資源簡介 題型四 三角形、四邊形實踐探究類型一 動點問題 動點常與三角形、四邊形結(jié)合出題,探究三角形或四邊形的面積、線段的長度、周長、各線段之間的數(shù)量關(guān)系或最值等問題.解決這類問題要熟練掌握三角形全等、相似或三角函數(shù)等有關(guān)三角形的知識以及矩形、菱形、正方形、平行四邊形的相關(guān)性質(zhì). (2023·郴州)已知△ABC是等邊三角形,點D是射線AB上的一個動點,延長BC至點E,使CE=AD,連接DE交射線AC于點F.(1)如圖1,當點D在線段AB上時,猜測線段CF與BD的數(shù)量關(guān)系并說明理由.(2)如圖2,當點D在線段AB的延長線上時,①線段CF與BD的數(shù)量關(guān)系是否仍然成立 請說明理由;②如圖3,連接AE.設(shè)AB=4,若∠AEB=∠DEB,求四邊形BDFC的面積.圖1 圖2 圖3 (2024·龍東地區(qū))如圖,在平面直角坐標系中,等邊三角形OAB的邊OB在x軸上,點A在第一象限,OA的長度是一元二次方程x2-5x-6=0的根,動點P從點O出發(fā)以每秒2個單位長度的速度沿折線OA-AB運動,動點Q從點O出發(fā)以每秒3個單位長度的速度沿折線OB-BA運動,P,Q兩點同時出發(fā),相遇時停止運動.設(shè)運動時間為t秒(0(1)求點A的坐標.(2)求S與t的函數(shù)關(guān)系式.(3)在(2)的條件下,當S=6時,點M在y軸上,坐標平面內(nèi)是否存在點N,使得以點O,P,M,N為頂點的四邊形是菱形 若存在,直接寫出點N的坐標;若不存在,說明理由. (2024·邯鄲大名縣三模)如圖,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=10,BC=6.點D是AB的中點.點P從點A出發(fā),沿AC方向以每秒1個單位長度的速度向終點C運動,點Q從點A出發(fā),以每秒2個單位長度的速度沿折線AB-BC向終點C運動,連接PQ,取PQ的中點E,連接DE,P,Q兩點同時出發(fā),設(shè)點P運動的時間為t(t>0)s.(1)求線段AC的長.(2)當點Q在AB上運動時,求tan∠PQA的值.(3)當DE與△ABC的直角邊平行時,求DQ的長.(4)若點P從點C沿CA方向以每秒1個單位長度的速度向終點A運動,其他條件不變,當點Q在AB上運動,PQ與△ABC一邊垂直時,直接寫出t的值. 備用圖1備用圖2類型二 旋轉(zhuǎn)問題 旋轉(zhuǎn)前后的圖形全等,因此會隱含線段相等、角相等等條件.而有的題目不會直接給出旋轉(zhuǎn)的條件,需要自己根據(jù)題中條件抽象出旋轉(zhuǎn)模型,這種情況下,一般兩個圖形共頂點,公共頂點為旋轉(zhuǎn)中心. (2024·通遼)數(shù)學活動課上,某小組將一個含45°的三角尺AEF和一個正方形紙板ABCD如圖1擺放,若AE=1,AB=2.將三角尺AEF繞點A逆時針方向旋轉(zhuǎn)α(0°≤α≤90°)角,觀察圖形的變化,完成探究活動.【初步探究】如圖2,連接BE,DF并延長,延長線相交于點G,BG交AD于點M.問題1:BE和DF的數(shù)量關(guān)系是 ,位置關(guān)系是 . 【深入探究】應(yīng)用問題1的結(jié)論解決下面的問題.問題2:如圖3,連接BD,點O是BD的中點,連接OA,OG.求證:OA=OD=OG.【嘗試應(yīng)用】問題3:如圖4,請直接寫出當旋轉(zhuǎn)角α從0°變化到60°時,點G經(jīng)過路線的長度.圖1 圖2圖3 圖4 (2023·南充)如圖,正方形ABCD中,點M在邊BC上,點E是AM的中點,連接ED,EC.(1)求證:ED=EC.(2)將BE繞點E逆時針旋轉(zhuǎn),使點B的對應(yīng)點B'落在AC上,連接MB'.當點M在邊BC上運動時(點M不與B,C重合),判斷△CMB'的形狀,并說明理由.(3)在(2)的條件下,已知AB=1,當∠DEB'=45°時,求BM的長. (2024·邯鄲模擬)如圖1,已知點D是等邊三角形ABC內(nèi)一點,且BD=3,AD=4,CD=5.(1)求∠ADB的度數(shù).以下是甲、乙、丙三位同學的談話:甲:我認為這道題的解決思路是借助旋轉(zhuǎn),我選擇將△BCD繞點B順時針旋轉(zhuǎn)60°或繞A逆時針旋轉(zhuǎn)60°;乙:我也贊成旋轉(zhuǎn),不過我是將△ABD進行旋轉(zhuǎn);丙:我是將△ACD進行旋轉(zhuǎn).請你借助甲、乙、丙三位同學的提示,選擇適當?shù)姆椒ㄇ蟆螦DB的度數(shù).(2)若改成BD=6,AD=8,CD=10,則∠ADB= °,點A到BD的距離為 . 類比遷移:(3)如圖2,已知∠ABC=90°,AB=BC,BE=1,CE=,AE=,求∠BEC的度數(shù).圖1 圖2類型三 軸對稱問題 題目中通常會給出翻折的條件,其實就是軸對稱,折痕所在的直線就是對稱軸,被翻折部分在折痕兩邊且全等.通常經(jīng)過軸對稱,會出現(xiàn)等腰三角形、等邊三角形、直角三角形、角平分線,因此常常與三角形、四邊形結(jié)合進行考查. (2024·河北三模)【問題情境】折紙是我國傳統(tǒng)的民間藝術(shù),通過折紙可以得到許多美麗的圖形,折紙的過程還蘊含著豐富的數(shù)學知識,在綜合與實踐課上,老師讓同學們準備了大小一樣的正方形,如圖1,正方形紙片ABCD,邊長為4.圖1 圖2圖3 圖4【操作發(fā)現(xiàn)】老師提出了如下折疊要求:將正方形ABCD沿直線EF折疊,使點B落在邊AD上的點P處(A,D兩點除外),點C的對應(yīng)點為點G.經(jīng)過思考、討論,同學們分享了他們的發(fā)現(xiàn):(1)如圖2,當點P落在AD上任意一個位置時,PB平分∠APG.請判斷這個結(jié)論是否正確,并說明理由.(2)如圖3,若PG與CD相交于點H,當點P是AD的中點時,可以求出DH的長度.請寫出解答過程.【拓展運用】小輝同學在(2)的基礎(chǔ)上,求出了PH的長,進而求得了△PDH的周長,發(fā)現(xiàn)這個周長與正方形的邊長存在一定的關(guān)系,是一個定值.進一步研究他發(fā)現(xiàn):當點P在AD上任意位置時,如圖4,△PDH的周長是一個定值.小輝的結(jié)論是否正確 若正確,請給出證明;若不正確,請說明理由. (2023·棗莊)問題情境:如圖1,在△ABC中,AB=AC=17,BC=30,AD是BC邊上的中線,如圖2,將△ABC的兩個頂點B,C分別沿EF,GH折疊后均與點D重合,折痕分別交AB,AC,BC于點E,G,F,H.猜想證明:(1)如圖2,試判斷四邊形AEDG的形狀,并說明理由.問題解決:(2)如圖3,將圖2中左側(cè)折疊的三角形展開后,重新沿MN折疊,使得頂點B與點H重合,折痕分別交AB,BC于點M,N,BM的對應(yīng)線段交DG于點K,求四邊形MKGA的面積.圖1 圖2 圖3 (2024·邯鄲邯山區(qū)一模)如圖1和圖2,平面上,四邊形ABCD中,AB=8,BC=,CD=,DA=6,∠A=90°,點M在AD邊上,且DM=2.點P從點A沿折線AB-BC上運動到點C,將△APM沿MP翻折,點A的對應(yīng)點為點A',設(shè)點P的運動路徑長為x(x>0).(1)如圖1,連接BD.①求∠CBD的度數(shù);②求證:AB∥CD.(2)如圖2,當點A'落到四邊形ABCD內(nèi)部時,求x的取值范圍.(3)當點A'落在AD的延長線上時,請直接寫出x的值.圖1 圖2 備用圖【詳解答案】1.解:(1)CF=BD,理由如下:∵△ABC是等邊三角形,∴AB=AC=BC,∠ABC=∠ACB=∠BAC=60°.過點D作DG∥BC,交AC于點G,如圖1,圖1∴∠ADG=∠ABC=60°,∠AGD=∠ACB=60°,∠GDF=∠CEF,∴△ADG為等邊三角形,∴AD=AG=DG.∵AD=CE,AB-AD=AC-AG,∴DG=CE,BD=CG.又∠DFG=∠EFC,∴△DGF≌△ECF(AAS).∴CF=FG=CG,∴CF=BD.(2)①成立,理由如下:∵△ABC是等邊三角形,∴AB=AC=BC,∠ABC=∠ACB=∠BAC=60°,過點D作DG∥BC,交AC的延長線于點G,如圖2,圖2∴∠ADG=∠ABC=60°,∠AGD=∠ACB=60°,∠GDF=∠CEF,∴△ADG為等邊三角形,∴AD=AG=DG,∵AD=CE,AD-AB=AG-AC,∴DG=CE,BD=CG.又∠DFG=∠EFC,∴△DGF≌△ECF(AAS).∴CF=FG=CG,∴CF=BD.②過點D作DG∥BC,交AC的延長線于點G,過點A作AN⊥DG于點N,交BC于點H,交DE于點M,如圖3,圖3由①知:△ADG為等邊三角形,△DGF≌△ECF,CF=FG=BD.∵△ABC為等邊三角形,∴AB=AC=BC=4,BH=CH=BC=2,∴AH==2.∵∠AEB=∠DEB,EH=EH,∠AHE=∠MHE=90°,∴△AEH≌△MEH(ASA).∴MH=AH=2.∴AM=2AH=4.∵△DGF≌△ECF,∴∠CEF=∠MDN,DG=CE.∴∠AEH=∠MDN,∴tan∠AEH=tan∠MDN.∴,設(shè)MN=y,DG=CE=x,則EH=CE+CH=2+x,DN=DG=x,∴①,∵DG∥BC,∴△ABC∽△ADG,∴,即②,聯(lián)立①②可得x=4+4(負值舍去),經(jīng)檢驗,x=4+4是原方程的根,∴DG=CE=4+4,DN=2+2,CF=FG=(x-4)=2,∴AN=2+2,∴S△ACE=CE·AH=(4+4)×2=4+4.∵,∴S△CEF=(4+4)=4+2,∴四邊形BDFC的面積為S△ADG-S△ABC-S△DFG=S△ADG-S△ABC-S△CEF=(4+4)(2+2)-×4×2-4-2=4+6.2.解:(1)x2-5x-6=0,解得x1=6,x2=-1,∵OA的長度是x2-5x-6=0的根,∴OA=6.∵△OAB是等邊三角形,∴OA=OB=OC=6,∠OAB=∠AOB=∠ABO=60°.如圖1,過點A作AC⊥x軸,垂足為C,圖1在Rt△AOC中,∠AOC=60°,∴∠OAC=30°,∴OC=OA=×6=3,∴AC==3,∴點A的坐標為A(3,3).(2)當0圖2∴OP=2t,OQ=3t,∠OPD=30°,∴OD=t,∴PD=t,∴S=OQ·PD=×3t×t=t2;當2圖3∵∠A=60°,∴∠AQE=30°,又∵AQ=12-3t,∴AE=6-t,QE==6t,又∵OP=2t,∴S=OP·QE=×2t×6t=-t2+6t;當3圖4∴PQ=18-(2t+3t)=18-5t,同理可得,BF=OB=3,∴OF==3,∴S=OF·PQ=×3×(18-5t)=-t+27;綜上所述,S=(3)存在.點N的坐標為(2,4+2)或(2,2-4)或(-2,2)或(2,).解析:當t2=6時,解得t=2,∴OP=2×2=4,如圖5,過點P作PG⊥x軸于點G,則OG=OP=2,圖5∴PG==2,∴點P的坐標為(2,2);當OP為邊時,將OP沿y軸向下平移4個單位得N(2,2-4),此時M(0,-4),四邊形POMN是菱形;將OP沿y軸向上平移4個單位得N(2,2+4),此時M(0,4),四邊形POMN是菱形,如圖6,圖6如圖7,作點P關(guān)于y軸的對稱點N(-2,2),當M(0,4)時,四邊形PMNO是菱形;圖7如圖8,當OP為對角線時,設(shè)OP的中點為T,過點T作TM⊥OP,交y軸于點M,延長MT到N,使TN=TM,連接ON,過點N作NH⊥x軸于點H,圖8則∠MOT=∠NOT=∠HON=30°,OT=2,∴ON=2TN,∴ON2=OT2+TN2,即ON2=22+ON2,解得ON=,∴NH=,OH=2,N2,;當-t2+6t=6,解得t=2,不符合題意,此情況不存在;當-t+27=6時,解得t=2<3,不符合題意,此情況不存在;綜上,點N的坐標為(2,4+2)或(2,2-4)或(-2,2)或2,.3.解:(1)∵在Rt△ABC中,∠C=90°,AB=10,BC=6,∴AC==8.(2)如圖1,過點P作PF⊥AB,垂足為F,圖1∵∠A=∠A,∠AFP=∠ACB=90°,∴△AFP∽△ACB,∴.∵AC=8,AB=10,BC=6,AP=t,∴AF=t,PF=t,∴QF=AQ-AF=2t-t=t,∴tan∠PQA=.(3)分情況討論:①如圖2,當DE∥BC時,過點P作PF⊥AB于點F,過點E作EG⊥AB于點G,圖2∵DE∥BC,∴∠B=∠ADE,∴tan∠ADE==tan B=,∴GD=EG.∵點E為PQ中點,EG∥PF,∴EG=PF=t,∴GD=EG=t.∵QF=AQ-AF=t,DQ=2t-5,∴GQ=QF=t,∴GD=GQ-DQ=t-(2t-5)=5-t,即t=5-t,解得t=,∴DQ=2×-5=.②當DE∥AC時,如圖3,點Q與B重合,圖3∴DQ=DB=AB=5.綜上所述,DQ的長為或5.(4)當PQ與△ABC一邊垂直時,t的值為或.解析:當PQ⊥AB時,如圖4,則∠AQP=∠C=90°,圖4∵∠A=∠A,∴△APQ∽△ABC,∴,∴AP=·AB=8-t=2t×,解得t=;當PQ⊥AC時,如圖5,則∠APQ=∠C=90°,圖5∵∠A=∠A,∴△APQ∽△ACB,∴,∴AP=·AC=8-t=2t×,解得t=;∵t>0,∴很明顯PQ與BC邊不垂直,綜上,當PQ與△ABC一邊垂直時,t的值為或.4.解:問題1:BE=DF BE⊥DF解析:∵四邊形ABCD是正方形,∴AB=AD,∠BAD=90°.∵△AEF是含有45°的直角三角尺,∴△AEF是等腰直角三角形,∴AE=AF,∠EAF=90°,∵∠BAD-∠DAE=∠EAF-∠DAE,∴∠BAE=∠DAF,∴△ABE≌△ADF(SAS),∴BE=DF,∠ABE=∠ADF,∵∠AMB=∠DMG,∴∠G=∠BAM=90°,即BE⊥DF.問題2:證明:∵△BAD是直角三角形,O是BD的中點,∴OA=BD=OD.由(1)知∠BGD=90°,∴△BGD是直角三角形,∴OG=BD=OD,∴OA=OD=OG.問題3:點G經(jīng)過路線的長度為π.解析:由問題2知,OA=OD=OG,∴點G的運動軌跡是以O(shè)為圓心,OA長半徑的弧,如圖,連接OA,OG,取AB的中點H,連接EH,∵旋轉(zhuǎn)角α從0°變化到60°,∴此時點G的運動路線就是,∵∠BAE=60°,AE=1,AB=2,∴AE=AH=BH=1,∴△AEH為等邊三角形,∴EH=AH=BH.∵∠AHE=∠HBE+∠BEH,∴∠HBE=∠BEH=30°,即∠ABE=30°,∴∠OBG=45°-30°=15°.∵OB=OG=BD,∴∠DOG=30°,∴∠AOG=180°-∠AOB-∠DOG=60°,∵AB=2,∴BD=AB=2,∴OA=OG=,∴的長度=π.即點G經(jīng)過路線的長度為π.5.解:(1)證明:∵四邊形ABCD為正方形,∴∠BAD=∠ABC=90°,AD=BC.∵點E是AM的中點,∴EA=EB.∴∠EAB=∠EBA.∴∠BAD-∠EAB=∠ABC-∠EBA,即∠EAD=∠EBC.在△EAD與△EBC中,∴△EAD≌△EBC(SAS).∴ED=EC.(2)△CMB'為等腰直角三角形,理由如下:由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)得:EB=EB',∴EB'=AE=EM.∴∠EAB'=∠EB'A,∠EMB'=∠EB'M.∵∠EAB'+∠EB'A+∠EMB'+∠EB'M=180°,∴∠EB'A+∠EB'M=90°,即∠AB'M=90°.∴∠MB'C=90°.∴∠B'MC=90°-∠ACB=45°.∴∠B'MC=∠ACB=45°.∴B'M=B'C.∴△CMB'為等腰直角三角形.(3)如圖所示,延長BE交AD于點F,∵∠EAB=∠EBA,∠EAB'=∠EB'A,∴∠MEB=2∠EAB,∠MEB'=2∠EAB'.∴∠BEB'=∠MEB+∠MEB'=2∠EAB+2∠EAB'=2∠BAB'=90°.∵∠DEB'=45°,∴∠DEF=∠B'EF-∠DEB'=45°.∵△EAD≌△EBC,∴∠AED=∠BEC.∵∠AEF=∠BEM,∴∠DEF=∠CEM=45°.∵∠ACM=45°,∴∠CEM=∠ACM.∵∠CME=∠AMC,∴△CME∽△AMC.∴.∴CM2=AM·EM,∵EM=AM,∴CM2=AM2.設(shè)BM=x,則CM=1-x,AM2=AB2+BM2=1+x2,∴(1-x)2=(1+x2).解得x1=2-,x2=2+(不合題意,舍去).∴BM=2-.6.解:(1)如圖1,將△ABD繞點A逆時針旋轉(zhuǎn)60°,得到△ACD',∴D'A=AD=4,BD=CD'=3,∠DAD'=60°,∴△ADD'是等邊三角形,∴DD'=AD=4,∠AD'D=60°,∵DD'2+CD'2=42+32=52=CD2,∴∠DD'C=90°,∴∠ADB=∠AD'C=60°+90°=150°.圖1(2)150 4解析:如圖1,將△ABD繞點A逆時針旋轉(zhuǎn)60°,得到△ACD',∴D'A=AD=8,BD=CD'=6,∠DAD'=60°,∴△ADD'是等邊三角形,∴DD'=AD=8,∠AD'D=60°,∵DD'2+CD'2=82+62=102=CD2,∴∠DD'C=90°,∴∠ADB=∠AD'C=60°+90°=150°;過點A作AH⊥BD交BD的延長線于點H,∴∠AHB=90°,∵∠ADB=150°,∴∠ADH=30°,∴AH=AD=4,故點A到BD的距離為4.(3)如圖2,把△CBE繞著點B逆時針旋轉(zhuǎn)90°,得到△ABE',連接EE',圖2∴∠EBE'是直角,BE=BE'=1,AE'=CE=,∠AE'B=∠CEB,∴EE'2=12+12=2,∠BEE'=∠BE'E=45°.∵EE'2=2,AE'2=3,EA2=5,∴EA2=E'A2+EE'2,∴△EE'A是直角三角形,∴∠EE'A=90°,∴∠BEC=∠AE'B=135°.7.解:【操作發(fā)現(xiàn)】(1)PB平分∠APG這個結(jié)論正確,理由如下:∵四邊形ABCD是正方形,∴AD∥BC,∠ABC=∠A=90°,∴∠APB=∠CBP,由折疊的性質(zhì)可得EB=EP,∠EPG=∠EBC=90°,∴∠EPB=∠EBP,又∵∠EBP+∠PBC=90°=∠EPB+∠BPG=90°,∴∠BPG=∠PBC,∴∠APB=∠BPG,∴PB平分∠APG.(2)∵四邊形ABCD是正方形,∴∠ABC=∠D=∠A=90°,由折疊的性質(zhì)可得EB=EP,∠EPG=∠EBC=90°,設(shè)BE=PE=x,則AE=4-x,∵點P為AD的中點,∴AP=DP=2,在Rt△APE中,由勾股定理,得PE2=AP2+AE2,∴x2=22+(4-x)2,解得x=,∴AE=.∵∠APE+∠AEP=90°=∠APE+∠DPH,∴∠AEP=∠DPH,∴△AEP∽△DPH,∴,即,∴DH=.【拓展運用】小輝的結(jié)論正確,證明如下:如圖,過點B作BQ⊥PG于點Q,連接BH,則∠A=∠PQB=90°,∠BQH=∠BCH=90°,由(1)得∠APB=∠QPB,又∵BP=BP,∴△BAP≌△BQP(AAS),∴PQ=PA,AB=QB,∵AB=BC,∴BQ=BC,又∵BH=BH,∴Rt△BQH≌Rt△BCH(HL),∴QH=CH,∴△DPH的周長=DP+DH+PH=DP+DH+PQ+HQ=DP+DH+AP+CH=AD+CD,∴△DPH的周長等于正方形ABCD的邊長的2倍,∴△DPH的周長是一個定值.8.解:(1)四邊形AEDG是菱形,理由如下:∵在△ABC中,AB=AC,AD是BC邊上的中線,∴AD⊥BC,BD=CD=BC.∵將△ABC的兩個頂點B,C分別沿EF,GH折疊后均與點D重合,∴EF⊥BC,GH⊥BC,BE=DE,CG=GD,BF=FD=BD,CH=DH=CD.∴EF∥AD.∴=1.∴BE=AE=AB,同理可得:CG=AG=AC,∴AE=DE,AG=DG.∵AB=AC,∴AE=DE=DG=AG,∴四邊形AEDG是菱形.(2)由折疊可得,∠GDC=∠C,∠MHB=∠B,∵AB=AC,∴∠B=∠C.∴∠GDC=∠B,∠MHB=∠C.∴DG∥AB,MH∥AC.∴四邊形AMKG為平行四邊形,∵AB=AC=17,BC=30.由(1)知:BD=CD=BC=15,DH=CH=,DG=AG=AC=,∴GH==4.過點H作HE⊥CG于點E,如圖,∵S△CHG=CH·HG=CG·HE,∴CG·HE=×4=30,∵四邊形MKGA的面積=AG·HE=CG·HE=30.9.解:(1)①∵∠A=90°,∴BD==10.∵BC2+BD2=2+102=,CD2=2=,∴BC2+BD2=CD2,∴∠CBD=90°.②證明:∵,,∴,又∵∠CBD=∠A=90°,∴△ABD∽△BDC,∴∠DBA=∠CDB,∴AB∥CD.(2)當A'落在CD上時,過點P作PH⊥CD于點H.如圖1.圖1則PH=AD=6.∵DM=2,∴AM=4,由翻折得A'M=AM=4,A'P=AP=x.∴A'D==2,∴A'H=DH-A'D=x-2,∵PH2+A'H2=A'P2,∴62+(x-2)2=x2,∴x=4,∴AP=4,故點A'落到四邊形ABCD內(nèi)部時,0(3)x=13.解析:當點A'落在AD的延長線上時,得PM⊥A'A,過點B作BG⊥CD,交PM于點H.如圖2.圖2∴BH=AM=4,∵CG∥PH,∴,即BP=BC=5,∴AB+BP=8+5=13,∴x=13. 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