'C交AD于点F,求tan /B'AF的值;
(3)在(2)的条件下,分别过B,D作AC的垂线B'M,DN,垂足分别为M,N,连接B'D,如图3,求证:
四边形B'MND是正方形.
4.(2025广东深圳一模)综合与探究
在正方形ABCD中,AB=4,点E是AB边上的动点,连接CE.
D
G
B
图1
图2
图3
备用图
(1I)【探索发现】如图1,过点D作DF⊥CE,求证:△CFD∽aEBC;
(2)【类比探究】如图2,过点B作BF⊥CE于点F,连接DF,当△CFD是等腰三角形时,求此时AE的长
度与△CFD的面积:
(3)【拓展延伸】如图3,过点B作BF⊥CE于点F,连接DF,将△CFD沿CE翻折得到△CFG,FG交BC
于点H,求出线段CH的最小值
5.(2025·广东深圳模拟预测)四边形ABCD是正方形,E、F分别是CD,BC边上两点,且满足
DE=CF,连接AE和DF交于G,连接BG.
D
D
D
M
B
图1
图2
图3
(I)【探究发现】如图1,数学兴趣小组探究发现,无论点E在何处,总有AE⊥DF,且AE=DF,请证明这
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个结论
(②)【类比应用】当E是CD边中点,经过度量后发现BG=AB,兴趣小组的同学经过自主探究后,小明和
小雅各给出了一种方法
小明思路:延长DF和AB交于P,可证得△PBF≌△DCF,可得B是AP中点,即GB是Rt△AGP斜边中线,
所以BG=AB.
小雅思路:过B作BH⊥AE于H,延长BH交AD于K,可证得AK=DK,可得H是AG中点,得到BH是
AG的垂直平分线,所以BG=AB.
G
B
B
小明思路
小雅思路
:F分M是AB边上点,且}连接MG,游类比上面的中一种方法说明
如图2,若CE-BF1
AM=GM
【拓展位用】如图3.者形5->,M是延长我上一点,当8M。
时(用含的式
DE CF
AB
子表示),AM=GM.
6.(2025·广东深圳模拟预测)综合与探究
【定义】三角形一边上的点(中点除外)将该边分为两条线段,且这两条线段的积等于这个点到该边所对
顶点连线的平方,则称这个点为三角形该边的“中项点”.如图1,ABC中,点D是BC边上一点,连接
AD,若AD2=BD·CD,则称点D是ABC中BC边上的中项点”.
【概念理解】
(1)①在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CD⊥AB于点D,判断D
(填“是”或“否”)为ABC中
AB边上的“中项点”.
D
图1
图2
②如图2,在矩形ABCD中,点E为BC边上的动点,连接DE交对角线AC于点F,已知矩形的边AD为a
,DC为b,设BE长为x,问:当矩形ABCD的AD边与DC边之比满足什么条件时,F同时为△ADC和
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△DCE的边上“中项点”,并求出此时x的值.
【性质应用】
(2)如图3,在菱形ABCD中,点E为BC边上的一点,连接DE交对角线AC于点F,点F恰好是△ACD
中AC边上的“中项点”,求证:点F也是△CDE中DE边上的“中项点”:
D
图3
备用图
备用图
【性质拓展】
(3)若把(2)中的条件“点E为BC边上的一点”改为“点E为直线BC上的一点”,若菱形的边长为5,
BE=3,求DF的长度.
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专项08 特殊四边形的性质和判定
内容导航
【命题解码·定方向】命题趋势+2026年预测
【解题建模·通技法】析典例,建模型,技法贯通破类题/变式
【实战刷题·冲高分】精选中考大题+名校模拟题,强化实战能力,得高分
近五年广东中考,特殊四边形为必考核心内容,分值约10-15分。矩形考查频率最高,菱形次之,正方形难度最大。题型分布:选择填空考查折叠变换(如2020年第10题正方形折叠)、角度计算(菱形、矩形对角线性质),解答题常作为几何压轴(如2021年第22题菱形与平行四边形综合),与全等、相似、圆等知识深度融合。
## 二、全国2026年命题趋势分析
2026年全国中考特殊四边形命题将延续“基础+综合+压轴”格局,呈现三大趋势:
**一是基础考查稳定**。选择填空将继续考查特殊四边形的性质判定辨析,如矩形对角线相等、菱形对角线垂直、正方形轴对称等基本要素,难度中等。
**二是综合应用深化**。解答题将强化折叠与动点背景下的综合问题。折叠问题侧重利用勾股定理和相似三角形建立方程;动点问题常与“将军饮马”最值模型、“手拉手”旋转模型结合,考查分类讨论思想。矩形、菱形、正方形与相似三角形、锐角三角函数的综合题将频繁出现在压轴位置,“十字模型”和“一线三等角”在四边形背景下的运用值得重点关注。
**三是创新题型涌现**。部分考区可能出现仅用无刻度直尺在特殊四边形中作图的创新题,需关注几何作图的推理要求。含参问题与存在性问题的考查力度可能加大,进一步提升代数与几何的综合运用能力。
## 三、全国2026年预测
2026年中考,特殊四边形的性质判定仍是解答题热点,需熟练掌握对角线、对称性等核心性质。折叠与动点最值问题必考,常结合勾股定理和相似求解。正方形背景的旋转综合题难度较大,可能作为压轴题出现。菱形和矩形的综合题预计稳定在解答题前两问。备考应强化模型识别能力,重点训练“十字模型”和构造辅助线技巧。
题型01 矩形的性质和判定综合问题
析典例·建模型
1.(2025·广东东莞·一模)如图,在矩形中,过对角线的中点O作的垂线,分别交于点E,F.
(1)证明:四边形是菱形;
(2)若,,求的长.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】本题考查菱形的判定及性质,勾股定理,全等三角形判定及性质,含30度的直角三角形三边关系等.
(1)先证明,可得四边形是平行四边形,即可得到本题答案;
(2)利用菱形性质得到,再利用勾股定理求出,继而得到本题答案.
【详解】(1)证明:四边形是矩形,是对角线的中点,
∴,,
,
在和中,
,
∴,
,
又∵,
四边形是平行四边形,
,
四边形是菱形;
(2)解:四边形是菱形,
,
,
,
,
.
研考点·通技法
1. 灵活运用性质
矩形对角相等且互补(均为90°),对角线相等且互相平分。遇对角线可证等腰三角形;利用直角得勾股定理求边长;结合折叠问题,注意对应边相等、角相等。
2. 判定方法选择
优先证平行四边形再加条件:有一个角是直角或对角线相等。若已知直角较多,直接证三个角为直角。注意菱形加直角得矩形,或对角线相等且互相平分。
3. 构造辅助线
遇中点连接构造中位线或斜边中线;求线段和最小值作对称点;矩形翻折时作垂直证全等。设未知数表示边长,利用勾股或面积法列方程,最终检验点是否在边上。
破类题·提能力
1.(2025·广东佛山·三模)在矩形中,,点为上一动点.
(1)如图1,过点分别作、的垂线,垂足分别为、,求的值;
(2)如图2,点和点关于的对称点分别为和.
①若,试判断四边形的形状,并说明理由;
②当为直角三角形时,求的长.
【答案】(1)
(2)①四边形是正方形,理由见解析;②或
【分析】本题考查了矩形的性质,相似三角形的判定与性质,勾股定理;
(1)由矩形和勾股定理得到,,再根据求解即可;
(2)①由得到,则,由对称得到,,即可得到,结合,得到四边形是正方形;
②由对称得到,,,,,,即可证明三点共线,则,再由为直角三角形,得到或,据此分情况讨论,利用相似三角形的判定和性质求解即可.
【详解】(1)解:连接,如图所示,
∵四边形是矩形,
∴,,,,,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴;
(2)解:①四边形是正方形,理由如下:
如图,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵点和点关于的对称点分别为和,
∴,,,
∴,
∴,,,
∴,
∴,
∴四边形是菱形,
∵,
∴四边形是正方形;
②∵点和点关于的对称点分别为和,
∴,,,,,,
∵,
∴,
∴,
∴三点共线,
∴,
∵为直角三角形,
∴或,
当时,
∵,
∴,即在上,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
解得,
∴;
当时,
由对称可得垂直平分,
∴,,
∴,
∴,
∴,
∴,
综上所述,当为直角三角形时,或.
2.(2025·广东广州·模拟预测)(1)如图,在矩形中,点,分别在边,上,,垂足为点.求证:.
【问题解决】
(2)如图,在正方形中,点,分别在边,上,,延长到点,使,连接.求证:.
【类比迁移】
(3)如图,在菱形中,点,分别在边,上,,,,求的长.
【答案】(1)见解析(2)见解析(3)
【分析】(1)由矩形的性质得,再证,即可得出结论;
(2)由正方形的性质先证,得出,再证,得出,然后由平行线的性质得,即可得出结论;
(3)延长至点,使,连接,先证,得出,,再证是等边三角形,得,即可解决问题.
【详解】(1)证明:四边形是矩形,
,
,
,
,
,
,
;
(2)证明:四边形是正方形,
,,,
在和中,
,
,
,
,
,
点在的延长线上,
,
在和中,
,
,
,
,
,
;
(3)解:如图,延长至点,使,连接,
四边形是菱形,
,,
,
在和中,
,
,
,,
,
,
是等边三角形,
,
,
,
即的长为.
题型02 菱形的性质和判定综合问题
析典例·建模型
1.(2026·广东汕头·一模)如图,菱形的周长为,对角线,相交于点,且与的长度之比为,过点作于点,交于点,连接.
(1)求的长;
(2)求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据菱形的性质求出,,结合勾股定理求出,,进一步得出,,根据菱形的性质即可求解;
(2)根据直角三角形的性质得出,推得,根据余弦的定义得出,即可求解.
【详解】(1)解:∵四边形是菱形,
∴,,,,
∵菱形的周长为,
∴.
根据题意可得,
故,
令,,
在中,,
故,
∴,,
∴,.
对于菱形,,
即,
解得,
∴的长为.
(2)解:∵,点是的中点,
故,
即,
在中,,
在中,,
故,
即.
研考点·通技法
1. 活用菱形性质
菱形四边相等,对角线互相垂直平分且平分内角。遇对角线可构造直角三角形(边长、半对角线、高),常用勾股定理求边长或面积(S =× d1×d2)。
2. 判定方法选择
先证平行四边形,再加邻边相等或对角线垂直;或直接证四边相等。若已知角等,可证等边三角形得菱形。注意矩形加邻边相等得正方形,区分菱形。
3. 构造与计算
作菱形的高或连接对角线,将问题转化为三角形全等或相似。设未知数列方程(如设边长为a,对角线为2x, 2y,有a2 = x2+ y2)。最后检验角平分线是否对应正确。
破类题·提能力
1.(2026·广东广州·模拟预测)如图,在菱形中,,点为边上一点,且,,点为上动点,且.
(1)求的度数;
(2)连接,若,,三点共线,求的长;
(3)连接,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据菱形的性质即可求解;
(2)延长至点使得,连接,根据菱形的性质得到,,进而推出是等边三角形,通过证明,得到,根据E,G,C三点共线得出,再证明得到,设,列出方程并求解,即可得出答案;
(3)延长至,使得,连接,,证明,得出,进而可得得出四点共圆,则,证明,结合(2)可得得出,根据得出点在圆弧上运动,设外心为,连接,得出的半径为,同理可得,在上取点,使得,连接,得可得在以为圆心为半径的圆上运动,连接,过点作的垂线,交的延长线于点,交于点,进而求得的长,根据,即可求解.
【详解】(1)解:∵四边形是菱形,
∴,
∴;
(2)解:如图,延长至点使得,连接,
∵,,
∴,
∵四边形是菱形,
∴,,
∵,,
∴是等边三角形,
∴,,
∵,
∴,,,
∴,,即,
∴,
∴,
∵E,G,C三点共线,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,
设,则,
∴,
解得,(不符合题意,舍去),
∴;
(3)解:∵,,
∴,
如图,延长至,使得,连接,,
∵
∴,
∴,
∵
∴,即
∴
∴
又∵
∴四点共圆
∴,
∵,
∴,,即
∴
∴
由(2)可得
∴
∴
又∵
∴点在圆弧上运动
设外心为,连接,
如图,过点作于点,
∵
∴,则
∴,且在上(),
∴
即的半径为,即,
同理可得,
在上取点,使得,连接,
∵
∴
∵,
∴
∴
∴在以为圆心为半径的圆上运动,
∵
连接,过点作的垂线,交的延长线于点,交于点,则,
在中,,
∴
∴
在中,
∴
∴
∴.
2.(2026·广东广州·一模)如图,在菱形中,,,点为边上一个动点(不与点、重合),边关于对称的线段为,连接.
(1)当平分时,求的度数为______;
(2)延长,交射线于点,当时,求的长;
(3)在(1)的条件下,连接交于点,作交的延长线于点,连接.试探究是否为定值?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)为定值
【分析】(1)根据轴对称的性质和角平分线的性质可得,则;
(2)过点作的垂线,交的延长线于点,连接,设,根据菱形的性质可得,,利用三角函数可计算出,,使用勾股定理可得.由轴对称的性质可得,,,根据等腰三角形的性质和三角形内角和定理可计算出,进而得到.由两角相等可判定,计算得,因此;
(3)取的中点,连接,由轴对称的性质可得点为的中点,则是的中位线,因此,,进一步可得.容易得到,从而判断、、、四点共圆,则,因此,为定值.
【详解】(1)解:由轴对称的性质可知,,
∵平分,
∴,
∴;
(2)解:如图,过点作的垂线,交的延长线于点,连接,设,
∵四边形是菱形,
∴,,
∴,,
在中,,,
∴,
由勾股定理可得,,
由轴对称的性质可得,,,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,即,
∴,
∴;
(3)解:如图,取的中点,连接,
由(1)可知,,
∴,,
∵由关于对称得到,
∴垂直平分,
∴点为的中点,,,
∵点为的中点,
∴是的中位线,
∴,,
∴,
∵于点,
∴,
∵,
∴、、、四点共圆,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴为定值.
题型03 正方形的性质和判定综合问题
析典例·建模型
1.(2025·广东广州·一模)如图,边长为4的正方形的对角线,相交于点,点在对角线上运动(不与点,重合),连接.
(1)连接,求的取值范围;
(2)为边外侧一点,连接,,,且.
①求证:;
②设外接圆的半径为,连接,,当点在线段上运动时,求与之间的函数关系式(为自变量).
【答案】(1);
(2)①见解析;②.
【分析】(1)利用正方形的性质结合勾股定理求解即可;
(2)①在线段上取点,使,连接,证明,推出,,再证明,据此计算即可得到;
②先证明点在边上,再利用勾股定理求解即可.
【详解】(1)解:如图,
当点与点重合时,的长最短,
∵边长为4的正方形,
∴,,
∴,
∴;
(2)①证明:在线段上取点,使,连接,
∵,
∴,,即,
∵,,
∴,
∴,,
∵,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,即;
②作线段和的垂直平分线,相交于点,连接,,,此时点为外接圆的圆心,
∴,
∵,
∴,
∴,
设,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
又,
∴,
∵,
∴点在边上,
∵,,,
∴,
∴.
研考点·通技法
1. 整合性质解题
正方形兼具矩形(四角90°、对角线相等)与菱形(四边相等、对角线垂直平分且平分内角)。遇对角线得等腰直角三角形(45°),常用勾股定理或三角函数求边长、面积(S = a2)。
2. 判定路径选择
优先判定矩形+邻边相等,或菱形+一个角为直角。也可直接证四边相等且四角相等。注意对角线互相垂直平分且相等也可得正方形。
3. 模型与辅助线
遇中点、垂直或旋转,常构造“K型”全等或“手拉手”模型。正方形翻折时,设未知数利用勾股列方程。求最值可作对称点。最后验证点是否在边上,结论是否合理。
破类题·提能力
1.(2026·广东东莞·模拟预测)按要求完成问题
(1)如图1,四边形为正方形,点E是边上的一点,以为边作正方形,使得A,G两点在的同侧,连接,求的值;
(2)如图2,当点E在的延长线上,的延长线与交于点H,若,,求的长;
(3)如图3,在矩形中,,点E为边上的一点,以为边作矩形,且,连接和,当为以为腰的等腰三角形时,求的长.
【答案】(1)
(2)
(3)或
【分析】(1)过点作的垂线交延长线于点,证明,得到,再证明,即可求解;
(2)连接交于点,过作交延长线于点,延长、交于点,易证为等腰直角三角形,再通过判定得到,进而证得,然后由判定得到点为的中点,故,在中,利用勾股定理求得的值,进而计算出的长度;
(3)连接,证明,得到,推出三点共线,易证四点共圆,证明,分和两种情况讨论即可.
【详解】(1)解:过点作的垂线交延长线于点,
∵四边形是正方形,四边形是正方形,
∴,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴;
(2)解:连接交于点,过作交延长线于点,延长、交于点,
∵四边形是正方形,
∴,,
∴为等腰直角三角形,
∴,,
∵四边形是正方形,
∴,,
∵,,
∴,,
∴,
,,
又,
,
∵,
∴,
为中点,,,
在中,,
解得,
,
,
∴.
(3)解:连接,
∵四边形是矩形,四边形是矩形,
∴,,
∴,
∴,
∵,即,
∴,
∴,
∴三点共线,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴四点共圆,
∴,
∴,
∴,
∵为以为腰的等腰三角形,
∴或,
当时,如图,
则,即,
∵,,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴;
当时,如图,
则,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴;
综上,当为以为腰的等腰三角形时,的长为或.
2.(2025·广东惠州·一模)已知正方形中,是上一动点,过点作交正方形的外角的平分线于点.
(1)【动手操作】
如图①,在上截取,连接,根据题意在图中画出图形,图中_____度.
(2)【深入探究】是线段上的一个动点,如图②,过点作交直线于点,以为斜边向右作等腰直角三角形,点在射线上,连接.试判断四边形的形状,并证明.
(3)【拓展应用】
是射线上的一个动点,过点作交直线于点,以为斜边向右作等腰直角三角形,点在射线上,连接.若,,求线段的长.
【答案】(1);
(2)矩形是正方形;见解析;
(3)线段的长为或.
【分析】本题考查了正方形的性质与判定、等腰直角三角形的性质、全等三角形的判定与性质以及勾股定理,关键是通过构造辅助线证明三角形全等,推导线段相等关系,结合特殊四边形的判定定理进行推理,并根据动点的位置进行分类讨论.
(1)利用正方形的直角性质,结合证为等腰直角三角形,再通过邻补角的和差关系计算的度数;
(2)先在上截取,证明得,再构造辅助线证得,结合证平行四边形,再由垂直证矩形,最后由邻边相等证正方形;
(3)分点在线段上和点在延长线上两种情况,先证明两种情况下四边形均为正方形,得到,再利用勾股定理分别计算的长度,即可得的长.
【详解】(1)解:根据题意画图如图;
∵四边形是正方形,
∴,
又∵,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∵,
∴;
(2)解:四边形为正方形,证明如下:
在上截取,连接,
∵四边形是正方形,
∴,,
∴,即,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴,
∵平分,,
∴,
∴,
∵,
∴,
又∵,
∴,
在和中,,,,
∴,
∴,
在上截取,连接,则,
∵,,
∴,,
是等腰直角三角形,
,,
,,
,
,
,
∴,
∴,
又∵,
∴四边形是平行四边形,
∵,
∴平行四边形是矩形,
又∵,
∴矩形是正方形;
(3)解:①当点在线段上时,
由(2)知四边形是正方形,
∴,
∵,,
∴,
在中,由勾股定理得,
∴;
②当点在延长线上时,延长至,使得,连接,
∵,,且,,
∴,
又∵,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴.
∵,
∴,
∵,,
∴.
在和中,,
∴,
∴.
∵,,
∴,即.
延长至点,使,连接,
∵是等腰直角三角形,
∴,,
∴,且是等腰直角三角形,
∴,
∵,,
∴,,
∴.
在和中,,
∴,
∴.
结合,可得,
又∵,
∴四边形是平行四边形.
∵,
∴平行四边形是矩形,
又∵,
∴矩形是正方形.
,
综上所述,线段的长为或.
题型04 特殊四边形中尺规作图中证明与计算
析典例·建模型
1.(2026·广东广州·模拟预测)如图,是矩形的对角线,,.
(1)尺规作图:作的中垂线l,垂足为O,l与相交于点;(保留作图痕迹,不写作法)
(2)在(1)的条件下,连接,求线段的长.
【答案】(1)见详解;
(2).
【分析】(1)分别以、为圆心,大于为半径画弧即可完成作图;
(2)根据线段垂直平分线的性质得,设,则,结合勾股定理即可求解.
【详解】(1)解:如图;
(2)连接,如图,
为的中垂线,
,
设,则,
∵四边形是矩形,
∴,
在直角中,,
,
,
.
研考点·通技法
1. 理解作图步骤
明确尺规作图的具体操作(如作垂直平分线、角平分线、过点作垂线)。分析作图结果在特殊四边形中产生的点、线关系(如中点、等角、对称点)。
2. 证明作图结论
根据作图性质(如中垂线得等腰、角平分线得等角),结合特殊四边形性质(矩形对角线相等、菱形对角线垂直)证全等或相似,得出边等、角等或平行关系。
3. 计算线段或角度
将作图产生的点视为已知条件,设未知数表示边长,利用勾股定理、三角函数或面积法列方程。注意尺规作图隐含的特殊点(如重心、内心),最后检验是否符合作图规范。
破类题·提能力
1.(2026·广东广州·一模)如图,已知四边形为矩形.
(1)尺规作图:在线段上作点,使得,连接,(保留作图痕迹,不写作法);
(2)若,,求证:.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】(1)根据垂直平分线的作图即可解答;
(2)根据两边成比例且夹角相等的两个三角形相似进行证明即可.
【详解】(1)解:如图,即为所求,
(2)证明:∵四边形为矩形.
∴,
∴,
∵,,
∴
∴.
2.(2026·广东佛山·一模)如图,是平行四边形的一条对角线.
(1)实践与操作:用尺规作图法作对角线的垂直平分线,交于点E,交于点F;(保留作图痕迹,不要求写作法)
(2)应用与证明:在(1)的条件下,连接,求证:四边形是菱形.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】(1)根据线段垂直平分线的作法,按要求作图即可;
(2)根据线段垂直平分线的性质可得,从而得到,,再结合平行四边形的性质可得,可证明,从而得到,即可求证.
【详解】(1)解:如图,直线即为所求;
(2)解:由作法得:垂直平分,
∴,
∴,,
∵四边形是平行四边形,
∴,
∴,
∴,
在和中,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴四边形是平行四边形,
∵,
∴四边形是菱形.
题型05 特殊四边形中折叠问题
析典例·建模型
1.(2026·广东佛山·一模)在中,点,分别在边,上,将沿折叠,使点的对应点落在边上,点的对应点为点,交于点.
(1)如图1,求证:;
(2)如图2,四边形是正方形,边长为8,当为的中点时,求的长;
(3)如图3,四边形是矩形,连接,当,时,求的值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)
【分析】(1)设,由平行四边形的性质可得,,由折叠的性质可得,.由角的关系可计算出,,命题得证;
(2)设,结合正方形的性质和折叠的性质可得,,,使用勾股定理构造方程解出,则.容易证明,则,从而计算出,因此;
(3)延长、交于点,连接,设,则,,由平行可判定,则,因此,.由折叠的性质可得,,,进而得到,则,因此,.结合可计算出,利用勾股定理计算出,进一步计算出,,,最后求出的值即可.
【详解】(1)证明:设,
∵四边形是平行四边形,
∴,
∴,,
由折叠的性质可得,,,
∴,,
∴;
(2)解:设,
∵四边形是正方形,
∴,,
∴,
由折叠的性质可得,,,,
∵点P为的中点,
∴,
在中,,
∴,
解得,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,即,
∴,
∴;
(3)解:如图,延长、交于点,连接,设,
∵,
∴,,
∵四边形是矩形,
∴,,,
∴,
∴,
∴,,
∴,
∵四边形由四边形沿着翻折得到,
∴,,,
∴,
∴,
∴,
∴,,
∴,,
∵,
∴,
在中,,
∴,
在中,,
∴,
∴.
研考点·通技法
1. 找等量关系
折叠前后图形全等,对应边相等、对应角相等。折痕垂直平分对应点的连线。根据这些性质,标出图中相等的边和角,设未知数表示相关线段。
2. 构造直角三角形
将已知边和设出的未知边集中到一个直角三角形中(常用矩形、正方形一角为90°),利用勾股定理列方程求解。注意折叠后点的位置变化(如落在边上、对角线上)。
3. 分类讨论与检验
若折叠方式不确定(如点落在不同边上),分情况讨论,分别画图求解。解出未知数后,验证是否满足原始边长范围(如线段长非负且不超过原边长)。最后作答时明确折叠方式。
破类题·提能力
1.(2026·广东东莞·一模)运用发现、探究、拓展解决下列问题.
(1)发现:如图所示,是矩形的对角线,作交于点,交于点.求证:;
(2)探究:如图,点是矩形边上一点,连接,过点作交于点,,若,探究的值;
(3)拓展:在矩形中,,,点为边上的三等分点,点和分别为直线和上的点,将矩形沿直线翻折,点恰好落在边上的点处,求的值.
【答案】(1)证明过程见解析;
(2);
(3)或.
【分析】(1)由矩形的性质,可得,由直角三角形的两个锐角互余,结合同角的余角相等,可得,即可证得结论;
(2)设,,,证明,可得,可得,即可得的值;
(3)作于点,由矩形的判定和性质,可得,证明,,由已知可得或,即可得的值.
【详解】(1)证明:∵四边形是矩形,
∴,,
∴,,
∵交于点,
∴,
∴,
∴,
∴.
(2)解:∵,,
设,,,
∵,
∴,
∵四边形是矩形,
∴,,,
∴,,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴或(与矛盾,舍去),
∴.
(3)解:作于点,则,
∵在矩形中,,,
∴四边形为矩形,
∴,
根据题意可知,点和点关于直线对称,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,点为边上的三等分点,
当时,,
当时,,
综上所述:或.
2.(2026·广东佛山·一模)【问题情境】
折纸是一种许多人熟悉的活动,在数学活动课上,老师让同学们以“图形的翻折”为主题开展数学活动.
活动一:矩形可折叠
矩形纸片中,在边上取一点沿翻折,使点落在矩形内部处;再次翻折矩形,使与所在直线重合,点落在直线上的点处,折痕为.翻折后的纸片如图1所示.
活动二:折叠可得矩形
如图2,将 纸片沿中位线折叠,使点的对称点落在边上,再将纸片分别沿等腰和等腰 的底边上的高线,折叠,折叠后的三个三角形拼合形成一个矩形.类似地,对多边形进行折叠,若翻折后的图形恰能拼合成一个无缝隙、无重叠的矩形,这样的矩形称为“叠合矩形”,如图3和图4.
【提出问题】
(1)如图1,的度数为 ;
(2)如图1,若,,求的最大值;
(3)纸片还可以按图4的方式折叠成一个叠合矩形,若,,直接写出的长 ;
【解决问题】
(4)如图5,一张矩形纸片通过活动一中的翻折方式得到四边形,其中的一边与矩形纸片的一边重合,,,,,求该矩形纸片较长边的长度.
【答案】(1);(2)的最大值为;(3)15;(4)矩形纸片较长边的长度为或
【分析】(1)由折叠的性质得出,,根据,即得;
(2)设,,则,证明,,得,得,得,根据二次函数的性质,即得的最大值为;
(3)设点B的对应点为M,点D的对应点为N,如图4,由矩形性质和勾股定理,得 ,证明,得,由, ,即得;
(4)分和为矩形的边和角,和为矩形的边和角,两种情况计算矩形的边,比较得出矩形的较长边.
【详解】解:(1)如图1,
由题意得:,,
,
,
,
;
(2)如图1,
设,,则,
由(1)知,
,
四边形为矩形,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
当时,有最大值为,
的最大值为;
(3)解:设点B的对应点为M,点D的对应点为N,如图4,
∵矩形中,,
∴,
∵,
∴,
由折叠的性质得:,
∵中,,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴;
(4)作出原矩形,连接,如图5①,
,,,
,
,
四边形为矩形,
,.
设,则,设,则.
,
.
,
.
,
,
.
,
,
,
,
,
矩形纸片较长边的长度为;
当为矩形的一边时,作出原矩形,如图5②,
设,则,设,
四边形为矩形,
,,,
,
.
,
.
,
,
.
,
,
,
.
,
矩形纸片较长边的长度为;
综上所述,矩形纸片较长边的长度为或.
题型06 特殊四边形中旋转问题
析典例·建模型
1.(2025·广东东莞·三模)把矩形绕点逆时针旋转得到矩形,点,,的对应点分别为,,.
【知识技能】(1)如图1,当点落在上时,连接.判断的形状并证明.
【数学理解】(2)如图2,当点落在的延长线上时,连接,延长交于点,求证:.
【拓展探索】(3)如图3,当点落在上时,连接交于点.若,请求出的长.
【答案】(1)是等腰直角三角形,证明见解析;(2)见解析;(3)
【分析】(1)当点落在上时,旋转角为,由旋转的性质,得,由此即可求解;
(2)如图所示,连接,交于点,由矩形的性质得到,由旋转的性质,得,则,所以有四边形为平行四边形,由平行四边形的性质即可求解;
(3)由勾股定理得到,如图所示,过点作于点,,又,求得,,,,再证明,得到,即可求解.
【详解】解:(1)是等腰直角三角形.证明如下:
∵四边形是矩形,
∴,
∴当点落在上时,旋转角为,
由旋转的性质,得,
∴是等腰直角三角形.
(2)证明:如图所示,连接,交于点,
在矩形中,,,,,
∴,
∴,
∴,
由旋转的性质,得,
∴,
∴,
又,
∴四边形为平行四边形,
∴.
(3)∵四边形是矩形,,
∴,,
∴,
如图所示,过点作于点,
由旋转的性质,得,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
又,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
又,
∴,
∴,即,
解得.
研考点·通技法
1. 明确旋转三要素
确定旋转中心、旋转方向和旋转角度。对应点到旋转中心距离相等,对应点与中心连线夹角等于旋转角。利用这些性质找出旋转前后的全等三角形或相等线段、角。
2. 构造手拉手模型
若旋转共顶点(如正方形顶点),常出现“手拉手”全等或相似。连接对应点,证新三角形全等,转化边角关系。注意旋转角为特殊角(90°、60°)时可导角。
3. 设未知数列方程
设旋转后某点坐标或线段长为未知数,利用勾股定理、全等三角形对应边相等或旋转角三角函数列方程。解出后验证点位置是否在原四边形内,并考虑多解(如顺时针/逆时针旋转)。
破类题·提能力
1.(2025·广东深圳·三模)友好图形的定义如下:两个完全重合放置的图形,固定一个顶点,将其中一个图形绕这个顶点旋转,这样的图形称为友好图形,下面我们来探究友好图形旋转的性质.
已知矩形,将矩形绕点C旋转到矩形,,.
【尝试发现】
(1)如图1,连接,在旋转过程中,探究______
【类比探究】
(2)如图2,在矩形绕点C旋转的过程中,使落在矩形对角线上,矩形对角线与相交于点,交于K,延长交于点H,求的长.
【联系拓广】
(3)将友好矩形中的绕点C旋转到的过程中,当构成直角三角形时,求出的长.
【答案】(1);(2);(3)或或或
【分析】本题考查了矩形的性质,旋转的性质,相似三角形的判定和性质,勾股定理,正确作出辅助线,熟练利用分类讨论的思想是解题的关键.
(1)证明即可解答;
(2)连接,证明求得,再证明,求得,即可解答;
(3)分类讨论,分别为直角时,画出图形,逐一解答即可.
【详解】(1)解:将矩形绕点C旋转到矩形,
,,
,
,
,
,
,
故答案为:;
(2)如图,连接,
,
根据旋转可得,,
,
四边形是矩形,
,,
,
,
,
,
,
,
,
,,
,
,
,
,即,
解得,经检验是原方程的解,
;
(3)①如图,点在上时,,
.,,
,
;
②如图,点在延长线上时,,
,
此时,
;
③如图,当时,过点作于点,
,,
四边形为矩形,
,
根据勾股定理可得,
;
④如图,当时,过点作交于点,
,,
,
,,
,
,
,
在中,,
,
,
,
,
,
,
,
综上所述,的长为或或或.
2.(2025·广东深圳·模拟预测)如图1所示,边长为4的正方形与边长为的正方形的顶点C重合,点E在对角线上.
【问题发现】(1)如图1所示,与的数量关系为 ;
【类比探究】(2)如图2所示,将正方形绕点C旋转,旋转角为,请问此时上述结论是否还成立?如成立写出推理过程,如不成立,说明理由;
【类比迁移】如图3,四边形都是矩形,,,小明将矩形绕点C顺时针旋转,如图4所示.
(3)请直接写出的值为 .
(4)在旋转过程中,当点B、E、F在同一条直线上时,请求出的长度.
(提示:要分类讨论,如图5当点E在线段上时;如图6当点E在的延长线上时)
【答案】(1),理由见解析(2)结论还成立,理由见解析;(3);(4)的长为或
【分析】本题考查了矩形的正方形的性质、相似三角形的判定和性质、平行线等分线段定理、勾股定理等知识点,熟练运用相关知识成为解决问题的关键.
(1)先根据正方形的性质可得,,再根据平行线等分线段定理即可解答;
(2)如图2:连接,根据正方形的性质证明,然后根据相似的性质列比例式求解即可;
(3)如图3,连接.根据矩形的性质可得,进而得到,再证明,然后根据相似三角形的性质即可解答;
(4)分点E在线段上和点E在的延长线上两种情况,分别根据勾股定理、相似三角形的判定与性质求解即可.
【详解】解:(1),理由如下:
∵四边形和四边形是正方形,
∴,
∴,,
∴
∴,即.
故答案为:;
(2)解:上述结论还成立,理由如下:
如图2:连接,
∵,
∴,
在和中,,
∴,
∴(两边对应成比例且夹角相等)
∴,
∴;
(3)如图3,连接.
∵四边形是矩形,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴;
(4)①如图5中,当点E在线段上时,连接,过点C作于J.
∵,,
∴CJ,
∴,,
∴
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴.
②如图6中,当点E在的延长线上时,
同法可得:,
∴.
综上,的长为或.
题型07 特殊四边形中新定义型问题
析典例·建模型
1.(2026·广东珠海·一模)定义:如题图1,点M,N把线段分割成,和,若以,,为边的三角形是一个直角三角形,则称点M,N是线段的勾股分割点.
(1)已知点M,N是线段的勾股分割点,若,,求的长;
(2)如图2,在菱形中,点、分别在、上,,,分别交于点.求证:是线段的勾股分割点;
(3)如图3,点是线段上的一定点,.请在上画一点,使得C,D是线段的勾股分割点(请用尺规进行作图)
【答案】(1)的长为或
(2)证明过程见详解
(3)作图见详解
【分析】(1)设,则,根据勾股定理中直角边与斜边的关系,分类讨论即可求解;
(2)根据菱形的性质设,根据相似三角形的判定和性质得到,则,,则,则,运用勾股定理的计算即可求证;
(3)根据尺规作垂线,垂直平分线的性质作图即可.
【详解】(1)解:∵,
∴,
设,则,
当是斜边时,,
∴,整理得,
∵,
∴原方程无解,即不是斜边;
当是斜边时,,
∴,
解得,,
∴;
当是斜边时,,
∴,
解得,,
∴;
∴的长为或;
(2)解:∵四边形是菱形,
∴,,
设,
∴,
∵,
∴,即,
∴,则,
∵,
∴,即,
∴,则,
∴,
∴,
∴,
,
,
∴,
∴是线段的勾股分割点;
(3)解:如图所示,
以点为圆心,以为半径画弧交于点,
分别以点为圆心,以大于为半径画弧交于点,连接,则为线段的垂直平分线,垂足为点,则,
在上取,
连接,分别以点为圆心,以大于为半径画弧交于点,连接,交于点,则,
在中,,即,
∴点即为所求点的位置.
研考点·通技法
1. 解读定义,转化条件
圈出新定义的关键词(如“等角点”、“倍长边”),结合特殊四边形(矩形、菱形、正方形)的性质,将其转化为数学表达式(如距离相等、角度关系、比例式)。
2. 分类讨论对应位置
新定义中顶点对应或点的位置可能不确定(如在边上、对角线上),需按不同情况画图分类讨论。利用全等、相似或勾股定理列出方程求解。
3. 验证解的存在性
解出的参数需满足定义中的限制条件(如点在四边形内部、线段非负)。代入原图验证是否与特殊四边形性质矛盾(如菱形对角线垂直),并判断是否有多解或需要舍去。
破类题·提能力
1.(2026·广东·一模)定义:菱形一边的中点与它所在边的对边的两个端点连线所形成的折线,叫做菱形的折中线.例如,如图1,在菱形中,E是的中点,连接,,则折线叫做菱形的折中线,折线的长叫做折中线的长.
已知,在菱形中,,E是的中点,连接,.
(1)如图1,若,,求折中线中较长的;
(2)如图2,若,请探究折中线的长与k之间的数量关系式,并说明理由;
(3)若,且折中线中的或与菱形的一条对角线相等,求折中线的长.
【答案】(1)
(2)折中线的长,理由见解析
(3)折中线的长为或
【分析】(1)连接,由菱形的性质可得,,,再证明为等边三角形,结合题意可得,,由勾股定理得出,再由平行线的性质可得,最后再由勾股定理计算即可得出结果;
(2)由菱形的性质可得,,再证明,得出,计算得出,,即可得出结果;
(3)由已知得折中线中的或只能与菱形中较短的对角线相等,分两种情况:当时,过点作,交的延长线于点,过点作于点;当时,过点作,交的延长线于点,连接交于点,分别计算即可得出结果.
【详解】(1)解:如图,连接,
,
∵四边形为菱形,
∴,,,
∴,
∴为等边三角形,
∵E是的中点,
∴,,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴;
(2)解:折中线的长,理由如下:
∵四边形为菱形,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵E是的中点,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴折中线的长;
(3)解:由已知得折中线中的或只能与菱形中较短的对角线相等,
当时,如图,过点作,交的延长线于点,过点作于点,
,
∵四边形为菱形,
∴,,
∵点为的中点,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴四边形为矩形,
∴,,
∴,
∴,
∴此时折中线的长;
当时,如图,过点作,交的延长线于点,连接交于点,
,
∴四边形是平行四边形,
∴,,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴折中线的长,
综上所述,折中线的长为或.
2.(2026·广东深圳·一模)综合与实践
在数学学习中,我们发现除了已经学过的四边形外,还有很多比较特殊的四边形.请结合已有经验,对下列特殊四边形进行研究.
【定义】如果四边形的一条对角线把该四边形分割成两个等腰三角形,且这条对角线是这两个等腰三角形的腰,那么我们称这个四边形为双等四边形.如图1中,,此时四边形是双等四边形.
(1)【初步探究】
如图2,在正方形中,、是边上的两点,连接、交于点.若,求证:四边形为双等四边形;
(2)【问题解决】
如图3,在(1)的条件下,连接,若正方形的边长为,,求的长;
(3)【拓展应用】
如图4,点是矩形内一点,点是边上一点,四边形是双等四边形,且,延长交于点,连接.若,,,求的长.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)的长为或
【分析】(1)根据正方形的性质得出,,根据平行线的性质得出,根据等边对等角得出,即可证明,得出,根据双等四边形的定义即可得出结论;
(2)过点作于,设,在中,利用勾股定理求出,根据得出,,根据相似三角形的性质得出,,利用勾股定理即可求出的长;
(3)分和两种情况,根据,利用相似三角形的性质,结合勾股定理分别求解即可.
【详解】(1)证明:∵四边形是正方形,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∵
∴,
∴,
∴,
∴四边形为双等四边形.
(2)解:如图,过点作于,
∵正方形的边长为,,
∴,
设,
∵,
∴,,
∵,
∴,
解得:,
∵,,
∴,
∴,,
∴,,
∴,,
解得:,,
∴,
∴.
(3)解:如图,当时,过点作于,延长交于,
∵,
∴,
∴,
∴,
设,则,
∴,
解得:(负值舍去),
∴,,,,
设,则,
∴,,,
∵,
∴,
∴,即,
解得:,
∴;
如图,当时,于,延长交于,过点作于,
同理可知,,
∴,
∴,
∵,
∴,,
∴,即,
解得:,
∴,
∵,
∴,
∴,
设,则,,,
∵,
∴,
∴,即,
解得:,
∴;
综上所述:的长为或.
(建议用时:45分钟)
刷模拟
1.(2025·广东东莞·一模)如图,在矩形中,过对角线的中点O作的垂线,分别交于点E,F.
(1)证明:四边形是菱形;
(2)若,,求的长.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】本题考查菱形的判定及性质,勾股定理,全等三角形判定及性质,含30度的直角三角形三边关系等.
(1)先证明,可得四边形是平行四边形,即可得到本题答案;
(2)利用菱形性质得到,再利用勾股定理求出,继而得到本题答案.
【详解】(1)证明:四边形是矩形,是对角线的中点,
∴,,
,
在和中,
,
∴,
,
又∵,
四边形是平行四边形,
,
四边形是菱形;
(2)解:四边形是菱形,
,
,
,
,
.
2.(2025·广东广州·二模)如图,四边形中,,,于点.
(1)尺规作图:作的角平分线,交于点,交于点(不写作法,保留作图痕迹)
(2)连接,四边形的形状,并证明你的结论;
(3)连接,若,求长.
【答案】(1)见解析;
(2)是菱形,见解析;
(3).
【分析】本题考查了基本作图—作角平分线,菱形的判定和性质,勾股定理,直角三角形的性质,掌握菱形的判定方法是解题的关键.
()利用基本作图作角平分线即可;
()由平分,则,再根据平行线的性质得出,故有,然后利用菱形的判定方法证明即可;
()根据菱形的性质和勾股定理求出长,再利用直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半解题即可.
【详解】(1)解:如图,
(2)解:四边形是菱形,理由如下,
如图,
∵平分,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴四边形是平行四边形;
∴四边形是菱形;
(3)解:如图,
∵四边形是菱形,
∴,,,
∴,
∵,
∴.
3.(2024·广东·模拟预测)综合探究
【阅读材料】宽与长的比是 (约为)的矩形叫做黄金矩形.黄金矩形给我们以协调、匀称的美感.世界各国许多著名的建筑,为取得最佳的视觉效果,都采用了黄金矩形的设计.
【应用探究】已知:四边形是黄金矩形,,.
(1)如图1,E是边上一点,将矩形沿着折叠,点B的对应点落在的延长线上,点A的对应点为,试说明:四边形是黄金矩形;
(2)如图2,将矩形沿着对角线折叠,点B的对应点为,交于点F,求的值;
(3)在(2)的条件下,分别过,D作的垂线,,垂足分别为M,N,连接,如图3,求证:四边形是正方形.
【答案】(1)见详解
(2)
(3)见详解
【分析】(1)根据四边形是黄金矩形,,,得出,,,根据折叠可得,,,证出四边形是矩形,根据点B的对应点落在的延长线上,得出,即可得,即可证明四边形是黄金矩形.
(2)根据四边形是黄金矩形,得出,则,根据折叠可得,,,证明,设,则,在中,根据勾股定理列方程求出,则,即可求出.
(3)根据矩形的性质求出,,,,,则,根据折叠可得,,故,根据题意可得,则,证明,则,得出四边形是矩形,根据折叠得,则,在中,解直角三角形得,,求出,得出,即可证出四边形是正方形.
【详解】(1)证明:∵四边形是黄金矩形,,,
∴,,,
根据折叠可得,,,
∴四边形是矩形,
∵,
∴,
∴四边形是黄金矩形.
(2)解:∵四边形是黄金矩形,
∴,
∴,
根据折叠可得,,,
∴,
∴,
设,则,
在中,,
即,
∴,
∴,
∴.
(3)解:∵四边形是黄金矩形,,,
∴,,,,,
∴,
根据折叠可得,,
∴,
∵分别过,D作的垂线,,垂足分别为M,N,
∴,
∴,
在和中
,
∴,
∴,
∴四边形是矩形,
∵,
∴,
在中,,
,
∴
,
∴,
∴四边形是正方形.
【点睛】该题考查了矩形的性质和判定,等腰三角形的判定,勾股定理,二次根式的性质,正方形的判定,全等三角形的性质和判定,解直角三角形,折叠的性质等知识点,解题的关键是掌握以上知识点.
4.(2025·广东深圳·一模)综合与探究
在正方形中,,点E是边上的动点,连接.
(1)【探索发现】如图1,过点D作,求证:;
(2)【类比探究】如图2,过点B作于点F,连接,当是等腰三角形时,求此时的长度与的面积;
(3)【拓展延伸】如图3,过点B作于点F,连接,将沿翻折得到,交于点H,求出线段的最小值.
【答案】(1)见解析
(2)或,的面积为4或
(3)
【分析】(1)由正方形性质得出:,因为证得,进而推导和,通过互余关系得,最终利用两角对应相等完成相似证明;
(2)分两种情况讨论:①当时,作,设,利用为中线及的比例关系解得,此时为等腰直角三角形,面积,且点共线,故;②当时,作,设 ,通过和的勾股定理()解得,进而面积,再结合的比例关系:得,故.综合得或,对应面积为或;
(3)首先利用,说明点在以中点为圆心的圆上,延长交延长线于,设,推导,进而得,从而.要使最小(即最小),需最大,此时与圆相切(即),设,利用建立方程,解得(舍负值),代入得,最终可求.
【详解】(1)证明:∵四边形是正方形,
,
,
,
,
;
(2)如图,作于点H,
,
,
,
,
当为等腰三角形时,只有以下两种可能:
①当时,作于点H,如图所示,
设,
,
,
,
,
,
,
,
,
,即,
解得,,
,为等腰直角三角形,
,
∴此时点A、F、C三点共线,
;
②当时,作于点H,如图所示,
设,
,
,
,
,
,
在中,,
,
解得,
,
,
,
,
即,
解得,
;
综上所述,或2,的面积为或;
(3)的最小值为.理由如下:
,
∴点F在以的中点M为圆心的圆上,延长交的延长线于点N,
设,
,
,
,
,
,
,
,
若最小,即最小,则最大,
当最大时,与圆M相切,即,
设,
,
,
,
解得或(舍),
,
.
的最小值为.
【点睛】本题主要考查正方形的性质(如直角、边相等)、三角形相似(AA判定)与全等(AAS)、等腰三角形的分类讨论、勾股定理、圆的性质(点轨迹、切线)及最值问题(通过相似比例和方程求极值)。解决问题的关键在于巧妙构造辅助线(如垂线、延长线)建立几何关系,将动态问题转化为静态模型,利用相似和全等传递边角关系,并通过方程思想求解未知量,同时注意分类讨论避免遗漏(如小问2的等腰三角形情形),最终综合几何变换(折叠)和圆的性质实现最值优化。
5.(2025·广东深圳·模拟预测)四边形是正方形,、分别是,边上两点,且满足,连接和交于,连接.
(1)【探究发现】如图,数学兴趣小组探究发现,无论点在何处,总有,且,请证明这个结论.
(2)【类比应用】当是边中点,经过度量后发现,兴趣小组的同学经过自主探究后,小明和小雅各给出了一种方法.
小明思路:延长和交于,可证得,可得是中点,即是斜边中线,所以.
小雅思路:过作于,延长交于,可证得,可得是中点,得到是的垂直平分线,所以.
如图,若,是边上一点,且,连接,请类比上面的其中一种方法说明.
(3)【拓展应用】如图,若,是延长线上一点,当______时用含的式子表示,.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)
【分析】(1)证明,根据全等的结论即可证明,;
(2)类比小明思路:延长、交于点,证明,得到,设,,则,得,,,故,得为的中点,进而得为的中线,从而证明结论;
类比小明思路:作于点,交于点,反向延长交的延长线于点,易知四边形为平行四边形.根据,设,,由平行证明,得,设,则,又,根据列方程,解得,故,,即证明,进而可得为的中点,从而知为线段的中垂线,证明结论.
(3)作于点,交于点,交于点,由,可得,即由平行关系证明∽,设,则,再说明为的中点,可得故,而,易知四边形为平行四边形,则,从而得方程,整理可得,解得.
【详解】(1)证明:∵四边形为正方形,
∴,,
∵在和中,
,
∴,
故,,
,
,
即,
即无论点在何处,总有,且.
(2)证明:类比小明思路:
如图所示,延长、交于点,
,
,
,
设,,则,
,
,,,
故,即为的中点,
又,
为的中线,
.
类比小明思路:
作于点,交于点,反向延长交的延长线于点,如图所示,
则,,
∴四边形为平行四边形,
∴.
,
设,,.
.
,
,
,设,
故,.
,
,
解得,
故,,
即,
∵,
∴,
即,
∴点为的中点,
∴为线段的中垂线,
.
(3)解:如图所示,作于点,交于点,交于点,
,
,即.
,
,设,
,.
,
为的中点,从而为的中点,
.
故,
则
,
∵,,
∴,
,
∴四边形为平行四边形,
∴,
,
即,
整理可得,
解得.
故答案为:.
【点睛】本题考查了正方形的性质,全等三角形的判定与性质,相似三角形的判定与性质,直角三角形的性质,平行四边形的判定与性质,中垂线的判定与性质,熟练掌握以上知识点并能类比推理是解题关键.
6.(2025·广东深圳·模拟预测)综合与探究
【定义】三角形一边上的点(中点除外)将该边分为两条线段,且这两条线段的积等于这个点到该边所对顶点连线的平方,则称这个点为三角形该边的“中项点”.如图,中,点是边上一点,连接,若,则称点是中边上的“中项点”.
【概念理解】
(1)①在中,,于点,判断________(填“是”或“否”)为中边上的“中项点”.
②如图,在矩形中,点为边上的动点,连接交对角线于点,已知矩形的边为,为,设长为,问:当矩形的边与边之比满足什么条件时,同时为和的边上“中项点”,并求出此时的值.
【性质应用】
(2)如图,在菱形中,点为边上的一点,连接交对角线于点,点恰好是中边上的“中项点”,求证:点也是中边上的“中项点”;
【性质拓展】
(3)若把(2)中的条件“点为边上的一点”改为“点为直线上的一点”,若菱形的边长为,,求的长度.
【答案】(1)①是;②当时,;(2)证明见解析;(3)
【分析】(1)①证明,推出,可得结论;
②根据矩形的性质得到,要满足点同时为两个三角形边上的“中项点”,则要使得,,当,即时,此时点为对角线与的交点,不符合“中项点”定义,当,即或,当时存在这样的点,但此时点不在边上,不合题意,当时存在这样的点,且点在边上,根据相似三角形的性质即可得到结论;
(2)由点为边上的中项点.得到,即,根据菱形的性质得,根据相似三角形的性质即可得到结论;
(3)分三种情况讨论:①当点在边上时,连接,交于点;②当点在射线上时;③点在射线上时;根据相似三角形的判定和性质定理、勾股定理列式即可得到结论.
【详解】(1)解:①如图,
在中,,于点,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴点是中边上的“中项点”,
故答案为:是;
②∵为矩形,,,
∴,,,
由(1)可退,要满足点同时为和的边上“中项点”,
则,,
当即时,此时矩形为正方形,
∴点为对角线与的交点,不符合“中项点”定义;
当即或,
当时存在这样的点,但此时点不在边上,不合题意;
当即时,存在这样的点,且点在边上,
此时,,
∴,
∴,
∴,即,
∴,
∴,
综上所述,当时,同时为和的边上“中项点”,此时;
(2)证明:∵点为中边上的中项点,
∴,即,
∵四边形为菱形,
∴,
∴,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴点也为中边上的“中项点”;
(3)解:分类讨论如下:
①如图,当点在边上时,连接,交于点,
∵四边形为菱形,菱形的边长为,,
∴,,,
∴,
由(2)可知,
∴,
设,则,
∴,,
∴,
∵点为边上的“中项点”,
∴,
∴(负值舍),
在中,,
在中,,
∴,
即,
解得:(负值舍),
∴;
②如图,当点在射线上时,此时对角线与无交点,点不存在,
不符合题意,舍去;
③如图,当点在射线上时, 连接,交于点,
∵四边形为菱形,菱形的边长为,,
∴,,,
∴,
同(2)可知,
∴,
设,则,
∴,,
∴,
∵点为边上的“中项点”,
∴,
∴(负值舍),
在中,,
在中,,
∴,
即,
解得:(负值舍),
∴;
综上,.
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