第一章 特殊平行四边形 习题课件 2026-2027学年北师大版数学九年级上册
2026-06-18
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普通
摘要:
该初中数学课件聚焦特殊平行四边形,系统涵盖菱形、矩形、正方形的概念、性质及应用。通过从平行四边形引入特殊类型,搭建从一般到特殊的学习支架,帮助学生梳理知识脉络。
其亮点在于采用分层设计,基础题巩固概念,能力题强化推理,思维拓展题提升空间观念。结合几何图形与证明题,培养学生几何直观(数学眼光)和推理能力(数学思维),如矩形全等证明、正方形综合题。学生能提升数学思维,教师可实现分层教学。
内容正文:
第一章 特殊平行四边形
☆问题解决活动:
作内嵌于正方形的正八边形
类型1 利用尺规作内嵌于矩形的正方形
1.已知:如图,四边形ABCD是矩形。
求作:正方形ABEF,点E在BC上,点F在AD上。(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
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解:如图,四边形ABEF即为所求。
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类型2 利用尺规作内嵌于矩形的菱形
2.定义:如果一个菱形的四个顶点分别在一个矩形的四条边上(不与矩形的顶点重合),那么称这个菱形是该矩形的内接菱形。
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(1)如图1,在矩形ABCD中,E,F,G,H分别是AB,BC,CD,DA的中点。求证:四边形EFGH是矩形ABCD的内接菱形。
解:证明:如图1,连接AC,BD交于点O。
∵四边形ABCD是矩形,
∴AC=BD。
∵E,F,G,H分别是AB,BC,CD,DA的中点,
∴GH=AC,EF=AC,HE=BD,FG=BD。
∴EF=FG=GH=HE。
∴四边形EFGH是矩形ABCD的内接菱形。
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深入思考:
(2)如图2,在矩形ABCD中,E是边AB上一点。作矩形ABCD的内接菱形EFGH,使点F,G,H分别在BC,CD,DA上。(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
解:如图2,菱形EFGH即为所求。
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类型3 利用尺规作内嵌于平行四边形的矩形
3.如图,四边形ABCD是平行四边形,按照要求作图。(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
(1)如图1,作菱形BEDF,使点E,F分别在AD,BC上;
解:如图1,菱形BEDF即为所求。
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(2)如图2,P是BC上一点,作矩形PFGH,使得点F,G,H分别在CD,AD,AB上。
解:如图2,矩形PFGH即为所求。
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类型4 利用尺规作内嵌于正方形的正八边形
4.(2025漳州期中)综合与实践
如图1,在一些建筑上可以看到多边形相互嵌套的图案。如果一个正方形里面嵌套了一个正八边形,且正八边形至少有四个顶点分别在正方形的四条边上,那么我们称这个正八边形内嵌于这个正方形。如图2,这是一个正方形。
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【观察判断】(1)图3中可以称为正八边形内嵌于正方形的是 ;
A
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【操作探究】通过正方形折纸折出正八边形的步骤如图4所示。
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(2)请按照折纸的思路在图2中作内嵌正八边形并证明。(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
解:如图2,正八边形LGFIHKJE即为所求。
证明:设AO=a,则AB=BC=CD=AD=a。
∵AE=AF=BG=BH=CI=CJ=DK=DL=AO=a,
∴AL=AG=BF=BI=CH=CK=DJ=DE=a-a,
∠ALG=∠AGL=∠BFI=∠BIF=∠CHK=∠CKH=∠DJE=∠DEJ=45°。
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∴GL=FI=HK=EJ=2a-a,
∠GLE=∠LGF=∠GFI=∠FIH=∠IHK=∠HKJ=∠KJE=∠JEL=135°。
∵LE=AD-AL-DE=a-(a-a)-(a-a)=2a-a,
∴GF=IH=KJ=2a-a。
∴GF=FI=IH=HK=KJ=JE=EL=LG。
∴八边形LGFIHKJE是正八边形。
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$第一章 特殊平行四边形
1 认识特殊的平行四边形
知识点1 菱形的概念、简单性质及其应用
1.根据图中所标出的数据,下列平行四边形中一定是菱形的是( )
A B C D
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B
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2.下列图形中,既是中心对称图形又是轴对称图形的是( )
A.等边三角形 B.直角三角形
C.平行四边形 D.菱形
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3.如图,BD是菱形ABCD的一条对角线,若∠ABD=65°,则∠A= °。
(第3题)
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知识点2 矩形的概念、简单性质及其应用
4.(2026漳州漳浦月考)矩形具有而平行四边形不具有的性质是( )
A.对角相等 B.对角互补
C.对边相等 D.对角线互相平分
B
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5.在矩形ABCD中,∠D=90°,AB=3,AC=4,则BC的长为( )
A.3 B.
C.4 D.5
B
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6.如图,在矩形ABCD中,点E,F在BC上,∠B=90°,BE=CF,连接AE,DF。
求证:△ABE≌△DCF。
证明:∵矩形ABCD是特殊的平行四边形,∠B=90°,
∴∠C=∠B=90°,AB=CD。
又∵BE=CF,
∴△ABE≌△DCF(SAS)。
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知识点3 正方形的概念、简单性质及其应用
7.如图,在▱ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,添加下列条件,能使▱ABCD成为正方形的是( )
A.AB=BC,AB⊥BC
B.AB=BC,AC⊥BD
C.OA=OB,AB⊥BC
D.AC=BD,AB⊥BC
(第7题)
A
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8.如图,正方形ABCD的边长为1,E,F是对角线AC上的两点,EG⊥AB,EI⊥AD,FH⊥AB,FJ⊥AD,垂足分别为G,I,H,J,则图中阴影部分的面积为( )
A.1
B.
C.
D.
(第8题)
B
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9.如图,在正方形ABCD中,∠D=90°,AB=BC,CD=2 cm,则AC的长为 cm。
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(第9题)
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10.平行四边形、矩形、菱形、正方形的关系可以用如图所示的关系图表示,则②处所填图形的名称应为( )
A.平行四边形
B.矩形
C.菱形
D.正方形
(第10题)
D
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11.如图,在正方形ABCD中,AB=BC,∠ABC=90°,P为对角线AC上一点,连接BP,若∠BPC=55°,则∠PBC的度数为( )
A.80°
B.75°
C.70°
D.65°
(第11题)
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12.如图,在菱形ABCD中,AB=BC,连接AC,AE平分∠CAB,交BC于点E,若∠CAE=32°,则∠CAD的度数为 °。
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(第12题)
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13.如图,四边形ABCD是正方形,∠D=90°,AD=DC,O是其中心,以OC为边作一个正六边形,则α的度数是 °。
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(第13题)
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14.(2025厦门模拟)如图,四边形ABCD是正方形,∠D=90°,AB=AD,点E在CD上,点F在CB的延长线上,且DE=BF,连接AE,AF。求证:AE⊥AF。
证明:∵正方形ABCD是特殊的平行四边形,
∴AB∥CD,AD∥BC,AB=AD。
∵∠D=90°,
∴∠BAD=∠ABC=90°。
∵点F在CB的延长线上,
∴∠ABF=90°。
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∴∠ABF=∠D。
∵BF=DE,
∴△ABF≌△ADE(SAS)。
∴∠BAF=∠DAE。
∵∠BAD=90°,
∴∠BAE+∠DAE=90°。
∴∠BAE+∠BAF=90°,即∠FAE=90°。
∴AE⊥AF。
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15.(2026三明沙县期中)如图,在矩形ABCD中,已知AB=8,点F在矩形ABCD内部,连接BF,BC=BF=12,∠ABC=90°,E为BF的中点,连接DF,CF,CE,则DF+CE的最小值为 。(提示:取BC的中点M,连接FM)
(第15题)
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$第一章 特殊平行四边形
2 菱形的性质与判定
第2课时 菱形的判定
知识点1 一组邻边相等的平行四边形是菱形
1.如图,若使▱ABCD成为菱形,则需添加的条件是( )
A.AB=BC
B.AO=BO
C.∠1=∠2
D.AC=BD
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(第1题)
A
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2.如图,在▱ABCD中,AB=4,BC=6,将线段AB水平向右平移a个单位长度得到线段FE。若四边形ECDF为菱形,则a的值为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
B
(第2题)
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3.如图,已知四边形ABCD是平行四边形,DE⊥AB,DF⊥BC,垂足分别是E,F,且DE=DF。求证:▱ABCD是菱形。
证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴∠A=∠C。
∵DE⊥AB,DF⊥BC,
∴∠AED=∠CFD=90°。
又∵DE=DF,
∴△ADE≌△CDF(AAS)。
∴AD=CD。
∴四边形ABCD是菱形。
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知识点2 四边相等的四边形是菱形
4.用两块边长为a的等边三角形纸片(确保仅有一边重合)能拼成的四边形的是( )
A.等腰梯形 B.菱形
C.矩形 D.正方形
B
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5.如图,AC=8,分别以点A,C为圆心,5为半径作弧,两条弧分别相交于点B,D,依次连接A,B,C,D,得到四边形ABCD。连接BD,交AC于点O。
(1)判断四边形ABCD的形状,并说明理由;
解:四边形ABCD是菱形。理由如下:
由题意,得AB=AD=CB=CD=5,
∴四边形ABCD是菱形。
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(2)求BD的长。
解:∵四边形ABCD是菱形,
∴OA=OC=AC=4,
OB=OD,AC⊥BD。
∴在Rt△AOB中,
OB=
==3。
∴BD=2OB=6。
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知识点3 对角线互相垂直的平行四边形是菱形
6.如图,在▱ABCD中,AC,BD是两条对角线,如果添加一个条件,可推出▱ABCD是菱形,那么这个条件可以是( )
A.AB=CD
B.AC=BD
C.AC⊥BD
D.AB⊥BD
(第6题)
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C
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7.(2025厦门内厝中学月考)如图,▱ABCD的对角线AC,BD相交于点O,且AB=13,AC=24,BD=10,求证:▱ABCD是菱形。
证明:∵四边形ABCD是平行四边形,AC=24,BD=10,
∴AO=AC=12,BO=BD=5。
又∵AB=13,
∴AO2+BO2=122+52=144+25=169,AB2=132=169。
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∴AO2+BO2=AB2。
∴∠AOB=90°,即AC⊥BD。
∴▱ABCD是菱形。
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8.如图,▱ABCD的对角线AC,BD交于点O,以下条件不能证明▱ABCD是菱形的是( )
A.∠BAC=∠BCA
B.∠ABD=∠CBD
C.OA2+OD2=AD2
D.AD2+OA2=OD2
D
(第8题)
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9.如图,两张宽度均为3 cm的纸条交叉叠放在一起,交叉形成的锐角为60°,则重合部分构成的四边形ABCD的周长为 cm。
8
(第9题)
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10.(2025莆田南门中学期中)如图,在▱ABCD中,FA⊥AB交CD于点E,交BC的延长线于点F,且CF=BC,连接AC,DF。
(1)求证:四边形ACFD是菱形;
解:证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,CD∥AB,AD=BC。
∵点F在BC的延长线上,且CF=BC,
∴AD∥CF,AD=CF。
∴四边形ACFD是平行四边形。
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∵CD∥AB,FA⊥AB交CD于点E,
∴∠CEF=∠BAF=90°。
∴FA⊥CD。
∴四边形ACFD是菱形。
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(2)若AB=5,BC=,求四边形ACFD的面积。
解:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴CD=AB=5。
∵CF=BC=,
∴BF=CF+BC=13。
在Rt△BAF中,
AF===12。
∴S四边形ACFD=AF·CD=×12×5=30。
∴四边形ACFD的面积为30。
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11.如图,▱ABCD的面积为12,AC=BD=6,AC与BD交于点O,分别过点C,D作BD,AC的平行线相交于点F。若点G是CD的中点,点P是四边形OCFD边上的动点,求PG的最小值。
解:∵DF∥AC,CF∥BD,
∴四边形OCFD是平行四边形。
∵四边形ABCD为平行四边形,
∴OC=AC,OD=BD。
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∵AC=BD,
∴OC=OD。
∴平行四边形OCFD为菱形。
∵点G是CD的中点,点P是四边形OCFD边上的动点,
∴当GP垂直于菱形OCFD的一边时,PG有最小值。
如图,过点D作DM⊥AC于点M,当点P为CM的中点时,连接GP。
∴GP为△DMC的中位线。
∴GP=DM。
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∵▱ABCD的面积为12,OC=AC,
∴S△COD=S▱ABCD=3,OC=3。
∴OC·DM=3,即×3DM=3。
解得DM=2。
∴PG=DM=1,即PG的最小值为1。
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$第一章 特殊平行四边形
2 菱形的性质与判定
第1课时 菱形及其性质
知识点1 菱形的边的性质
1.我国传统建筑中常应用菱形窗户,其设计美观大气。如图,该菱形窗户边框AB的长为1 m,则该菱形窗户的周长为( )
A.1 m
B.2 m
C.3 m
D.4 m
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(第1题)
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2.(2023福建)如图,在菱形ABCD中,AB=10,∠B=60°,则AC的长为 。
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(第2题)
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3.(2024福建)如图,在菱形ABCD中,点E,F分别在边BC和CD上,且∠AEB=∠AFD。求证:BE=DF。
证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=AD,∠B=∠D。
∵∠AEB=∠AFD,
∴△ABE≌△ADF(AAS)。
∴BE=DF。
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知识点2 菱形的对角线的性质
4.关于菱形的性质,下列说法不正确的是( )
A.四条边相等 B.对角线相等
C.对角线互相垂直 D.是轴对称图形
B
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5.如图,已知BD是菱形ABCD的一条对角线,E在BC的延长线上。若∠ADB=32°,则∠DCE的度数为 °。
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(第5题)
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6.如图,在菱形ABCD中,对角线AC与BD相交于点O,若AB=3 cm,AC=6 cm,则BD的长为 cm。
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(第6题)
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知识点3 菱形的面积
7.如图,在菱形ABCD中,AC与BD相交于点O。若AC=6,BD=4,则该菱形ABCD的面积是( )
A.10
B.12
C.14
D.16
B
(第7题)
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8.如图,已知菱形ABCD的边长为4,∠A=30°,则菱形ABCD的面积为 。
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(第8题)
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9.(2026漳州期中)如图,在菱形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,且AC=6,BD=8,过点A作AE⊥BC于点E,则AE的值为( )
A.4.8
B.9.6
C.5
D.2.4
A
(第9题)
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10.如图,菱形ABCD的顶点B在x轴上,顶点C在y轴上,点A的坐标为(-6,1),点C的坐标为(0,1),则点D的坐标为 。
(-3,2)
(第10题)
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11.(1)求证:菱形的每条对角线平分一组对角。
证明:如答图,已知:四边形ABCD是菱形,连接AC,BD。
求证:AC平分∠BAD和∠BCD,BD平分∠ABC和∠ADC。
证明过程如下:
∵在菱形ABCD中,
AD=AB,AC⊥BD,
∴AC平分∠BAD。
同理,CA平分∠BCD,
直线BD平分∠ABC和∠ADC。
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(2)利用(1)的结论解决问题:如图,四边形ABCD是菱形,F是AB上一点,DF交AC于点E,连接BE。求证:∠AFD=∠CBE。
证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴CB=CD,∠BCE=∠DCE。
又∵CE=CE,
∴△BCE≌△DCE(SAS)。
∴∠CBE=∠CDE。
∵在菱形ABCD中,AB∥CD,
∴∠AFD=∠CDE。
∴∠AFD=∠CBE。
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12.如图,在菱形ABCD中,∠A=30°,AB=12,F是边BC上的一个动点,连接DF,以DF为对角线作菱形DEFG,使点E落在DC边上,当菱形DEFG的周长最小时,求菱形DEFG的面积。
解:如图,过点E作EH⊥BC于点H。
设DE=EF=x,则EC=12-x。
∵∠C=∠A=30°,
∴EH=EC=(12-x)。
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∵EF≥EH,
∴x≥(12-x)。
∴x≥4。
∴菱形的边长最小是4。
当EF=4时,如答图,过点F作FN⊥DC,则CF=4。
∴FN=CF=2。
∴当菱形DEFG的周长最小时,菱形DEFG的面积为DE·FN=4×2=8。
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$第一章 特殊平行四边形
章末复习 特殊平行四边形
考点1 菱形的性质与判定
1.(2025龙岩上杭期末)下列说法中,正确的是( )
A.对角线相等的四边形是菱形
B.对角线互相垂直的四边形是菱形
C.对角线互相垂直平分的四边形是菱形
D.对角线互相平分的四边形是菱形
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C
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2.(2025福建)如图,菱形ABCD的对角线相交于点O,EF过点O且与边AB,CD分别相交于点E,F。若OA=2,OD=1,则△AOE与△DOF的面积之和为 。
(第2题)
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3.(2025福州文博中学期末)如图,在△ABC中,AB=AC,D,E分别是AB,BC的中点,BF∥DE,EF∥DB。
(1)求证:四边形BDEF是菱形;
解:证明:如图,连接AE。
∵BF∥DE,EF∥DB,
∴四边形BDEF是平行四边形。
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∵AB=AC,E是BC的中点,
∴AE⊥BC,∠AEB=90°。
∵点D是AB的中点,
∴DE=AB=BD。
∴四边形BDEF是菱形。
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(2)连接DF交BC于点M,连接CD,若BE=4,AC=2,求DM,CD的长。
解:∵四边形BDEF是菱形,BE=4,
∴BE⊥DF,BM=ME=2。
∵D,E分别是AB,BC的中点,
∴DE=AC=。
∴DM===1。
又∵CE=BE=4,
∴MC=6。
∴CD===。
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考点2 矩形的性质与判定
4.如图,在矩形ABCD中,∠BOC=120°,AB=4,则AC的长是( )
A.2
B.2
C.4
D.8
D
(第4题)
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5.如图,CD为Rt△ABC斜边AB上的中线,E为AC的中点。若AC=8,CD=5,则DE= 。
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(第5题)
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6.如图,菱形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,BE∥AC,CE∥BD。求证:四边形OBEC是矩形。
证明:∵对角线AC,BD相交于点O,
∴AC⊥BD。
∵BE∥AC,CE∥BD,
∴∠BOC=∠OCE=∠OBE=90°。
∴四边形OBEC是矩形。
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考点3 正方形的性质与判定
7.正方形具有而菱形不一定具有的性质是( )
A.对角线相等
B.对角线互相平分
C.两组对边分别平行
D.两组对角分别相等
A
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8.(2026漳州漳浦月考)如图,四边形ABCD是正方形,AB=4,P是正方形ABCD对角线BD上一点,PE⊥DC,PF⊥BC,垂足分别为E,F,若DE=1,BF=3,则AP的长为( )
A.
B.
C.
D.4
C
(第8题)
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9.如图,边长为2的正方形ABCD的对角线AC与BD相交于点O,E是BC边上一点,F是BD上一点,连接DE,EF。若△DEF与△DEC关于直线DE对称,则△BEF的周长是( )
A.2
B.2+
C.4-2
D.
A
(第9题)
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10.如图,在四边形ABCD中,AC=BD,AC⊥BD,E,F,G,H分别是AB,BC,CD,DA的中点。四边形EFGH是否为正方形?请写出你的证明过程。
解:四边形EFGH是正方形。证明过程如下:
∵E,F,G,H分别是AB,BC,CD,DA的中点,
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∴EH,FG分别是△ABD,△BCD的中位线,EF,HG分别是△ABC,△ACD的中位线。
∴EH=FG=BD,EF=HG=AC,EF∥AC∥HG,EH∥BD∥FG。
又∵AC=BD,
∴EH=FG=EF=HG。
∴四边形EFGH是菱形。
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如图,设AC与BD交于点O,EF与BD交于点M。
∵AC⊥BD,
∴∠AOB=90°。
∵EF∥AC,EH∥BD,
∴∠OMF=∠AOB=90°。
∴∠FEH=∠OMF=90°。
∴四边形EFGH是正方形。
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11.如图,在正方形ABCD中,点E在边AD上,连接CE,点F在CE上,过点F作GH⊥CE,分别交AB,CD于点G,H。求证:DE=CH-BG。
证明:如图,作GP⊥CD于点P,则∠GPC=90°。
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BCP=∠GBC=90°,BC=CD。
∴四边形BCPG是矩形。
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∴∠GPH=∠CDE,GP=BC。
∴GP=CD。
∵GH⊥CE于点F,
∴∠CFH=∠CFG=90°。
∵∠PGH+∠CHG=90°,
∠DCE+∠CHG=90°,
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∴∠PGH=∠DCE。
∴△PGH≌△DCE。
∴PH=DE,CE=GH。
∵PH=CH-CP,
∴DE=CH-BG。
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$第一章 特殊平行四边形
3 矩形的性质与判定
第1课时 矩形及其性质
知识点1 矩形的性质
1.如图,在矩形ABCD中,AC,BD相交于点O。若OC=2,则BD的长为( )
A.1
B.2
C.2
D.4
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D
(第1题)
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2
2.如图,直线a∥b,矩形ABCD的顶点A在直线b上,若∠2=41°,则∠1的度数为( )
A.41°
B.51°
C.49°
D.59°
C
(第2题)
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3.(2025甘孜州)如图,在矩形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,∠AOB=60°,AB=4,则AC的长为 。
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(第3题)
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4.如图,在矩形ABCD中,E是BC的中点,连接AE,DE。求证:∠EAD=∠EDA。
证明:∵四边形ABCD是矩形,
∴AB=DC,∠B=∠C=90°。
∵E是BC的中点,
∴BE=CE。
∴△ABE≌△DCE(SAS)。
∴AE=DE。
∴∠EAD=∠EDA。
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知识点2 直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半
5.(2026宁德霞浦期中)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,CD是△ABC的中线,若AB=12,则CD=( )
A.5
B.4
C.8
D.6
(第5题)
D
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6.如图,在△ABC中,∠ABC=90°,∠C=62°,分别以点A,C
为圆心,大于AC的长为半径画弧,两弧(所在圆的半径相等)相交
于E,F两点,连接EF,EF与AC交于点O,则∠ABO的大小为( )
A.28°
B.30°
C.31°
D.38°
A
(第6题)
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7.(2026宁德一中月考)如图,在△ABC中,∠ABC=90°,BD为△ABC的中线,BE∥DC,BE=DC,连接CE,求证:四边形BDCE为菱形。
证明:∵BE∥DC,BE=DC,
∴四边形BDCE为平行四边形。
∵∠ABC=90°,BD为△ABC的中线,
∴BD=CD=AC。
∴四边形BDCE为菱形。
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8.如图,在矩形ABCD中,对角线AC与BD相交于点O,则下列结论一定正确的是( )
A.AB=AD
B.AC⊥BD
C.AC=BD
D.∠ACB=∠ACD
C
(第8题)
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9.如图,在菱形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,G是AB的中点,若OG=2.5,BD=8,则AC的长度是( )
A.3
B.4
C.5
D.6
(第9题)
D
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10.(2025泉州六中期末)如图,矩形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,DE∥AC,CE∥BD。
(1)求证:四边形OCED为菱形;
证明:∵DE∥AC,CE∥BD,
∴四边形OCED是平行四边形。
又∵在矩形ABCD中,OC=OD,
∴四边形OCED为菱形。
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(2)若AB=3,AC=5,求菱形OCED的面积。
解:在矩形ABCD中,AB=3,AC=5,∠ABC=90°,
∴BC==4。
由菱形和矩形的中心对称性可知S△OCD=S△ECD=S△AOB。
又∵OA=OC,
∴S△AOB=S△ABC=××3×4=3。
∴菱形的面积是3+3=6。
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11.如图,在平面直角坐标系中,矩形ABCD的四个顶点坐标分别为A(-5,4),B(-5,1),C(-1,1),D(-1,4)。若点P(a-1,b+2)在第一象限,且点P到x轴的距离是它到y轴距离的2倍。
(1)用含a的式子表示b;
解:∵点P(a-1,b+2)在第一象限,
∴a-1>0,b+2>0。
∵点P到x轴的距离是它到y轴距离的2倍,
∴b+2=2(a-1)。
∴b=2a-4。
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(2)若将点P向左平移2个单位长度后,点P恰好落在矩形ABCD内(不含边界),求a的取值范围。
解:∵将点P向左平移2个单位长度后,点P恰好落在矩形ABCD内(不含边界),
∴-5<a-1-2<-1且1<b+2<4。
∴-5<a-3<-1且1<2a-4+2<4。
∴-2<a<2且1.5<a<3。
∴1.5<a<2。
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$第一章 特殊平行四边形
4 正方形的性质与判定
第2课时 正方形的判定
知识点1 根据定义进行正方形的判定
1.如图,在▱ABCD中,下列判断正确的是( )
A.若∠A=90°,则▱ABCD是正方形
B.若AB=BC,则▱ABCD是正方形
C.若AB=BC=CD=DA,则▱ABCD是正方形
D.若AB=BC,∠A=90°,则▱ABCD是正方形
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D
(第1题)
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2.有下列四个条件:a.两组对边分别相等;b.一组对边平行且相等;c.一组邻边相等;d.一个角是直角.如果一个四边形顺次添加条件①a→c→d,②b→d→c,③a→b→c,那么能得到正方形的是( )
A.仅① B.仅③
C.①② D.②③
C
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知识点2 根据矩形进行正方形的判定
3.如图,将矩形纸片ABCD折叠,使点A落在边BC上的点F处,折痕为BE,过点E,F再次折叠,得到折痕EF。若沿EF剪开,则四边形ABFE是一个正方形,其数学原理是( )
A.有一组邻边相等的矩形是正方形
B.对角线相等的菱形是正方形
C.两个全等的直角三角形构成正方形
D.轴对称图形是正方形
A
(第3题)
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4.如图,在矩形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,添加下列一个条件,仍不能使矩形ABCD成为正方形的是( )
A.AC⊥BD
B.AC平分∠BAD
C.AB=BC
D.△OCD是等边三角形
D
(第4题)
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知识点3 根据菱形进行正方形的判定
5.如图,在菱形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,请添加一个条件: ,使得菱形ABCD为正方形。
∠ABC=90°(答案不唯一)
(第5题)
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6.如图,在菱形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,点E,F在对角线BD上,且BE=DF,OE=OA。求证:四边形AECF是正方形。
证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,OA=OC,OB=OD。
∵BE=DF,
∴OE=OF。
∴四边形AECF是菱形。
∵OE=OA,
∴OE=OF=OA=OC,即EF=AC。
∴四边形AECF是正方形。
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7.(2026漳州漳浦月考)正方形四条边的中点构成的四边形的形状最准确的是( )
A.平行四边形 B.矩形
C.菱形 D.正方形
D
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8.如图,AC,BD是四边形ABCD的对角线,点E,F分别是AD,BC的中点,点M,N分别是AC,BD的中点,连接EM,MF,FN,NE,要使四边形EMFN为正方形,需添加的条件是( )
A.AB=CD,AB⊥CD
B.AB=CD,AD=BC
C.AB=CD,AC⊥BD
D.AB=CD,AD∥BC
(第8题)
A
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9.如图,点E,F,G,H分别是正方形ABCD四条边上的点,EF,GH相交于点O,且OA=4,EF⊥AB,GH⊥BC,BE=BH,则四边形BEOH与四边形DFOG的面积之和为( )
A.4
B.4
C.8
D.16
D
(第9题)
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10.如图,已知线段AB。
(1)求作:以AB为对角线的正方形ACBD,并证明你的作法是正确的;(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
解:如图,正方形ACBD即为所求。
证明:由作图可知直线l垂直平分AB,CO=AO=DO。
∴AC=BC,BD=AD,∠AOC=∠AOD=90°。
在△AOC和△AOD中,CO=DO,∠AOC=∠AOD,AO=AO,
∴△AOC≌△AOD(SAS)。
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∴四边形ACBD是菱形。
又∵OA=OB=OC=OD,
∴AB=CD。
∴菱形ACBD是正方形。
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∴AC=BC=BD=AD。
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(2)若AB=6,求正方形ACBD的面积。
解:S正方形ACBD=AB2=×62
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=18。
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11.如图,四边形ABCD为正方形,AB=,点E为对角线AC上一动点,连接DE,过点E作EF⊥DE,交BC于点F,以DE,EF为邻边作矩形DEFG,连接CG。
(1)求证:矩形DEFG是正方形。
解:证明:如图,作EM⊥BC于点M,EN⊥CD于点N。
∴∠MEN=90°。
∵点E是正方形ABCD对角线上的点,
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∴EM=EN。
∵∠DEF=90°,
∴∠DEN=∠FEM=90°-∠FEN。
∵∠DNE=∠FME=90°,
∴△DEN≌△FEM(ASA)。
∴EF=DE。
∵四边形DEFG是矩形,
∴矩形DEFG是正方形。
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(2)探究:①CE与CG有怎样的位置关系?请说明理由。
解:CE⊥CG。理由如下:
∵四边形DEFG和四边形ABCD是正方形,
∴DE=DG,AD=CD。
∵∠ADE+∠CDE=∠CDG+∠CDE=90°,
∴∠ADE=∠CDG。
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∴△ADE≌△CDG(SAS)。
∴∠DAC=∠DCG。
∵∠ACD+∠CAD+∠ADC=180°,∠ADC=90°,
∴∠ACG=∠ACD+∠DCG=∠ACD+∠CAD=90°。
∴CE⊥CG。
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②CE+CG的值为 。
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$第一章 特殊平行四边形
综合与实践 折纸问题
折纸是一种艺术,其中也包含了高超的技术,数学折纸活动有益于开发智力,拓展思维,在折纸活动中体会数学知识的内涵,理解数学知识的应用,可以让我们感悟到严谨的数学之美,九年级(4)班数学兴趣小组的同学们在活动课上进行了折纸问题探究。
【方法提示】
数学折纸问题的解决通常要结合轴对称和全等的相关知识和性质,同时也要关注折叠前后对应的边和对应的角等一些不变的关系。
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【动手操作】
如图,将一张矩形纸片ABCD进行折叠(已知AD>AB),使点C落在AD边上,折痕为EF(点E在BC边上,点F在AD边上),折叠后点C,D的对应点分别为点G,H。
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【问题探究】
(1)判断图中四边形CEGF的形状,并证明你的结论。
解:四边形CEGF为菱形。证明如下:
∵四边形ABCD是矩形,
∴AD∥BC,GF∥EC。
∴∠GFE=∠FEC。
∵图形翻折后点G与点C重合,EF为折线,
∴∠GEF=∠FEC。
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∴∠GFE=∠GEF。
∴GF=GE。
∵图形翻折后EC与GE完全重合,
∴GE=EC。
∴GF=EC。
∴四边形CEGF为平行四边形。
∴▱CEGF为菱形。
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(2)随着点C落在不同的位置,折痕位置也在变化,若矩形纸片中AB=2,BC=6,求线段BE长度的取值范围。
解:如备用图1,当点F与点D重合时,CE取最小值,BE取最大值。
由折叠的性质,得CD=DG,∠CDE=∠GDE=45°。
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∵∠ECD=90°,
∴∠DEC=∠DEG=∠CDE=45°。
∴CE=CD=DG=GE。
∵∠C=90°,
∴四边形CEGD是正方形。
∴CE=CD=AB=2。
∴BE=BC-CE=6-2=4。
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如备用图2,当点G与点A重合时,CE取最大值,BE取最小值。
∵在Rt△ABE中,∠B=90°,
∴AE2=AB2+BE2,即CE2=22+(6-CE)2。
∴CE=。
∴BE=BC-CE=6-=。
∴线段BE长度的取值范围是≤BE≤4。
由折叠的性质,得AE=CE。
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$第一章 特殊平行四边形
综合与实践 裁剪问题
【情境】
图1是由正方形纸片去掉一个以中心O为顶点的等腰直角三角形后得到的。该纸片通过裁剪,可拼接为图2所示的钻石型五边形,数据如图所示。
(说明:纸片不折叠,拼接不重叠、无缝隙、无剩余)
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【操作】
嘉嘉将图1所示的纸片通过裁剪,拼成了钻石型五边形。
如图3,嘉嘉沿虚线EF,GH裁剪,将该纸片剪成①②③三块,再按照图4所示进行拼接。根据嘉嘉的剪拼过程,解答问题:
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(1)求线段EF的长;
解:如图3,过点G'作G'K⊥FH'于点K,结合题意,得四边形FOG'K为矩形,
∴FO=KG'。
由拼接,得HF=FO=KG'。
由正方形的性质,得∠A=45°。
∴△AHG,△H'G'D,△AFE均为等腰直角三角形(如图3)。
∴△G'KH'为等腰直角三角形(如图3)。
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设H'K=KG'=x,
∴H'G'=H'D=x。
∴AH=HG=x,HF=FO=x。
∵正方形的边长为2,
∴对角线的长为2。
∴OA=,即x+x+x=。
解得x=-1。
∴EF=AF=(+1)x=(+1)×(-1)=1。
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(2)直接写出图3中所有与线段BE相等的线段,并计算BE的长。
解:与BE相等的线段有GE,AH,GH。
∵△AFE为等腰直角三角形,EF=AF=1,
∴AE=EF=。
∴BE=AB-AE=2-。
∵GE=H'G'=x=×(-1)=2-,AH=GH=x=2-,
∴BE=GE=AH=GH。
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【探究】
淇淇说:将图1所示纸片沿直线裁剪,剪成两块,就可以拼成钻石型五边形。
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(3)请你按照淇淇的说法设计一种方案:在图5所示纸片的BC边上找一点P(可以借助刻度尺或圆规),画出裁剪线(线段PQ)的位置,并直接写出BP的长。
解:如图5,以点B为圆心,BO的长为半径画弧,交BC于点P',交AB于点Q',则直线P'Q'为裁剪线,
此时BP'=,P'Q'==2,符合要求。
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或以点C圆心,CO的长为半径画弧,交BC于点P,交CD于点Q,则直线PQ为裁剪线,
此时CP=CQ=,PQ==2,符合要求。
∴BP=2-。
综上所述,BP的长为或2-。
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$第一章 特殊平行四边形
基础专题1
特殊平行四边形的性质与判定的综合
类型1 菱形的性质与判定的综合
1.如图,在△ABC中,AB=BC,若将△ABC沿AB方向平移线段AB的长得到△BDE,连接CD,CE。求证:
(1)四边形BDEC是菱形;
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证明:∵△ABC沿AB方向平移线段AB的长得到△BDE,
∴AB=CE=BD,BC=DE。
∵AB=BC,
∴BD=DE=CE=BC。
∴四边形BDEC是菱形。
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(2)AC⊥CD。
证明:∵四边形BDEC是菱形,
∴BE⊥CD。
∵△ABC沿AB方向平移线段AB的长得到△BDE,
∴AC∥BE。
∴AC⊥CD。
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2.如图,已知矩形ABCD,∠A=90°,AB=6,BC=8。
(1)在图上作菱形BEDF,使得点E在边AD上,点F在边BC上;(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
解:如图,四边形BEDF即为所求。
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(2)求菱形BEDF的边长。
解:∵四边形BEDF为菱形,
∴设BE=DE=x。
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠A=90°,AD=BC=8。
∴AE=AD-DE=8-x。
∵AB2+AE2=BE2,
∴62+(8-x)2=x2。
解得x=。
∴菱形BEDF的边长为。
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类型2 矩形的性质与判定的综合
3.如图,在▱ABCD中,E,F为BC上两点,且BE=CF,AF=DE。求证:四边形ABCD是矩形。
证明:∵BE=CF,
∴BE+EF=CF+EF,
即BF=CE。
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB=DC,AB∥CD。
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又∵AF=DE,
∴△ABF≌△DCE(SSS)。
∴∠B=∠C。
∵AB∥CD,
∴∠B+∠C=180°。
∴∠B=∠C=90°。
∴四边形ABCD是矩形。
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4.(2025厦门湖里区期末)如图,在△ABC中,AB=AC。
(1)求作矩形ADCE,点D在BC上;(要求:尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
解:如图,矩形ADCE即为所求。
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(2)在(1)的条件下,连接BE交AD于点F,求证:F为AD的中点。
证明:如图。
∵AB=AC,AD平分∠BAC,
∴BD=CD,AD⊥BC。
∵四边形ADCE为矩形,
∴AE=CD,∠FAE=∠FDB=90°。
∴BD=AE。
∵∠BFD=∠EFA,
∴△AEF≌△DBF(AAS)。
∴FA=FD。
∴F为AD的中点。
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类型3 正方形的性质与判定的综合
5.(2025福州闽清月考)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=10,BC=6。
(1)求作正方形CDEF,使D,E,F分别在AC,AB,BC上。(要求:尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
解:如图,四边形CDEF即为所求的正方形。
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(2)在(1)的条件下,求正方形CDEF的边长。
解:∵四边形CDEF是正方形,
∴∠CDE=∠CFE=90°,DE=EF。
∵∠ACB=90°,∴AB2=AC2+BC2。
∴AC==8。
∵S△ABC=S△AEC+S△BCE,
∴AC·BC=AC·DE+BC·EF。
∴24=4DE+3DE。解得DE=。
∴正方形CDEF的边长为。
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6.如图,在正方形ABCD中,点E是边CD上的一点(不与点C,D重合),连接BE,BF平分∠ABE,交边AD于点F,求证:AF+CE=BE。
证明:如图,过点B作BG⊥BE,交DA的延长线于点G。
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠ABC=∠C=∠BAD=90°,AB=BC。
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∴∠ABE+∠CBE=∠ABG+∠ABE,
即∠ABG=∠CBE。
在△CBE和△ABG中,
∵∠C=∠BAG,BC=AB,∠CBE=∠ABG,
∴△CBE≌△ABG(ASA)。
∴CE=AG,BG=BE。
∵BF平分∠ABE,
∴∠ABF=∠EBF。
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∵AD∥BC,
∴∠CBF=∠AFB。
∴∠AFB=∠GBF。
∴BG=GF=BE。
∴AF+AG=AF+CE=FG=BE,
即AF+CE=BE。
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∴∠ABG+∠ABF=∠CBE+∠EBF,
即∠GBF=∠CBF。
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$第一章 特殊平行四边形
3 矩形的性质与判定
第2课时 矩形的判定
知识点1 有一个角是直角的平行四边形是矩形
1.如图,要使▱ABCD成为矩形,需要添加的条件是( )
A.∠ABD=∠CBD
B.∠ABC=90°
C.AC⊥BD
D.AB=BC
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(第1题)
B
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2.如图,在四边形ABCD中,∠A=∠B=90°,O是边AB的中点,∠AOD=∠BOC。求证:四边形ABCD是矩形。
证明:∵O是边AB的中点,
∴OA=OB。
又∵∠A=∠B,∠AOD=∠BOC,
∴△AOD≌△BOC(ASA)。
∴DA=CB。
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∴DA∥CB。
∴四边形ABCD是平行四边形。
又∵∠A=90°,
∴四边形ABCD是矩形。
∵∠A=∠B=90°,
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知识点2 有三个角是直角的四边形是矩形
3.依据所标数据,下列四边形一定为矩形的是( )
A B C D
B
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4.如图,已知OA⊥OB,若∠AOB内的任意一点P到这个角的两边的距离之和为6,则四边形OCPB的周长为 。
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(第4题)
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知识点3 对角线相等的平行四边形是矩形
5.如图,李师傅在做门窗时,不仅要测量门窗两组对边的长度是否分别相等,常常还要测量它们的两条对角线是否相等,以确保图形是矩形。其中的道理是( )
A.有三个角是直角的四边形是矩形
B.对角线相等的平行四边形是矩形
C.有一个角是直角的平行四边形是矩形
D.对角线相等的四边形是矩形
B
(第5题)
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6.如图,在▱ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,AC=8,当OB= 时,▱ABCD是矩形。
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(第6题)
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7.如图,在四边形ABCD中,AB=CD,AD=BC,对角线AC,BD相交于点O,OA=OB。
(1)求证:四边形ABCD是矩形;
证明:∵AB=CD,AD=BC,
∴四边形ABCD是平行四边形。
∴OA=AC,OB=BD。
∵OA=OB,
∴AC=BD。
∴四边形ABCD是矩形。
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(2)若∠CAD=30°,AB=,求四边形ABCD的面积。
解:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠ABC=90°,AD∥BC。
∵∠CAD=30°,
∴∠ACB=∠CAD=30°。
∵AB=,
∴AC=2AB=2。
∴BC==3。
∴S四边形ABCD=AB·BC=3。
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8.已知四边形ABCD是平行四边形,下列条件中,不能判定▱ABCD为矩形的是( )
A.∠A=90° B.∠B=∠C
C.AC=BD D.AC⊥BD
D
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9.如图,在△ABC中,AB=AC,D是BC的中点,CE∥AD,AE⊥AD,EF⊥AC。
(1)求证:四边形ADCE是矩形;
解:证明:∵在△ABC中,AB=AC,D是BC的中点,
∴AD⊥BC,即∠ADC=∠ADB=90°。
∵CE∥AD,
∴∠ECD=∠ADB=90°。
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∵AE⊥AD,
∴∠EAD=90°。
∴∠ADC=∠ECD=∠EAD=90°。
∴四边形ADCE是矩形。
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(2)若BC=4,CE=3,求EF的长。
解:∵在△ABC中,AB=AC,D是BC的中点,BC=4,
∴BD=CD=BC=2。
由(1),得四边形ADCE是矩形,
∴AE=CD=2,∠AEC=90°。
∵在Rt△AEC中,AE=2,CE=3,
∴AC==。
∵EF⊥AC,
∴S△AEC=AC·EF=AE·CE。
∴EF===。
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10.(2026三明尤溪期中)如图,在菱形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,DE∥AC,∠1=∠2,AE与BD相交于点F。
求证:(1)四边形CODE是矩形;
证明:∵四边形ABCD是菱形,
∴∠DOC=90°,∠CDB=∠2。
∵∠1=∠2,
∴∠CDB=∠1。
∴BD∥CE。
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∵DE∥AC,
∴四边形CODE是平行四边形。
∵∠DOC=90°,
∴四边形CODE是矩形。
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(2)AF=EF。
证明:如图,连接OE。
∵四边形ABCD是菱形,
∴AO=OC。
∵四边形CODE是矩形,
∴DE=OC。
∴DE=OA。
∵DE∥AO,
∴四边形AOED是平行四边形。
∴AE与OD互相平分。
∴AF=EF。
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$第一章 特殊平行四边形
4 正方形的性质与判定
第1课时 正方形及其性质
知识点1 正方形的边、角的性质
1.如图,在正方形ABCD的外侧,作等边三角形ADE,则∠AEB的度数为( )
A.10°
B.15°
C.20°
D.12.5°
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B
(第1题)
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2.(2026三明列东中学期中)若正方形对角线的长为2,则该正方形的面积为( )
A. B.2
C.2 D.4
B
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3.如图,在边长为2的正方形ABCD中,点E在AD上,连接EB,EC,则图中阴影部分的面积是 。
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(第3题)
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4.如图,在▱ABCD中,点E,F分别在边AB,CD上,且四边形BEDF为正方形。
(1)求证:AE=CF;
证明:∵四边形BEDF为正方形,
∴EB=DF。
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB=DC。
∴AB-EB=DC-DF。
∴AE=CF。
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(2)若▱ABCD的面积为20,AB=5,求CF的长。
解:∵▱ABCD的面积为20,AB=5,四边形BEDF为正方形,
∴5DE=20,DE=EB。
∴DE=EB=4。
∴AE=AB-EB=5-4=1。
由(1),得AE=CF,
∴CF=1。
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知识点2 正方形的对角线的性质
5.如图,正方形ABCD的对角线AC与BD相交于点O,则下列说法不正确的是( )
A.AC⊥BD
B.∠DAC=∠BAC
C.DO=CO
D.AD=AO
D
(第5题)
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6.如图,正方形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,H为边CD的中点,正方形ABCD的周长为16,则OH的长为 。
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(第6题)
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7.如图,四边形ABCD,AECF分别是菱形、正方形。若∠BAE=25°,则∠ABC的度数为( )
A.35°
B.40°
C.45°
D.50°
B
(第7题)
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8.如图,在Rt△ABC中,AB=4,点D是斜边BC的中点,连接AD,以AD为边作正方形ADEF。若正方形ADEF的面积为16,则△ABC的周长为( )
A.4
B.12+4
C.12
D.24
B
(第8题)
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9.如图,在正方形ABCD中,点E,F在对角线BD上,且BF=DE。
(1)求证:四边形AECF是菱形;
解:证明:如图,连接AC交BD于点O。
∵四边形ABCD是正方形,
∴OA=OC,OB=OD,AC⊥BD。
∵BF=DE,
∴OB-BF=OD-DE。
∴OF=OE。
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∴四边形AECF是平行四边形。
又∵AC⊥BD,
∴四边形AECF是菱形。
∵OA=OC,
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(2)若AB=2,BF=1,求四边形AECF的面积。
解:∵四边形ABCD是正方形,AB=2,
∴AC=BD===2。
∵BF=DE=1,
∴EF=2-2。
∴S菱形AECF=AC·EF=×2×(2-2)=4-2。
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10.如图,在正方形ABCD中,E是边BC上的一个动点(不与点B,C重合),连接AE,P为点B关于直线AE的对称点。连接AP,作射线DP,交射线AE于点F。
(1)依题意补全图形。若∠BAE=α,求∠ADP的大小。(用含α的式子表示)
解:补全图形如图所示。
∵点P与点B关于直线AE对称,
∴AE垂直平分BP,AB=AP,且∠PAE=∠BAE=α。
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∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD,∠BAD=90°。
∴AP=AD,∠PAD=∠BAD-∠BAE-∠PAE=90°-2α。
∴∠ADP=∠APD=(180°-∠PAD)÷2=45°+α。
∴∠ADP=45°+α。
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(2)在(1)的条件下,用等式表示线段AF,PF和PD之间的数量关系,并证明。
AF=2PF+PD。证明如下:
如图,过点A作AG⊥DF于点G。
∴∠AGF=90°。
∵AP=AD,
∴PG=PD。
∵∠APD=∠F+∠PAF,由(1),知∠APD=45°+α,∠PAF=α,
∴∠F=45°。
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∴∠GAF=∠F=45°。
∴AG=FG。
在Rt△AGF中,AF=
∴AF=(PF+PG)=,
即AF=2PF+PD。
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