2022年苏科版中考数学专题之折叠问题(word版含答案)
展开中考数学专题之折叠问题
1.如图,对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,得到折痕EF,把纸片展平后再次折叠,使点A落在EF上的点A′处,得到折痕BM,BM与EF相交于点N.若直线BA′交直线CD于点O,BC=5,EN=1,则OD的长为( )
A. B. C. D.
2.如图,在矩形纸片ABCD中,AB=6,BC=10,点E在CD上,将△BCE沿BE折叠,点C恰好落在边AD上的点F处,点G在AF上,将△ABG沿BG折叠,点A恰好落在线段BF上的H处,有下列结论:①∠EBG=45°;②2S△BFG=5S△FGH;③△DEF∽△ABG;④4CE=5ED.其中正确的是 .(填写所有正确结论的序号)
3.实践发现:
对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,得到折痕EF,把纸片展平;再一次折叠;纸片,使点A落在EF上的点N处,并使折痕经过点B,得到折痕BM,把纸片展平,连接AN,如图①.
(1)折痕BM (填“是”或“不是”)线段AN的垂直平分线;请判断图中△ABN是什么特殊三角形?答: ;进一步计算出∠MNE= ;
(2)继续折叠纸片,使点A落在BC边上的点H处,并使折痕经过点B,得到折痕BG,把纸片展平,如图②,则∠GBN= ;
拓展延伸:
(3)如图③,折叠矩形纸片ABCD,使点A落在BC边上的点A'处,并且折痕交BC边于点T,交AD边于点S,把纸片展平,连接AA′交ST于点O,连接AT,SA′.求证:四边形SATA′是菱形.
解决问题:
(4)如图④,矩形纸片ABCD中,AB=10,AD=26,点S是边AD上的一动点,折叠纸片,使点A落在BC边上的点A′处,并且折痕过点S,交AB边于点T,把纸片展平.同学们小组讨论后,得出线段AT长度的取值范围,请你求出线段AT长度的取值范围.
4.如图,把某矩形纸片ABCD沿EF,GH折叠(点E、H在AD边上,点F,G在BC边上),使点B和点C落在AD边上同一点P处,A点的对称点为A'、D点的对称点为D',若∠FPG=90°,S△A′EP=8,S△D′PH=2,则矩形ABCD的长为( )
A.6+10 B.6+5 C.3+10 D.3+5
5.如图,反比例函数y=(k>0)的图象与矩形AOBC的边AC、BC分别相交于点E、F,点C的坐标为(8,6),将△CEF沿EF翻折,C点恰好落在OB上的点D处,则k的值为( )
A. B.6 C.12 D.
6.如图,折叠矩形纸片ABCD,使点D落在AB边的点M处,EF为折痕,AB=1,AD=2.设AM的长为t,用含有t的式子表示四边形CDEF的面积是 .
7.如图,折叠矩形ABCD的一边AD,使点D落在BC边的点F处,AE为折痕,AB=4.设FC的长为t,用含有t的式子表示△AFE的面积是 .
8.如图,在矩形纸片ABCD中,AB=2,AD=3,点E是AB的中点,点F是AD边上的一个动点,将△AEF沿EF所在直线翻折,得到△A′EF,则A′C的长的最小值是 .
9.如图,矩形纸片ABCD中,AB=6,AD=10,点P是边BC上的动点,现将纸片折叠,使点A与点P重合,折痕与矩形边的交点分别为E、F,要使折痕始终与边AB、AD有交点,则BP的取值范围是 .
10.如图.在直角坐标系中,矩形ABCO的边OA在x轴上,边OC在y轴上,点B的坐标为(1,4),将矩形沿对角线AC翻折,B点落在D点的位置,且AD交y轴于点E.那么点D的坐标为 .
11.将矩形ABCD折叠,使得点C落在边AB上,折痕为EF,
(1)如图1,当点C与点A重合时,若AB=4,BF=3,求AE的长;
(2)如图2,点C落在AB边的点M处(不与A,B重合),若AB=4,AD=8,
①取EF的中点O,连接并延长MO与D'E的延长线交于点P,连接PF,ME.求证:四边形MFPE是平行四边形;
②设BM=t,用含有t的式子表示四边形ABFE的面积,并求四边形ABFE的面积的最大值及此时t的值.
12.如图,将边长为4的正方形纸片ABCD折叠,使点A落在边CD上的点M处(不与点C、D重合),连接AM,折痕EF分别交AD、BC、AM于点E、F、H,边AB折叠后交边BC于点G.
(1)求证:△EDM∽△MCG;
(2)若DM=CD,求CG的长;
(3)若点M是边CD上的动点,四边形CDEF的面积S是否存在最值?若存在,求出这个最值;若不存在,说明理由.
13.如图1,四边形ABCD是矩形纸片且AB=6,对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,折痕为EF,展平后再过点B折叠矩形纸片,使点A落在EF上的点N处,折痕BM与EF相交于点Q,再次展开,连接BN,MN.
(1)连接AN,求证:△ABN是等边三角形;
(2)求AM,QN的长;
(3)如图2,连接MF将△MDF沿MF折叠,使点D落在点G处延长MG交BC边于点H,已知CH=1,求AD的长?
14.利用矩形的折叠开展数学活动,探究体会图形在轴对称,旋转等变换过程中的变化,及其蕴含的数学思想和方法.
动手操作:
如图①,矩形纸片ABCD的边AB=2,将矩形纸片ABCD对折,使点A与点D重合,点B与点C重合,折痕为EF,然后展开,EF与AC交于点H;
如图②,将矩形ABCD沿过点A的直线折叠,使点B落在对角线AC上,且点B与点H重合,展开图形,折痕为AG,连接GH;
若在图①中连接BH,得到如图③,点M是线段BH上的动点,点N是线段AH上的动点,连接AM,MN,且∠AMN=∠ABH;
若在图②中连接BH,交折痕AG于点Q,隐去其它线段,得到如图④.
解决问题:
(1)在图②中,∠ACB= ,BC= ,= ,
与△ABG相似的三角形有 个;
(2)在图②中,AH2=AE• (从图②中选择一条线段填在空白处),并证明你的结论;
(3)在图③中,△ABH为 三角形,设BM为x,则NH= (用含x的式子表示);
拓展延伸:
(4)在图④中,将△ABQ绕点B按顺时针方向旋转α(0°≤α≤180°),得到△A′BQ′,连接DQ′,则DQ′的最小值为 ,当tan∠CBQ′= 时,△DBQ′的面积最大值为 .
15.【实践操作】
如图①,在矩形纸片ABCD中,AD=8cm,AB=12cm.
第一步:如图②,将图①中的矩形纸片ABCD沿过点A的直线折叠,使点D落在AB上的点E处,折痕为AF,再沿EF折叠,然后把纸片展平.
(1)请在图②中证明四边形AEFD是正方形.
第二步:如图③,将图②中的矩形纸片再次折叠,使点D与点F重合,折痕为GH,然后展平,隐去AF.
【探索发现】
第三步:如图④,将图③中的矩形纸片沿AH折叠,得到△AD'H,再沿AD'折叠,折痕为AM,AM与折痕EF交于点N,然后展平.
(2)请在图④中判断NF与ND'的数量关系,并加以证明.
【问题解决】
(3)求EN的长度.
1.如图,对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,得到折痕EF,把纸片展平后再次折叠,使点A落在EF上的点A′处,得到折痕BM,BM与EF相交于点N.若直线BA′交直线CD于点O,BC=5,EN=1,则OD的长为( )
A. B. C. D.
【分析】方法一:根据中位线定理可得AM=2,根据折叠的性质和等腰三角形的性质可得A′M=A′N=2,过M点作MG⊥EF于G,可求A′G,根据勾股定理可求MG,进一步得到BE,再根据平行线分线段成比例可求OF,从而得到OD.
方法二:连接AA'.根据折叠的性质,易得△ABA'为等边三角形,进而得出∠ABM=∠A'BM=∠A'BC=30°,进而求解.
方法3:利用斜边中线等于斜边一半求解.
【解答】解一:连接AA'.
∵EN=1,
∴由中位线定理得AM=2,
∵对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,得到折痕EF,
∴A'A=A'B,
∵把纸片展平后再次折叠,使点A落在EF上的点A′处,得到折痕BM,
∴A'B=AB,∠ABM=∠A'BM,
∴△ABA'为等边三角形,
∴∠ABA′=∠BA′A=∠A′AB=60°,
又∵∠ABC=∠BAM=90°,
∴∠ABM=∠A'BM=∠A'BC=30°,
∴BM=2AM=4,AB=AM=2=CD.
在直角△OBC中,∵∠C=90°,∠OBC=30°,
∴OC=BC•tan∠OBC=5×=,
∴OD=CD﹣OC=2﹣=.
故选:B.
解二:∵N是BM中点,
∴BN=NA′,
∴∠NBA′=∠NA′B,
又∵∠ABN=∠A′BN,
又∵∠BEN=90°,
∴∠ABN=∠NBA′=∠A′BN=30°,
又∵EN=1,
∴AM=A′M=2=A′N,
∴BE=,AB=DC=2,∠OBC=30°,BC=5,
∴OC=,
∴DO=2﹣=.
故选:B.
【点评】考查了翻折变换(折叠问题),矩形的性质,勾股定理,关键是得到矩形的宽和A′E的长.
2.如图,在矩形纸片ABCD中,AB=6,BC=10,点E在CD上,将△BCE沿BE折叠,点C恰好落在边AD上的点F处,点G在AF上,将△ABG沿BG折叠,点A恰好落在线段BF上的H处,有下列结论:①∠EBG=45°;②2S△BFG=5S△FGH;③△DEF∽△ABG;④4CE=5ED.其中正确的是 ①②④ .(填写所有正确结论的序号)
【分析】①根据折叠、矩形的性质进行推理即可;②根据等高三角形的面积比等于底边的比计算分析即可;③由矩形的性质、勾股定理及相似三角形的判定定理计算分析即可;④由矩形的性质可得CD的长,根据CE=CD﹣ED求得CE的值,则可求得答案.
【解答】解:①由折叠的性质可知:∠CBE=∠FBE,∠ABG=∠FBG,
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠ABC=90°,
∴∠EBG=∠GBH+∠EBF=∠CBF+∠ABF=∠ABC=45°.
故①正确;
②由折叠的性质可知:BF=BC=10,BH=AB=6,
∴HF=BF﹣BH=4,
∴===,
∴2S△BFG=5S△FGH;
故②正确;
③∵四边形ABCD是矩形,
∴∠A=∠D=90°,
在Rt△ABF中,AF==8,
设GF=x,即HG=AG=8﹣x,
在Rt△HGF中,HG2+HF2=GF2,
即(8﹣x)2+42=x2,解得x=5,
∴AG=3,
∴FD=2;
同理可得ED=,
∴==2,
==,
∴≠,
∴△ABG与△DEF不相似,
故③错误;
④∵CD=AB=6,ED=,
∴CE=CD﹣ED=,
∴=,
∴4CE=5ED.
故④正确.
综上所述,正确的结论的序号为①②④.
【点评】本题考查了矩形的性质、折叠的性质、勾股定理及相似三角形的判定与性质等知识点,熟练掌握相关性质及定理是解题的关键.
3.实践发现:
对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,得到折痕EF,把纸片展平;再一次折叠;纸片,使点A落在EF上的点N处,并使折痕经过点B,得到折痕BM,把纸片展平,连接AN,如图①.
(1)折痕BM (填“是”或“不是”)线段AN的垂直平分线;请判断图中△ABN是什么特殊三角形?答: ;进一步计算出∠MNE= ;
(2)继续折叠纸片,使点A落在BC边上的点H处,并使折痕经过点B,得到折痕BG,把纸片展平,如图②,则∠GBN= ;
拓展延伸:
(3)如图③,折叠矩形纸片ABCD,使点A落在BC边上的点A'处,并且折痕交BC边于点T,交AD边于点S,把纸片展平,连接AA′交ST于点O,连接AT,SA′.求证:四边形SATA′是菱形.
解决问题:
(4)如图④,矩形纸片ABCD中,AB=10,AD=26,点S是边AD上的一动点,折叠纸片,使点A落在BC边上的点A′处,并且折痕过点S,交AB边于点T,把纸片展平.同学们小组讨论后,得出线段AT长度的取值范围,请你求出线段AT长度的取值范围.
【分析】(1)根据折痕就是相应的图形的对称轴的规律可知BM是AN的垂直平分线;由BM、EF是同一个三角形ABN的两条对称轴可得AN=BN=AB,判定△ABN是等边三角形;由∠BNM=90°,∠BNE=∠ANB=30°,可求得∠MNE=60°;
(2)由折叠得,∠ABG=∠ABC=45°,而∠ABN=60°,可求得∠GBN=15°;
(3)先证明△ASO≌△A'TO,再证明四边形SATA'是平行四边形,再由AA'⊥ST证明四边形SATA'是菱形;
(4)当点T与点B重合时,AT的长最大,为10;当点S与点D重合时,AT的长最小,根据勾股定理列方程求出此时AT的长,即可得出AT长的取值范围.
【解答】解:(1)如图①∵对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,
∴EF垂直平分AB,
∴AN=BN,AE=BE,∠NEA=90°,
∵再一次折叠矩形纸片ABCD,使点A落在EF上的点N处,
∴BM是AN的垂直平分线,∠BAM=∠BNM=90°,
∴AB=BN,
∴AB=AN=BN,
∴△ABN是等边三角形,
∴∠ANB=60°,
∴∠BNE=∠ANE=∠ANB=30°,
∴∠MNE=∠BNM﹣∠BNE=90°﹣30°=60°,
故答案为:是,等边三角形,60°.
(2)如图②,∵折叠矩形纸片ABCD,使点A落在BC边上的点H处,且折痕经过点B,
∴∠ABG=∠HBG=∠ABC=45°,
∵∠ABN=60°,
∴∠GBN=∠ABN﹣∠ABG=60°﹣45°=15°,
故答案为:15°.
(3)如图③,∵折叠矩形纸片ABCD,使点A落在BC边上的点A'处,
∴ST垂直平分AA',
∴AO=A'O,AA'⊥ST,
∵AD∥BC,
∴∠SAO=∠TA'O,∠ASO=∠A'TO,
∴△ASO≌△A'TO(AAS),
∴SO=TO,
∴四边形SATA'是平行四边形,
∵AA'⊥ST,
∴四边形SATA'是菱形.
(4)如图④,当点T与点B重合时,AT的长最大,
此时AT=AB=10,
∴AT长的最大值为10;
如图⑤,当点S与点D重合时,AT的长最小,
设AT=x,则BT=10﹣x,
由折叠得,A'T=AT=x,
∵∠C=90°,A'D=AD=26,CD=AB=10,
∴A'C===24,
∵BC=AD=26,
∴BA'=BC﹣A′C=26﹣24=2,
∵∠B=90°,
∴A′T2=BT2+BA′2
∴x2=(10﹣x)2+22;
解得x=5.2,
∴AT长的最小值为5.2,
∴AT长的取值范围是5.2≤AT≤10.
【点评】此题重点考查矩形的性质、菱形的判定、全等三角形的判定与性质、等边三角形的判定与性质、轴对称的性质、勾股定理及动点问题的探究与解答等知识与方法,解题的关键是把折叠问题抽象为轴对称问题,以便于用轴对称的性质解决问题,此题综合性较强,难度大,属于考试压轴题.
4.如图,把某矩形纸片ABCD沿EF,GH折叠(点E、H在AD边上,点F,G在BC边上),使点B和点C落在AD边上同一点P处,A点的对称点为A'、D点的对称点为D',若∠FPG=90°,S△A′EP=8,S△D′PH=2,则矩形ABCD的长为( )
A.6+10 B.6+5 C.3+10 D.3+5
【分析】设AB=CD=x,由翻折可知:PA′=AB=x,PD′=CD=x,因为△A′EP的面积为8,△D′PH的面积为2,推出D′H=x,由S△D′PH=A′P•D′H,可解得x=,分别求出PE和PH,从而得出AD的长.
【解答】解:∵四边形ABCD是矩形,
∴AB=CD,AD=BC,设AB=CD=x,
由翻折可知:PA′=AB=x,PD′=CD=x,
∵△A′EP的面积为8,△D′PH的面积为2,
又∵,∠A′PF=∠D′PG=90°,
∴∠A′PD′=90°,则∠A′PE+∠D′PH=90°,
∴∠A′PE=∠D′HP,
∴△A′EP∽△D′PH,
∴A′P2:D′H2=8:2,
∴A′P:D′H=2:1,
∵A′P=x,
∴D′H=x,
∵S△D′PH=D′P•D′H,即,
∴x=(负根舍弃),
∴AB=CD=,D′H=DH=,D′P=A′P=CD=,A′E=2D′P=,
∴PE=,PH=,
∴AD==,
即矩形ABCD的长为,
故选:D.
【点评】本题考查翻折变换,矩形的性质,勾股定理,相似三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会利用参数解决问题,属于中考选择题中的压轴题.
5.如图,反比例函数y=(k>0)的图象与矩形AOBC的边AC、BC分别相交于点E、F,点C的坐标为(8,6),将△CEF沿EF翻折,C点恰好落在OB上的点D处,则k的值为( )
A. B.6 C.12 D.
【分析】过点E作EM⊥OB于点M,根据折叠的性质得∠EDF=∠C=90°,EC=ED,CF=MF,易证Rt△MED∽Rt△BDF;而EC=AC﹣AE=8﹣,CF=BC﹣BF=6﹣,得到ED=8﹣,DF=6﹣,即可得的比值;故可得出ED:DB=EM:DF=4:3,而EM=6,从而求出BD,然后在Rt△DBF中利用勾股定理得到关于k的方程,解方程求出k的值即可得到F点的坐标.
【解答】解:∵将△CEF沿EF对折后,C点恰好落在OB上的D点处,
∴∠EDF=∠C=90°,EC=ED,CF=DF,
∴∠MDE+∠FDB=90°,
而EM⊥OB,
∴∠MDE+∠DEM=90°,
∴∠DEM=∠FDB,
∴Rt△MED∽Rt△BDF;
又∵EC=AC﹣AE=8﹣,CF=BC﹣BF=6﹣,
∴ED=8﹣,DF=6﹣,
∴===;
∴EM:DB=ED:DF=4:3,而EM=6,
∴DB=,
在Rt△DBF中,DF2=DB2+BF2,即(6﹣)2=()2+()2,
解得k=,
故选:D.
【点评】本题考查的是反比例函数综合题,涉及到反比例函数的性质、反比例函数图象上点的坐标特点,折叠的性质、勾股定理以及三角形相似的判定与性质等知识,难度适中.
6.如图,折叠矩形纸片ABCD,使点D落在AB边的点M处,EF为折痕,AB=1,AD=2.设AM的长为t,用含有t的式子表示四边形CDEF的面积是 .
【分析】连接DM,过点E作EG⊥BC于点G,设DE=x=EM,则EA=2﹣x,由勾股定理得出(2﹣x)2+t2=x2,证得∠ADM=∠FEG,由锐角三角函数的定义得出FG,求出CF,则由梯形的面积公式可得出答案.
【解答】解:连接DM,过点E作EG⊥BC于点G,
设DE=x=EM,则EA=2﹣x,
∵AE2+AM2=EM2,
∴(2﹣x)2+t2=x2,
解得x=+1,
∴DE=+1,
∵折叠矩形纸片ABCD,使点D落在AB边的点M处,
∴EF⊥DM,
∠ADM+∠DEF=90°,
∵EG⊥AD,
∴∠DEF+∠FEG=90°,
∴∠ADM=∠FEG,
∴tan∠ADM=,
∴FG=,
∵CG=DE=+1,
∴CF=+1,
∴S四边形CDEF=(CF+DE)×1=t+1.
故答案为:t+1.
【点评】本题考查了矩形的性质,折叠的性质,勾股定理,锐角三角函数,熟练掌握折叠的性质及方程的思想是解题的关键.
7.如图,折叠矩形ABCD的一边AD,使点D落在BC边的点F处,AE为折痕,AB=4.设FC的长为t,用含有t的式子表示△AFE的面积是 .
【分析】设AD=x,由折叠可知,AD=AF=x,DE=FE,可求BF=x﹣t,CE=4﹣DE,在Rt△CEF中,由勾股定理DE2=t2+(4﹣DE)2,求出DE=,在Rt△ABF中,由勾股定理x2=42+(x﹣t)2,求出x=,则S△AEF=S△ADE=×AD×DE即可求解.
【解答】解:设AD=x,
由折叠可知,AD=AF=x,DE=FE,
∵FC=t,AB=4,
∴BF=x﹣t,CE=4﹣DE,
在Rt△CEF中,EF2=CF2+CE2,
∴DE2=t2+(4﹣DE)2,
∴DE=,
在Rt△ABF中,AF2=BF2+AB2,
∴x2=42+(x﹣t)2,
∴x=,
∴S△AEF=S△ADE=×AD×DE=××=,
故答案为.
【点评】本题考查折叠的性质,熟练掌握折叠的性质、矩形的性质、灵活应用勾股定理是解题的关键.
8.如图,在矩形纸片ABCD中,AB=2,AD=3,点E是AB的中点,点F是AD边上的一个动点,将△AEF沿EF所在直线翻折,得到△A′EF,则A′C的长的最小值是 .
【分析】以点E为圆心,AE长度为半径作圆,连接CE,当点A′在线段CE上时,A′C的长取最小值,根据折叠的性质可知A′E=1,在Rt△BCE中利用勾股定理可求出CE的长度,用CE﹣A′E即可求出结论.
【解答】解:以点E为圆心,AE长度为半径作圆,连接CE,当点A′在线段CE上时,A′C的长取最小值,如图所示.
根据折叠可知:A′E=AE=AB=1.
在Rt△BCE中,BE=AB=1,BC=3,∠B=90°,
∴CE==,
∴A′C的最小值=CE﹣A′E=﹣1.
故答案为:﹣1.
【点评】本题考查了翻折变换、矩形的性质以及勾股定理,利用作圆,找出A′C取最小值时点A′的位置是解题的关键.
9.如图,矩形纸片ABCD中,AB=6,AD=10,点P是边BC上的动点,现将纸片折叠,使点A与点P重合,折痕与矩形边的交点分别为E、F,要使折痕始终与边AB、AD有交点,则BP的取值范围是 .
【分析】利用极端原理求解:①BP最小时,F、D重合,由折叠的性质知:AF=PF,在Rt△PFC中,利用勾股定理可求得PC的长,进而可求得BP的值,即BP的最小值;②BP最大时,E、B重合,根据折叠的性质即可得到AB=BP=6,即BP的最大值为6;根据上述两种情况即可得到BP的取值范围.
【解答】解:如图:
①当F、D重合时,BP的值最小;
根据折叠的性质知:AF=PF=10;
在Rt△PFC中,PF=10,FC=6,则PC=8;
∴BP=xmin=10﹣8=2;
②当E、B重合时,BP的值最大;根据折叠的性质即可得到AB=BP=6,即BP的最大值为6.
故答案为:2≤BP≤6.
【点评】此题主要考查的是图形的翻折变换,正确的判断出x的两种极值下F、E点的位置,是解决此题的关键.
10.如图.在直角坐标系中,矩形ABCO的边OA在x轴上,边OC在y轴上,点B的坐标为(1,4),将矩形沿对角线AC翻折,B点落在D点的位置,且AD交y轴于点E.那么点D的坐标为 .
【分析】先过D作DH⊥y轴于H,设OE=x,则CE=4﹣x,DE=x,在Rt△DCE中,根据勾股定理得到(4﹣x)2=x2+12,求得DE=,CE=,再根据面积法求得DH,根据勾股定理求得CH的长,进而得出点D的坐标.
【解答】解:如图,过D作DH⊥y轴于H,
∵点B的坐标为(1,4),
∴AO=1,AB=4,
根据折叠可知:CD=BC=1,∠BAC=∠DAC,
由AB∥CO,可得∠BAC=∠OCA,
∴∠DAC=∠OCA,
∴CE=AE,
∴OE=DE,
设OE=x,则CE=4﹣x,DE=x,
∴在Rt△DCE中,CE2=DE2+CD2,
∴(4﹣x)2=x2+12,
∴x=,
∴DE=,CE=,
又∵DH⊥CE
∴CE×DH=CD×DE,
∴DH==,
∴Rt△CDH中,CH==,
∴OH=4﹣=,
∵点D在第二象限,
∴D(﹣,),
故答案为:(﹣,).
【点评】此题主要考查了折叠问题,坐标与图形的性质以及矩形的性质,解题的关键是作辅助线构造直角三角形,解题时常设要求的线段长为x,然后根据折叠和轴对称的性质用含x的代数式表示其他线段的长度,选择适当的直角三角形,运用勾股定理列出方程求出答案.
11.将矩形ABCD折叠,使得点C落在边AB上,折痕为EF,
(1)如图1,当点C与点A重合时,若AB=4,BF=3,求AE的长;
(2)如图2,点C落在AB边的点M处(不与A,B重合),若AB=4,AD=8,
①取EF的中点O,连接并延长MO与D'E的延长线交于点P,连接PF,ME.求证:四边形MFPE是平行四边形;
②设BM=t,用含有t的式子表示四边形ABFE的面积,并求四边形ABFE的面积的最大值及此时t的值.
【分析】(1)证明∠AEF=∠EFC=∠AFE,则AE=AF,即可求解;
(2)①证明△EOP≌△FOM(AAS),进而求解;
②ABEF为梯形,点C在M处,则MF=CF,求出BF=4﹣t2,AE=﹣t2+t+4,进而求解.
【解答】解:(1)如图1,∵矩形ABCD沿EF折叠,
∴∠AFE=∠EFC,
∵AD∥BC,
∴∠AEF=∠EFC=∠AFE,
∴AE=AF,
在Rt△ABF中,AB=4,BF=3,则AF=5=AE,
即AE=5;
(2)①∵D′E∥MF,即D′P∥MF,
∴∠EPM=∠PMF,
∵∠MOF=∠POE,OE=OF,
∴△EOP≌△FOM(AAS),
∴∠EMO=∠FPO,
∴MF∥EP,
∴四边形MFPE是平行四边形;
②∵ABEF为梯形,点C在M处,
则MF=CF,
则BF2=MF2﹣t2=(8﹣BF)2﹣t2,
解得BF=4﹣t2,
则ME2=AE2+(4﹣t)2=MD′2+D′E2=42+(AD﹣AE)2=42+(8﹣AE)2,
即AE2+(4﹣t)2=42+(8﹣AE)2,
解得AE=﹣t2+t+4,
∴S梯形ABFE=(AE+BF)×AB=(4﹣t2﹣t2+t+4)=﹣t2+t+16,
∵<0,故四边形ABFE的面积存在最大值,
当t=2时,四边形ABFE的面积的最大值为17.
【点评】本题考查的是四边形综合题,涉及平行四边形的性质、三角形全等、面积的计算等,综合性强,难度较大.
12.如图,将边长为4的正方形纸片ABCD折叠,使点A落在边CD上的点M处(不与点C、D重合),连接AM,折痕EF分别交AD、BC、AM于点E、F、H,边AB折叠后交边BC于点G.
(1)求证:△EDM∽△MCG;
(2)若DM=CD,求CG的长;
(3)若点M是边CD上的动点,四边形CDEF的面积S是否存在最值?若存在,求出这个最值;若不存在,说明理由.
【分析】(1)利用同角的余角相等判断出∠DEM=∠CMG,即可得出结论
(2)先求出DM=,CM=,设AE=x,则DE=4﹣x,利用勾股定理得(4﹣x)2+()2=x2,求出x得出DE=4﹣=,再用(1)的相似得出比例式建立方程求解即可得出答案;
(3)先判断出四边形ABFN是矩形,得出FN=AB=AD=CD=4,同理:四边形CDNF是矩形,再判断出△ADM≌△FNE(AAS),得出DM=EN,设DM=a=EN,DE=b,则EM=AE=4﹣b,再利用勾股定理得出4b=8﹣a2,进而得出S=﹣(a﹣2)2+10,即可求出答案.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠D=∠BAD=∠C=90°,
∴∠DEM+∠DME=90°,
由折叠知,∠EMG=∠BAD=90°,
∴∠DME+∠CMG=90°,
∴∠DEM=∠CMG,
∴△EDM∽△MCG;
(2)解:∵正方形ABCD的边长为4,
∴CD=AD=4,
∵DM=CD,
∴DM=,CM=,
设AE=x,则DE=4﹣x,
由折叠知,EM=AE=x,
在Rt△DEM中,根据勾股定理得,DE2+DM2=EM2,
∴(4﹣x)2+()2=x2,
∴x=,
∴DE=4﹣=,
由(1)知,△EDM∽△MCG,
∴,
∴,
∴CG=2;
(3)解:存在最大值,为10;
理由:如图,过点F作FN⊥AD于N,
∴∠ENF=∠ANF=∠BAD=∠ABC=90°,
∴四边形ABFN是矩形,
∴FN=AB=AD=CD=4,
同理:四边形CDNF是矩形,
由折叠知,AM⊥EF,
∴∠AHE=90°,
∴∠DAM+∠AEF=90°,
∵∠ENF=90°,
∴∠NFE+∠AEF=90°,
∴∠DAM=∠NFE,
∴△ADM≌△FNE(AAS),
∴DM=EN,
设DM=a=EN,DE=b,则EM=AE=4﹣b,
在Rt△DEM中,根据勾股定理得,EM2=DE2+DM2,
∴(4﹣b)2=a2+b2,
∴4b=8﹣a2,
∴S=S矩形CDNF﹣S△ENF=DN•CD﹣EF•EN=4(a+b)﹣×4×a=﹣(a﹣2)2+10,
∴当a=2时,S有最大值为10.
【点评】此题是相似形综合题,主要考查了全等三角形的判定和性质,相似三角形的判定和性质,折叠的性质,勾股定理,利用勾股定理建立方程是解本题的关键.
13.如图1,四边形ABCD是矩形纸片且AB=6,对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,折痕为EF,展平后再过点B折叠矩形纸片,使点A落在EF上的点N处,折痕BM与EF相交于点Q,再次展开,连接BN,MN.
(1)连接AN,求证:△ABN是等边三角形;
(2)求AM,QN的长;
(3)如图2,连接MF将△MDF沿MF折叠,使点D落在点G处延长MG交BC边于点H,已知CH=1,求AD的长?
【分析】(1)由折叠知BE=AB=BN,据此得∠ENB=30°,∠ABN=60°,结合AB=BN即可得证;
(2)由(1)得∠ABN=60°,由AB折叠到BN知∠ABM=30°,结合AB=6得AM==2,证EQ为△ABM的中位线得EQ=AM=,再求出EN=3,根据QN=EN﹣EQ可得答案;
(3)连接FH,MK⊥BC,证Rt△FGH≌Rt△FCH得GH=CH=1,设MD=x,知MG=x,MH=x+1,KH=MD﹣CH=x﹣1,在Rt△MKH中,根据MK2+KH2=MH2可求出x的值,继而得出答案.
【解答】解:(1)∵AD与BC重合后,折痕为EF,
∴BE=AB=BN,
∴∠ENB=30°,
∴∠ABN=60°,
∵AB=BN,
∴△ABN为等边三角形;
(2)由(1)得∠ABN=60°,
∵AB折叠到BN,
∴∠ABM=30°,
∵AB=6,
∴AM==2,
∵E为AB的中点且EQ∥AM,
∴EQ为△ABM的中位线,
∴EQ=AM=,
∵BE=AB=3,∠ABN=60°,
∴EN=3,
∴QN=EN﹣EQ=2;
(3)连接FH,过点M作MK⊥BC于点K,
∵DF折叠到FG,
∴DF=FG=FC=3,∠HGF=∠D=∠C=90°,
又∵FH=FH,
∴Rt△FGH≌Rt△FCH(HL),
∴GH=CH=1,
设MD=x,
∴MG=x,
∴MH=x+1,
∴KH=MD﹣CH=x﹣1,
在Rt△MKH中,MK2+KH2=MH2,即62+(x﹣1)2=(x+1)2,
解得x=9,
∴AD=DM+AM=9+2.
【点评】本题是四边形的综合问题,解题的关键是掌握矩形的性质、折叠的性质、等边三角形的判定与性质及全等三角形的判定与性质、直角三角形的性质等知识点.
14.利用矩形的折叠开展数学活动,探究体会图形在轴对称,旋转等变换过程中的变化,及其蕴含的数学思想和方法.
动手操作:
如图①,矩形纸片ABCD的边AB=2,将矩形纸片ABCD对折,使点A与点D重合,点B与点C重合,折痕为EF,然后展开,EF与AC交于点H;
如图②,将矩形ABCD沿过点A的直线折叠,使点B落在对角线AC上,且点B与点H重合,展开图形,折痕为AG,连接GH;
若在图①中连接BH,得到如图③,点M是线段BH上的动点,点N是线段AH上的动点,连接AM,MN,且∠AMN=∠ABH;
若在图②中连接BH,交折痕AG于点Q,隐去其它线段,得到如图④.
解决问题:
(1)在图②中,∠ACB= ,BC= ,= ,与△ABG相似的三角形有 个;
(2)在图②中,AH2=AE• (从图②中选择一条线段填在空白处),并证明你的结论;
(3)在图③中,△ABH为 三角形,设BM为x,则NH= (用含x的式子表示);
拓展延伸:
(4)在图④中,将△ABQ绕点B按顺时针方向旋转α(0°≤α≤180°),得到△A′BQ′,连接DQ′,则DQ′的最小值为 ,当tan∠CBQ′= 时,△DBQ′的面积最大值为 .
【分析】(1)由折叠的性质可得AE=DE=BF=FC,AH=HC=AB,由锐角三角函数可求∠ACB=30°,由勾股定理可求BC=6,由直角三角形的性质可求AG=4,GF=1,通过相似三角形的判定可求与△ABG相似的三角形有7个,即可求解;
(2)由AH=2,AE=3,AG=GC=4,可证AH2=AE•AG(GC);
(3)通过证明△ABM∽△MHN,可得,即可求解;
(4)由旋转的性质可得点Q在以点B为圆心,为半径的圆上运用,当点Q在BD上时,DQ'有最小值,当BQ'⊥BD时,△DBQ′的面积有最大值,即可求解.
【解答】解决问题:
解:(1)由如图①,由折叠可知:点E是AD的中点,点F是BC的中点,
∴AE=DE=BF=FC,
又∵AD∥BC,
∴四边形AEFB是平行四边形,
∴HF∥AB,
∴=1,
∴AH=CH,
如图②,由折叠可知:AB=AH=2=CH,BG=GH,∠BAG=∠GAC,∠B=∠AHG=90°,
∴AC=4,
∴BC===6,
∴sin∠ACB=,
∴∠ACB=30°,
∴∠BAC=60°,
∴∠BAG=∠CAG=30°=∠DAC=∠ACB,
∴AG=GC,
∵cos∠BAG==,
∴AG=4,
∴GC=4,
∴BG=2,GF=1,
∴=4,
∵∠BAG=∠CAG=30°=∠DAC=∠ACB,∠B=∠AHG=∠AEH=∠ADC=∠GHC=∠HFC=90°,
∴△ABG∽△AHG∽△CHG∽△CFH∽△AEH∽△ADC∽△CBA,
∵∠HGC=90°﹣30°=60°,HF⊥BC,
∴∠GHF=30°=∠BAG,
又∵∠B=∠HFG=90°,
∴△ABG∽△HFG,
∴与△ABG相似的三角形有7个,
故答案为:30°,6,4,7;
(2)AH2=AE•AG(CG),理由如下:
∵AH=2,AE=3,AG=GC=4,
∵AH2=12,AE•AG=12=AE•GC,
∴AH2=AE•AG(GC);
故答案为:AG(或CG);
(3)∵点H是AC的中点,
∴AH=BH=2,
∵∠BAC=60°,
∴△ABH是等边三角形,
∵BM=x,
∴MH=2﹣x,
∵∠AMN=∠ABH,∠AMH=∠AMN+∠NMH=∠ABM+∠BAM,
∴∠BAM=∠NMH,
又∵∠ABM=∠AHB=60°,
∴△ABM∽△MHN,
∴,
∴NH===;
故答案为:等边,;
拓展延伸:
(4)由图②可知:AG是BH的垂直平分线,
∴BQ=BH=,
∵将△ABQ绕点B按顺时针方向旋转α(0°≤α≤180°),得到△A′BQ′,
∴点Q在以点B为圆心,为半径的圆上运用,
如图④,当点Q在BD上时,DQ'有最小值,
∵四边形ABCD是矩形,
∴AC=BD=4,
∴DQ'的最小值=4﹣=3,
当BQ'⊥BD时,△DBQ′的面积有最大值,
∵∠ABQ=60°,∠ABC=90°,
∴∠DBC=30°,
∴∠CBQ'=60°,
∴tan∠CBQ′=,
∴△DBQ′面积的最大值=×DB×BQ'=×4×=6,
故答案为:3,,6.
【点评】本题是相似形综合题,考查了矩形的性质,旋转的性质,等边三角形的判定和性质,相似三角形的判定和性质等知识,灵活运用这些性质解决问题是解题的关键.
15.【实践操作】
如图①,在矩形纸片ABCD中,AD=8cm,AB=12cm.
第一步:如图②,将图①中的矩形纸片ABCD沿过点A的直线折叠,使点D落在AB上的点E处,折痕为AF,再沿EF折叠,然后把纸片展平.
(1)请在图②中证明四边形AEFD是正方形.
第二步:如图③,将图②中的矩形纸片再次折叠,使点D与点F重合,折痕为GH,然后展平,隐去AF.
【探索发现】
第三步:如图④,将图③中的矩形纸片沿AH折叠,得到△AD'H,再沿AD'折叠,折痕为AM,AM与折痕EF交于点N,然后展平.
(2)请在图④中判断NF与ND'的数量关系,并加以证明.
【问题解决】
(3)求EN的长度.
【分析】(1)由∠D=∠DAE=∠AEF=90°,得四边形AEFD是矩形;又AE=AD,从而矩形AEFD是正方形;
(2)连接HN,通过HL证明Rt△HNF≌Rt△HND'即可;
(3)设NF=xcm,则ND'=xcm,AN=AD'+ND'=(8+x)cm,EN=EF﹣NF=(8﹣x)cm,在Rt△AEN中,利用勾股定理列出方程即可解决问题.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠D=∠DAE=90°,
由折叠的性质知AE=AD,∠AEF=∠D=90°,
∴∠D=∠DAE=∠AEF=90°,
∴四边形AEFD是矩形;
∵AE=AD,
∴四边形AEFD是正方形;
(2)解:NF=ND',理由如下:
连接HN,
由折叠的性质知,∠AD'H=∠D=90°,HF=HD=HD',
∵四边形AEFD是正方形,
∴∠EFD=90°,
∵∠AD'H=90°,
∴∠HD'N=90°,
在Rt△HNF和Rt△HND'中,
,
∴Rt△HNF≌Rt△HND'(HL),
∴NF=ND';
(3)解:∵四边形AEFD是正方形,
∴AE=EF=AD=8cm,
由折叠的性质知,AD'=AD=8cm,
设NF=xcm,则ND'=xcm,
∴AN=AD'+ND'=(8+x)cm,EN=EF﹣NF=(8﹣x)cm,
在Rt△AEN中,由勾股定理得:
(8+x)2=82+(8﹣x)2,
解得:x=2,
∴EN=8﹣2=6(cm).
【点评】本题主要考查了矩形的性质,正方形的判定与性质,翻折的性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理等知识,运用勾股定理列方程是解题的关键。
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