专题04 勾股定理期末常考知识点中的难点与压轴题(高效培优期末专项训练)数学新教材人教版八年级下册
2026-06-02
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2份
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 初中数学人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 小结 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 勾股定理及逆定理 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.12 MB |
| 发布时间 | 2026-06-02 |
| 更新时间 | 2026-06-02 |
| 作者 | 阿宏老师 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-06-02 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58165339.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
聚焦勾股定理期末难点,以7大模块构建从基础应用到综合压轴的递进训练,强化几何直观与推理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|勾股定理与面积|9题|正方形/半圆面积关系及求值|以面积验证勾股定理,渗透数形结合|
|两点间距离问题|4题|坐标与折线距离计算|从平面坐标到距离公式,强化应用意识|
|最值问题|6题|动点与中点线段最小值|结合几何图形性质,培养空间观念|
|数形结合|2题|构造直角三角形求代数式最值|抽象代数问题几何化,提升转化能力|
|证明图形求值|7题|赵爽弦图等经典证明模型|溯源定理证明,深化逻辑推理|
|实际应用|6题|圆柱、秋千等生活场景|联系现实情境,发展应用意识|
|压轴题|6题|动点与等腰三角形综合|整合多考点,提升综合解题能力|
内容正文:
专题04 勾股定理期末常考知识点中的难点与压轴题
题型01 勾股定理与面积(关系与求值)
考点02 勾股定理解决两点间的距离问题
考点03 勾股定理解决最值问题
考点04 勾股定理的数形结合
考点05 勾股定理证明图形中的求值
题型06 勾股定理的实际应用
题型07 勾股定理中的压轴题
题型01 勾股定理与面积(关系与求值)
1.如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°,分别以这个三角形的三边为边长作正方形,面积分别记为S1、S2、S3,若S1+S3﹣S2=32,则阴影部分面积为( )
A.8 B.14 C.16 D.18
【答案】A
【解答】解:由勾股定理结合正方形的面积可得,S1+S2=S3,
又∵S1+S3﹣S2=32,
∴2S1=32,
∴S1=16,
∴阴影部分面积为8,
故选:A.
2.如图,已知Rt△ABC,∠ACB=90°,∠ABC=30°,AB=2,分别以△ABC的三条边为直径作半圆,则图中阴影部分的面积S1+S2+S3=( )
A.3 B. C. D.
【答案】D
【解答】解:设AB的中点为O,
连接OC.
∵Rt△ABC,∠ACB=90°,∠ABC=30°,AB=2,
∴AC=1,BC,
以AC为直径的半圆的面积是π()2π,
以BC为直径的半圆的面积是:π()2π.
则S1π+S△AOC﹣S扇形OACπ,
同理,S2,
S3AC•BC1,
∴S1+S2+S3,
故选:D.
3.如图,Rt△ABC中,∠BAC=90°,分别以直角三角形的三边为直径作三个半圆,再以斜边为边作正方形,若阴影部分的面积关系满足4(S1+S2)=S3,则下列说法正确的是( )
A.AB=AC B.2AB=AC C.2AB=BC D.2AC=BC
【答案】A
【解答】解:由勾股定理得:AB2+AC2=BC2,
∴S1+S2π(AB)2π(AC)2π(BC)2+S△ABCπ(BC2+AC2﹣AB2)+S△ABC=S△ABCAB•AC,
∵4(S1+S2)=S3,
∴4AB•AC=BC2=AB2+AC2,
即2AB•AC=AB2+AC2,
∴(AB﹣AC)2=0,
∴AB=AC,
故选:A.
4.“勾股树”是以正方形一边为斜边向外作直角三角形,再以该直角三角形的两直角边分别向外作正方形,重复这一过程所画出来的图形,假设如图分别是第一代勾股树、第二代勾股树、第三代勾股树…依此类推,如果第一个正方形面积为1,则第2026代勾股树中所有正方形的面积和为( )
A.1013 B.2027 C.2026 D.2025
【答案】B
【解答】解:如图,第一个正方形面积为1,设第一代勾股树中间三角形的两直角边长为a和b,斜边长为c,
由勾股定理得:a2+b2=c2=1,
∴第一代勾股树中所有正方形的面积为:a2+b2+c2=c2+c2=2;
同理可得:第二代勾股树中所有正方形的面积为:2a2+2b2+c2=3c2=3;
第三代勾股树中所有正方形的面积为:4c2=4;
第n代勾股树中所有正方形的面积为:(n+1)c2=n+1;
∴第2026代勾股树中所有正方形的面积为2027.
故选:B.
5.如图,在四边形ABCD中,∠DAB=∠BCD=90°,分别以四边形的四条边为边向外作四个正方形.若S1+S4=80,S3=20,则S2=( )
A.50 B.60 C.100 D.110
【答案】B
【解答】解:由题意可知:S1=AB2,S2=BC2,S3=CD2,S4=AD2,
连接BD,在直角三角形ABD和BCD中,
BD2=AD2+AB2=CD2+BC2,
即S1+S4=S3+S2,
因此S2=80﹣20=60,
故选:B.
6.如图,在Rt△ABC中,分别以这个三角形的三边为边长向外侧作正方形,面积分别记为S1,S2,S3,若S3+S1﹣S2=12,则图中阴影部分的面积为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】A
【解答】解:如图所示:
设BC=a,AC=b,AB=c,
∴依题意得:S1=a2,S2=b2,S3=c2,
∵S3+S1﹣S2=12,
在Rt△ABC中,由勾股定理得:c2=a2+b2,
∴S3=S1+S2,
∴S1+S2+S1﹣S2=12,
∴S1=6,
∴S△ABNS1=3,
即图中阴影部分的面积为3.
故选:A.
7.如图,分别以Rt△ABC的三边为边长向外侧作正方形,面积分别记为S1,S2,S3,若S3+2S2﹣S1=48,则图中阴影部分的面积为( )
A.8 B.12 C.6 D.24
【答案】A
【解答】解:由勾股定理结合正方形的面积可知,S3﹣S1=S2,
又∵S3+2S2﹣S1=48,
∴3S2=48,
∴S2=16,
∴图中阴影部分的面积,
故选:A.
8.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,分别以AC、BC、AB为边向外作正方形ACDE、正方形CBHP、正方形BAFG,其面积分别为S1、S2,S3,则S1、S2、S3之间的等量关系为 S1+S2=S3 ;分别以GH、PD、EF为边向外作正方形,其面积分别为S4、S5、S6,则S4、S5、S6之间的等量关系为 S4+S6=5S5 .
【答案】S1+S2=S3;S4+S6=5S5.
【解答】解:在Rt△ABC中,∠ACB=90°,设BC=a,AC=b,AB=c,
由勾股定理得:AB2=BC2+AC2,
∴c2=a2+b2,
由正方形的面积公式得:S1=b2,S2=a2,S3=c2,
∴S1+S2=S3;
过点E作EM⊥EA,交EA的延长线于点M,过点G作GN⊥HB,交HB的延长线于点N,如图所示:
∴∠M=∠N=∠ACB=90°,
由正方形性质得:∠FAB=∠MAC=90°,∠GBA=∠NBC=90°,AF=AB=BG,AE=AC=b,BH=BC=a,
∴∠FAB﹣∠MAB=∠MAC﹣∠MAB,
∴∠FAM=∠BAC,
在△FAM和△BAC中,
∠M=∠ACB=90°,∠FAM=∠BAC,AF=AB,
∴△FAM≌△BAC(AAS),
∴MF=BC=a,AM=AC=b,
∴EM=AE+AM=2a,
在Rt△EFM中,由勾股定理得:EF2=MF2+EM2=a2+(2b)2=a2+4b2,
∴S6=EF2=a2+4b2,
∵∠GBA=∠NBC=90°,
∠GBA﹣∠NBA=∠NBC﹣∠NBA,
∠GBN=∠ABC,
在△GBN和△ABC中,
∠N=∠ACB=90°,∠GBN=∠ABC,BG=AB,
∴△GBN≌△ABC(AAS),
∴GN=AC=b,BN=BC=a,
∴HN=BH+BN=2a,
在Rt△HNG中,由勾股定理得:HG2=GN2+HN2=b2+(2a)2=4a2+b2,
∴S4=HG2=4a2+b2,
∴S4+S6=5a2+5b2,
在Rt△PCD中,CD=AC=b,PC=BC=a,
由勾股定理得:PD2=PC2+CD2=a2+b2,
∴S5=PD2=a2+b2,
∴S4+S6=5S5.
故答案为:S1+S2=S3;S4+S6=5S5.
9.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,以AC,BC和AB为边向上作正方形ACED和正方形BCMI和正方形ABGF,点G落在MI上,若AC+BC=7,空白部分面积为24,则图中阴影部分的面积是 15 .
【答案】15.
【解答】解:如图,
∵四边形ABGF是正方形,
∴∠FAB=∠AFG=∠ACB=90°,
∴∠FAC+∠BAC=∠FAC+∠ABC=90°,
∴∠FAC=∠ABC,
∴△FAH≌△ABN(ASA),
∴S△FAH=S△ABN,
∴S△ABC=S四边形FNCH,
在△ABC中,∠ACB=90°,
∴AC2+BC2=AB2,
∵AC+BC=7,
∴(AC+BC)2=AC2+BC2+2AC•BC=49,
∴AB2+2AC•BC=49,
∵AB2﹣S△ABC=24,
∴AB2AC•BC=24,
∴BC•AC=10,AB2=29,
∴AC2+BC2=29,
∴阴影部分的面积和=AC2+BC2+2S△ABC﹣S白=29+210﹣24=15.
故答案为:15.
考点02 勾股定理解决两点间的距离问题
10.在平面直角坐标系中,点A(1,3)、B(﹣2,2)、C(0,4),判断△ABC的形状.
【答案】△ABC是直角三角形.
【解答】解:∵点A(1,3)、B(﹣2,2)、C(0,4),
∴,,,
∵()2+()2=()2,
∴AC2+BC2=AB2,
∴△ABC是直角三角形.
11.综合与实践
【问题情境】
在平面直角坐标系中,有不重合的两点A(x1,y1)和点B(x2,y2),若x1=x2,则AB∥y轴,且线段AB的长度为|y1﹣y2|;若y1=y2,则AB∥x轴,且线段AB的长度为|x1﹣x2|.
【知识应用】
(1)若点A(﹣1,1),B(2,1),则AB∥x轴,AB的长度为 3 ;
【拓展延伸】
我们规定:平面直角坐标系中,任意不重合的两点M(x1,y1),N(x2,y2)之间的折线距离为d(M,N)=|x1﹣x2|+|y1﹣y2|.例如:图1中,点M(﹣1,1)与点N(1,﹣2)之间的折线距离为d(M,N)=|﹣1﹣1|+|1﹣(﹣2)|=2+3=5.
【问题解决】
(2)如图2,已知E(2,0),若F(﹣1,﹣1),则d(E,F)= 4 ;
(3)如图2,已知E(2,0),G(1,t),若d(E,G)=3,则t的值为 ±2 ;
(4)如图3,已知E(2,0),H(0,2),点P是△EOH的边上一点,若,求点P的坐标.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)由题意得:AB的长度为|﹣1﹣2|=3.
故答案为:3.
(2)①d(E,F)=|2﹣(﹣1)|+|0﹣(﹣1)|=4.
故答案为:4.
(3)∵E(2,0),G(1,t),d(E,G)=3,
∴|2﹣1|+|0﹣t|=3,
解得:t=±2.
故答案为:2或﹣2.
(4)①点P在OE边上,可设点P的坐标为(x,0),
∵.
∴丨x﹣2丨+0,
∴x=2,或x=2(都不符合题意),
②点P在OH边上,可设点P的坐标为(0,y),
∵.
∴丨2﹣0丨+丨y丨,
∴y2,
∴P(0,2),
③点P在HE边上,可设点P的坐标为(m,﹣m+2),
∵.
∴丨m﹣2丨+丨﹣m+2丨,
m=2,
∴P(2,)
所以符合条件的点P坐标为P(0,2),P(2,).
12.先阅读下列一段文字,再回答问题.
已知平面内两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),这两点间的距离.同时,当两点所在的直线在坐标轴上或平行于坐标轴或垂直于坐标轴时,两点间的距离公式可简化为|x2﹣x1|或|y2﹣y1|.
(1)已知点A(2,4),B(﹣3,﹣8),试求A,B两点间的距离;
(2)已知点A,B所在的直线平行于y轴,点B的纵坐标为2,A,B两点间的距离为4,求点A的纵坐标;
(3)已知△ABC各顶点的坐标分别为A(﹣2,1),B(1,﹣1),C(3,2),你能判断△ABC的形状吗?说明理由.
【答案】(1)A,B两点间的距离为13;
(2)A的纵坐标为6或﹣2;
(3)△ABC为等腰直角三角形.
【解答】解:(1),
即A,B两点间的距离为13.
(2)∵点A,B所在的直线平行于y轴,点B的纵坐标为2,A,B两点间的距离为4,
∴A的纵坐标为2+4=6或者2﹣4=﹣2.即点A的纵坐标为6或﹣2.
(3)△ABC为等腰直角三角形.理由如下:
∵,
,
,
∴AB=BC,且AB2+BC2=AC2,
∴△ABC为等腰直角三角形.
13.在“勾股定理”的学习中,我们体会到了勾股定理应用的广泛性,以及“数形结合”是解决数学问题的一种重要的思想方法.由得到在数轴上寻找所表示的点的方法,如图1.
(1)【类比运用】结合正方形网格,我们还可以表示某些长度为无理数的线段.请在图2正方形网格(每个小正方形的边长为1)内:
①画出顶点在格点的△ABC,其中,,;
②求出①中所画△ABC的面积.
(2)【拓展运用】
①在图3中,设A(x1,y1),B(x2,y2),AC∥y轴,BC∥x轴,AC⊥BC于点C,则AC= y1﹣y2 ,BC= x1﹣x2; ,由此得到平面直角坐标系内任意两点间的距离公式:;
②求代数式的最小值为 .
【答案】(1)①;②2;
(1)①y1﹣y2,x1﹣x2;②.
【解答】解:(1)①如图2所示:图中的格点△ABC为所求作的三角形,理由如下:
∵正方形网格中的小正方形的边长为1,
∴由勾股定理得:AC,BC,AB,
∴格点△ABC符合题意,为所求作的三角形;
②∵,,,
∴AC2+BC2=AB2,
由勾股定理逆定理得:△ABC是直角三角形,且∠C=90°,
∴△ABC的面积为:AC•BC2;
(2)①∵点A(x1,y1),B(x2,y2),AC∥y轴,BC∥x轴,
∴AC=y1﹣y2,BC=x1﹣x2,
∵AC⊥BC于点C,
∴△ABC是直角三角形,
由勾股定理得:AB,
故答案为:y1﹣y2,x1﹣x2;
②在平面直角坐标系中取点A(4,1),点B(2,9),在x轴取一点P(x,0),在y轴上取一点Q(0,y),连接PB,QB,PQ,如图4所示:
由两点间的坐标公式得:PA=(,PQ,QB,
∴PA+PQ+QB,
∴当PA+PQ+QB为最小时,代数式的值为最小,
作点A关于x轴的对称点A',则点A'(4,﹣1),作点B关于y轴的对称点B',则点B'(﹣2,9),
∴PA'=PA,QB'=QB,
∴PA+PQ+QB=PA'+PQ+QB',
∴当PA'+PQ+QB'为最小时,PA+PQ+QB为最小,
根据“两点间线段最短”得:PA'+PQ+QB'≥A'B',
∴当点A',P,Q,B'共线时,PA'+PQ+QB'为最小,最小值为点A',B'之间的距离,
由两点间的坐标公式得:A'B,
故答案为:.
考点03 勾股定理解决最值问题
14.如图,在△ABC中,AB=6,BC=8,∠B=90°,若P是AC上的一个动点,则AP+BP+CP的最小值是( )
A.14.8 B.15 C.15.2 D.16
【答案】A
【解答】解:∵∠B=90°,AB=6,BC=8,
∴AC10,
∵AP+BP+PC=BP+AC=BP+10,
根据垂线段最短可知,当BP⊥AC时,BP的值最小,最小值BP4.8,
∴AP+BP+CP的最小值=10+4.8=14.8,
故选:A.
15.如图,在Rt△ABC中,∠B=90°,AB=3,BC=4,点D为AC上的动点,点E,F分别为AB,AD的中点,则EF最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:如图,连接BD,
∵在Rt△ABC中,∠B=90°,AB=3,BC=4,
∴,
∵点E,F分别为AB,AD的中点,
∴EF是△ABD的中位线,
∴,
∴当BD最小时,EF的值最小,
当BD⊥AC时,BD最小,
此时,,
即,
∴,
∴,
故选:C.
16.如图,在△ABC中,AC=6,BC=8,AB=10,点D为边AB上一动点,DE⊥AC于E,DF⊥BC于F,点P为EF中点,则PD的最小值为( )
A.2.4 B.4.8 C.6 D.8
【答案】A
【解答】解:在△ABC中,AC=6,BC=8,AB=10,
∴AC2+BC2=AB2,
∴∠ACB=90°,
连接CD,
∵DE⊥AC,DF⊥BC,
∴四边形EDFC是矩形,
∴EF=CD,∠EDF=90°,
∵点P是EF的中点,
∴DPEFCD,
当CD最小时,则DP最小,
根据垂线段最短可知当CD⊥AB时,则CD最小,
∴DPEFCD2.4,
故选:A.
17.如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=8,BC=6,点D,E分别在边AB,BC上,连接DE,点F,G分别是AC,DE的中点,连接FG,若DE=6,则FG的最小值是( )
A.1.8 B.2 C. D.2.5
【答案】B
【解答】解:如图,连接BG、BF,
在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=8,BC=6,
由勾股定理得:AC10,
在Rt△DBE中,F是AC的中点,
则BFAC=5,
在Rt△DBE中,G是DE的中点,
则BGDE=3,
由三角形的三边关系可知:FG≥BF﹣BG=2,
∴FG的最小值是2,
故选:B.
18.如图,在四边形ABCD中,∠ABC=∠BAD=90°,AB=4,AD=2,AD<BC,点E在线段BC上运动,点F在线段AE上,∠ADF=∠BAE,则∠AFD= 90° ,线段BF的最小值为 1 .
【答案】90°,1.
【解答】解:取AD的中点M,连接MF,BM,
∵∠BAD=90°,
∴∠BAE+∠DAF=90°,
∵∠ADF=∠BAE,
∴∠ADF+∠DAF=90°,
∴∠AFD=180°﹣90°=90°;
∵M是AD的中点,
∴AM=MFAD2=1,
∵AB=4,
∴BM,
由三角形三边关系定理得到:BF≥BM﹣MF1,
∴BF的最小值是1.
故答案为:90°,1.
19.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,,点D,E分别是线段BC,AB上的动点(点D不与点C重合),且CD=AE,连接AD,CE,则AD+CE的最小值为 .
【答案】.
【解答】解:在△ABC中,∠ACB=90°,,
∴AC,
作CF⊥AB交AB于F,作∠BCH=∠BAC,并使得CH=AC,过点A作AG⊥HC交HC延长线于点G,连接AH,则∠G=∠AFC=90°,∠BAC+∠ACF=90°,
∵∠ACF+∠BCF=90°,
∴∠BCH=∠BAC=∠BCF,
又∵∠ACB=90°,
∴∠ACG+∠BCH=90°,
∴∠ACF=∠ACG,
∵AC=AC,
∴△ACF≌△ACG(AAS),
∴CG=CF,AG=AF,
又∵S△ABCAC•BCAB•CF,
∴CFCG,
则AG=AF1,
GH=CG+CH2,
∴AH,
∵点D,点E运动速度相同,
∴CD=AE,
又∵∠BCH=∠BAC,CH=AC,
∴△ACE≌△CHD(SAS),
∴CE=DH,
∴AD+CE=AD+DH≥AH,
当点D在AH上时,取等号,
∴AD+CE的最小值为,
故答案为:.
考点04 勾股定理的数形结合
20.如图,C为线段BD上一动点,分别过点B、D作AB⊥BD,ED⊥BD,连接AC、EC.已知AB=2,DE=1,BD=8,设CD=x.
(1)用含x的代数式表示AC+CE的长;
(2)请问点C满足什么条件时AC+CE的值最小;并求出AC+CE的最小值.
(3)参照上面构图的思想方法,构图求代数式的最小值.
【答案】(1);
(2)点C满足A、C、E三点共线时,AC+CE的值最小;AC+CE的最小值是;
(3)25.
【解答】解:(1)C为线段BD上一动点,分别过点B、D作AB⊥BD,ED⊥BD,连接AC、EC.
∵BD=8,设CD=x,
∴BC=BD﹣CD=8﹣x,
∵AB⊥BD,ED⊥BD,AB=2,DE=1,
∴AC2=AB2+BC2=22+(8﹣x)2=x2﹣16x+68,CE2=CD2+DE2=x2+12,
∴,,
∴;
(2)点C满足A、C、E三点共线时,AC+CE的值最小,
过点E作EF⊥AB的延长线于点F,
∴BF=DE=1,EF=BD=8,
∴AF=AB+BF=3,
∴;
(3)如图所示,根据,构造AB=10,DE=5,BD=20,CD=x,
当A、C、E三点共线时,AC+CE最小,最小值为AE,
延长ED到点F,过点A作AF⊥DF于点F,
则四边形ABDF是长方形,
∴AF=BD=20,AB=DF=10,EF=ED+DF=5+10=15,
∴,
即的最小值为25.
21.如图,C为线段BD上一动点,分别过点B、D作AB⊥BD,ED⊥BD;连接AC、CE.已知AB=3,DE=2,BD=12,设CD=x.
(1)①用含x的代数式表示AC+CE的长;
②求出AC+CE的最小值.
(2)根据(1)中的规律和结论,重新构图求出代数式的最小值.
(3)若正实数a,b,c满足a+b=5﹣c,请构图求出代数式的最小值.
【答案】(1)①;
②AC+CE的最小值为13;
(2)10;
(3)13.
【解答】解:(1)①∵BD=12,CD=x,
∴BC=12﹣x,
由勾股定理可得:,,
∴.
②过点D作DF⊥BD,过点A作AF⊥AB,连接AE,如图,
∴当A、C、E三点共线时,AC+CE的值最小,
∴,
∴AC+CE的最小值为13.
(2)AB⊥BD,ED⊥BD,AB=5,DE=1,BD=8,如图:
过点D作DF⊥BD,过点A作AF⊥AB,连接AE,交BD于点C,
∴代数式的最小值为AE的长,
由勾股定理可得:,
∴原式的最小值为10.
(3)∵a+b=5﹣c,
∴a+b+c=5,
将、、看作直角三角形的斜边,
通过平移可得水平位移的总长为a+b+c=5,垂直位移总长为3+4+5=12,
∴的最小值为.
考点05 勾股定理证明图形中的求值
22.“出入相补”原理是中国古典数学理论的奠基人之一、魏晋时期伟大的数学家刘徽创立的.我国古代数学家运用出入相补原理在勾股定理证明、开平方、解二次方程等诸多方面取得了巨大成就.如图,是刘徽用出入相补法证明勾股定理的“青朱出入图”,其中四边形ABCD、BEFG、AHIG均为正方形.若S正方形AHIG=20,AD=3,则S△GFI=( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:∵S正方形AHIG=20,
∴,
∵四边形ABCD是正方形,AD=3,
∴AB=AD=3,∠ABC=90°,
∴,
∵四边形EFGB是正方形,
∴,
∴,
∴;
故选:C.
23.如图,图1是东汉末年数学家刘徽根据“割补术”运用数形关系证明勾股定理时的青朱出入图,图中的两个青入的三角形分别与两个青出的三角形全等.朱入与朱出的三角形全等,朱方与青方是两个正方形.探究学习中,标上字母绘成图2所示,若记朱方对应正方形GDJH的边长为a,青方对应正方形ABCD的边长为b,已知b﹣a=2,a2+b2=28,则图2中的阴影部分面积为( )
A.20 B.22 C.23 D.24
【答案】B
【解答】解:如图2,
∵△EFG≌△CDG,△EFK≌△GHI,
∴阴影部分面积=S正方形MFGC﹣S△CDG,
∵朱方对应正方形GDJH的边长为a,青方对应正方形ABCD的边长为b,
∴GD=GH=a,CD=BC=b,
∵青出与青入的三角形全等,
∴△IJC≌△KAM,
∴JC=AM=b﹣a,
∴BM=a,
∴CM=CG,
∵b﹣a=3,a2+b2=28,
∴ab12,
∴阴影部分面积=S正方形MFGC﹣S△CDG
=a2+b2ab
=28﹣6
=22,
故选:B.
24.中国古代数学家赵爽创制了一幅“弦图”,创造性地证明了勾股定理.它是由四个全等的直角三角形(△ABG,△BCH,△CDE,△DAF)和中间一个小正方形EFGH拼成的大正方形ABCD.如图,连结AE,BE,若AE=AB,则△ABE与正方形ABCD的面积之比为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解答】解:过点A作AM⊥BE于点M,如图所示:
设正方形EFGH的边长为a,
∴EF=FG=FH=HE=a,∠GFE=∠FEH=∠EHG=90°,
∴AF⊥DE,∠DEC=EHB=90°,
∴△DEC和△EHB都是直角三角形,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD,
∵AE=AB,
∴AE=AD,
∴△ADE是等腰三角形,
又∵AF⊥DE,
∴DF=EF=a,
∴DE=DF+EF=2a,CE=DF=EH=BH=a,
在Rt△DEC中,由勾股定理得:CD,
∴S正方形ABCD5a2,AE=AB=CD,
在Rt△EHB中,EH=BH=a,
由勾股定理得:BE,
在△ABE中,AE=AB=√5a,AM⊥BE于点M,
∴BMBE,
在Rt△ABM中,由勾股定理得:AM,
∴S△ABEBE•AM,
∴.
故选:B.
25.大约在公元222年,赵爽为《周髀算经》一书作序时,介绍了“勾股圆方图”,亦称“赵爽弦图”(如图1),某数学兴趣小组类比“赵爽弦图”构造出图2:△ABC为等边三角形,AD、BE、CF围成的△DEF也是等边三角形.已知点D、E、F分别是BE、CF、AD的中点,若△ABC的面积为14,则△DEF的面积是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【解答】解:如图,连接BF,
∵点D、E、F分别是BE、CF、AD的中点,
∴S△BDF=S△DEF,S△BDF=S△ABF,
由题意可知,S△ABD=S△AFC=S△BEC,
∴S△ABD=S△AFC=S△BEC=2S△DEF,
∴S△ABC=S△ABD+S△BCE+S△AFC+S△EDF=7S△DEF,
∵S△ABC=14,
∴S△DEF=2,
故选:B.
26.第二十四届国际数学家大会会徽的设计基础是1700多年前中国古代数学家赵爽的“弦图”.如图,在由四个全等的直角三角形(△ABE,△BFC,△CGD,△DHA)和中间一个小正方形EFGH拼成的大正方形ABCD中,延长AH至点M,使得CM⊥AM,记A、C两点的水平距离AM为x,垂直距离CM为y,正方形ABCD的面积为S1,△BFC的面积为S2.若S1=8S2,则x:y的值为 .
【答案】.
【解答】解:设AE=a,BE=b,AB=c,
在直角三角形ABE中,由勾股定理得:AB2=AE2+BE2,
∴c2=a2+b2,
依题意,CF=BE=AH=b,AE=BF=CG=DH=a,
∵CM⊥AM,A、C两点的水平距离AM为x,垂直距离CM为y,
∴四边形CFEM为矩形,
∴EM=CF=b,CM=EF=b﹣a=y,
∴MA=b+a=x,
∵正方形ABCD的面积为S1,△BFC的面积为S2,S1=8S2,
∴,
∴,
∴(负值已舍去),
故答案为:.
27.如图,我们运用图1中大正方形的面积可表示为(a+b)2,也可表示为c2+4ab,即可得到(a+b)2=c2+4ab,由此推导出一个重要的结论a2+b2=c2,这个重要的结论就是著名的“勾股定理”.
(1)如图2,它由两个全等的直角三角形与一个小直角梯形组成,恰好拼成一个大直角梯形,请用其中面积的不同表示方法证明勾股定理.
(2)观察图3,分解因式p2+q2+s2+2pq+2ps+2qs= (p+q+s)2 ;若x、y、z为实数,6x+4y+z=16,9x2+4y280,利用上述结论求12xy+3xz+2yz的值.
【答案】(1)见解答;
(2)(p+q+s)2,﹣16.
【解答】(1)证明:如图,连接EF,
∵△ABE≌△CBF,∠ABC=90°,
∴∠ABE=∠CBF(全等三角形对应角相等),
∴∠EBF=∠CBE+∠CBF=∠CBE+∠ABE=∠ABC=90°,
∴根据三角形的面积公式得,,
∵,
,
,
∵S△BEF=S梯形ABFD﹣S△ABE﹣S△DEF,
∴,
∴,
∴m2+n2=t2;
(2)解:由图形可知,p2+q2+s2+2pq+2ps+2qs=(p+q+s)2,
∵6x+4y+z=16,
∴(6x+4y+z)2=162,
∴36x2+16y2+z2+48xy+12xz+8yz=256,
∴,
∵,
∴12xy+3xz+2yz=64﹣80=﹣16.
即12xy+3xz+2yz的值为﹣16,
故答案为:(p+q+s)2.
28.著名的赵爽弦图(如图①,其中四个直角三角形较大的直角边长都为a,较小的直角边长都为b,斜边长都为c),大正方形的面积可以表示为c2,也可以表示为,由此推导出重要的勾股定理:如果直角三角形两条直角边长为a,b,斜边长为c,则a2+b2=c2.
【结论探究】
(1)图②为美国第二十任总统伽菲尔德的“总统证法”,请你利用图②推导勾股定理;
【结论应用】
(2)如图③,在一条东西走向河流的一侧有一村庄C,河边原有两个取水点A,B,AB=AC,由于某种原因,由C到A的路现在已经不通,该村为方便村民取水决定在河边新建一个取水点H(A,H,B在同一条直线上),并新修一条路CH,且CH⊥AB.测得CH=0.8千米,HB=0.6千米,求新路CH比原路CA少多少千米?
【问题拓展】
(3)△ABC中,AC=10,BC=17,AB=21,CH⊥AB,垂足为H,请直接写出CH的值.
【答案】(1)见解答;
(2)新路CH比原路CA少千米;
(3)CH=8.
【解答】(1)证明:∵梯形ABCD的面积可表示为,
也可以表示为,
∴,
整理,得a2+b2=c2;
(2)设AB=AC=x千米,
∴AH=AB﹣BH=(x﹣0.6)千米,
在Rt△ACH中,
由勾股定理,得CA2=CH2+AH2,
即x2=0.82+(x﹣0.6)2,
解得,
即千米,
∴(千米),
答:新路CH比原路CA少千米;
(3)CH=8.
理由:如图,设AH=y,
∵AB=21,
∴BH=21﹣y,
∵CH⊥AB,垂足为H,
∴△ACH,△BCH都是Rt△,
在Rt△ACH中,
∵AC=10,
∴由勾股定理,得CH2=AC2﹣AH2=102﹣y2,
在Rt△BCH中,
∵BC=17,
∴由勾股定理,得CH2=BC2﹣BH2=172﹣(21﹣y)2,
∴102﹣y2=172﹣(21﹣y)2,
解得y=6,
在Rt△ACH中,
由勾股定理,得CH8,
题型06 勾股定理的实际应用
29.已知两个型号的圆柱形笔筒的底面直径相同,高度分别是8cm和12cm.将一支铅笔按如图方式先后放入两个笔筒,铅笔露在外面部分的长分别为3cm和1cm,则铅笔的长是( )
A.22cm B.21cm C.20cm D.19cm
【答案】A
【解答】解:设铅笔长度为xcm,
已知两个型号的圆柱形笔筒的底面直径相同,高度分别是8cm和12cm.铅笔露在外面部分的长分别为3cm和1cm,
∴(x﹣3)2﹣82=(x﹣1)2﹣122,
解得x=22,
故铅笔的长为22cm,
故选:A.
30.如图,是一种饮料的包装盒,长、宽、高分别为4cm、3cm、12cm,现有一长为16cm的吸管插入到盒的底部,则吸管露在盒外的部分h的取值范围为( )
A.3<h<4 B.3≤h≤4 C.2≤h≤4 D.h=4
【答案】B
【解答】解:①当吸管放进杯里垂直于底面时露在杯口外的长度最长,最长为16﹣12=4(cm);
②露出部分最短时与底面对角线和高正好组成直角三角形,
底面对角线直径为5cm,高为12cm,
由勾股定理可得杯里面管长为13cm,则露在杯口外的长度最长为16﹣13=3cm;
则可得露在杯口外的长度在3cm和4cm范围变化.
故选:B.
31.华表柱是一种中国传统建筑形式,天安门前耸立着高大的汉白玉华表,每根华表重约20000公斤,如图,在底面周长约为3米带有层层回环不断的云朵石柱上,有一条雕龙从柱底向柱顶(从A点到B点)均匀地盘绕3圈,每根华表刻有雕龙部分的柱身高约12米,则雕刻在石柱上的巨龙至少( )米.
A. B.20 C.15 D.
【答案】C
【解答】解:展开图:
12÷3=4(米),
(米),
5×3=15(米),
故选:C.
32.如图,秋千静止时,踏板离地的垂直高度BE=1m,将它往前推6m至C处时(即水平距离CD=6m),踏板离地的垂直高度CF=4m,它的绳索始终拉直,则绳索AC的长是( )
A. B. C.6m D.
【答案】B
【解答】解:设绳索AC的长是xm,则AB=xm,
∵DE=FC=4m,BE=1m,
∴AD=AB+BE﹣DE=x+1﹣4=(x﹣3)m,
在Rt△ACD中,由勾股定理得:AC2=AD2+CD2,
即x2=(x﹣3)2+62,
解得:x,
即绳索AC的长是m,
故选:B.
33.风筝,自春秋时期起源,至今已承载两千多年的智慧.为探索其蕴含的数学原理,某综合实践小组以“测量风筝离地面的垂直高度”为主题展开实践活动,探索过程如下:
【抽象模型】该小组基于风筝放飞的实际情况,画出了如图1所示的示意图,其中点A为风筝所在的位置,BC为牵线放风筝的手到风筝的水平距离,AB为风筝线的长度,AD为风筝到地面的垂直距离.
【测量数据】小组成员测量了图1相关数据,测得BC长为24米,根据手中剩余线的长度计算出风筝线AB的长为25米,牵线放风筝的手到地面的距离(即CD的长)为1.8米.
【问题解决】根据以上信息,解决下列问题:
(1)请根据图1中测得的数据,计算此时风筝离地面的垂直高度AD;
(2)如图2,若风筝沿DA方向再上升8米到达点E,且风筝线的长度不变,放风筝的同学沿射线BC方向前进,放风筝的手水平移至点F处,则BF的长度是多少米?
【答案】(1)风筝离地面的垂直高度AD为8.8米;
(2)4米.
【解答】解:(1)在Rt△ABC中,(米),
∴AD=AC+CD=7+1.8=8.8(米).
答:此时风筝离地面的垂直高度AD为8.8(米).
(2)CE=AC+AE=7+8=15(米),
由题意可得:EF=AB=25(米),
在Rt△EFC中,(米),
∴BF=BC﹣CF=24﹣20=4(米),
答:他应该朝射线BC方向前进4米.
34.我市夏季经常受台风天气影响,台风是一种自然灾害,它以台风中心为圆心在周围上千米的范围内形成极端气候,有极强的破坏力.如图,有一台风中心沿东西方向AB由点A行驶向点B,已知点C为一海港,且点C与直线AB上两点A,B的距离分别为300km和400km,且AB=500km,以台风中心为圆心周围250km以内为受影响区域.
(1)求证:∠ACB=90°;
(2)海港C受台风影响吗?为什么?
(3)若台风的速度为40km/h,则台风影响该海港持续的时间有多长?
【答案】(1)见解答;
(2)海港C受到台风影响;
(3)台风影响该海港持续的时间为3.5h.
【解答】解:(1)∵AC=300km,BC=400km,AB=500km,
∴AC2+BC2=AB2.
∴△ABC是直角三角形,
∴∠ACB=90°;
(2)海港C受台风影响.
理由如下:如图,过点C作CD⊥AB于D.
∵S△ABCAC•BCAB•CD,
∴CD240(km),
∵250>240,
∴海港C受到台风影响;
(3)当EC=250km,FC=250km时,正好影响C港口.
在Rt△CED中,由勾股定理得
ED70(km),
∴EF=140km,
∵台风的速度为40km/h,
∴140÷40=3.5(h).
∴台风影响该海港持续的时间为3.5h.
题型07 勾股定理中的压轴题
35.如图,已知△ABC中,∠B=90°,AB=8cm,BC=6cm,P、Q是△ABC边上的两个动点,其中点P从点A开始沿A→B方向运动,且速度为每秒1cm,点Q从点B开始沿B→C方向运动,且速度为每秒2cm,它们同时出发,设出发的时间为t秒.
(1)当t=2秒时,求PQ的长;
(2)求出发时间为几秒时,△PQB是等腰三角形?
(3)若Q沿B→C→A方向运动,则当点Q在边CA上运动时,求能使△BCQ成为等腰三角形的运动时间.
【答案】见试题解答内容
【解答】(1)解:(1)BQ=2×2=4cm,
BP=AB﹣AP=8﹣2×1=6cm,
∵∠B=90°,
PQ2(cm);
(2)解:根据题意得:BQ=BP,
即2t=8﹣t,
解得:t;
即出发时间为秒时,△PQB是等腰三角形;
(3)解:分三种情况:
①当CQ=BQ时,如图1所示:
则∠C=∠CBQ,
∵∠ABC=90°,
∴∠CBQ+∠ABQ=90°,
∠A+∠C=90°,
∴∠A=∠ABQ
∴BQ=AQ,
∵∠B=90°,AB=8cm,BC=6cm,
∴AC10(cm),
∴CQ=AQAC=5(cm),
∴BC+CQ=11(cm),
∴t=11÷2=5.5秒.
②当CQ=BC时,如图2所示:
则BC+CQ=12(cm),
∴t=12÷2=6秒.
③当BC=BQ时,如图3所示:
过B点作BE⊥AC于点E,
则BE4.8(cm)
∴CE3.6cm,
∴CQ=2CE=7.2cm,
∴BC+CQ=13.2cm,
∴t=13.2÷2=6.6秒.
由上可知,当t为5.5秒或6秒或6.6秒时,
△BCQ为等腰三角形.
36.我们新定义一种三角形:两边平方和等于第三边平方的4倍的三角形叫做常态三角形.例如:某三角形三边长分别是5,6和8,因为62+82=4×52=100,所以这个三角形是常态三角形.
(1)若△ABC三边长分别是2,和4,则此三角形 是 常态三角形(填“是”或“不是”);
(2)若Rt△ABC是常态三角形,则此三角形的三边长之比为 :: (请按从小到大排列);
(3)如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°,BC=6,点D为AB的中点,连接CD,若△BCD是常态三角形,求△ABC的面积.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)∵22+42=4×()2=20,
∴△ABC三边长分别是2,和4,则此三角形是常态三角形.
故答案为:是;
(2)∵Rt△ABC是常态三角形,
∴设两直角边长为:a,b,斜边长为:c,
则a2+b2=c2,a2+c2=4b2,
则2a2=3b2,
故a:b:,
∴设ax,bx,
则cx,
∴此三角形的三边长之比为:::.
故答案为:::;
(3)∵Rt△ABC中,∠ACB=90°,BC=6,点D为AB的中点,△BCD是常态三角形,
∴当AD=BD=DC,CD2+BD2=4×62时,
解得:BD=DC=6,
则AB=12,
故AC6,
则△ABC的面积为:6×6.
当AD=BD=DC,CD2+BC2=4×BD2时,
解得:BD=DC=2,
则AB=4,
故AC=2,
则△ABC的面积为:6×26.
故△ABC的面积为或6.
37.回顾人类文明历史,勾股定理所揭示的直角三角形三边关系早已被广泛应用,被认为是人类最早发现、最基本以及应用最广的数学定理之一.历史上不同时代、不同国家的人士,先后给出了各种证明方法,据统计已有数百种,其中中国历代数学家的贡献独树一帜.
【拼图证明】晓风对勾股定理的证明进行了再研究.他动手操作,用四张全等的直角三角形纸片(直角边分别为a、b,斜边为c)拼成如图1所示的图形.从面积的角度思考,不难发现:大正方形面积=4个小三角形面积+小正方形面积,从而得到等式,化简证得勾股定理a2+b2=c2.
【图形变式】晓华同学受此启发,对原图进行折叠与拼接,提出以下问题:
(1)如图1,若b=2a,那么小正方形面积:大正方形面积的比值等于 ,5:4 .
(2)如图2,晓华先将图1上方的两直角三角形向内折叠,如果a=3,b=5,那么空白部分的面积等于 19 .
(3)如图3,晓华再将4个直角三角形紧密的拼接成风车状,已知外围轮廓(实线)的周长为28,OC=2,求该风车状图案的面积.
【迁移运用】如图4,用三张含60°角的全等三角形纸片能拼出一个大等边三角形,你能仿照勾股定理的验证过程,发现含60°角的三角形三边a、b、c之间的关系吗?
(4)请直接写出此等量关系式:a2+b2﹣ab=c2 .(知识补充:如图5,含60°角的直角三角形,对边y:斜边x=定值k.)
【答案】(1)5:9;
(2)19;
(3);
(4)a2+b2﹣ab=c2.
【解答】解:(1)∵,b=2a,
∴,
∴,即小正方形面积:大正方形面积=5:9,
故答案为:5:9;
(2)根据题意得,
,
∵空白部分的面积为=小正方形的面积﹣两个三角形的面积,
∴,即空白部分的面积为19,
故答案为:19;
(3)如图,
根据题意得,
AB+AC=28÷4=7,OB=OC=2.
设AC=x,则OA=2+x,AB=7﹣x.
在Rt△ABO中,OA2+OB2=AB2,
即(x+2)2+22=(7﹣x)2,
解得,
∴,
∴该风车状图案的面积;
(4)a2+b2﹣ab=c2.
理由:设大正三角形的高为h大,中心小正三角形的高为h小,三个全等三角形的边a上的高为h单.
由图可知大正三角形面积=三个全等三角形面积+小正三角形面积,
,
∴大等边三角形的面积,
,
∴小等边三角形的面积,
,
,
∴三个这样的三角形面积之和为,
∴,
即(a+b)2=c2+3ab,
∴a2+b2﹣ab=c2,
故答案为:a2+b2﹣ab=c2.
38.综合与实践
【背景介绍】勾股定理是几何学中的明珠,充满着魅力.如图1是著名的赵爽弦图,由四个全等的直角三角形拼成,用它可以证明勾股定理,思路是大正方形的面积有两种求法,一种是等于c2,另一种是等于四个直角三角形与一个小正方形的面积之和,即,从而得到等式,化简便得结论a2+b2=c2.这里用两种求法来表示同一个量从而得到等式或方程的方法,我们称之为“双求法”.
【方法运用】千百年来,人们对勾股定理的证明趋之若鹜,其中有著名的数学家,也有业余数学爱好者.向常春在2010年构造发现了一个新的证法:把两个全等的直角△ABC和△DEA如图2放置,其三边长分别为a,b,c,∠BAC=∠DEA=90°,显然BC⊥AD.
(1)请用a,b,c,分别表示出四边形ABDC,梯形AEDC,△EBD的面积,再探究这三个图形面积之间的关系,证明勾股定理a2+b2=c2.
(2)请利用“双求法”解决下面的问题:如图3,小正方形边长为1,连接小正方形的三个顶点,则△ABC面积为 6 .
(3)如图4,在△ABC中,AD是BC边上的高,AB=5,AC=6,BC=7,设BD=x,求x的值.
【答案】见试题解答内容
【解答】(1)证明:∵,,,
S四边形ABCD=S梯形AEDC+S△BED,
∴,
∴,
∴a2+b2=c2;
(2)解:,
故答案为:6;
(3)解:在Rt△ABD中,由勾股定理得:
AD2=AB2﹣BD2=52﹣x2=25﹣x2
∵BD+CD=BC=7,
∴CD=BC﹣BD=7﹣x
在Rt△ACD中,由勾股定理得
AD2=AC2﹣CD2=62﹣(7﹣x)2=﹣13+14x﹣x2
∴25﹣x2=﹣13+14x﹣x2,
∴.
39.某兴趣小组在学习了勾股定理之后提出:“锐(钝)角三角形有没有类似于勾股定理的结论”的问题.首先定义了一个新的概念:如图(1)△ABC中,M是BC的中点,P是射线MA上的点,设k,若∠BPC=90°,则称k为勾股比.
(1)如图(1),过B、C分别作中线AM的垂线,垂足为E、D.求证:CD=BE.
(2)①如图(2),当k=1,且AB=AC时,AB2+AC2= 2.5 BC2(填一个恰当的数).
②如图(1),当k=1,△ABC为锐角三角形,且AB≠AC时,①中的结论还成立吗?若成立,请写出证明过程;若不成立,也请说明理由;
③对任意锐角或钝角三角形,如图(1)、(3),请用含勾股比k的表达式直接表示AB2+AC2与BC2的关系(写出锐角或钝角三角形中的一个即可).
【答案】见试题解答内容
【解答】(1)证明:∵M是BC的中点,
∴BM=CM,
∵BE⊥AM于E,CD⊥AM于D,
∴∠E=∠CDM=90°,
在△BME和△CMD中,
,
∴△BME≌△CMD(AAS),
∴CD=BE;
(2)①AB2+AC2=2.5BC2.
理由如下:∵AM是△ABC的中线,
∴PM=BM=CMBC,
∵k=1,
∴AP=PM,
∴AM=2PM=BC,
在Rt△ABM中,AB2=AM2+BM2=BC2BC2BC2,
在Rt△ACM中,AC2=AM2+CM2=BC2BC2BC2,
∴AB2+AC2BC2BC2=2.5BC2;
即AB2+AC2=2.5BC2;
②结论仍然成立.
设EM=DM=a,则AE=AM+a,AD=AM﹣a,
在Rt△ABE中,AB2=AE2+BE2=(AM+a)2+BE2=AM2+2AM•a+a2+BE2,
在Rt△ACD中,AC2=AD2+CD2=(AM﹣a)2+CD2=AM2﹣2AM•a+a2+CD2,
∴AB2+AC2=2AM2+(a2+BE2)+(a2+CD2),
∵BE⊥AM于E,CD⊥AM于D,
∴∠E=∠CDM=90°,
∴a2+BE2=BM2BC2,a2+CD2=CM2BC2,
∴AB2+AC2=2AM2BC2,
∵1,
∴AP=PM,
∵∠BPC=90°,AM是△ABC的中线,
∴PMBC,
若△ABC是锐角三角形,则AM=AP+PM=PM+PM=(1+1)PM=BC,
∴AB2+AC2=2×BC2BC2BC2,
即AB2+AC2=2.5BC2;
③结论:锐角三角形:AB2+AC2BC2,
钝角三角形:AB2+AC2BC2,
理由如下:设EM=DM=a,则AE=AM+a,AD=AM﹣a,
在Rt△ABE中,AB2=AE2+BE2=(AM+a)2+BE2=AM2+2AM•a+a2+BE2,
在Rt△ACD中,AC2=AD2+CD2=(AM﹣a)2+CD2=AM2﹣2AM•a+a2+CD2,
∴AB2+AC2=2AM2+(a2+BE2)+(a2+CD2),
∵BE⊥AM于E,CD⊥AM于D,
∴∠E=∠CDM=90°,
∴a2+BE2=BM2BC2,a2+CD2=CM2BC2,
∴AB2+AC2=2AM2BC2,
∵k,
∴AP=kPM,
∵∠BPC=90°,AM是△ABC的中线,
∴PMBC,
若△ABC是锐角三角形,则AM=AP+PM=kPM+PM=(k+1)PMBC,
∴AB2+AC2=2×(BC)2BC2BC2,
即AB2+AC2BC2;
若△ABC是钝角三角形,则AM=PM﹣AP=PM﹣kPM=(1﹣k)PMBC,
AB2+AC2=2×(BC)2BC2BC2,
即AB2+AC2BC2.
40.在“勾股定理”一章的学习中,我们体会到了勾股定理应用的广泛性,以及“数形结合”是解决数学问题的一种重要的思想方法.
【已有知识】由于,由此得到在数轴上表示对应的点的方法,如图1.结合正方形网格,我们还可以表示某些长度为无理数的线段.
【运用知识】(1)如图2,点O、点A在数轴上,且OA=2,AB=1,AB⊥OA于A,以点O为圆心,OB长为半径画弧,交数轴于点P,则点P表示的数是 .(直接写出答案)
(2)请在图3的正方形网格(每个小正方形的边长均为1)内.
①画出顶点在格点的△ABC,其中,,;
②求出△ABC的面积.
【拓展探究】(3)如图4,结合直角坐标系,我们发现:要求出坐标系中A、B两点的距离,显然是转化为求Rt△ABC的斜边长.下面以求DE为例来说明如何解决:
从坐标系中发现:D(﹣1,﹣4),E(6,﹣2),所以DF=|6﹣(﹣1)|=7,EF=|﹣2﹣(﹣4)|=2,所以由勾股定理可得,.
①在图5中,设A(x1,y1),B(x2,y2),AC∥y轴,BC∥x轴,AC⊥BC于点C,则AC=y1﹣y2 ,BC=x1﹣x2 ,由此得到平面直角坐标系内任意两点间的距离公式,;(直接写出答案)
②图4中,平面直角坐标系中有两点M(﹣3,4),N(﹣6,1),P为x轴上任一点,则PM+PN的最小值为 ;(直接写出答案)
③应用平面内两点间的距离公式,求代数式的最小值为: .(直接写出答案)
【答案】(1);
(2)①;②2;
(3)①y1﹣y2,x1﹣x2;②;③.
【解答】解:(1)∵,
∴,
∴数轴中点P表示的数是.
故答案为:;
(2)①如图所示,△ABC即为所求;
②AC2+BC2=2+8=10=AB2,
∴∠ACB=90°,
∴△ABC 的面积;
(3)①∵A(x1,y1),B(x2,y2),AC∥y轴,BC∥x轴,AC⊥BC,
∴AC=y1﹣y2,BC=x1﹣x2.
故答案为:y1﹣y2,x1﹣x2;
②如图,作点N关于x轴对称的点G,连接MG,直线MG与x轴的交点即为所求的点P.
∵N(﹣6,1),
∴G(﹣6,﹣1),
∵M(﹣3,4),
∴PM+PN=PM+PG=MG,即 PM+PN的最小值为.
故答案为:;
③∵把式看成点(x,y)到两点(﹣1,2)和(5,﹣1)的距离之和,
∴两点 (﹣1,2)和 (5,﹣1)的距离是的最小值,
∴最小值为:.
故答案为:.
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专题04 勾股定理期末常考知识点中的难点与压轴题
题型01 勾股定理与面积(关系与求值)
考点02 勾股定理解决两点间的距离问题
考点03 勾股定理解决最值问题
考点04 勾股定理的数形结合
考点05 勾股定理证明图形中的求值
题型06 勾股定理的实际应用
题型07 勾股定理中的压轴题
题型01 勾股定理与面积(关系与求值)
1.如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°,分别以这个三角形的三边为边长作正方形,面积分别记为S1、S2、S3,若S1+S3﹣S2=32,则阴影部分面积为( )
A.8 B.14 C.16 D.18
2.如图,已知Rt△ABC,∠ACB=90°,∠ABC=30°,AB=2,分别以△ABC的三条边为直径作半圆,则图中阴影部分的面积S1+S2+S3=( )
A.3 B. C. D.
3.如图,Rt△ABC中,∠BAC=90°,分别以直角三角形的三边为直径作三个半圆,再以斜边为边作正方形,若阴影部分的面积关系满足4(S1+S2)=S3,则下列说法正确的是( )
A.AB=AC B.2AB=AC C.2AB=BC D.2AC=BC
4.“勾股树”是以正方形一边为斜边向外作直角三角形,再以该直角三角形的两直角边分别向外作正方形,重复这一过程所画出来的图形,假设如图分别是第一代勾股树、第二代勾股树、第三代勾股树…依此类推,如果第一个正方形面积为1,则第2026代勾股树中所有正方形的面积和为( )
A.1013 B.2027 C.2026 D.2025
5.如图,在四边形ABCD中,∠DAB=∠BCD=90°,分别以四边形的四条边为边向外作四个正方形.若S1+S4=80,S3=20,则S2=( )
A.50 B.60 C.100 D.110
6.如图,在Rt△ABC中,分别以这个三角形的三边为边长向外侧作正方形,面积分别记为S1,S2,S3,若S3+S1﹣S2=12,则图中阴影部分的面积为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
7.如图,分别以Rt△ABC的三边为边长向外侧作正方形,面积分别记为S1,S2,S3,若S3+2S2﹣S1=48,则图中阴影部分的面积为( )
A.8 B.12 C.6 D.24
8.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,分别以AC、BC、AB为边向外作正方形ACDE、正方形CBHP、正方形BAFG,其面积分别为S1、S2,S3,则S1、S2、S3之间的等量关系为 ;分别以GH、PD、EF为边向外作正方形,其面积分别为S4、S5、S6,则S4、S5、S6之间的等量关系为 .
9.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,以AC,BC和AB为边向上作正方形ACED和正方形BCMI和正方形ABGF,点G落在MI上,若AC+BC=7,空白部分面积为24,则图中阴影部分的面积是 .
考点02 勾股定理解决两点间的距离问题
10.在平面直角坐标系中,点A(1,3)、B(﹣2,2)、C(0,4),判断△ABC的形状.
11.综合与实践
【问题情境】
在平面直角坐标系中,有不重合的两点A(x1,y1)和点B(x2,y2),若x1=x2,则AB∥y轴,且线段AB的长度为|y1﹣y2|;若y1=y2,则AB∥x轴,且线段AB的长度为|x1﹣x2|.
【知识应用】
(1)若点A(﹣1,1),B(2,1),则AB∥x轴,AB的长度为 ;
【拓展延伸】
我们规定:平面直角坐标系中,任意不重合的两点M(x1,y1),N(x2,y2)之间的折线距离为d(M,N)=|x1﹣x2|+|y1﹣y2|.例如:图1中,点M(﹣1,1)与点N(1,﹣2)之间的折线距离为d(M,N)=|﹣1﹣1|+|1﹣(﹣2)|=2+3=5.
【问题解决】
(2)如图2,已知E(2,0),若F(﹣1,﹣1),则d(E,F)= ;
(3)如图2,已知E(2,0),G(1,t),若d(E,G)=3,则t的值为 ;
(4)如图3,已知E(2,0),H(0,2),点P是△EOH的边上一点,若,求点P的坐标.
12.先阅读下列一段文字,再回答问题.
已知平面内两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),这两点间的距离.同时,当两点所在的直线在坐标轴上或平行于坐标轴或垂直于坐标轴时,两点间的距离公式可简化为|x2﹣x1|或|y2﹣y1|.
(1)已知点A(2,4),B(﹣3,﹣8),试求A,B两点间的距离;
(2)已知点A,B所在的直线平行于y轴,点B的纵坐标为2,A,B两点间的距离为4,求点A的纵坐标;
(3)已知△ABC各顶点的坐标分别为A(﹣2,1),B(1,﹣1),C(3,2),你能判断△ABC的形状吗?说明理由.
13.在“勾股定理”的学习中,我们体会到了勾股定理应用的广泛性,以及“数形结合”是解决数学问题的一种重要的思想方法.由得到在数轴上寻找所表示的点的方法,如图1.
(1)【类比运用】结合正方形网格,我们还可以表示某些长度为无理数的线段.请在图2正方形网格(每个小正方形的边长为1)内:
①画出顶点在格点的△ABC,其中,,;
②求出①中所画△ABC的面积.
(2)【拓展运用】
①在图3中,设A(x1,y1),B(x2,y2),AC∥y轴,BC∥x轴,AC⊥BC于点C,则AC= ,BC= ,由此得到平面直角坐标系内任意两点间的距离公式:;
②求代数式的最小值为 .
考点03 勾股定理解决最值问题
14.如图,在△ABC中,AB=6,BC=8,∠B=90°,若P是AC上的一个动点,则AP+BP+CP的最小值是( )
A.14.8 B.15 C.15.2 D.16
15.如图,在Rt△ABC中,∠B=90°,AB=3,BC=4,点D为AC上的动点,点E,F分别为AB,AD的中点,则EF最小值为( )
A. B. C. D.
16.如图,在△ABC中,AC=6,BC=8,AB=10,点D为边AB上一动点,DE⊥AC于E,DF⊥BC于F,点P为EF中点,则PD的最小值为( )
A.2.4 B.4.8 C.6 D.8
17.如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=8,BC=6,点D,E分别在边AB,BC上,连接DE,点F,G分别是AC,DE的中点,连接FG,若DE=6,则FG的最小值是( )
A.1.8 B.2 C. D.2.5
18.如图,在四边形ABCD中,∠ABC=∠BAD=90°,AB=4,AD=2,AD<BC,点E在线段BC上运动,点F在线段AE上,∠ADF=∠BAE,则∠AFD= ,线段BF的最小值为 .
19.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,,点D,E分别是线段BC,AB上的动点(点D不与点C重合),且CD=AE,连接AD,CE,则AD+CE的最小值为 .
考点04 勾股定理的数形结合
20.如图,C为线段BD上一动点,分别过点B、D作AB⊥BD,ED⊥BD,连接AC、EC.已知AB=2,DE=1,BD=8,设CD=x.
(1)用含x的代数式表示AC+CE的长;
(2)请问点C满足什么条件时AC+CE的值最小;并求出AC+CE的最小值.
(3)参照上面构图的思想方法,构图求代数式的最小值.
21.如图,C为线段BD上一动点,分别过点B、D作AB⊥BD,ED⊥BD;连接AC、CE.已知AB=3,DE=2,BD=12,设CD=x.
(1)①用含x的代数式表示AC+CE的长;
②求出AC+CE的最小值.
(2)根据(1)中的规律和结论,重新构图求出代数式的最小值.
(3)若正实数a,b,c满足a+b=5﹣c,请构图求出代数式的最小值.
考点05 勾股定理证明图形中的求值
22.“出入相补”原理是中国古典数学理论的奠基人之一、魏晋时期伟大的数学家刘徽创立的.我国古代数学家运用出入相补原理在勾股定理证明、开平方、解二次方程等诸多方面取得了巨大成就.如图,是刘徽用出入相补法证明勾股定理的“青朱出入图”,其中四边形ABCD、BEFG、AHIG均为正方形.若S正方形AHIG=20,AD=3,则S△GFI=( )
A. B. C. D.
23.如图,图1是东汉末年数学家刘徽根据“割补术”运用数形关系证明勾股定理时的青朱出入图,图中的两个青入的三角形分别与两个青出的三角形全等.朱入与朱出的三角形全等,朱方与青方是两个正方形.探究学习中,标上字母绘成图2所示,若记朱方对应正方形GDJH的边长为a,青方对应正方形ABCD的边长为b,已知b﹣a=2,a2+b2=28,则图2中的阴影部分面积为( )
A.20 B.22 C.23 D.24
24.中国古代数学家赵爽创制了一幅“弦图”,创造性地证明了勾股定理.它是由四个全等的直角三角形(△ABG,△BCH,△CDE,△DAF)和中间一个小正方形EFGH拼成的大正方形ABCD.如图,连结AE,BE,若AE=AB,则△ABE与正方形ABCD的面积之比为( )
A. B. C. D.
25.大约在公元222年,赵爽为《周髀算经》一书作序时,介绍了“勾股圆方图”,亦称“赵爽弦图”(如图1),某数学兴趣小组类比“赵爽弦图”构造出图2:△ABC为等边三角形,AD、BE、CF围成的△DEF也是等边三角形.已知点D、E、F分别是BE、CF、AD的中点,若△ABC的面积为14,则△DEF的面积是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
26.第二十四届国际数学家大会会徽的设计基础是1700多年前中国古代数学家赵爽的“弦图”.如图,在由四个全等的直角三角形(△ABE,△BFC,△CGD,△DHA)和中间一个小正方形EFGH拼成的大正方形ABCD中,延长AH至点M,使得CM⊥AM,记A、C两点的水平距离AM为x,垂直距离CM为y,正方形ABCD的面积为S1,△BFC的面积为S2.若S1=8S2,则x:y的值为 .
27.如图,我们运用图1中大正方形的面积可表示为(a+b)2,也可表示为c2+4ab,即可得到(a+b)2=c2+4ab,由此推导出一个重要的结论a2+b2=c2,这个重要的结论就是著名的“勾股定理”.
(1)如图2,它由两个全等的直角三角形与一个小直角梯形组成,恰好拼成一个大直角梯形,请用其中面积的不同表示方法证明勾股定理.
(2)观察图3,分解因式p2+q2+s2+2pq+2ps+2qs= ;若x、y、z为实数,6x+4y+z=16,9x2+4y280,利用上述结论求12xy+3xz+2yz的值.
28.著名的赵爽弦图(如图①,其中四个直角三角形较大的直角边长都为a,较小的直角边长都为b,斜边长都为c),大正方形的面积可以表示为c2,也可以表示为,由此推导出重要的勾股定理:如果直角三角形两条直角边长为a,b,斜边长为c,则a2+b2=c2.
【结论探究】
(1)图②为美国第二十任总统伽菲尔德的“总统证法”,请你利用图②推导勾股定理;
【结论应用】
(2)如图③,在一条东西走向河流的一侧有一村庄C,河边原有两个取水点A,B,AB=AC,由于某种原因,由C到A的路现在已经不通,该村为方便村民取水决定在河边新建一个取水点H(A,H,B在同一条直线上),并新修一条路CH,且CH⊥AB.测得CH=0.8千米,HB=0.6千米,求新路CH比原路CA少多少千米?
【问题拓展】
(3)△ABC中,AC=10,BC=17,AB=21,CH⊥AB,垂足为H,请直接写出CH的值.
题型06 勾股定理的实际应用
29.已知两个型号的圆柱形笔筒的底面直径相同,高度分别是8cm和12cm.将一支铅笔按如图方式先后放入两个笔筒,铅笔露在外面部分的长分别为3cm和1cm,则铅笔的长是( )
A.22cm B.21cm C.20cm D.19cm
30.如图,是一种饮料的包装盒,长、宽、高分别为4cm、3cm、12cm,现有一长为16cm的吸管插入到盒的底部,则吸管露在盒外的部分h的取值范围为( )
A.3<h<4 B.3≤h≤4 C.2≤h≤4 D.h=4
31.华表柱是一种中国传统建筑形式,天安门前耸立着高大的汉白玉华表,每根华表重约20000公斤,如图,在底面周长约为3米带有层层回环不断的云朵石柱上,有一条雕龙从柱底向柱顶(从A点到B点)均匀地盘绕3圈,每根华表刻有雕龙部分的柱身高约12米,则雕刻在石柱上的巨龙至少( )米.
A. B.20 C.15 D.
32.如图,秋千静止时,踏板离地的垂直高度BE=1m,将它往前推6m至C处时(即水平距离CD=6m),踏板离地的垂直高度CF=4m,它的绳索始终拉直,则绳索AC的长是( )
A. B. C.6m D.
33.风筝,自春秋时期起源,至今已承载两千多年的智慧.为探索其蕴含的数学原理,某综合实践小组以“测量风筝离地面的垂直高度”为主题展开实践活动,探索过程如下:
【抽象模型】该小组基于风筝放飞的实际情况,画出了如图1所示的示意图,其中点A为风筝所在的位置,BC为牵线放风筝的手到风筝的水平距离,AB为风筝线的长度,AD为风筝到地面的垂直距离.
【测量数据】小组成员测量了图1相关数据,测得BC长为24米,根据手中剩余线的长度计算出风筝线AB的长为25米,牵线放风筝的手到地面的距离(即CD的长)为1.8米.
【问题解决】根据以上信息,解决下列问题:
(1)请根据图1中测得的数据,计算此时风筝离地面的垂直高度AD;
(2)如图2,若风筝沿DA方向再上升8米到达点E,且风筝线的长度不变,放风筝的同学沿射线BC方向前进,放风筝的手水平移至点F处,则BF的长度是多少米?
34.我市夏季经常受台风天气影响,台风是一种自然灾害,它以台风中心为圆心在周围上千米的范围内形成极端气候,有极强的破坏力.如图,有一台风中心沿东西方向AB由点A行驶向点B,已知点C为一海港,且点C与直线AB上两点A,B的距离分别为300km和400km,且AB=500km,以台风中心为圆心周围250km以内为受影响区域.
(1)求证:∠ACB=90°;
(2)海港C受台风影响吗?为什么?
(3)若台风的速度为40km/h,则台风影响该海港持续的时间有多长?
题型07 勾股定理中的压轴题
35.如图,已知△ABC中,∠B=90°,AB=8cm,BC=6cm,P、Q是△ABC边上的两个动点,其中点P从点A开始沿A→B方向运动,且速度为每秒1cm,点Q从点B开始沿B→C方向运动,且速度为每秒2cm,它们同时出发,设出发的时间为t秒.
(1)当t=2秒时,求PQ的长;
(2)求出发时间为几秒时,△PQB是等腰三角形?
(3)若Q沿B→C→A方向运动,则当点Q在边CA上运动时,求能使△BCQ成为等腰三角形的运动时间.
36.我们新定义一种三角形:两边平方和等于第三边平方的4倍的三角形叫做常态三角形.例如:某三角形三边长分别是5,6和8,因为62+82=4×52=100,所以这个三角形是常态三角形.
(1)若△ABC三边长分别是2,和4,则此三角形 常态三角形(填“是”或“不是”);
(2)若Rt△ABC是常态三角形,则此三角形的三边长之比为 (请按从小到大排列);
(3)如图,Rt△ABC中,∠ACB=90°,BC=6,点D为AB的中点,连接CD,若△BCD是常态三角形,求△ABC的面积.
37.回顾人类文明历史,勾股定理所揭示的直角三角形三边关系早已被广泛应用,被认为是人类最早发现、最基本以及应用最广的数学定理之一.历史上不同时代、不同国家的人士,先后给出了各种证明方法,据统计已有数百种,其中中国历代数学家的贡献独树一帜.
【拼图证明】晓风对勾股定理的证明进行了再研究.他动手操作,用四张全等的直角三角形纸片(直角边分别为a、b,斜边为c)拼成如图1所示的图形.从面积的角度思考,不难发现:大正方形面积=4个小三角形面积+小正方形面积,从而得到等式,化简证得勾股定理a2+b2=c2.
【图形变式】晓华同学受此启发,对原图进行折叠与拼接,提出以下问题:
(1)如图1,若b=2a,那么小正方形面积:大正方形面积的比值等于 .
(2)如图2,晓华先将图1上方的两直角三角形向内折叠,如果a=3,b=5,那么空白部分的面积等于 .
(3)如图3,晓华再将4个直角三角形紧密的拼接成风车状,已知外围轮廓(实线)的周长为28,OC=2,求该风车状图案的面积.
【迁移运用】如图4,用三张含60°角的全等三角形纸片能拼出一个大等边三角形,你能仿照勾股定理的验证过程,发现含60°角的三角形三边a、b、c之间的关系吗?
(4)请直接写出此等量关系式: .(知识补充:如图5,含60°角的直角三角形,对边y:斜边x=定值k.)
38.综合与实践
【背景介绍】勾股定理是几何学中的明珠,充满着魅力.如图1是著名的赵爽弦图,由四个全等的直角三角形拼成,用它可以证明勾股定理,思路是大正方形的面积有两种求法,一种是等于c2,另一种是等于四个直角三角形与一个小正方形的面积之和,即,从而得到等式,化简便得结论a2+b2=c2.这里用两种求法来表示同一个量从而得到等式或方程的方法,我们称之为“双求法”.
【方法运用】千百年来,人们对勾股定理的证明趋之若鹜,其中有著名的数学家,也有业余数学爱好者.向常春在2010年构造发现了一个新的证法:把两个全等的直角△ABC和△DEA如图2放置,其三边长分别为a,b,c,∠BAC=∠DEA=90°,显然BC⊥AD.
(1)请用a,b,c,分别表示出四边形ABDC,梯形AEDC,△EBD的面积,再探究这三个图形面积之间的关系,证明勾股定理a2+b2=c2.
(2)请利用“双求法”解决下面的问题:如图3,小正方形边长为1,连接小正方形的三个顶点,则△ABC面积为 .
(3)如图4,在△ABC中,AD是BC边上的高,AB=5,AC=6,BC=7,设BD=x,求x的值.
39.某兴趣小组在学习了勾股定理之后提出:“锐(钝)角三角形有没有类似于勾股定理的结论”的问题.首先定义了一个新的概念:如图(1)△ABC中,M是BC的中点,P是射线MA上的点,设k,若∠BPC=90°,则称k为勾股比.
(1)如图(1),过B、C分别作中线AM的垂线,垂足为E、D.求证:CD=BE.
(2)①如图(2),当k=1,且AB=AC时,AB2+AC2= BC2(填一个恰当的数).
②如图(1),当k=1,△ABC为锐角三角形,且AB≠AC时,①中的结论还成立吗?若成立,请写出证明过程;若不成立,也请说明理由;
③对任意锐角或钝角三角形,如图(1)、(3),请用含勾股比k的表达式直接表示AB2+AC2与BC2的关系(写出锐角或钝角三角形中的一个即可).
40.在“勾股定理”一章的学习中,我们体会到了勾股定理应用的广泛性,以及“数形结合”是解决数学问题的一种重要的思想方法.
【已有知识】由于,由此得到在数轴上表示对应的点的方法,如图1.结合正方形网格,我们还可以表示某些长度为无理数的线段.
【运用知识】(1)如图2,点O、点A在数轴上,且OA=2,AB=1,AB⊥OA于A,以点O为圆心,OB长为半径画弧,交数轴于点P,则点P表示的数是 .(直接写出答案)
(2)请在图3的正方形网格(每个小正方形的边长均为1)内.
①画出顶点在格点的△ABC,其中,,;
②求出△ABC的面积.
【拓展探究】(3)如图4,结合直角坐标系,我们发现:要求出坐标系中A、B两点的距离,显然是转化为求Rt△ABC的斜边长.下面以求DE为例来说明如何解决:
从坐标系中发现:D(﹣1,﹣4),E(6,﹣2),所以DF=|6﹣(﹣1)|=7,EF=|﹣2﹣(﹣4)|=2,所以由勾股定理可得,.
①在图5中,设A(x1,y1),B(x2,y2),AC∥y轴,BC∥x轴,AC⊥BC于点C,则AC= ,BC= ,由此得到平面直角坐标系内任意两点间的距离公式,;(直接写出答案)
②图4中,平面直角坐标系中有两点M(﹣3,4),N(﹣6,1),P为x轴上任一点,则PM+PN的最小值为 ;(直接写出答案)
③应用平面内两点间的距离公式,求代数式的最小值为: .(直接写出答案)
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