2020-2021学年北师大版七年级数学下册期末复习大题压轴题梳理卷(word版,含答案)
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【题型1 平行线的判定与性质综合】
【例1】(2020春•石泉县期末)已知直线AB∥CD,直线EF分别交AB、CD于点A、C,CM是∠ACD的平分线,CM交AB于点H,过点A作AG⊥AC交CM于点G.
(1)如图1,点G在CH的延长线上时,若∠GAB=36°,求∠MCD的度数;
(2)如图2,点G在CH上时,试说明2∠MCD+∠GAB=90°.
【分析】(1)依据AG⊥AC,∠GAB=36°,可得∠CAH的度数,依据角平分线的定义以及平行线的性质,即可得到∠MCD的度数;
(2)结合(1)得ACD+∠CAH=180°,再依据角平分线的定义,即可得2∠MCD+∠GAB=90°.
【解答】解:(1)∵AG⊥AC,∠GAB=36°,
∴∠CAH=90°﹣36°=54°,
∵AB∥CD,
∴∠ACD+∠CAH=180°,
∴∠ACD=126°,
∵CM是∠ACD的平分线,
∴∠ACH=∠DCM=63°.
(2)∵∠ACH=∠DCM,
∴∠ACD=2∠MCD,
由(1)得∠ACD+∠CAH=180°,
∵AG⊥AC,
∴∠CAG=90°,
∴2∠MCD+90°+∠GAB=180°,
∴2∠MCD+∠GAB=90°.
【点睛】本题主要考查了平行线的性质,熟练运用平行线的性质是解决问题的关键.
【变式1-1】(2020春•中山市期末)如图,已知AB∥CD,直线EF与AB、CD分别交于点EF,点P是射线EB上一点(与点E不重合).FM、FN分别平分∠PFE和∠PFD,FM、FN交直线AB于点M、N,过点N作NH⊥FM于点H.
(1)若∠BEF=64°,求∠FNH的度数;
(2)猜想∠BEF和∠FNH之间有怎样的数量关系,并加以证明.
【分析】(1)根据平行线的性质得出∠BEF+∠EFD=180°,代入求出∠EFD的度数,根据角平分线的定义得出∠MFP=12∠EFP,∠NFP=12∠PFD,求出∠MFN=12∠EFD,根据垂直的定义得出∠NHF=90°,根据三角形的内角和定理求出即可;
(2)根据平行线的性质得出∠BEF+∠EFD=180°,代入求出∠EFD的度数,根据角平分线的定义得出∠MFP=12∠EFP,∠NFP=12∠PFD,求出∠MFN=12∠EFD,根据垂直的定义得出∠NHF=90°,根据三角形的内角和定理求出即可.
【解答】解:(1)∵AB∥CD,
∴∠BEF+∠EFD=180°,
∵∠BEF=64°,
∴∠EFD=180°﹣64°=116°,
∵FM、FN分别平分∠PFE和∠PFD,
∴∠MFP=12∠EFP,∠NFP=12∠PFD,
∴∠MFN=12(∠EFP+∠PFD)=12∠EFD=12×116°=58°,
∵NH⊥FM,
∴∠NHF=90°,
∴∠FNH=180°﹣∠NHF﹣∠HFN=180°﹣90°﹣58°=32°;
(2)∠BEF=2∠FNH,
证明:设∠BEF=x°,
∵AB∥CD,
∴∠BEF+∠EFD=180°,
∵∠BEF=x°,
∴∠EFD=180°﹣x°,
∵FM、FN分别平分∠PFE和∠PFD,
∴∠MFP=12∠EFP,∠NFP=12∠PFD,
∴∠MFN=12(∠EFP+∠PFD)=12∠EFD=12×(180°﹣x°)=90°-12x°,
∵NH⊥FM,
∴∠NHF=90°,
∴∠FNH=180°﹣∠NHF﹣∠HFN=180°﹣90°﹣(90°-12x°)=12x°,
即∠BEF=2∠FNH.
【点睛】本题考查了角平分线的定义,平行线的性质,三角形内角和定理,垂直的定义等知识点,能综合运用知识点进行推理和计算是解此题的关键,求解过程类似.
【变式1-2】(2020春•邳州市期末)已知:点A在射线CE上,∠C=∠D.
(1)如图1,若AC∥BD,求证:AD∥BC.
(2)如图2,若BD⊥BC,BD与CE交于点G,请探究∠DAE与∠C的数量关系,写出你的探究结论,并加以证明;
(3)如图3,在(2)的条件下,过点D作DF∥BC交射线CE于点F,当∠DFE=8∠DAE,∠BAC=∠BAD时,直接写出∠BAD的度数为 °.
【分析】(1)根据AC∥BD,可得∠DAE=∠D,再根据∠C=∠D,即可得到∠DAE=∠C,进而判定AD∥BC;
(2)根据三角形内角和定理,即可得到∠CGB=∠D+∠DAE,再根据△BCG中,∠CGB+∠C=90°,即可得到∠D+∠DAE+∠C=90°,进而得出2∠C+∠DAE=90°;
(3)设∠DAE=α,则∠DFE=8α,∠AFD=180°﹣8α,根据DF∥BC,即可得到∠C=∠AFD=180°﹣8α,再根据2∠C+∠DAE=90°,即可得到2(180°﹣8α)+α=90°,求得α的值,即可运用三角形内角和定理得到∠BAD的度数.
【解答】解:(1)如图1,
∵AC∥BD,
∴∠DAE=∠D,
又∵∠C=∠D,
∴∠DAE=∠C,
∴AD∥BC;
(2)∠EAD+2∠C=90°.
证明:如图2,设CE与BD交点为G,
因为∠D+∠DAE+∠DGA=180°(三角形内角和为180°),∠DGA+∠AGB=180°(邻补角性质),
所以∠AGB=∠D+∠DAE(等量代换),
∴∠CGB=∠D+∠DAG,
∵BD⊥BC,
∴∠CBD=90°,
∴△BCG中,∠CGB+∠C=90°,
∴∠D+∠DAG+∠C=90°,
又∵∠D=∠C,
∴2∠C+∠DAE=90°;
(3)如图3,设∠DAE=α,则∠DFE=8α,
∵∠DFE+∠AFD=180°,
∴∠AFD=180°﹣8α,
∵DF∥BC,
∴∠C=∠AFD=180°﹣8α,
又∵2∠C+∠DAE=90°,
∴2(180°﹣8α)+α=90°,
∴α=18°,
∴∠C=180°﹣8α=36°=∠ADB,
又∵∠C=∠BDA,∠BAC=∠BAD,
∴∠ABC=∠ABD=12∠CBD=45°,
∴△ABD中,∠BAD=180°﹣45°﹣36°=99°.
故答案为:99°.
【点睛】本题主要考查了平行线的判定与性质以及三角形内角和定理的运用,平行线的判定是由角的数量关系判断两直线的位置关系,平行线的性质是由平行关系来寻找角的数量关系.
【变式1-3】(2020秋•福州期末)如图1,已知两条直线AB,CD被直线EF所截,分别交于点E,点F,EM交CD于点M,AB∥CD,且∠FEM=∠FME.
(1)当∠AEF=70°时,∠FME= °;
(2)判断EM是否平分∠AEF,并说明理由;
(3)如图2,点G是射线FD上一动点(不与点F重合),EH平分∠FEG交CD于点H,过点H作HN⊥EM于点N,设∠EGF=α.探究当点G在运动过程中,∠MHN﹣∠FEH和α之间有怎样的数量关系?请写出你的猜想,并加以证明.
【分析】(1)依据平行线的性质线,可得∠AEM=∠FME,根据∠FEM=∠FME,可得∠AEM=∠FEM,进而得出∠FME的度数;
(2)由(1)得∠AEM=∠FEM,根据角平分线的定义即可得出结论;
(3)依据平行线的性质可得∠BEG=∠EGF=α,再根据EH平分∠FEG,EM平分∠AEF,即可得到∠MEH=12∠AEG=90°-12α,再根据HN⊥EM,即可得到Rt△EHN中,∠EHN=90°﹣∠MEH=12α,由∠BEH=∠EHF即可得出结论.
【解答】解:(1)∵AB∥CD,
∴∠AEM=∠FME,
又∵∠FEM=∠FME,
∴∠AEM=∠FEM,
∵∠AEF=70°,
∴∠FME=∠AEM=12∠AEF=35°;
故答案为:35;
(2)由(1)得∠AEM=∠FEM,
∴EM平分∠AEF;
(3)∠MHN﹣∠FEH=12α.
证明:∵AB∥CD,
∴∠BEG=∠EGF=α,
∵EH平分∠FEG,
∴∠FEH=∠HEG=12∠FEG,
∴∠FEH+α=∠BEG+∠GEH=∠BEH,
∵EM平分∠AEF,EH平分∠FEG,
∴∠MEH=12∠AEG=12(180°﹣α)=90°-12,
在Rt△EHN中,∠EHN=90°﹣∠MEH=90°﹣(90°-12α)=12α,
∵AB∥CD,
∴∠BEH=∠EHF,即α+∠GEH=∠EHN+∠NHM,
∴α+∠FEH=12α+∠NHM,
∴∠MHN﹣∠FEH=12α.
【点睛】本题主要考查了平行线的性质与判定,角平分线的定义的运用,解决问题的关键是掌握:两直线平行,内错角相等;两直线平行,同旁内角互补;利用角的和差关系进行推算.
【题型2 平行线的判定与性质综合(作平行线)】
【例2】(2020秋•朝阳区期末)【感知】如图①,AB∥CD,∠PAB=130°,∠PCD=120°,求∠APC的度数.(提示:过点P作直线PQ∥AB)
【探究】如图②,AD∥BC,点P在射线OM上运动,∠ADP=∠α,∠BCP=∠β,
(1)当点P在线段AB上运动时,∠CPD,∠α,∠β之间的数量关系为 .
(2)当点P在线段A,B两点外侧运动时(点P与点A,B,O三点不重合),直接写出∠CPD,∠α,∠β之间的数量关系为 .
【分析】过P作PQ∥AB,构造同旁内角,通过平行线性质,可得∠APC=45°+55°=100°.
(1)过P作PE∥AD交CD于E,推出AD∥PE∥BC,根据平行线的性质得出∠α=∠DPE,∠β=∠CPE,即可得出答案;
(2)分两种情况:点P在A、M两点之间;点P在B、O两点之间;分别画出图形,根据平行线的性质得出∠α=∠DPE,∠β=∠CPE,即可得出结论.
【解答】解:过P作PE∥AB,
∵AB∥CD,
∴PQ∥AB∥CD,
∴∠APQ=180°﹣∠PAB=50°,∠CPQ=180°﹣∠PCD=60°,
∴∠APC=50°+60°=110°;
(1)∠CPD=∠α+∠β,理由如下:
如图②,过P作PE∥AD交CD于E,
∵AD∥BC,
∴AD∥PE∥BC,
∴∠α=∠DPE,∠β=∠CPE,
∴∠CPD=∠DPE+∠CPE=∠α+∠β;
(2)当点P在A、M两点之间时,∠CPD=∠β﹣∠α;
理由:如图③,过P作PE∥AD交CD于E,
∵AD∥BC,
∴AD∥PE∥BC,
∴∠α=∠DPE,∠β=∠CPE,
∴∠CPD=∠CPE﹣∠DPE=∠β﹣∠α;
当点P在B、O两点之间时,∠CPD=∠α﹣∠β.
理由:如图④,过P作PE∥AD交CD于E,
∵AD∥BC,
∴AD∥PE∥BC,
∴∠α=∠DPE,∠β=∠CPE,
∴∠CPD=∠DPE﹣∠CPE=∠α﹣∠β.
【点睛】本题考查了平行线的性质和判定的应用,主要考查学生的推理能力,解决问题的关键是作辅助线构造内错角以及同旁内角.
【变式2-1】(2020秋•内江期末)小明同学在完成七年级上册数学的学习后,遇到了一些问题,请你帮他解决下.
(1)如图1,已知AB∥CD,则∠AEC=∠BAE+∠DCE成立吗?请说明理由;
(2)如图2,已知AB∥CD,BE平分∠ABC,DE平分∠ADC.BE、DE所在直线交于点E,若∠FAD=60°,∠ABC=40°,求∠BED的度数;
(3)将图2中的点B移到点A的右侧,得到图3,其他条件不变,若∠FAD=α°,∠ABC=β°,请你求出∠BED的度数(用含α,β的式子表示).
【分析】(1)如图1中,作EF∥AB,则有EF∥CD,根据平行线的性质即可得到结论;
(2)先过点E作EH∥AB,根据平行线的性质和角平分线的定义,即可得到结论;
(3)过E作EG∥AB,根据平行线的性质和角平分线的定义,即可得到结论.
【解答】解:(1)成立,
理由:如图1中,作EF∥AB,则有EF∥CD,
∴∠1=∠BAE,∠2=∠DCE,
∴∠AEC=∠1+∠2=∠BAE+∠DCE.
(2)如图2,过点E作EH∥AB,
∵AB∥CD,∠FAD=60°,
∴∠FAD=∠ADC=60°,
∵DE平分∠ADC,∠ADC=60°,
∴∠EDC=12∠ADC=30°,
∵BE平分∠ABC,∠ABC=40°,
∴∠ABE=12∠ABC=20°,
∵AB∥CD,
∴AB∥CD∥EH,
∴∠ABE=∠BEH=20°,∠CDE=∠DEH=30°,
∴∠BED=∠BEH+∠DEH=50°.
(3)∠BED的度数改变.
如图3,过点E作EG∥AB,
∵BE平分∠ABC,DE平分∠ADC,∠ABC=n°,∠ADC=∠FAD=m°,
∴∠ABE=12∠ABC=12n°,∠CDE=12∠ADC=12m°,
∵AB∥CD,
∴AB∥CD∥EG,
∴∠BEG=180°﹣∠ABE=180°-12n°,∠CDE=∠DEG=12m°,
∴∠BED=∠BEG+∠DEG=180°-12n°+12m°.
【点睛】本题主要考查了平移的性质,平行线的性质以及角平分线的定义的运用,解决问题的关键是正确的作出辅助线.
【变式2-2】(2020春•武昌区期末)如图1,AB∥CD,点E在AB上,点H在CD上,点F在直线AB,CD之间,连接EF,FH,∠AEF+∠CHF=73∠EFH.
(1)直接写出∠EFH的度数为 ;
(2)如图2,HM平分∠CHF,交FE的延长线于点M,证明:∠FHD﹣2∠FMH=36°;
(3)如图3,点P在FE的延长线上,点K在AB上,点N在∠PEB内,连NE,NK,NK∥FH,∠PEN=2∠NEB,则2∠FHD﹣3∠ENK的值为 .
【分析】(1)证明∠DHF=∠HFM,则∠AEF+∠CHF+∠EFH=360°,而∠AEF+∠CHF=73∠EFH,即可求解;
(2)∠3=∠EFH﹣∠F′FH=108°﹣∠FHD,则∠M′MF=∠3=108°﹣∠FHD,而∠1=∠2,则∠1=180°-∠FHD2,进而求解;
(3)证明∠1+∠2=252°,则3α﹣∠4=72°,即可求解.
【解答】解:(1)过点F作MN∥AB,如图1所示:
则∠BEF=∠EFM,
∵AB∥CD,
∴MN∥CD,
∴∠DHF=∠HFM,
∴∠AEF+∠CHF+∠EFH=360°,
∵∠AEF+∠CHF=73∠EFH,
故∠EFH=108°,
故答案为108°;
(2)过点F作FF′∥AB,过点M作MM′∥AB.
∵AB∥CD,
∴FF′∥MM′∥AB∥CD,
∴∠F′FH=∠FHD,
∴∠3=∠EFH﹣∠F′FH=108°﹣∠FHD,
∴∠M′MF=∠3=108°﹣∠FHD,
∵∠1=∠2,
∴∠1=180°-∠FHD2,
∵MM′∥CD,
∴∠M′MH=∠1,
∴∠FMH+108°﹣∠FHD=180°-∠FHD2,
∴∠FHD﹣2∠FMH=36°;
(3)延长NK交CD于点R,
∵∠AEF+∠CHF=73∠EFH,即∠1+∠2=73∠3,
而∠1+∠2+∠3=360°,
故∠1+∠2=252°,
设∠NEB=α,则∠PEN=2∠NEB=2α,
则∠1=∠PEB=3α,
而∠2=180°﹣∠4,
故3α﹣∠4=72°,
则2∠FHD﹣3∠ENK=2∠4﹣3(∠NKB﹣∠NEB)=2∠4﹣3(∠4﹣α)=3α﹣∠4=72°,
故答案为72°.
【点睛】本题考查平行线的判定定理以及平行线的性质.注意如果两条直线都和第三条直线平行,那么这两条直线也互相平行的运用.
【变式2-3】(2020秋•道里区期末)已知,AB∥CD,点E在CD上,点G,F在AB上,点H在AB,CD之间,连接FE,EH,HG,∠AGH=∠FED,FE⊥HE,垂足为E.
(1)如图1,求证:HG⊥HE;
(2)如图2,GM平分∠HGB,EM平分∠HED,GM,EM交于点M,求证:∠GHE=2∠GME;
(3)如图3,在(2)的条件下,FK平分∠AFE交CD于点K,若∠KFE:∠MGH=13:5,求∠HED的度数.
【分析】(1)根据平行线的性质和判定解答即可;
(2)过点H作HP∥AB,根据平行线的性质解答即可;
(3)过点H作HP∥AB,根据平行线的性质解答即可.
【解答】证明:(1)∵AB∥CD,
∴∠AFE=∠FED,
∵∠AGH=∠FED,
∴∠AFE=∠AGH,
∴EF∥GH,
∴∠FEH+∠H=180°,
∵FE⊥HE,
∴∠FEH=90°,
∴∠H=180°﹣∠FEH=90°,
∴HG⊥HE;
(2)过点M作MQ∥AB,
∵AB∥CD,
∴MQ∥CD,
过点H作HP∥AB,
∵AB∥CD,
∴HP∥CD,
∵GM平分∠HGB,
∴∠BGM=∠HGM=12∠BGH,
∵EM平分∠HED,
∴∠HEM=∠DEM=12∠HED,
∵MQ∥AB,
∴∠BGM=∠GMQ,
∵MQ∥CD,
∴∠QME=∠MED,
∴∠GME=∠GMQ+∠QME=∠BGM+∠MED,
∵HP∥AB,
∴∠BGH=∠GHP=2∠BGM,
∵HP∥CD,
∴∠PHE=∠HED=2∠MED,
∴∠GHE=∠GHP+∠PHE=2∠BGM+2∠MED=2(∠BGM+∠MED),
∴∠GHE=∠2GME;
(3)过点M作MQ∥AB,过点H作HP∥AB,
由∠KFE:∠MGH=13:5,设∠KFE=13x,∠MGH=5x,
由(2)可知:∠BGH=2∠MGH=10x,
∵∠AFE+∠BFE=180°,
∴∠AFE=180°﹣10x,
∵FK平分∠AFE,
∴∠AFK=∠KFE=12∠AFE,
即12(180°-10x)=13x,
解得:x=5°,
∴∠BGH=10x=50°,
∵HP∥AB,HP∥CD,
∴∠BGH=∠GHP=50°,∠PHE=∠HED,
∵∠GHE=90°,
∴∠PHE=∠GHE﹣∠GHP=90°﹣50°=40°,
∴∠HED=40°.
【点睛】此题考查了平行线的性质.解题的关键是掌握平行线的性质.
【题型3 平行线的判定与性质综合(含旋转)】
【例3】(2020秋•金川区校级期末)将一副三角板中的两块直角三角尺的直角顶点C按如图方式叠放在一起(其中,∠A=60°,∠D=30°;∠E=∠B=45°).
(1)如图1,①若∠DCE=40°,求∠ACB的度数;
②若∠ACB=150°,直接写出∠DCE的度数是 度.
(2)由(1)猜想∠ACB与∠DCE满足的数量关系是 .
(3)若固定△ACD,将△BCE绕点C旋转,
①当旋转至BE∥AC(如图2)时,直接写出∠ACE的度数是 度.
②继续旋转至BC∥DA(如图3)时,求∠ACE的度数.
【分析】(1)根据三角板中的特殊角,以及互余的意义可求答案;
(2)利用直角的意义以及角的和差关系得出结论;
(3)①由平行线的性质,得出两直线平行,内错角相等可得答案;
②利用平行线的性质和三角板的特殊角以及角的和差关系得出答案.
【解答】解:(1)
①∵∠DCE=40°,
∴∠ACE=∠ACD﹣∠DCE=50°,
∴∠ACB=∠ACE+∠ECB=50°+90°=140°;
②∵∠ACB=150°,∠ACD=90°,
∴∠ACE=150°﹣90°=60°,
∴∠DCE=∠ACD﹣∠ACE=90°﹣60°=30°,
故答案为:30;
(2)∵∠ACB=∠ACD+∠BCE﹣∠DCE=90°+90°﹣∠DCE,
∴∠ACB+∠DCE=180°,
故答案为:∠ACB+∠DCE=180°;
(3)①∵BE∥AC,
∴∠ACE=∠E=45°,
故答案为:45°;
②∵BC∥DA,
∴∠A+∠ACB=180°,
又∵∠A=60°,
∴∠ACB=180°﹣60°=120°,
∵∠BCE=90°,
∴∠BCD=∠ACB﹣∠ECB=120°﹣90°=30°.
【点睛】本题考查平行线的性质,三角板的特殊内角,掌握平行线的性质和三角板的内角度数是解决问题的关键.
【变式3-1】(2020秋•郑州期末)一副直角三角尺叠放如图1所示,现将45°的三角尺ADE固定不动,将含30°的三角尺ABC绕顶点A顺时针转动,使两块三角尺至少有一组边互相平行.
如图2:当角∠CAE=60°时,BC∥DE.
求其它所有可能符合条件的角∠CAE(0°<∠CAE<180°)的度数,画出对应的图形并证明.
【分析】根据题意画出图形,再由平行线的判定定理即可得出结论.
【解答】解:当AC∥DE时,如图所示:
则∠CAE=∠E=90°;
当BC∥AD时,如图所示:
则∠CAE=180°﹣∠C﹣∠DAE=180°﹣30°﹣45°=105°;
当BC∥AE时,
∵∠EAB=∠B=60°,
∴∠CAE=∠CAB+∠EAB=90°+60°=150°;
综上所述:∠CAE的度数为90°或105°或150°.
【点睛】本题考查的是平行线的判定与性质以及直角三角形的性质,根据题意画出图形,利用平行线的性质及直角三角板的性质求解是解答此题的关键.
【变式3-2】(2020秋•苏州期末)数学实践课上,小明同学将直角三角板AOB的直角顶点O放在直尺EF的边缘,将直角三角板绕着顶点O旋转.
(1)若三角板AOB在EF的上方,如图1所示.在旋转过程中,小明发现∠AOE、∠BOF的大小发生了变化,但它们的和不变,即∠AOE+∠BOF= °.
(2)若OA、OB分别位于EF的上方和下方,如图2所示,则∠AOE、∠BOF之间的上述关系还成立吗?若不成立,则它们之间有怎样的数量关系?请说明你的理由;
(3)射线OM、ON分别是∠AOE、∠BOE的角平分线,若三角板AOB始终在EF的上方,则旋转过程中,∠MON的度数是一个定值吗?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由.
【分析】(1)由平角的性质可求解;
(2)由补角和余角的性质可求解;
(3)由角平分线的性质和平角的性质可求解.
【解答】解:(1)∵∠AOE+∠AOB+∠BOF=180°,
∴∠AOE+∠BOF=90°;
故答案为90;
(2)∠AOE﹣∠BOF=90°,
理由如下:∵∠AOE+∠AOF=180°,∠AOF+∠BOF=90°,
∴∠AOE﹣∠BOF=90°;
(3)∠MON的度数是一个定值,
理由如下:∵射线OM、ON分别是∠AOE、∠BOE的角平分线,
∴∠EOM=12∠AOE,∠EON=12∠BOF=12(∠AOE+∠AOB)=12∠AOE+45°,
∴∠MON=∠EON+∠EOM=45°.
【点睛】本题考查了平行线的性质,余角和补角,角平分线的性质,灵活运用这些性质解决问题是本题的关键.
【变式3-3】(2020春•义乌市期末)如图,已知AB∥CD,P是直线AB,CD间的一点,PF⊥CD于点F,PE交AB于点E,∠FPE=120°.
(1)求∠AEP的度数;
(2)如图2,射线PN从PF出发,以每秒40°的速度绕P点按逆时针方向旋转,当PN垂直AB时,立刻按原速返回至PF后停止运动;射线EM从EA出发,以每秒15°的速度绕E点按逆时针方向旋转至EB后停止运动.若射线PN,射线EM同时开始运动,设运动时间为t秒.
①当∠MEP=20°时,求∠EPN的度数;
②当EM∥PN时,求t的值.
【分析】(1)通过延长PG作辅助线,根据平行线的性质,得到∠PGE=90°,再根据外角的性质可计算得到结果;
(2)①当∠MEP=20°时,分两种情况,Ⅰ当ME在AE和EP之间,Ⅱ当ME在EP和EB之间,由∠MEP=20°,计算出EM的运动时间t,根据运动时间可计算出∠FPN,由已知∠FPE=120°可计算出∠EPN的度数;
②根据题意可知,当EM∥PN时,分三种情况,
Ⅰ射线PN由PF逆时针转动,EM∥PN,根据题意可知∠AEM=15t°,∠FPN=40t°,再平行线的性质可得∠AEM=∠AHP,再根据三角形外角和定理可列等量关系,求解即可得出结论;
Ⅱ射线PN垂直AB时,再顺时针向PF运动时,EM∥PN,根据题意可知,∠AEM=15t°,ME∥PN,∠GHP=15t°,可计算射线PN的转动度数180°+90°﹣15t°,再根据PN转动可列等量关系,即可求出答案;
Ⅲ射线PN垂直AB时,再顺时针向PF运动时,EM∥PN,根据题意可知,∠AEM=15t°,∠GPN=40(t-92)°,根据(1)中结论,∠PEG=30°,∠PGE=60,可计算出∠PEM与∠EPN代数式,再根据平行线的性质,可列等量关系,求解可得出结论.
【解答】解:(1)延长FP与AB相交于点G,
如图1,
∵PF⊥CD,
∴∠PFD=∠PGE=90°,
∵∠EPF=∠PGE+∠AEP,
∴∠AEP=∠EPF﹣∠PGE=120°﹣90°=30°;
(2)①Ⅰ如图2,
∵∠AEP=30°,∠MEP=20°,
∴∠AEM=10°,
∴射线ME运动的时间t=1015=23(秒),
∴射线PN旋转的角度∠FPN=23×40°=80°3,
又∵∠EPF=120°,
∴∠EPN=∠EPF﹣∠EPN=120°-80°3=280°3;
Ⅱ如图3所示,
∵∠AEP=30°,∠MEP=20°,
∴∠AEM=50°,
∴射线ME运动的时间t=5015=103(秒),
∴射线PN旋转的角度∠FPN=103×40°=400°3,
又∵∠EPF=120°,
∴∠EPN=∠FPN﹣∠EPF=400°3-120°=40°3;
∴∠EPN的度数为280°3或40°3;
②Ⅰ当PN由PF运动如图4时EM∥PN,
PN与AB相交于点H,
根据题意可知,经过t秒,
∠AEM=15t°,∠FPN=40t°,
∵EM∥PN,
∴∠AEM=∠AHP=15t°,
又∵∠EPN=∠EPF﹣∠FPN,
∴40t°=90°+15t°,
解得t=185(秒);
Ⅱ当PN运动到PG,再由PG运动到如图5时EM∥PN,
PN与AB相交于点H,
根据题意可知,经过t秒,
∠AEM=15t°,
∵EM∥PN,
∴∠GHP=15t°,∠GPH=90°﹣15t°,
∴PN运动的度数可得,180°+∠GPH=40t°,
解得t=5411;
Ⅲ当PN由PG运动如图6时,EM∥PN,
根据题意可知,经过t秒,
∠AEM=15t°,∠GPN=40(t-92)°,
∵∠AEP=30°,∠EPG=60°,
∴∠PEM=15t°﹣30°,∠EPN=40(t-92)°﹣60°,
又∵EM∥PN,
∴∠PEM+∠EPN=180°,
∴15t°﹣30°+40(t-92)°﹣60°=180°,
解得t=9011(秒),
当t的值为185秒或5411或9011秒时,EM∥PN.
【点睛】本题主要考查平行线性质,合理添加辅助线和根据题意画出相应的图形时解决本题的关键.
【题型4 完全平方公式的几何背景及应用】
【例4】(2020秋•无棣县期末)图1是一个长为2a、宽为2b的长方形,沿图中虚线用剪刀均分成四块小长方形,然后按图2的形状拼成一个正方形.
(1)图2中的阴影部分的正方形的周长等于 .
(2)观察图2,请你写出下列三个代数式(a+b)2,(a﹣b)2,ab之间的等量关系为 .
(3)运用你所得到的公式,计算:若m、n为实数,且mn=﹣3,m﹣n=4,试求m+n的值.
(4)如图3,点C是线段AB上的一点,以AC、BC为边向两边作正方形,设AB=8,两正方形的面积和S1+S2=26,求图中阴影部分面积.
【分析】(1)用代数式表示阴影部分正方形的边长即可求周长;
(2)结合图2表示大正方形面积,利用等面积法可得答案;
(3)利用(2)结论,先计算(m+n)2即可得到答案;
(4)设AC=a,BC=b,根据已知求出ab即可得到结果.
【解答】解:(1)阴影部分的正方形边长为a﹣b,故周长为4(a﹣b)=4a﹣4b;
故答案为:4a﹣4b;
(2)大正方形面积可以看作四个矩形面积加阴影面积,故可表示为:4ab+(a﹣b)2,
大正方形边长为a+b,故面积也可表达为:(a+b)2,
∴(a+b)2=(a﹣b)2+4ab;
故答案为:(a+b)2=(a﹣b)2+4ab;
(3)由(2)知:(m+n)2=(m﹣n)2+4mn;
∵m﹣n=4,mn=﹣3;
∴(m+n)2=42+4×(﹣3)=16﹣12=4;
∴m+n=2或﹣2;
(4)设AC=a,BC=b;
∵AB=8,S1+S2=26;
∴a+b=8,a2+b2=26;
∵(a+b)2=a2+b2+2ab,
∴64=26+2ab,解得ab=19,
由题意:∠ACF=90°,
∴S阴影=12ab=192.
【点睛】本题考查完全平方公式及应用,解题的关键是用不同方法表达同一图形面积.
【变式4-1】(2020秋•梁园区期末)数学活动课上,老师准备了若干个如图1的三种纸片,A种纸片是边长为a的正方形,B种纸片是边长为b的正方形,C种纸片是长为b,宽为a的长方形.并用A种纸片一张,B种纸片一张,C种纸片两张拼成如图2的大正方形.
(1)请用两种不同的方法求图2大正方形的面积:方法1: ;方法2: ;
(2)观察图2,请你写出代数式:(a+b)2,a2+b2,ab之间的等量关系 ;
(3)根据(2)题中的等量关系,解决如下问题:
①已知:a+b=5,a2+b2=13,求ab的值;
②已知(2020﹣a)2+(a﹣2019)2=5,求(2020﹣a)(a﹣2019)的值;
【分析】(1)方法1:图2是边长为(a+b)的正方形,利用正方形的面积公式可得出S正方形=(a+b)2;
方法2:图2可看成1个边长为a的正方形、1个边长为b的正方形以及2个长为b宽为a的长方形的组合体,根据正方形及长方形的面积公式可得出S正方形=a2+2ab+b2;
(2)由图2中的图形面积不变,可得出(a+b)2=a2+2ab+b2;
(3)①由a+b=5可得出(a+b)2=25,将其与a2+b2=13代入(a+b)2=a2+2ab+b2中即可求出ab的值;
②设2020﹣a=x,a﹣2019=y,则x+y=1,由(2020﹣a)2+(a﹣2019)2=5可得出x2+y2=5,将其和(x+y)2=1代入(x+y)2=x2+2xy+y2中即可求出xy的值,也即(2020﹣a)(a﹣2019)的值;
【解答】解:(1)方法1:图2是边长为(a+b)的正方形,
∴S正方形=(a+b)2;
方法2:图2可看成1个边长为a的正方形、1个边长为b的正方形以及2个长为b宽为a的长方形的组合体,
∴S正方形=a2+b2+2ab.
故答案为:(a+b)2;a2+b2+2ab;
(2)由(1)可得:(a+b)2=a2+2ab+b2.
故答案为:(a+b)2=a2+2ab+b2
(3)①∵a+b=5,
∴(a+b)2=25,
∴a2+b2+2ab=25,
又∵a2+b2=13,
∴ab=6;
②设2020﹣a=x,a﹣2019=y,则x+y=1,
∵(2020﹣a)2+(a﹣2019)2=5,
∴x2+y2=5,
∵(x+y)2=x2+2xy+y2,
∴xy=(x+y)2-(x2+y2)2=1-52=-2,
即(2020﹣a)(a﹣2019)=xy=﹣2;
【点睛】本题考查了完全平方公式的几何背景、正方形的面积以及长方形的面积,解题的关键是:
(1)利用长方形、正方形的面积公式,找出结论;
(2)由图2的面积不变,找出(a+b)2=a2+2ab+b2;
(3)利用(2)的公式求值.
【变式4-2】(2020秋•广水市期末)[知识生成]
通常,用两种不同的方法计算同一个图形的面积,可以得到一个恒等式.
例如:如图①是一个长为2a,宽为2b的长方形,沿图中虚线用剪刀均分成四个小长方形,然后按图②的形状拼成一个正方形.请解答下列问题:
(1)图②中阴影部分的正方形的边长是 ;
(2)请用两种不同的方法求图②中阴影部分的面积:
方法1: ;方法2: ;
(3)观察图②,请你写出(a+b)2、(a﹣b)2、ab之间的等量关系是 ;
(4)根据(3)中的等量关系解决如下问题:若x+y=6,xy=112,则(x﹣y)2= ;
[知识迁移]
类似地,用两种不同的方法计算同一几何体的体积,也可以得到一个恒等式.
(5)根据图③,写出一个代数恒等式: ;
(6)已知a+b=3,ab=1,利用上面的规律求a3+b32的值.
【分析】(1)由拼图直接得出答案;
(2)用不同方法表示小正方形的面积;
(3)由(2)可直接得出答案;
(4)直接根据(3)的结论代入求值即可;
(5)根据体积的不同计算方法得出等式;
(6)根据(5)中的结论,直接代入计算即可.
【解答】解:(1)由拼图可得,中间小正方形的边长为a﹣b,
故答案为:a﹣b;
(2)方法1,直接根据正方形的面积公式得,(a﹣b)2,
方法2,大正方形面积减去四种四个长方形的面积,即(a+b)2﹣4ab,
故答案为:(a﹣b)2,(a+b)2﹣4ab;
(3)故答案为:(a﹣b)2=(a+b)2﹣4ab;
(4)由(3)得,(x﹣y)2=(x+y)2﹣4xy=36﹣22=14;
故答案为:14;
(5)根据体积的不同计算方法可得;(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3;
故答案为:(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3;
(6)a+b=3,ab=1,
∴a3+b32=(a+b)3-3ab(a+b)2=27-92=9.
【点睛】本题考查用面积法解释完全平方公式,用不同的方法表示一个图形的面积是得出恒等式的关键.
【变式4-3】(2020春•东海县期末)[阅读理解]我们常将一些公式变形,以简化运算过程.
如,可以把公式“(a+b)2=a2+2ab+b2”变形成a2+b2=(a+b)2﹣2ab或2ab=(a+b)2﹣(a2+b2)等形式,运用于下面这个问题的解答:
问题:若x满足(20﹣x)(x﹣30)=10,求(20﹣x)2+(x﹣30)2的值.
我们可以作如下解答:设a=20﹣x,b=x﹣30,则(20﹣x)(x﹣30)=ab=10,a+b=(20﹣x)+(x﹣30)=20﹣30=﹣10.所以(20﹣x)2+(x﹣30)2=a2+b2=(a+b)2﹣2ab=(﹣10)2﹣2×10=80.
请根据你对上述内容的理解,解答下列问题:
(1)若x满足(80﹣x)(x﹣70)=﹣10,则(80﹣x)2+(x﹣70)2的值为 .
(2)若x满足(2020﹣x)2+(2017﹣x)2=4051,则(2020﹣x)(2017﹣x)的值为 .
(3)如图,将正方形EFGH叠放在正方形ABCD上,重叠部分LFKD是一个长方形,AL=8,CK=12.沿着LD、KD所在直线将正方形EFGH分割成四个部分,若四边形ELDN和四边形DKGM恰好为正方形,且它们的面积之和为400,求长方形NDMH的面积.
【分析】(1)根据题中提供方法进行计算即可;
(2)设a=2020﹣x,b=2017﹣x,计算出a﹣b的值,利用2ab=a2+b2﹣(a﹣b)2,进行计算即可;
(3)由题意知,a2+b2=400,a﹣b=4.利用(a﹣b)2+2ab=a2+b2计算ab的值即可;
【解答】解:(1)设a=80﹣x,b=x﹣70,则ab=﹣10,a+b=80﹣x+x﹣70=10,
∴(80﹣x)2+(x﹣70)2的值=a2+b2=(a+b)2﹣2ab=100+20=120,
故答案为:120;
(2)设a=2020﹣x,b=2017﹣x,则a﹣b=2020﹣x﹣2017+x=3,
∴(2020﹣x)(2017﹣x)=ab=12[a2+b2﹣(a﹣b)2]=12(4051﹣9)=2021,
故答案为:2021;
(3)设LD=a,DK=b,则AD=8+a,DC=b+12.
由题意知,8+a=b+12,a2+b2=400,
∴a﹣b=4.
∴(a﹣b)2+2ab=a2+b2
∴42+2ab=400,
所以ab=192.
所以长方形NDMH的面积为ab=192.
即:S矩形NDMH=ab=192.
【点睛】考查完全平方公式的意义和应用,理解公式的变形和结构特征是正确应用的前提.
【题型5 平方差公式的几何背景及应用】
【例5】(2020春•昌平区期末)乘法公式的探究及应用.
(1)如图1可以求出阴影部分的面积是 ;
(2)如图2若将阴影部分裁剪下来,重新拼成一个矩形,它的宽是 ,长是 ,面积是 ;
(3)比较图1、图2的阴影部分面积,则可以得到乘法公式 ;(用式子表达)
(4)小明展示了以下例题:计算:(2+1)(22+1)(24+1)(28+1)(216+1)+1.
解:原式=(2﹣1)(2+1)(22+1)(24+1)(28+1)(216+1)+1=(22﹣1)(22+1)(24+1)(28+1)(216+1)+1=(24﹣1)(24+1)(28+1)(216+1)+1=(28﹣1)(28+1)(216+1)+1=(216﹣1)(216+1)+1=232﹣1+1=232.
在数学学习中,要学会观察,尝试从不同角度分析问题,这样才能学会数学.请计算:2(3+1)(32+1)(34+1)(38+1)(316+1)+1.
【分析】(1)阴影部分的面积为大的正方形面积减去小的正方形面积,即可得出答案;
(2)根据长方形的面积=长×宽即可得出答案;
(3)根据图1与图2面积相等,则列出等式即可得出答案;
(4)参考例题,应用平方差公式找出规律即可得出答案.
【解答】解:(1)大的正方形边长为a,面积为a2,小正方形边长为b,面积为b2,
因为阴影部分的面积为大的正方形面积减去小的正方形面积,
所以阴影部分面积=a2﹣b2,
故答案为:a2﹣b2;
(2)拼成矩形的长是a+b,宽是a﹣b,面积是(a+b)(a﹣b),
故答案为:a﹣b,a+b,(a+b)(a﹣b);
(3)因为图1的阴影部分与图2面积相等,
所以(a+b)(a﹣b)=a2﹣b2,
故答案为:(a+b)(a﹣b)=a2﹣b2;
(4)原式=(3﹣1)(3+1)(32+1)(34+1)(38+1)(316+1)+1
=(32﹣1)(32+1)(34+1)(38+1)(316+1)+1
=(34﹣1)(34+1)(38+1)(316+1)+1
=(38﹣1)(38+1)(316+1)+1
=(316﹣1)(316+1)+1
=332﹣1+1
=332.
【点睛】本题考查了平方差公式的几何背景,把2写成3﹣1,变成平方差公式的形式是本题的关键.
【变式5-1】(2020春•肃州区期末)如图1,边长为a的大正方形有一个边长为b的小正方形,把图1中的阴影部分拼成一个长方形(如图2所示)
(1)如图1,可以求出阴影部分的面积是 (写成平方差的形式).
(2)如图2,若将阴影部分裁剪下来,重新拼成一个长方形,它的宽是 ,长是 ,面积是 .(写成多项式乘法形式)
(3)比较左、右两图的阴影部分面积,可以得到公式 .
(4)请应用这个公式完成下列各题:
①已知4m2﹣n2=12,2m+n=4,则2m﹣n= .
②计算:20202﹣2018×2022.
③计算:(1-122)(1-132)(1-142)⋯(1-120192)(1-120202).
【分析】(1)由面积公式可得到答案;
(2)根据图形可知长方形的长是a+b,宽是a﹣b,由长方形面积公式可得到答案;
(3)根据图1和图2阴影部分面积相等可得到答案;
(4)①根据平方差公式,4m2﹣n2=(2m+n)(2m﹣n),已知2m+n=4代入即可求出答案;
②可先把2018×2022化为(2020﹣2)(2020+2),再利用平方差公式计算即可得出答案;
③先利用平方差公式变形,再约分即可得到答案.
【解答】解:(1)大正方形面积=a2,小正方形面积=b2,
阴影部分面积=大正方形面积﹣小正方形面积=a2﹣b2,
故答案为:a2﹣b2;
(2)由图可知,长方形的宽=a﹣b,长方形的长=a+b,
∴长方形的面积=(a+b)(a﹣b),
故答案为,a﹣b;a+b;(a+b)(a﹣b);
(3)(a+b)(a﹣b)=a2﹣b2或a2﹣b2=(a+b)(a﹣b);
(4)①∵4m2﹣n2=(2m+n)(2m﹣n)=12,2m+n=4,
∴2m﹣n=3,
故答案为:3;
②
=20202﹣(20202﹣4)
=20202﹣20202+4
=4;
③
.
【点睛】本题主要考查了平方差公式的几何背景及其应用与拓展,计算具有一定的难度,属于中档题.
【变式5-2】(2020春•河口区期末)【探究】如图1,边长为a的大正方形中有一个边长为b的小正方形,把图1中的阴影部分拼成一个长方形(如图2所示),通过观察比较图2与图1中的阴影部分面积,可以得到乘法公式 .(用含a,b的等式表示)
【应用】请应用这个公式完成下列各题:
(1)已知4m2=12+n2,2m+n=4,则2m﹣n的值为 .
(2)计算:20192﹣2020×2018.
【拓展】
计算:1002﹣992+982﹣972+…+42﹣32+22﹣12.
【分析】【探究】将两个图中阴影部分面积分别表示出来,建立等式即可;
【应用】
(1)利用平方差公式得出(2m+n)•(2m+n)=4m2﹣n2,代入求值即可;
(2)可将2020×2018写成(2019+1)×(2019﹣1),再利用平方差公式求值;
【拓展】利用平方差公式将1002﹣992写成(100+99)×(100﹣99),以此类推,然后化简求值.
【解答】解:
【探究】图1中阴影部分面积a2﹣b2,图2中阴影部分面积(a+b)(a﹣b),
所以,得到乘法公式(a+b)(a﹣b)=a2﹣b2
故答案为(a+b)(a﹣b)=a2﹣b2.
【应用】
(1)由4m2=12+n2得,4m2﹣n2=12
∵(2m+n)•(2m+n)=4m2﹣n2
∴2m﹣n=3
故答案为3.
(2)20192﹣2020×2018
=20192﹣(2019+1)×(2019﹣1)
=20192﹣(20192﹣1)
=20192﹣20192+1
=1
【拓展】
1002﹣992+982﹣972+…+42﹣32+22﹣12
=(100+99)×(100﹣99)+(98+97)×(98﹣97)+…+(4+3)×(4﹣3)+(2+1)×(2﹣1)
=199+195+…+7+3
=5050
【点睛】本题考查平方差公式的应用.熟练掌握平方差公式是解题的关键.
【变式5-3】(2020春•东城区期末)如图,有足够多的边长为a的小正方形(A类)、长为a宽为b的长方形(B类)以及边长为b的大正方形(C类),发现利用图①中的三种材料各若干可以拼出一些长方形来解释某些等式.
比如图②可以解释为:(a+2b)(a+b)=a2+3ab+2b2.
(1)取图①中的若干个(三种图形都要取到)拼成一个长方形,使其面积为(2a+b)(a+2b),在虚框中画出图形,并根据图形回答(2a+b)(a+2b)= ;
(2)若取其中的若干个(三种图形都要取到)拼成一个长方形,使其面积为a2+5ab+6b2.根据你画的长方形,可得到恒等式 ;
(3)如图③,大正方形的边长为m,小正方形的边长为n,若用x,y表示四个相同形状的长方形的两条邻边长(x>y),观察图案,指出以下正确的关系式 (填写选项).
A.xy=m2-n24 B.x+y=m C.x2﹣y2=mn D.x2+y2=m2+n22
【分析】(1)计算(2a+b)(a+2b)的结果,可知需要A、B、C型的纸片的张数,进而画出拼图;
(2)a2+5ab+6b2即用A型的1张,B型的5张,C型的6张,可以拼图,得出等式;
(3)根据m、n与x、y之间的关系,利用恒等变形,可得结论.
【解答】解:(1)(2a+b)(a+2b)=2a2+5ab+2b2,
故答案为:2a2+5ab+2b2;拼图如图所示:
(2)a2+5ab+6b2即用A型的1张,B型的5张,C型的6张,可以拼成如图所示的图形,
因此可得等式:a2+5ab+6b2=(a+3b)(a+2b),
故答案为:a2+5ab+6b2=(a+3b)(a+2b);
(3)由图③可知,m=x+y,n=x﹣y,因此有m+n=2x,m﹣n=2y,mn=(x+y)(x﹣y)=x2﹣y2;
m2-n24=(m+n)(m-n)4=2x⋅2y4=xy;
m2+n22=(m+n)2-2mn2=4x2-2(x2-y2)2=x2+y2;
故答案为:A、B、C、D.
【点睛】考查完全平方公式、平方差公式的几何背景,理解拼图原理是得出关系式的前提.
【题型6 函数图象的应用】
【例6】(2020春•彭州市期末)一个周末上午8:00,小张自驾小汽车从家出发,带全家人去一个4A级景区游玩,小张驾驶的小汽车离家的距离y(千米)与时间t(时)之间的关系如图所示,请结合图象解决下列问题:
(1)小张家距离景区 千米,全家人在景区游玩了 小时;
(2)在去景区的路上,汽车进行了一次加油,之后平均速度比原来增加了20千米/时,试求他加油共用了多少小时?
(3)如果汽车油箱中原来有油25升,平均每小时耗油10升,问小张在加油站至少加多少油才能开回家?
【分析】(1)根据图示,由纵轴可得小张家距离景区的距离,在旅游景点停留的时间可以知道游玩的时间.
(2)根据图象信息,先求出加油后行驶时间,进一步可以得出他加油共用了多少小时.
(3)从图中信息可知,根据回来时的函数可得到家的时间,进一步得到行驶时间,从而得到小张在加油站至少加多少油才能开回家.
【解答】解:(1)由图示信息可知,小张家距离景区200千米,在景区停留了15﹣10.5=4.5(小时),所以游玩了4.5小时.
故答案为:200;4.5;
(2)120÷(9.5﹣8)=80(千米/时)
200-12080+20=0.8(小时),
10.5﹣9.5﹣0.8=0.2(小时).
故他加油共用了0.2小时;
(3)200÷200-12016-15=2.5(小时),
9.5﹣8+0.8+2.5=4.8(小时),
10×4.8﹣25=23(升).
故小张在加油站至少加23升油才能开回家.
【点评】本题考查的是用一次函数解决实际问题,此类题是近年中考中的热点问题.注意利用一次函数求最值时,关键是应用一次函数的性质.
【变式6-1】(2020春•竞秀区期末)某地举行龙舟赛,甲、乙两队在比赛时,路程y(米)与时间x(分钟)的函数图象如图所示,根据函数图象填空和解答问题:
(1)最先到达终点的是 队,比另一队领先 分钟到达;
(2)在比赛过程中,甲队的速度始终保持为 米/分;而乙队在第 分钟后第一次加速,速度变为 米/分,在第 分钟后第二次加速;
(3)假设乙队在第一次加速后,始终保持这个速度继续前进,那么甲、乙两队谁先到达终点?请说明理由.
【分析】(1)由函数图象时间与路程的关系就可以得出结论;
(2)由路程÷时间就可以求出甲的速度,由函数图象就可以得出变速的时间及速度;
(3)先求出乙第一次加速后的速度就可以求出乙行驶完全程的时间,与甲的时间比较就可以得出结论.
【解答】解:(1)由函数图象得:
最先到达终点的是乙队,比另一队领先6﹣5=1分钟到达.
故答案为:乙,1;
(2)由函数图象得:
甲的速度为:900÷6=150米/分,而乙队在第2分钟后第一次加速,其速度为(500﹣200)÷2=150米/分,第4分钟后第二次加速.
故答案为:150,2,150,4;
(3)乙队在第一次加速后,始终保持这个速度继续前进走完余下路程需要的时间为
700÷150=143,
∴乙队走完全程的时间为2+143=203分钟.
∵甲队行驶完全程需要的时间是6分钟.203>6,
∴甲先到达终点.
【点评】本题考查了一次函数的运用,行程问题的数量关系速度=路程÷时间的运用,解答时阅读理解函数图象是关键.
【变式6-2】(2020春•宁德期末)李大爷在如图1所示扇形湖畔的栈道上散步,他从圆心O出发,沿O→A→B→O匀速运动,最后回到点O,其中路径AB是一段长180米的圆弧.李大爷离出发点O的直线距离S(米)与运动时间t(分)之间的关系如图2所示.
(1)在 时间段内,李大爷离出发点O的距离在增大;在4~10分这个时间段内,李大爷在 路段上运动(填OA,AB或OB);李大爷从点O出发到回到点O一共用了 分钟;
(2)扇形栈道的半径是 米,李大爷的速度为 米/分;
(3)在与出发点O距离75米处有一个报刊亭,李大爷在该处买报纸时逗留了一会儿.已知李大爷在买报纸前后始终保持运动速度不变,则李大爷是在第 分到达报刊亭,他在报刊亭停留了 分钟.
【分析】(1)根据图象即可直接回答;
(2)根据时间为0时的函数值可得半径,同时用距离÷时间得到速度;
(3)根据函数图象推断出报刊亭的位置,得出BC的长,结合速度可得到达报刊亭的时间,再利用OC的长算出从报刊亭回到点O的时间,即可算出在报刊亭停留的时间.
【解答】解:(1)由图可知:
在0~4分钟内,李大爷离出发点O的距离在增大;
在4~10分这个时间段内,李大爷离出发点O的距离不变,即李大爷在AB路段上运动;
李大爷从点O出发到回到点O一共用了17分钟,
故答案为:0~4分钟;AB;17;
(2)∵在0~4分钟内,李大爷在OA段上运动,
则120÷4=30米/分,
∴扇形栈道的半径是120米,李大爷的速度为30米/分,
故答案为:120;30;
(3)由图象可知:李大爷在BO段买的报纸,
∵在与出发点O距离75米处有一个报刊亭,如图,点C为报刊亭,
则OC=75,BC=120﹣75=45,
45÷30=1.5分,即李大爷从点B到C用时1.5分,
10+1.5=11.5分,所以李大爷是在第11.5分到达报刊亭,
而OC=75,75÷30=2.5分,
则李大爷买完报纸后又用时2.5分回到圆心O,
17﹣11.5﹣2.5=3分,
∴李大爷在报刊亭停留了3分钟,
故答案为:11.5;3.
【点评】本题为动点问题的函数图象探究题,考查了通过函数图象探究图象代表的实际意义,运用数形结合的数学思想.
【变式6-3】(2020春•竞秀区期末)甲骑摩托车从A地去B地,乙开汽车从B地去A地,同时出发,匀速行驶,各自到达终点后停止,甲、乙两人间的距离为s(km)与甲行驶的时间为t(h)之间的关系如图所示.
(1)以下是点M、点N、点P所代表的实际意义,请将M、N、P填入对应的横线上.
①甲到达终点 .
②甲乙两人相遇 .
③乙到达终点 .
(2)AB两地之间的路程为 千米;
(3)求甲、乙各自的速度;
(4)甲出发 h后甲、乙两人相距180千米;
【分析】根据函数图象和图象中的数据可以解答本题.由图象可得,AB两地之间路程为240千米;出发2小时时,甲乙在途中相遇;出发3小时时乙到达A地;6小时时甲到达B地.
【解答】解:(1)分析函数图象知出发2小时时,甲乙在途中相遇;出发3小时时乙到达A地;6小时时甲到达B地.
故答案为:①P;②M;③N;
(2)根据函数图象和图象中的数据可以解答本题.由图象可得,AB两地之间路程为240千米
故答案为:240;
(3)甲的速度是:240÷6=40(千米/时),则乙的速度是:240÷2﹣40=80(千米/h);
(4)①相遇之前:(240﹣180)÷(40+80)=12(小时)
②相遇之后:3+(180﹣120)÷40=92(小时),
故答案为:12或92.
【点评】本题考查函数图象,解答本题的关键是明确题意,找出所求问题需要的条件,利用函数的思想和数形结合的思想解答.
【题型7 全等三角形的判定与性质综合】
【例7】(2020春•青川县期末)以点A为顶点作两个等腰直角三角形(△ABC,△ADE),如图1所示放置,使得一直角边重合,连接BD,CE.
(1)说明BD=CE;
(2)延长BD,交CE于点F,求∠BFC的度数;
(3)若如图2放置,上面的结论还成立吗?请简单说明理由.
【分析】(1)根据等腰直角三角形的性质得到AB=AC,∠BAD=∠EAC=90°,AD=AE,利用“SAS”可证明△ADB≌△AEC,则BD=CE;
(2)由△ADB≌△AEC得到∠ACE=∠DBA,利用三角形内角和定理可得到∠BFC=180°﹣∠ACE﹣∠CDF=180°﹣∠DBA﹣∠BDA=∠DAB=90°;
(3)与(1)一样可证明△ADB≌△AEC,得到BD=CE,∠ACE=∠DBA,利用三角形内角和定理得到∠BFC=∠CAB=90°.
【解答】解:(1)∵△ABC、△ADE是等腰直角三角形,
∴AB=AC,∠BAD=∠EAC=90°,AD=AE,
∵在△ADB和△AEC中,
AD=AE∠DAB=∠EACAB=AC,
∴△ADB≌△AEC(SAS),
∴BD=CE;
(2)∵△ADB≌△AEC,
∴∠ACE=∠ABD,
而在△CDF中,∠BFC=180°﹣∠ACE﹣∠CDF
又∵∠CDF=∠BDA
∴∠BFC=180°﹣∠DBA﹣∠BDA
=∠DAB
=90°;
(3)BD=CE成立,且两线段所在直线互相垂直,即∠BFC=90°.理由如下:
如图2,
△ABC、△ADE是等腰直角三角形
∴AB=AC,AD=AE,∠BAC=∠EAD=90°,
∵∠BAC+∠CAD=∠EAD+∠CAD
∴∠BAD=∠CAE,
∵在△ADB和△AEC中,
AD=AE∠DAB=∠EACAB=AC,
∴△ADB≌△AEC(SAS)
∴BD=CE,∠ACE=∠DBA,
∵∠1=∠2,
∴∠FCA+∠BFC=∠CAB+∠ABD
∴∠BFC=∠CAB=90°.
【点评】本题考查了全等三角形的判定与性质:判定三角形全等的方法有“SSS”、“SAS”、“ASA”、“AAS”;全等三角形的对应边相等,对应角相等.也考查了等腰直角三角形的性质.
【变式7-1】(2020秋•西湖区期末)如图,在△ABC中,AB=AC,D为直线BC上一动点(不与点B,C重合),在AD的右侧作△ACE,使得AE=AD,∠DAE=∠BAC,连接CE.
(1)当D在线段BC上时,
①求证:△BAD≌△CAE.
②请判断点D在何处时,AC⊥DE,并说明理由.
(2)当CE∥AB时,若△ABD中最小角为28°,求∠ADB的度数.
【分析】(1)①根据SAS即可证明;
②D运动到BC中点时,AC⊥DE;利用等腰三角形的三线合一即可证明;
(2)分D在线段BC上、当点D在CB的延长线上、点D在BC的延长线上,画出四种图形,如图,根据等边三角形的性质、三角形内角和定理计算即可.
【解答】(1)①证明:∵∠DAE=∠BAC,
∴∠DAB=∠EAC,
在△ABD和△ACE中,
∵AB=AC∠DAB=∠EACAD=AE,
∴△BAD≌△CAE(SAS).
②当AC⊥DE时,
∵AC平分∠DAE,
∴∠DAB=∠CAE=∠CAD,
∴AD平分∠CAB,
∴BD=CD,
∴当点D在BC中点时,或AD⊥BC时,AD⊥BC;
(2)解:当CE∥AB时,则有∠ABC=∠ACE=∠BAC=60°,
∴△ABC为等边三角形,
①如图1:此时∠BAD=28°,
∴∠ADB=180°﹣∠BAD﹣∠B=180°﹣28°﹣60°=92°.
②如图2,此时∠ADB=28°,
③如图3,此时∠BAD=28°,∠ADB=60°﹣28°=32°.
④如图4,此时∠ADB=28°.
综上所述,满足条件的∠ADB的度数为28°或32°或92°.
【点评】本题是三角形综合题,考查的是等腰三角形的性质、全等三角形的判定和性质、等边三角形的判定和性质,解题的关键是准确寻找全等三角形解决问题,学会运用分类讨论思想.
【变式7-2】(2020春•凌海市期末)在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,直线MN经过点C,且AD⊥MN于D,BE⊥MN于E.
(1)如图1所示位置时判断△ADC与△CEB是否全等,并说明理由;
(2)如图2所示位置时判断△ADC与△CEB是否全等,并说明理由.
【分析】(1)首先根据同角的余角证明∠DAC=∠BCE,再利用AAS定理证明△DAC≌△ECB;
(2)首先根据同角的余角证明∠DAC=∠BCE,进而利用AAS定理证明△ACD≌△CBE.
【解答】解:(1)如图1,全等,
理由:∵∠ACB=90°,AD⊥MN于D,BE⊥MN于E,
∴∠DAC+∠DCA=∠BCE+∠DCA,
∴∠DAC=∠BCE,
在△DAC与△ECB中,
∵∠DAC=∠BCE∠D=∠EAC=BC,
∴△DAC≌△ECB(AAS);
(2)如图2,全等,
理由:
∵∠ACB=90°,AD⊥MN,
∴∠DAC+∠ACD=∠ACD+∠BCE,
∴∠DAC=∠BCE,
在△ACD与△CBE中,
∵∠DAC=∠ECB∠ADC=∠CEBAC=BC,
∴△ACD≌△CBE(AAS).
【点评】本题考查全等三角形的判定及其性质定理的同时,还渗透了对旋转变换的考查;解题的关键是灵活运用全等三角形的判定定理解题.
【变式7-3】(2020春•商河县期末)如图1,在△ABC中,AB=AC,点D是BC边上一点(不与点B、C重合),以AD为边在AD的右侧作△ADE,使AD=AE,∠DAE=∠BAC,连接CE,设∠BAC=α,∠BCE=β.
(1)线段BD、CE的数量关系是 ;并说明理由;
(2)探究:当点D在BC边上移动时,α,β之间有怎样的数量关系?请说明理由;
(3)如图2,若∠BAC=90°,CE与BA的延长线交于点F.求证:EF=DC.
【分析】(1)结论:BD=CE.只要证明△BAD≌△CAE(SAS),即可解决问题.
(2)结论:α+β=180°.利用全等三角形的性质,三角形的内角和定理即可证明.
(3)想办法证明CB=CF,再利用(1)中结论即可解决问题.
【解答】解:(1)结论:BD=CE.
理由:如图1中,
∵AB=AC,AD=AE,∠BAC=∠DAE,
∴∠BAD=∠CAE,
∴△BAD≌△CAE(SAS),
∴BD=CE.
(2)结论:α+β=180°.
理由:如图1中,
∵△BAD≌△CAE(已证),
∴∠ABD=∠ACE,
∴∠BCE=∠ACB+∠ABC=∠ABC+∠ACE=β,
∵∠BAC+∠ABC+∠ACB=180°,∠BAC=α,
∴α+β=180°.
(3)如图2中,
由(1)可知△BAD≌△CAE,
∴BD=EC,∠B=∠ACE,
∵AB=AC,∠BAC=90°,
∴∠B=∠ACB=∠ACF=45°,
∴∠BCF=90°,∠F=45°,
∴∠B=∠F,
∴CB=CF,∵BD=EC,
∴EF=CD.
【点评】本题属于三角形综合题,考查了等腰三角形的性质,全等三角形的判定和性质等知识,解题的关键是正确寻找全等三角形解决问题,属于中考常考题型.
【题型8 构造全等三角形】
【例8】(2020•锦州期末)问题情境:已知,在等边△ABC中,∠BAC与∠ACB的角平分线交于点O,点M、N分别在直线AC,AB上,且∠MON=60°,猜想CM、MN、AN三者之间的数量关系.
方法感悟:小芳的思考过程是在CM上取一点,构造全等三角形,从而解决问题;
小丽的思考过程是在AB取一点,构造全等三角形,从而解决问题;
问题解决:(1)如图1,M、N分别在边AC,AB上时,探索CM、MN、AN三者之间的数量关系,并证明;
(2)如图2,M在边AC上,点N在BA的延长线上时,请你在图2中补全图形,标出相应字母,探索CM、MN、AN三者之间的数量关系,并证明.
【分析】(1)在AC上截取CD=AN,连接OD,证明△CDO≌△ANO,根据全等三角形的性质得到OD=ON,∠COD=∠AON,证明△DMO≌△NMO,得到DM=MN,结合图形证明结论;
(2)在AC延长线上截取CD=AN,连接OD,仿照(1)的方法解答.
【解答】解:(1)CM=AN+MN,
理由如下:在AC上截取CD=AN,连接OD,
∵△ABC为等边三角形,∠BAC与∠ACB的角平分线交于点O,
∴∠OAC=∠OCA=30°,
∴OA=OC,
在△CDO和△ANO中,
OC=OA∠OCD=∠OANCD=AN,
∴△CDO≌△ANO(SAS)
∴OD=ON,∠COD=∠AON,
∵∠MON=60°,
∴∠COD+∠AOM=60°,
∵∠AOC=120°,
∴∠DOM=60°,
在△DMO和△NMO中,
OD=ON∠DOM=∠NOMOM=OM,
∴△DMO≌△NMO,
∴DM=MN,
∴CM=CD+DM=AN+MN;
(2)补全图形如图2所示:
CM=MN﹣AN,
理由如下:在AC延长线上截取CD=AN,连接OD,
在△CDO和△ANO中,
CD=AN∠OCD=∠OAN=150°OC=OA,
∴△CDO≌△ANO(SAS)
∴OD=ON,∠COD=∠AON,
∴∠DOM=∠NOM,
在△DMO和△NMO中,
OD=ON∠DOM=∠NOMOM=OM,
∴△DMO≌△NMO(SAS)
∴MN=DM,
∴CM=DM﹣CD=MN﹣AN.
【点评】本题考查的是等边三角形的性质、全等三角形的判定和性质,掌握全等三角形的判定定理和性质定理是解题的关键.
【变式8-1】(2020春•章丘区期末)(1)问题发现:如图1,△ACB和△DCE均为等边三角形,点A,D,E在同一直线上,连接BE.
①∠AEB的度数为
②猜想线段AD,BE之间的数量关系为: ,并证明你的猜想.
(2)拓展探究:如图2,△ACB和△DCE均为等腰直角三角形,∠ACB=∠DCE=90°,点A,D,E在同一直线上,CM 为△DCE中DE边上的高,连接BE,请求出∠AEB的度数及线段CM,AE,BE 之间的数量关系.
【分析】(1)①根据等边三角形的性质和全等三角形的判定证明△ACD≌△BCE,根据全等三角形的性质计算即可;
②根据全等三角形的性质解答;
(2)根据等腰直角三角形的性质和全等三角形的判定证明△ACD≌△BCE,根据全等三角形的性质计算即可.
【解答】解:(1)①∵△ACB和△DCE均为等边三角形,
∴CA=CB,CD=CE,∠ACB=∠DCE=60°,
∴∠ACB﹣∠DCB=∠DCE﹣∠DCB,即∠ACD=∠BCE,
在△ACD和△BCE中,
CA=CB∠ACD=∠BCECD=CE,
∴△ACD≌△BCE,
∴∠CEB=∠CDA=120°,
∴∠AEB=60°,
故答案为:60°;
②AD=BE,
证明:∵△ACD≌△BCE,
∴AD=BE,
故答案为:AD=BE;
(2)∠AEB=90°,AE﹣BE=2CM,
证明:∵△DCE是等腰直角三角形,CM是中线,
∴CM=DM=EM=12DE,
在△ACD和△BCE中,
CA=CB∠ACD=∠BCECD=CE,
∴△ACD≌△BCE,
∴∠CDA=∠CEB,
∵∠CDA=135°,
∴∠AEB=135°﹣45°=90°,
∴BE=AD,
∴AE﹣AD=DE=2CM,
∴AE﹣BE=2CM.
【点评】本题考查的是等边三角形的性质、等腰直角三角形的性质、全等三角形的判定和性质,掌握等边三角形的性质、等腰直角三角形的性质是解题的关键.
【变式8-2】(2020春•济南期末)已知:△ABC为等边三角形,点E为射线AC上一点,点D为射线CB上一点,AD=DE.
(1)如图1,当E在AC的延长线上且CE=CD时,AD是△ABC的中线吗?请说明理由;
(2)如图2,当E在AC的延长线上时,AB+BD等于AE吗?请说明理由;
(3)如图3,当D在线段CB的延长线上,E在线段AC上时,请直接写出AB、BD、AE的数量关系.
【分析】(1)利用△ABC是等边三角形得出角,边关系,利用AD=DE,得出△CDE是等腰三角形,证明∠CAD=30°即可解决问题.
(2)在AB上取BH=BD,连接DH,利用AHD≌△DCE得出DH=CE,得出AE=AB+BD,
(3)在AB上取AF=AE,连接DF,利用△AFD≌△EFD得出角的关系,得出△BDF是等腰三角形,根据边的关系得出结论AB=BD+AE.
【解答】(1)解:如图1,结论:AD是△ABC的中线.理由如下:
∵△ABC是等边三角形,
∴AB=AC,∠BAC=∠B=∠ACB=60°,
∵CD=CE,
∴∠CDE=∠E,
∵∠ACD=∠CDE+∠E=60°,
∴∠E=30°,
∵DA=DE,
∴∠DAC=∠E=30°,
∵∠BAC=60°,
∴∠DAB=∠CAD,∵AB=AC,
∴BD=DC,
∴AD是△ABC的中线.
(2)结论:AB+BD=AE,理由如下:
如图2,在AB上取BH=BD,连接DH,
∵BH=BD,∠B=60°,
∴△BDH为等边三角形,
∴∠BHD=60°,BD=DH,
∵AD=DE,
∴∠E=∠CAD,
∴∠BAC﹣∠CAD=∠ACB﹣∠E即∠BAD=∠CDE,
∵∠BHD=60°,∠ACB=60°,
∴180°﹣∠BHD=180°﹣∠ACB即∠AHD=∠DCE,
∵∠BAD=∠CDE,AD=DE,∠AHD=∠DCE,
在△AHD和△DCE,
∠BAD=∠CDE∠AHD=∠DCEAD=DE,
∴△AHD≌△DCE(AAS),
∴DH=CE,
∴BD=CE,
∴AE=AC+CE=AB+BD.
(3)AB=BD+AE,
如图3,在AB上取AF=AE,连接DF,
∵△ABC为等边三角形,
∴∠BAC=∠ABC=60°,
∴△AFE是等边三角形,
∴∠FAE=∠FEA=∠AFE=60°,
∴EF∥BC,
∴∠EDB=∠DEF,
∵AD=DE,
∴∠DEA=∠DAE,
∴∠DEF=∠DAF,
∵DF=DF,AF=EF,
在△AFD和△EFD中,
AD=DEDF=DFAF=EF,
∴△AFD≌△EFD(SSS)
∴∠ADF=∠EDF,∠DAF=∠DEF,
∴∠FDB=∠EDF+∠EDB,∠DFB=∠DAF+∠ADF,
∵∠EDB=∠DEF,
∴∠FDB=∠DFB,
∴DB=BF,
∵AB=AF+FB,
∴AB=BD+AE.
【点评】本题属于三角形综合题,考查了全等三角形的判定与性质及等边三角形的性质,解题的关键是正确作出辅助线,运用三角形全等找出对应的线段.
【变式8-3】(2020春•锦江区期末)在△ABC中,∠B=60°,D是BC上一点,且AD=AC.
(1)如图1,延长BC至E,使CE=BD,连接AE.求证:AB=AE;
(2)如图2,在AB边上取一点F,使DF=DB,求证:AF=BC;
(3)如图3,在(2)的条件下,P为BC延长线上一点,连接PA,PF,若PA=PF,猜想PC与BD的数量关系并证明.
【分析】(1)证明△ABD≌△AEC(SAS),由全等三角形的性质得出AB=AE;
(2)延长BC到E,使CE=BD,由(1)知,AB=AE,证得△ABE是等边三角形,同理,△DBF是等边三角形,则可得出结论;
(3)在CP上取点E,使CE=BD,连接AE,证明△APE≌△PFD(AAS),得出PE=DF,则可得出结论.
【解答】(1)证明:∵AC=AD,
∴∠ADC=∠ACD,
∴180°﹣∠ADC=180°﹣∠ACD,
即∠ADB=∠ACE,
在△ABD和△AEC中,
AD=AC∠ADB=∠ACEBD=CE,
∴△ABD≌△AEC(SAS),
∴AB=AE;
(2)延长BC到E,使CE=BD,由(1)知,AB=AE,
∴∠E=∠B=60°,
∴∠EAB=180°﹣∠E﹣∠B=60°,
∴△ABE是等边三角形,
同理,△DBF是等边三角形,
∴AB=BE.BF=BD=CE,
∴AB﹣BF=BE﹣CE,
即AF=BC;
(3)猜想:PC=2BD,
理由如下:在CP上取点E,使CE=BD,连接AE,
由(1)可知:AB=AE,
∴∠AEB=∠B=60°,
∴∠AEP=180°﹣∠AEB=120°,
∵DF=DB,∠DFB=∠B=60°,
∴∠PDF=∠DFB+∠B=120°,
∴∠AEP=∠PDF,
又∵PA=PF,
∴∠PAF=∠PFA,
∵∠APE=180°﹣∠B﹣∠PAF=120°﹣∠PAF,
∠PFD=180°﹣∠DFB﹣∠PFA=120°﹣∠PFA,
∴∠APE=∠PFD,
在△APE和△PFD中,
∠APE=∠PFD∠AEP=∠PDFPA=PF,
∴△APE≌△PFD(AAS),
∴PE=DF,
又∵DF=DB,
∴PE=DB,
又∵PC=PE+CE,
∴PC=2BD.
【点评】本题是三角形综合题,考查的是等腰三角形的性质,全等三角形的判定和性质,等边三角形的判定和性质,解题的关键是准确寻找全等三角形解决问题.
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