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2021全国中考数学真题分类汇编--四边形——命题、四边形中的计算与证明（压轴题）
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这是一份2021全国中考数学真题分类汇编--四边形——命题、四边形中的计算与证明（压轴题），共97页。试卷主要包含了选择题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2021全国中考真题分类汇编（四边形）
----命题、四边形中的计算与证明（压轴题）
一、选择题
1. （2021•湖南省衡阳市）下列命题是真命题的是（ ）
A．正六边形的外角和大于正五边形的外角和
B．正六边形的每一个内角为120°
C．有一个角是60°的三角形是等边三角形
D．对角线相等的四边形是矩形
2. （2021•怀化市）以下说法错误的是（ ）
A．多边形的内角大于任何一个外角
B．任意多边形的外角和是360°
C．正六边形是中心对称图形
D．圆内接四边形的对角互补
3. （2021•岳阳市） 下列命题是真命题的是（ ）
A. 五边形内角和是 B. 三角形的任意两边之和大于第三边
C. 内错角相等 D. 三角形的重心是这个三角形的三条角平分线的交点
4. （2021•四川省达州市）以下命题是假命题的是（ ）
A．的算术平方根是2
B．有两边相等的三角形是等腰三角形
C．一组数据：3，﹣1，1，1，2，4的中位数是1.5
D．过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行
5. （2021•四川省广元市）下列命题中，真命题是（ ）
A.
B. 对角线互相垂直的四边形是菱形
C. 顺次连接矩形各边中点的四边形是正方形
D. 已知抛物线，当时，
6. （2021•四川省凉山州）下列命题中，假命题是（ ）
A. 直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半
B. 等腰三角形顶角的平分线，底边上的中线，底边上的高相互重合
C. 若，则点B是线段AC的中点
D. 三角形三条边的垂直平分线的交点叫做这个三角形的外心
7. （2021•泸州市）下列命题是真命题的是（ ）
A. 对角线相等的四边形是平行四边形
B. 对角线互相平分且相等的四边形是矩形
C. 对角线互相垂直的四边形是菱形
D. 对角线互相垂直平分的四边形是正方形
8. （2021•遂宁市）下列说法正确的是（ ）
A. 角平分线上的点到角两边的距离相等
B. 平行四边形既是轴对称图形，又是中心对称图形
C. 在代数式，，，，，中，，，是分式
D. 若一组数据2、3、x、1、5的平均数是3，则这组数据的中位数是4
9. （2021•绥化市）下列命题是假命题的是（ ）
A. 任意一个三角形中，三角形两边的差小于第三边
B. 三角形的中位线平行于三角形的第三边，并且等于第三边的一半
C. 如果一个角的两边分别平行于另一个角的两边，那么这两个角一定相等
D. 一组对边平行且相等的四边形是平行四边形
10. （2021•呼和浩特市）以下四个命题：①任意三角形的一条中位线与第三边上的中线互相平分②A，B，C，D，E，F六个足球队进行单循环赛，若A，B，C，D，E分别赛了5，4，3，2，1场，则由此可知，还没有与B队比赛的球队可能是D队③两个正六边形一定位似④有13人参加捐款，其中小王的捐款数比13人捐款的平均数多2元，则小王的捐款数不可能最少，但可能只比最少的多．比其他的都少．其中真命题的个数有( )
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
11. (2021•内蒙古包头市)下列命题正确的是（ ）
A. 在函数中，当时，y随x的增大而减小
B. 若，则
C. 垂直于半径的直线是圆的切线
D. 各边相等的圆内接四边形是正方形
12. （2021•黑龙江省龙东地区）如图，在正方形中，对角线与相交于点，点在的延长线上，连接，点是的中点，连接交于点，连接，若，．则下列结论：①；②；③；④；⑤点D到CF的距离为．其中正确的结论是（ ）
A. ①②③④ B. ①③④ C. ①②③⑤ D. ①②④⑤
13.（2021•山东省泰安市）如图，在矩形ABCD中，AB＝5，BC＝5，点P在线段BC上运动（含B、C两点），连接AP，以点A为中心，将线段AP逆时针旋转60°到AQ，连接DQ，则线段DQ的最小值为（ ）
A． B． C． D．3
14. （2021•四川省南充市）如图，在矩形ABCD中，AB＝15，BC＝20，把边AB沿对角线BD平移，点A′，B′分别对应点A，B给出下列结论：
①顺次连接点A′，B′，C，D的图形是平行四边形；
②点C到它关于直线AA′的对称点的距离为48；
③A′C﹣B′C的最大值为15；
④A′C+B′C的最小值为9．
其中正确结论的个数是（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
15. （2021•四川省眉山市）如图，在矩形ABCD中，对角线AC，BD相交于点O，AB＝6，∠DAC＝60°，点F在线段AO上从点A至点O运动，连接DF，以DF为边作等边三角形DFE，点E和点A分别位于DF两侧，下列结论：①∠BDE＝∠EFC；②ED＝EC；③∠ADF＝∠ECF；④点E运动的路程是2，其中正确结论的序号为（ ）
A．①④ B．①②③ C．②③④ D．①②③④
二．填空题
1. （2021•江苏省无锡市）下列命题中，正确命题的个数为 ．
①所有的正方形都相似
②所有的菱形都相似
③边长相等的两个菱形都相似
④对角线相等的两个矩形都相似
2.（2021•四川省广元市）如图，在正方形中，点O是对角线的中点，点P在线段上，连接并延长交于点E，过点P作交于点F，连接、，交于G，现有以下结论：①；②；③；④为定值；⑤．以上结论正确的有________（填入正确的序号即可）．
3. （2021•遂宁市）如图，正方形ABCD中，点E是CD边上一点，连结BE，以BE为对角线作正方形BGEF，边EF与正方形ABCD的对角线BD相交于点H，连结AF，有以下五个结论：①；②；③；④；⑤若，则，你认为其中正确是_____（填写序号）
4. （2021•天津市）如图，正方形的边长为4，对角线相交于点O，点E，F分别在的延长线上，且，G为的中点，连接，交于点H，连接，则的长为________．
5. （2021•湖南省张家界市） 如图,在正方形外取一点,连接,,,过点作的垂线交于点,若,.下列结论:①；②；③点到直线的距离为；④，其中正确结论的序号为 .
6. （2021•福建省）如图，在矩形ABCD中，AB＝4，AD＝5，点E，F分别是边AB，BC上的动点，点E不与A，B重合，且EF＝AB，G是五边形AEFCD内满足GE＝GF且∠EGF＝90°的点．现给出以下结论：
①∠GEB与∠GFB一定互补；
②点G到边AB，BC的距离一定相等；
③点G到边AD，DC的距离可能相等；
④点G到边AB的距离的最大值为2．
其中正确的是 .（写出所有正确结论的序号）
7. （2021•广西贺州市）如图．在边长为6的正方形中，点，分别在，上，且，，垂足为，是对角线的中点，连接、则的长为________．
8.（2021•湖北省黄石市） 如图，在正方形中，点、分别在边、上，且，交于点，交于点．
（1）若正方形的边长为2，则的周长是______．
（2）下列结论：①；②若是的中点，则；③连接，则为等腰直角三角形．其中正确结论的序号是______（把你认为所有正确的都填上）．
三、解答题
1. （2021•辽宁省本溪市）在▱中，，平分，交对角线于点G，交射线于点E，将线段绕点E顺时针旋转得线段．
（1）如图1，当时，连接，请直接写出线段和线段的数量关系；
（2）如图2，当时，过点B作于点，连接，请写出线段，，之间的数量关系，并说明理由；
（3）当时，连接，若，请直接写出与面积的比值．
2. （2021•宿迁市）已知正方形ABCD与正方形AEFG，正方形AEFG绕点A旋转一周．
(1)如图①，连接BG、CF，求的值；
(2)当正方形AEFG旋转至图②位置时，连接CF、BE，分别去CF、BE的中点M、N，连接MN、试探究：MN与BE的关系，并说明理由；
(3)连接BE、BF，分别取BE、BF的中点N、Q，连接QN，AE=6，请直接写出线段QN扫过的面积．
3. （2021•山东省临沂市）如图，已知正方形ABCD，点E是BC边上一点，将△ABE沿直线AE折叠，点B落在F处，连接BF并延长，与∠DAF的平分线相交于点H，与AE，CD分别相交于点G，M，连接HC．
（1）求证：AG＝GH；
（2）若AB＝3，BE＝1，求点D到直线BH的距离；
（3）当点E在BC边上（端点除外）运动时，∠BHC的大小是否变化？为什么？
4. （2021•陕西省）问题提出
（1）如图1，在▱ABCD中，∠A＝45°，AD＝6，E是AD的中点，且DF＝5，求四边形ABFE的面积．（结果保留根号）
问题解决
（2）某市进行河滩治理，优化美化人居生态环境．如图2所示，现规划在河畔的一处滩地上规划一个五边形河畔公园ABCDE．按设计要求，使点O、P、M、N分别在边BC、CD、AE、AB上，且满足BO＝2AN＝2CP，∠A＝∠B＝∠C＝90°，AB＝800m，CD＝600m，AE＝900m．为满足人工湖周边各功能场所及绿化用地需要，是否存在符合设计要求的面积最小的四边形人工湖OPMN？若存在，求四边形OPMN面积的最小值及这时点N到点A的距离，请说明理由．
5. （2021•湖北省宜昌市）如图，在矩形ABCD中，E是边AB上一点，BE＝BC，EF⊥CD，垂足为F．将四边形CBEF绕点C顺时针旋转α（0°＜α＜90°），得到四边形CB'E'F′，B′E′所在的直线分别交直线BC于点G，交直线AD于点P，交CD于点K．E′F′所在的直线分别交直线BC于点H，交直线AD于点Q，连接B′F′交CD于点O．
（1）如图1，求证：四边形BEFC是正方形；
（2）如图2，当点Q和点D重合时．
①求证：GC＝DC；
②若OK＝1，CO＝2，求线段GP的长；
（3）如图3，若BM∥F′B′交GP于点M，tan∠G＝，求的值．
6. （2021•广东省）如题图，在四边形中，，，，点、分别在线段、上，且，，．
（1）求证：；
（2）求证：以为直径的圆与相切；
（3）若，，求的面积．
7. （2021•四川省广元市）如图1，在中，，，点D是边上一点（含端点A、B），过点B作垂直于射线，垂足为E，点F在射线上，且，连接、．
（1）求证：；
（2）如图2，连接，点P、M、N分别为线段、、的中点，连接、、．求的度数及的值；
（3）在（2）的条件下，若，直接写出面积的最大值．
8. （2021•浙江省嘉兴市）小王在学习浙教版九上课本第72页例2后，进一步开展探究活动：将一个矩形ABCD绕点A顺时针旋转α（0°＜α≤90°），得到矩形AB′C′D′，连结BD．
[探究1]如图1，当α＝90°时，点C′恰好在DB延长线上．若AB＝1，求BC的长．
[探究2]如图2，连结AC′，过点D′作D′M∥AC′交BD于点M．线段D′M与DM相等吗？请说明理由．
[探究3]在探究2的条件下，射线DB分别交AD′，AC′于点P，N（如图3），发现线段DN，MN，PN存在一定的数量关系，请写出这个关系式，并加以证明．
9. （2021•浙江省绍兴市）如图，矩形ABCD中，AB＝4，点F是对角线BD上一动点，∠ADB＝30°．连结EF
（1）若EF⊥BD，求DF的长；
（2）若PE⊥BD，求DF的长；
（3）直线PE交BD于点Q，若△DEQ是锐角三角形，求DF长的取值范围．
10. （2021•浙江省温州市）如图，在▱ABCD中，E，F是对角线BD上的两点（点E在点F左侧）
（1）求证：四边形AECF是平行四边形；
（2）当AB＝5，tan∠ABE＝，∠CBE＝∠EAF时
11. （2021•湖北省荆门市）如图，点E是正方形ABCD的边BC上的动点，∠AEF＝90°，且EF＝AE，FH⊥BH．
（1）求证：BE＝CH；
（2）若AB＝3，BE＝x，用x表示DF的长．
12. （2021•海南省）如图1，在正方形ABCD中，点E是边BC上一点，且点E不与点B、C重合，点F是BA的延长线上一点，且AF＝CE．
（1）求证：△DCE≌△DAF；
（2）如图2，连接EF，交AD于点K，过点D作DH⊥EF，垂足为H，延长DH交BF于点G，连接HB，HC．
①求证：HD＝HB；
②若DK•HC＝，求HE的长．
13. （2021•广西玉林市）如图，在四边形ABCD中，对角线AC与BD交于点O，已知OA＝OC，OB＝OD，过点O作EF⊥BD，分别交AB、DC于点E，F，连接DE，BF．
（1）求证：四边形DEBF是菱形：
（2）设AD∥EF，AD+AB＝12，BD＝4，求AF的长．
14. （2021•广西贺州市）如图，在四边形中，，，，交于点，过点作，垂足为，且．
（1）求证：四边形是菱形；
（2）若，求的面积．
15. （2021•江苏省无锡市）已知四边形ABCD是边长为1的正方形，点E是射线BC上的动点，以AE为直角边在直线BC的上方作等腰直角三角形AEF，∠AEF＝90°，设BE＝m．
（1）如图，若点E在线段BC上运动，EF交CD于点P，AF交CD于点Q，连结CF，
①当m＝时，求线段CF的长；
②在△PQE中，设边QE上的高为h，请用含m的代数式表示h，并求h的最大值；
（2）设过BC的中点且垂直于BC的直线被等腰直角三角形AEF截得的线段长为y，请直接写出y与m的关系式．
16. （2021•齐齐哈尔市）综合与实践
数学实践活动，是一种非常有效的学习方式．通过活动可以激发我们的学习兴趣，提高动手动脑能力，拓展思推空间，丰富数学体验．让我们一起动手来折一折、转一转、剪一剪，体会活动带给我们的乐趣．
折一折：将正方形纸片ABCD折叠，使边AB、AD都落在对角线AC上，展开得折痕AE、AF，连接EF，如图1．
（1）_________，写出图中两个等腰三角形：_________（不需要添加字母）；
转一转：将图1中的绕点A旋转，使它的两边分别交边BC、CD于点P、Q，连接PQ，如图2．
（2）线段BP、PQ、DQ之间的数量关系为_________；
（3）连接正方形对角线BD，若图2中的的边AP、AQ分别交对角线BD于点M、点N．如图3，则________；
剪一剪：将图3中的正方形纸片沿对角线BD剪开，如图4．
（4）求证：．
17. （2021•深圳）在正方形中，等腰直角，，连接，H为中点，连接、、，发现和为定值.
（1）①__________；②__________.
③小明为了证明①②，连接交于O，连接，证明了和的关系，请你按他的思路证明①②.
（2）小明又用三个相似三角形（两个大三角形全等）摆出如图2，，（）
求①__________（用k的代数式表示）
②__________（用k、的代数式表示）
【考点】几何探究型问题
【解析】
（1）；②45°
③证明：如图所示：
由正方形性质得：，O为的中点
又∵H为的中点，则，
∴是等腰直角三角形
∴
∴
∵
∴，又∵
∴
又
∴，又∵
∴
∴，
∴
（2）① ②
理由如下：
①如图，连接，与交于O点，连接
由（1）的第③问同理可证：
∴
②方法1：
由①得：
，则
在中，，
不妨令，，如图作
则：，
则
由勾股定理解得：
∴.
方法2：
由方法①得：
在中，，
不妨令，，作，垂足为N
在中，，
则
在中由勾股定理解得：
，
∴
18. （2021•浙江省衢州卷）【推理】
如图1，在正方形ABCD中，点E是CD上一动点，将正方形沿着BE折叠，点C落在点F处，连结BE，CF，延长CF交AD于点G．
（1）求证：．
【运用】
（2）如图2，在【推理】条件下，延长BF交AD于点H．若，，求线段DE的长．
【拓展】
（3）将正方形改成矩形，同样沿着BE折叠，连结CF，延长CF，BF交直线AD于G，两点，若，，求的值（用含k的代数式表示）．
19. （2021•绥化市）如图所示，四边形为正方形，在中，的延长线与的延长线交于点，点在同一条直线上．
答案
一、选择题
1. （2021•湖南省衡阳市）下列命题是真命题的是（ ）
A．正六边形的外角和大于正五边形的外角和
B．正六边形的每一个内角为120°
C．有一个角是60°的三角形是等边三角形
D．对角线相等的四边形是矩形
【分析】根据多边形的外角和都是360度对A作出判断；
根据多边形的内角和公式求出正六边形的内角和，再求出每个内角对B作出判断；
根据等边三角形的判定对C作出判断；
根据矩形的判定对D作出判断．
【解答】解：A．每个多边形的外角和都是360°，故错误，假命题；
B．正六边形的内角和是720°，每个内角是120°，故正确，真命题；
C．有一个角是60°的等腰三角形是等边三角形，故错误，假命题；
D．对角线相等的平行四边形是矩形，故错误，假命题．
故选：B．
2. （2021•怀化市）以下说法错误的是（ ）
A．多边形的内角大于任何一个外角
B．任意多边形的外角和是360°
C．正六边形是中心对称图形
D．圆内接四边形的对角互补
【分析】直接利用中心对称图形的定义以及圆内接四边形的性质、多边形的外角和的性质分别分析得出答案．
【解答】解：A．多边形的内角不一定大于任何一个外角，故此选项错误，符合题意；
B．任意多边形的外角和是360°,正确，不合题意；
C．正六边形是中心对称图形,正确，不合题意；
D．圆内接四边形的对角互补,正确，不合题意；
故选：A．
3. （2021•岳阳市） 下列命题是真命题的是（ ）
A. 五边形内角和是 B. 三角形的任意两边之和大于第三边
C. 内错角相等 D. 三角形的重心是这个三角形的三条角平分线的交点
【答案】B
4. （2021•四川省达州市）以下命题是假命题的是（ ）
A．的算术平方根是2
B．有两边相等的三角形是等腰三角形
C．一组数据：3，﹣1，1，1，2，4的中位数是1.5
D．过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行
【分析】根据算术平方根、等腰三角形的定义、中位数以及平行公理判断即可．
【解答】解：A、＝2的算术平方根是，符合题意；
B、有两边相等的三角形是等腰三角形，不符合题意；
C、一组数据：3，1，4，2，4的中位数是6.5，不符合题意；
D、过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行，不符合题意；
故选：A．
5. （2021•四川省广元市）下列命题中，真命题是（ ）
A.
B. 对角线互相垂直的四边形是菱形
C. 顺次连接矩形各边中点的四边形是正方形
D. 已知抛物线，当时，
【答案】D
【解析】
【分析】根据零次幂、菱形的判定、正方形的判定及二次函数的图象与性质可直接进行排除选项．
【详解】解：A、，错误，故不符合题意；
B、对角线互相垂直且平分的四边形是菱形，错误，故不符合题意；
C、顺次连接矩形各边中点的四边形是菱形，错误，故不符合题意；
D、由抛物线可得与x轴的交点坐标为，开口向上，然后可得当时，，正确，故符合题意；
故选D．
6. （2021•四川省凉山州）下列命题中，假命题是（ ）
A. 直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半
B. 等腰三角形顶角的平分线，底边上的中线，底边上的高相互重合
C. 若，则点B是线段AC的中点
D. 三角形三条边的垂直平分线的交点叫做这个三角形的外心
【答案】C
【解析】
【分析】根据中点的定义，直角三角形的性质，三线合一以及外心的定义分别判断即可．
【详解】解：A、直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半，故为真命题；
B、等腰三角形顶角的平分线，底边上的中线，底边上的高相互重合，故为真命题；
C、若在同一条直线上AB=BC，则点B是线段AC的中点，故为假命题；
D、三角形三条边的垂直平分线的交点叫做这个三角形的外心，故为真命题；
故选C．
7. （2021•泸州市）下列命题是真命题的是（ ）
A. 对角线相等的四边形是平行四边形
B. 对角线互相平分且相等的四边形是矩形
C. 对角线互相垂直的四边形是菱形
D. 对角线互相垂直平分的四边形是正方形
【答案】B
【解析】
【分析】A、根据平行四边形的判定定理作出判断；B、根据矩形的判定定理作出判断；C、根据菱形的判定定理作出判断；D、根据正方形的判定定理作出判断．
【详解】解：A、对角线互相平分的四边形是平行四边形；故本选项错误，不符合题意；
B、对角线互相平分且相等的四边形是矩形；故本选项正确，符合题意；
C、对角线互相垂直的平行四边形是菱形；故本选项错误，不符合题意；
D、对角线互相垂直平分且相等的四边形是正方形；故本选项错误，不符合题意；
故选：B．
8. （2021•遂宁市）下列说法正确的是（ ）
A. 角平分线上的点到角两边的距离相等
B. 平行四边形既是轴对称图形，又是中心对称图形
C. 在代数式，，，，，中，，，是分式
D. 若一组数据2、3、x、1、5的平均数是3，则这组数据的中位数是4
【答案】A
【解析】
【分析】根据角平分线的性质，平行四边形的对称性，分式的定义，平均数，中位数的性质分别进行判断即可．
【详解】解：A.角平分线上的点到角两边的距离相等，故选项正确；
B.平行四边形不是轴对称图形，是中心对称图形，故选项错误；
C.在代数式，，，，，中，，是分式，故选项错误；
D.若一组数据2、3、x、1、5的平均数是3，则这组数据的中位数是3，故选项错误；
故选：A．
9. （2021•绥化市）下列命题是假命题的是（ ）
A. 任意一个三角形中，三角形两边的差小于第三边
B. 三角形的中位线平行于三角形的第三边，并且等于第三边的一半
C. 如果一个角的两边分别平行于另一个角的两边，那么这两个角一定相等
D. 一组对边平行且相等的四边形是平行四边形
【答案】C
【解析】
【分析】根据三角形两边之差小于第三边、中位线定理、平行四边形的判定方法依次即可求解．
【详解】解：选项A：三角形的两边之差小于第三边，故选项A正确，不符合题意；
选项B：三角形的中位线平行且等于第三边的一半，故选项B正确，不符合题意；
选项C：一个角的两边分别平行另一个角的两边，则这两个角相等或互补，故选项C不正确，是假命题，符合题意；
选项D：一组对边平行且相等的四边形是平行四边形，故选项D正确，不符合题意；
故选：C．
10. （2021•呼和浩特市）以下四个命题：①任意三角形的一条中位线与第三边上的中线互相平分②A，B，C，D，E，F六个足球队进行单循环赛，若A，B，C，D，E分别赛了5，4，3，2，1场，则由此可知，还没有与B队比赛的球队可能是D队③两个正六边形一定位似④有13人参加捐款，其中小王的捐款数比13人捐款的平均数多2元，则小王的捐款数不可能最少，但可能只比最少的多．比其他的都少．
其中真命题的个数有B
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
11. (2021•内蒙古包头市)下列命题正确的是（ ）
A. 在函数中，当时，y随x的增大而减小
B. 若，则
C. 垂直于半径的直线是圆的切线
D. 各边相等的圆内接四边形是正方形
【答案】D
12. （2021•黑龙江省龙东地区）如图，在正方形中，对角线与相交于点，点在的延长线上，连接，点是的中点，连接交于点，连接，若，．则下列结论：①；②；③；④；⑤点D到CF的距离为．其中正确的结论是（ ）
A. ①②③④ B. ①③④⑤ C. ①②③⑤ D. ①②④⑤
【答案】C
【解析】
【分析】由题意易得
，①由三角形中位线可进行判断；②由△DOC是等腰直角三角形可进行判断；③根据三角函数可进行求解；④根据题意可直接进行求解；⑤过点D作DH⊥CF，交CF的延长线于点H，然后根据三角函数可进行求解．
【详解】解：∵四边形是正方形，
∴，，
∵点是的中点，
∴，
∵，，
∴，则，
∵OF∥BE，
∴△DGF∽△DCE，
∴，
∴，故①正确；
∴点G是CD的中点，
∴OG⊥CD，
∵∠ODC=45°，
∴△DOC是等腰直角三角形，
∴，故②正确；
∵CE=4，CD=8，∠DCE=90°，
∴，故③正确；
∵，
∴，
∴，故④错误；
过点D作DH⊥CF，交CF的延长线于点H，如图所示：
∵点F是CD的中点，
∴CF=DF，
∴∠CDE=∠DCF，
∴，
设，则，
在Rt△DHC中，，
解得：，
∴，故⑤正确；
∴正确的结论是①②③⑤；
故选C．
13.（2021•山东省泰安市）如图，在矩形ABCD中，AB＝5，BC＝5，点P在线段BC上运动（含B、C两点），连接AP，以点A为中心，将线段AP逆时针旋转60°到AQ，连接DQ，则线段DQ的最小值为（ ）
A． B． C． D．3
【分析】如图，以AB为边向右作等边△ABF,作射线FQ交AD于点E,过点D作DH⊥QE于H．利用全等三角形的性质证明∠AFQ＝90°,推出∠AEF＝60°,推出点Q的运动轨迹是射线FE,求出DH,可得结论．
【解答】解：如图，以AB为边向右作等边△ABF,作射线FQ交AD于点E,过点D作DH⊥QE于H．
∵四边形ABCD是矩形，
∴∠ABP＝∠BAE＝90°,
∵△ABF,△APQ都是等边三角形，
∴∠BAF＝∠PAQ＝60°,BA＝FA,PA＝QA,
∴∠BAP＝∠FAQ,
在△BAP和△FAQ中，
,
∴△BAP≌△FAQ(SAS),
∴∠ABP＝∠AFQ＝90°,
∵∠FAE＝90°﹣60°＝30°,
∴∠AEF＝90°﹣30°＝60°,
∵AB＝AF＝5,AE＝AF÷cos30°＝,
∴点Q的运动轨迹是射线FE,
∵AD＝BC＝5,
∴DE＝AD﹣AE＝,
∵DH⊥EF,∠DEH＝∠AEF＝60°,
∴DH＝DE•sin60°＝×＝,
根据垂线段最短可知，当点Q与H重合时，DQ的值最小，最小值为，
故选：A．
14. （2021•四川省南充市）如图，在矩形ABCD中，AB＝15，BC＝20，把边AB沿对角线BD平移，点A′，B′分别对应点A，B给出下列结论：
①顺次连接点A′，B′，C，D的图形是平行四边形；
②点C到它关于直线AA′的对称点的距离为48；
③A′C﹣B′C的最大值为15；
④A′C+B′C的最小值为9．
其中正确结论的个数是（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【分析】①根据平行四边形的判定可得结论．
②作点C关于直线AA′的对称点E,连接CE交AA′于T,交BD于点O,则CE＝4OC．利用面积法求出OC即可．
③根据A′C﹣B′C≤A′B′,推出A′C﹣B′C≤15,可得结论．
④作点D关于AA′的对称点D′,连接DD′交AA′于J,过点D′作D′E⊥CD交CD的延长线于E,连接CD′交AA′于A′,此时CB′+CA′的值最小，最小值＝CD′．
【解答】解：如图1中，∵AB＝A′B′,AB∥A′B′,AB＝CD,AB∥CD,
∴A′B′＝CD,A′B′∥CD,
∴四边形A′B′CD是平行四边形，故①正确，
作点C关于直线AA′的对称点E,连接CE交AA′于T,交BD于点O,则CE＝4OC．
∵四边形ABCD是矩形，
∴∠BCD＝90°,CD＝AB＝15,
∴BD＝＝＝25,
∵•BD•CO＝•BC•CD,
∴OC＝＝12,
∴EC＝48,故②正确，
∵A′C﹣B′C≤A′B′,
∴A′C﹣B′C≤15,
∴A′C﹣B′C的最大值为15,故③正确，
如图2中，∵B′C＝A′D,
∴A′C+B′C＝A′C+A′D,
作点D关于AA′的对称点D′,连接DD′交AA′于J,过点D′作D′E⊥CD交CD的延长线于E,连接CD′交AA′于A′,此时CB′+CA′的值最小，最小值＝CD′,
由△AJD∽△DAB,可得＝,
∴＝,
∴DJ＝12,
∴DD′＝24,
由△DEE′∽△DAB,可得＝＝,
∴＝＝,
∴ED′＝,DE＝,
∴CE＝CD+DE＝15+＝,
∴CD′＝＝＝9,
∴A′C+B′C的最小值为9．故④正确，
故选：D．
15. （2021•四川省眉山市）如图，在矩形ABCD中，对角线AC，BD相交于点O，AB＝6，∠DAC＝60°，点F在线段AO上从点A至点O运动，连接DF，以DF为边作等边三角形DFE，点E和点A分别位于DF两侧，下列结论：①∠BDE＝∠EFC；②ED＝EC；③∠ADF＝∠ECF；④点E运动的路程是2，其中正确结论的序号为（ ）
A．①④ B．①②③ C．②③④ D．①②③④
【分析】①根据∠DAC＝60°，OD＝OA，得出△OAD为等边三角形，再由△DFE为等边三角形，得∠EDF＝∠EFD＝∠DEF＝60°，即可得出结论①正确；
②如图，连接OE，利用SAS证明△DAF≌△DOE，再证明△ODE≌△OCE，即可得出结论②正确；
③通过等量代换即可得出结论③正确；
④如图，延长OE至E′，使OE′＝OD，连接DE′，通过△DAF≌△DOE，∠DOE＝60°，可分析得出点F在线段AO上从点A至点O运动时，点E从点O沿线段OE′运动到E′，从而得出结论④正确；
【解答】解：①∵∠DAC＝60°，OD＝OA，
∴△OAD为等边三角形，
∴∠DOA＝∠DAO＝∠ODA＝60°，AD＝OD，
∵△DFE为等边三角形，
∴∠EDF＝∠EFD＝∠DEF＝60°，DF＝DE，
∵∠BDE+∠FDO＝∠ADF+∠FDO＝60°，
∴∠BDE＝∠ADF，
∵∠ADF+∠AFD+∠DAF＝180°，
∴∠ADF+∠AFD＝180°﹣∠DAF＝120°，
∵∠EFC+∠AFD+∠DFE＝180°，
∴∠EFC+∠AFD＝180°﹣∠DFE＝120°，
∴∠ADF＝∠EFC，
∴∠BDE＝∠EFC，
故结论①正确；
②如图，连接OE，
在△DAF和△DOE中，
，
∴△DAF≌△DOE(SAS)，
∴∠DOE＝∠DAF＝60°，
∵∠COD＝180°﹣∠AOD＝120°，
∴∠COE＝∠COD﹣∠DOE＝120°﹣60°＝60°，
∴∠COE＝∠DOE，
在△ODE和△OCE中，
，
∴△ODE≌△OCE(SAS)，
∴ED＝EC，∠OCE＝∠ODE，
故结论②正确；
③∵∠ODE＝∠ADF，
∴∠ADF＝∠OCE，即∠ADF＝∠ECF，
故结论③正确；
④如图，延长OE至E′，使OE′＝OD，连接DE′，
∵△DAF≌△DOE，∠DOE＝60°，
∴点F在线段AO上从点A至点O运动时，点E从点O沿线段OE′运动到E′，
∵OE′＝OD＝AD＝AB•tan∠ABD＝6•tan30°＝2，
∴点E运动的路程是2，
故结论④正确；
故选：D．
二．填空题
1. （2021•江苏省无锡市）下列命题中，正确命题的个数为 1 ．
①所有的正方形都相似
②所有的菱形都相似
③边长相等的两个菱形都相似
④对角线相等的两个矩形都相似
【分析】利用相似形的定义分别判断后即可确定正确的选项．
【解答】解：①所有的正方形都相似，正确，符合题意；
②所有的菱形都相似，错误，不符合题意；
③边长相等的两个菱形都相似，错误，不符合题意；
④对角线相等的两个矩形都相似，错误，不符合题意，
正确的有1个，
故答案为：1．
2.（2021•四川省广元市）如图，在正方形中，点O是对角线的中点，点P在线段上，连接并延长交于点E，过点P作交于点F，连接、，交于G，现有以下结论：①；②；③；④为定值；⑤．以上结论正确的有________（填入正确的序号即可）．
【答案】①②③⑤
【解析】
【分析】由题意易得∠APF=∠ABC=∠ADE=∠C=90°，AD=AB，∠ABD=45°，对于①：易知点A、B、F、P四点共圆，然后可得∠AFP=∠ABD=45°，则问题可判定；对于②：把△AED绕点A顺时针旋转90°得到△ABH，则有DE=BH，∠DAE=∠BAH，然后易得△AEF≌△AHF，则有HF=EF，则可判定；对于③：连接AC，在BP上截取BM=DP，连接AM，易得OB=OD，OP=OM，然后易证△AOP∽△ABF，进而问题可求解；对于④：过点A作AN⊥EF于点N，则由题意可得AN=AB，若△AEF的面积为定值，则EF为定值，进而问题可求解；对于⑤由③可得，进而可得△APG∽△AFE，然后可得相似比为，最后根据相似三角形的面积比与相似比的关系可求解．
【详解】解：∵四边形是正方形，，
∴∠APF=∠ABC=∠ADE=∠C=90°，AD=AB，∠ABD=45°，
①∵，
∴由四边形内角和可得，
∴点A、B、F、P四点共圆，
∴∠AFP=∠ABD=45°，
∴△APF是等腰直角三角形，
∴，故①正确；
②把△AED绕点A顺时针旋转90°得到△ABH，如图所示：
∴DE=BH，∠DAE=∠BAH，∠HAE=90°，AH=AE，
∴，
∵AF=AF，
∴△AEF≌△AHF（SAS），
∴HF=EF，
∵，
∴，故②正确；
③连接AC，在BP上截取BM=DP，连接AM，如图所示：
∵点O是对角线的中点，
∴OB=OD，，
∴OP=OM，△AOB是等腰直角三角形，
∴，
由①可得点A、B、F、P四点共圆，
∴，
∵，
∴△AOP∽△ABF，
∴，
∴，
∵，
∴，故③正确；
④过点A作AN⊥EF于点N，如图所示：
由②可得∠AFB=∠AFN，
∵∠ABF=∠ANF=90°，AF=AF，
∴△ABF≌△ANF（AAS），
∴AN=AB，
若△AEF的面积为定值，则EF为定值，
∵点P在线段上，
∴的长不可能为定值，故④错误；
⑤由③可得，
∵∠AFB=∠AFN=∠APG，∠FAE=∠PAG，
∴△APG∽△AFE，
∴，
∴，
∴，
∴，故⑤正确；
综上所述：以上结论正确的有①②③⑤；
故答案为①②③⑤．
3. （2021•遂宁市）如图，正方形ABCD中，点E是CD边上一点，连结BE，以BE为对角线作正方形BGEF，边EF与正方形ABCD的对角线BD相交于点H，连结AF，有以下五个结论：①；②；③；④；⑤若，则，你认为其中正确是_____（填写序号）
【答案】①②③④
【解析】
【分析】①四边形BGEF和四边形ABCD均为正方形，BD，BE是对角线，得∠ABD＝∠FBE＝45°，根据等式的基本性质确定出；②再根据正方形的对角线等于边长的倍，得到两边对应成比例，再根据角度的相减得到夹角相等，利用两边成比例且夹角相等的两个三角形相似即可判断；④根据两角相等的两个三角形相似得到△EBH∽△DBE，从而得到比例式，根据BE＝BG，代换即可作出判断；③由相似三角形对应角相等得到∠BAF＝∠BDE＝45°，可得出AF在正方形ABCD对角线上，根据正方形对角线垂直即可作出判断．⑤设CE=x，DE=3x，则BC=CD=4x，结合BE2＝BH•BD，求出BH，DH，即可判断．
【详解】解：①∵四边形BGEF和四边形ABCD均为正方形，BD，BE是对角线，
∴∠ABD＝∠FBE＝45°，
又∵∠ABF＝45°−∠DBF，∠DBE＝45°−∠DBF，
∴，
∴选项①正确；
②∵四边形BGEF和四边形ABCD均为正方形，
∴AD＝AB，BF＝BE，
∴BD＝AB，BE=BF，
∴
又∵，
∴，
∴选项②正确；
④∵四边形BGEF和四边形ABCD均为正方形，BD，BE是对角线，
∴∠BEH＝∠BDE＝45°，
又∵∠EBH＝∠DBE，
∴△EBH∽△DBE，
∴ ，即BE2＝BH•BD，
又∵BE＝BG，
∴，
∴选项④确；
③由②知：，
又∵四边形ABCD为正方形，BD为对角线，
∴∠BAF＝∠BDE＝45°，
∴AF在正方形另外一条对角线上，
∴AF⊥BD，
∴③正确，
⑤∵，
∴设CE=x，DE=3x，则BC=CD=4x，
∴BE=，
∵BE2＝BH•BD，
∴，
∴DH=BD-BH=,
∴，
故⑤错误，
综上所述：①②③④正确，
故答案是：①②③④．
4. （2021•天津市）如图，正方形的边长为4，对角线相交于点O，点E，F分别在的延长线上，且，G为的中点，连接，交于点H，连接，则的长为________．
【答案】
【解析】
【分析】先作辅助线构造直角三角形，求出CH和MG的长，再求出MH的长，最后利用勾股定理求解即可．
【详解】解:如图,作OK⊥BC，垂足点K，
∵正方形边长为4，
∴OK=2，KC=2，
∴KC=CE，
∴CH是△OKE的中位线
∴，
作GM⊥CD，垂足为点M，
∵G点为EF中点，
∴GM是△FCE的中位线，
∴，，
∴，
在Rt△MHG中，，
故答案为：．
5. （2021•湖南省张家界市） 如图,在正方形外取一点,连接,,,过点作的垂线交于点,若,.下列结论:①；②；③点到直线的距离为；④，其中正确结论的序号为 . ①②④
6. （2021•福建省）如图，在矩形ABCD中，AB＝4，AD＝5，点E，F分别是边AB，BC上的动点，点E不与A，B重合，且EF＝AB，G是五边形AEFCD内满足GE＝GF且∠EGF＝90°的点．现给出以下结论：
①∠GEB与∠GFB一定互补；
②点G到边AB，BC的距离一定相等；
③点G到边AD，DC的距离可能相等；
④点G到边AB的距离的最大值为2．
其中正确的是 ① ② ④ .（写出所有正确结论的序号）
7. （2021•广西贺州市）如图．在边长为6的正方形中，点，分别在，上，且，，垂足为，是对角线的中点，连接、则的长为________．
【答案】
【解析】
【分析】根据，，则A、B、O、G四点共圆，则可以得到，解直角三角形即可得结果．
【详解】解：如图，连接，以为半径，的中点作圆，过作
是正方形，是对角线
，
是正方形，
在中
在中
故答案为．
8.（2021•湖北省黄石市） 如图，在正方形中，点、分别在边、上，且，交于点，交于点．
（1）若正方形的边长为2，则的周长是______．
（2）下列结论：①；②若是的中点，则；③连接，则为等腰直角三角形．其中正确结论的序号是______（把你认为所有正确的都填上）．
【答案】 ①. 4 ②. ①③
【解析】
【分析】(1)将AF绕点A顺时针旋转90°，F点落在G点处，证明，，进而得到，即可求出的周长；
(2)对于①：将AM绕点A逆时针旋转90°，M点落在H点处，证明，即可判断；
对于②：设正方形边长为2，BE=x，则EF=x+1，CE=2-x，在Rt△EFC中使用勾股定理求出x，在利用∠AEF=∠AEB即可求解；
对于③：证明A、M、F、D四点共圆，得到∠AFM=∠ADM=45°进而求解．
【详解】解：(1)将AF绕点A顺时针旋转90°，F点落在G点处，如下图所示：
∵，且
∴，
在和中：，
∴，
∴，
又∠1+∠2=45°，∠3+∠2=45°，
∴∠1=∠3，
∵ABCD为正方形，
∴AD=AB，
在和中：，
∴，
∴
∴，
∴、、三点共线，
∴，
∴，
故答案为：；
(2)对于①：将AM绕点A逆时针旋转90°，M点落在H点处，如下图所示：
∵∠1+∠2=45°，∠1+∠4=∠EAH-∠EAF=45°，
∴∠2=∠4，
在和中： ,
∴，
∴，，
∴，
∴在中，由勾股定理得：，
在和中： ,
∴，
∴，
∴，故①正确；
对于②：由(1)中可知：EF=BE+DF，设正方形边长为2，当F为CD中点时，
GB=DF=1，CF=1，设BE=x，则EF=x+1，CE=2-x，
在Rt△EFC中，由勾股定理：，
∴，解得，即，
∴,故②错误；
对于③：如下图所示：
∵∠EAF=∠BDC=45°，
∴A、M、F、D四点共圆，
∴∠AFM=∠ADM=45°，
∴△AMF为等腰直角三角形，故③正确；
故答案为：①③．
三、解答题
1. （2021•辽宁省本溪市）在▱中，，平分，交对角线于点G，交射线于点E，将线段绕点E顺时针旋转得线段．
（1）如图1，当时，连接，请直接写出线段和线段的数量关系；
（2）如图2，当时，过点B作于点，连接，请写出线段，，之间的数量关系，并说明理由；
（3）当时，连接，若，请直接写出与面积的比值．
【答案】（1）；（2）,理由见解析；（3）
【解析】
【分析】（1）延长，交于点，根据已知条件证明即可；
（2）连接，过F作交的延长线于点，由，得，在由 三边关系利用勾股定理可得；
（3）证明，得值，与的面积分别与的面积成比例，可得与面积的比值．
详解】（1）如图,延长，交于点，
由题意，将线段绕点E顺时针旋转，
四边形是平行四边形
四边形是平行四边形
平分
四边形是菱形
是等边三角形
,
，，
四边形是平行四边形
=
在和中
．
（2）连接，过F作交的延长线于点
四边形是矩形，
，，
，
平分
四边形是矩形
在和中
设
则
在中
即
整理得：
．
（3）如图
由（1）可知
平分
四边形是平行四边形
．
2. （2021•宿迁市）已知正方形ABCD与正方形AEFG，正方形AEFG绕点A旋转一周．
(1)如图①，连接BG、CF，求的值；
(2)当正方形AEFG旋转至图②位置时，连接CF、BE，分别去CF、BE的中点M、N，连接MN、试探究：MN与BE的关系，并说明理由；
(3)连接BE、BF，分别取BE、BF的中点N、Q，连接QN，AE=6，请直接写出线段QN扫过的面积．
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】（1）由旋转的性质联想到连接，证明即可求解；
（2）由M、N分别是CF、BE的中点，联想到中位线，故想到连接BM并延长使BM=MH，连接FH、EH，则可证即可得到，再由四边形内角和为可得，则可证明，即是等腰直角三角形，最后利用中位线的性质即可求解；
（3）Q、N两点因旋转位置发生改变，所以Q、N两点的轨迹是圆，又Q、N两点分别是BF、BE中点，所以想到取AB的中点O，结合三角形中位线和圆环面积的求解即可解答．
【详解】解：（1）连接
四边形ABCD和四边形AEFG是正方形
分别平分
即
且都是等腰直角三角形
（2）连接BM并延长使BM=MH，连接FH、EH
是CF的中点
又
在四边形BEFC中
又
即
即
又四边形ABCD和四边形AEFG是正方形
三角形BEH是等腰直角三角形
M、N分别是BH、BE的中点
（3）取AB的中点O，连接OQ、ON，连接AF
在中，O、Q分别是AB、BF的中点
同理可得
所以QN扫过的面积是以O为圆心，和为半径的圆环的面积
．
3. （2021•山东省临沂市）如图，已知正方形ABCD，点E是BC边上一点，将△ABE沿直线AE折叠，点B落在F处，连接BF并延长，与∠DAF的平分线相交于点H，与AE，CD分别相交于点G，M，连接HC．
（1）求证：AG＝GH；
（2）若AB＝3，BE＝1，求点D到直线BH的距离；
（3）当点E在BC边上（端点除外）运动时，∠BHC的大小是否变化？为什么？
【分析】(1)由折叠的性质得出∠BAG＝∠GAF＝∠BAF,B,F关于AE对称,证出∠EAH＝BAD＝45°,由等腰直角三角形的性质得出答案；
(2)连接DH,DF,交AH于点N,由(1)可知AF＝AD,∠FAH＝∠DAH,得出∠DHF＝90°,由勾股定理求出AE＝,证明△AEB∽△ABG,得出比例线段,,可求出AG,BG的长,则可求出答案．
(3)方法一:连接BD,由锐角三角函数的定义求出,证明△BDF∽△CDH,由相似三角形的性质得出∠CDH＝∠BFD,则可得出答案．
方法二:连接BD,证出点B,C,H,D四点共圆,则可得出结论．
【解答】(1)证明:∵将△ABE沿直线AE折叠，点B落在F处，
∴∠BAG＝∠GAF＝∠BAF,B,F关于AE对称,
∴AG⊥BF,
∴∠AGF＝90°,
∵AH平分∠DAF,
∴∠FAH＝∠FAD,
∴∠EAH＝∠GAF+∠FAH＝∠BAF+∠FAD＝(∠BAF+∠FAD)＝∠BAD,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAD＝90°,
∴∠EAH＝∠BAD＝45°,
∵∠HGA＝90°,
∴GA＝GH；
(2)解:如图1,连接DH,DF,交AH于点N,
由(1)可知AF＝AD,∠FAH＝∠DAH,
∴AH⊥DF,FN＝DN,
∴DH＝HF,∠FNH＝∠DNH＝90°,
又∵∠GHA＝45°,
∴∠FNH＝45°＝∠NDH＝∠DHN,
∴∠DHF＝90°,
∴DH的长为点D到直线BH的距离,
由(1)知AE2＝AB2+BE2,
∴AE＝＝＝,
∵∠BAE+∠AEB＝∠BAE+∠ABG＝90°,
∴∠AEB＝∠ABG,
又∠AGB＝∠ABE＝90°,
∴△AEB∽△ABG,
∴,,
∴AG＝＝,
∴BG＝,
由(1)知GF＝BG,AG＝GH,
∴GF＝,GH＝,
∴DH＝FH＝GH﹣GF＝＝．
即点D到直线BH的距离为；
(3)不变．
理由如下:
方法一:连接BD,如图2,
在Rt△HDF中,,
在Rt△BCD中,＝sin45°＝,
∴,
∵∠BDF+∠CDH＝45°,∠FDC+∠CDH＝45°,
∴∠BDF＝∠CDH,
∴△BDF∽△CDH,
∴∠CDH＝∠BFD,
∵∠DFH＝45°,
∴∠BFD＝135°＝∠CHD,
∵∠BHD＝90°,
∴∠BHC＝∠CHD﹣∠BHD＝135°﹣90°＝45°．
方法二:
∵∠BCD＝90°,∠BHD＝90°,
∴点B,C,H,D四点共圆,
∴∠BHC＝∠BDC＝45°,
∴∠BHC的度数不变．
4. （2021•陕西省）问题提出
（1）如图1，在▱ABCD中，∠A＝45°，AD＝6，E是AD的中点，且DF＝5，求四边形ABFE的面积．（结果保留根号）
问题解决
（2）某市进行河滩治理，优化美化人居生态环境．如图2所示，现规划在河畔的一处滩地上规划一个五边形河畔公园ABCDE．按设计要求，使点O、P、M、N分别在边BC、CD、AE、AB上，且满足BO＝2AN＝2CP，∠A＝∠B＝∠C＝90°，AB＝800m，CD＝600m，AE＝900m．为满足人工湖周边各功能场所及绿化用地需要，是否存在符合设计要求的面积最小的四边形人工湖OPMN？若存在，求四边形OPMN面积的最小值及这时点N到点A的距离，请说明理由．
【分析】（1）过点A作AH⊥CD交CD的延长线于H，先求出AH＝3，同理EG＝，最后用面积的差即可得出结论；
（2）分别延长AE，与CD，交于点K，则四边形ABCK是矩形，设AN＝x米，则PC＝x米，BO＝2x米，BN＝（800﹣x）米，AM＝OC＝（1200﹣2x）米，MK＝2x米，PK＝（800﹣x）米，进而得出S四边形OPMN＝4（x﹣350）2+470000，即可得出结论．
【解答】解：（1）如图1，
过点A作AH⊥CD交CD的延长线于H，
∴∠H＝90°，
∵四边形ABCD是平行四边形，
∴CD＝AB＝8，AB∥CD，
∴∠ADH＝∠BAD＝45°，
在Rt△ADH中，AD＝2，
∴AH＝AD•sinA＝6×sin45°＝3，
∵点E是AD的中点，
∴DE＝AD＝8，
同理EG＝，
∵DF＝5，
∴FC＝CD﹣DF＝3，
∴S四边形ABFE＝S▱ABCD﹣S△DEF﹣S△BFC＝7×3﹣×5×﹣＝；
（2）存在，如图2，分别延长AE，与CD，则四边形ABCK是矩形，
∴AK＝BC＝1200米，AB＝CK＝800米，
设AN＝x米，则PC＝x米，BN＝（800﹣x）米，
∴MK＝AK﹣AM＝1200﹣（1200﹣5x）＝2x米，PK＝CK﹣CP＝（800﹣x）米，
∴S四边形OPMN＝S矩形ABCK﹣S△AMN﹣S△BON﹣S△OCP﹣S△PKM
＝800×1200﹣x（1200﹣2x）﹣x（1200﹣6x）﹣
＝7（x﹣350）2+470000，
∴当x＝350时，S四边形OPMN最小＝470000（平方米），
AM＝1200﹣2x＝1200﹣7×350＝500＜900，CP＝x＝350＜600，
∴符合设计要求的四边形OPMN面积的最小值为47000平方米，此时．
5. （2021•湖北省宜昌市）如图，在矩形ABCD中，E是边AB上一点，BE＝BC，EF⊥CD，垂足为F．将四边形CBEF绕点C顺时针旋转α（0°＜α＜90°），得到四边形CB'E'F′，B′E′所在的直线分别交直线BC于点G，交直线AD于点P，交CD于点K．E′F′所在的直线分别交直线BC于点H，交直线AD于点Q，连接B′F′交CD于点O．
（1）如图1，求证：四边形BEFC是正方形；
（2）如图2，当点Q和点D重合时．
①求证：GC＝DC；
②若OK＝1，CO＝2，求线段GP的长；
（3）如图3，若BM∥F′B′交GP于点M，tan∠G＝，求的值．
【分析】（1）根据邻边相等的矩形的正方形证明即可．
（2）①证明△CGB′≌△CDF′（ASA），可得结论．
②设正方形的边长为a，利用勾股定理构建方程求出a，再证明GK＝PK，求出PG＝2PK，求出PK可得结论．
（3）如图3中，延长B′F′交CH的延长线于R．由tan∠G＝tan∠F′CH＝＝，设F′H＝x．CF′＝2x，则CH＝x，由△RB′C∽△RF′H，推出＝＝＝，推出CH＝RH，B′F′＝RF′，可得CR＝2CH＝2x，S△CF′R＝2S△CF′H，再由△GB′C∽△GE′H，推出＝＝＝，可得＝＝推出GB＝2（﹣1）x，由△GBM∽△CRF′，可得＝（）2＝[]2＝，由此即可解决问题．
【解答】（1）证明：如图1中，
在矩形ABCD中，∠B＝∠BCD＝90°，
∵EF⊥AB，
∴∠EFB＝90°，
∴四边形BEFC是矩形，
∴BE＝BC，
∴四边形BEFC是正方形．
（2）①证明：如图2中，
∵∠GCK＝∠DCH＝90°，
∴∠CDF′+∠H＝90°，∠KGC+∠H＝90°，
∴∠KGC＝∠CDF′，
∵B′C＝CF′，∠GB′C＝∠CF′D，
∴△CGB′≌△CDF′（ASA），
∴CG＝CD．
②解：设正方形的边长为a，
∵KB′∥CF′，
∴△B′KO∽△F′CO，
∴＝＝，
∴B′K＝B′C＝a，
在Rt△B′KC中，B′K2+B′C2＝CK2，
∴a2+（a）2＝32，
∴a＝，
由＝，可得B′K＝KE′＝a，
∵KE′∥CF′
∴△DKE′∽△DCF′，
∴＝＝＝，
∴DE′＝E′F′＝a，
∴PE′＝2a，
∴PK＝a，
∵DK＝KC，∠P＝∠G，∠DKP＝∠GKC，
∴△PKD≌△GKC（AAS），
∴GK＝PK，
∴PG＝2PK＝5a，
∴PG＝5a＝6．
（3）解：如图3中，延长B′F′交CH的延长线于R．
∵CF′∥GP，RB∥BM，
∴△GB∽△GRB′，∠G＝∠F′CR，
∴tan∠G＝tan∠F′CH＝＝，
设F′H＝x．CF′＝2x，则CH＝x，
∴CB′＝CF′＝E′F′＝BC＝2x，
∵CB′∥HE′，
∴△RB′C∽△RF′H，
∴＝＝＝，
∴CH＝RH，B′F′＝RF′，
∴CR＝2CH＝2x，
∴S△CF′R＝2S△CF′H，
∵CB′∥HE′，
∴△GB′C∽△GE′H，
∴＝＝＝，
∴＝＝
∴GB＝2（﹣1）x，
∵△GBM∽△CRF′，
∴＝（）2＝[]2＝，
∵S△CRF′＝2S△CHF′，
∴＝．
6. （2021•广东省）如题图，在四边形中，，，，点、分别在线段、上，且，，．
（1）求证：；
（2）求证：以为直径的圆与相切；
（3）若，，求的面积．
【答案】
解：（1），设，
，
，
，
又，
，
，
．…………………………2分
（2）如图，取中点，过点作，
，，
，
又，
，
为中点，
，
，
又，，
，
∴
又，
以为直径的圆与相切．
（3），，，
，，，
又，
为等边三角形，，
由（2）得：，
，
，
，在中，．
在中，，
如图，过点，点分别向作垂线交于点，，
，，
，，
．
7. （2021•四川省广元市）如图1，在中，，，点D是边上一点（含端点A、B），过点B作垂直于射线，垂足为E，点F在射线上，且，连接、．
（1）求证：；
（2）如图2，连接，点P、M、N分别为线段、、的中点，连接、、．求的度数及的值；
（3）在（2）的条件下，若，直接写出面积的最大值．
【答案】（1）证明见解析；（2）；；（3）
【解析】
【分析】（1）根据两边对应成比例，夹角相等判定即可．
（2）的值可以根据中位线性质，进行角转换，通过三角形内角和定理求解即可，的比值转换为的比值即可求得.
（3）过点作垂直于的延长线于点，，将相关线段关系转化为CE，可得关系，观察图象，当时，可得最大值．
【详解】（1）证明：∵，
∴,
∵垂直于射线,
∴
又∵
∴,
∵
即：
又∵
∴
（2）解：∵点P、M、N分别为线段、、的中点
∴，，
∴,
∴
又∵
∴
又∵
∴
∴
又∵
∴
又∵
又∵
∴
∴
（3）如下图：
过点作垂直于的延长线于点,
又∵
∴
∴
∴当取得最大值时，取得最大值，
在以的中点为圆心，为直径的圆上运动，
当时，最大，
∴，
8. （2021•浙江省嘉兴市）小王在学习浙教版九上课本第72页例2后，进一步开展探究活动：将一个矩形ABCD绕点A顺时针旋转α（0°＜α≤90°），得到矩形AB′C′D′，连结BD．
[探究1]如图1，当α＝90°时，点C′恰好在DB延长线上．若AB＝1，求BC的长．
[探究2]如图2，连结AC′，过点D′作D′M∥AC′交BD于点M．线段D′M与DM相等吗？请说明理由．
[探究3]在探究2的条件下，射线DB分别交AD′，AC′于点P，N（如图3），发现线段DN，MN，PN存在一定的数量关系，请写出这个关系式，并加以证明．
【分析】（1）如图1，设BC＝x，由旋转的性质得出AD'＝AD＝BC＝x，D'C＝AB'＝AB＝1，证明△D'C'B∽△ADB，由相似三角形的性质得出，由比例线段得出方程，求出x的值即可得出答案；
（2）连接DD'，证明△AC'D'≌△DAB（SAS），由全等三角形的性质得出∠D'AC'＝∠ADB，由等腰三角形的性质得出∠ADD'＝∠AD'D，证出∠MDD'＝∠MD'D，则可得出结论；
（3）连接AM，证明△AD'M≌△ADM（SSS），由全等三角形的性质得出∠MAD'＝∠MAD，得出MN＝AN，证明△NPA∽△NAD，由相似三角形的性质得出，则可得出结论．
【解答】解：（1）如图1，设BC＝x，
∵矩形ABCD绕点A顺时针旋转90°得到矩形AB′C′D′，
∴点A，B，D’在同一直线上，
∴AD'＝AD＝BC＝x，D'C＝AB'＝AB＝1，
∴D'B＝AD'﹣AB＝x﹣1，
∵∠BAD＝∠D'＝90°，
∴D'C'∥DA，
又∵点C'在DB的延长线上，
∴△D'C'B∽△ADB，
∴，
∴，
解得x1＝，x2＝（不合题意，舍去），
∴BC＝．
（2）D'M＝DM．
证明：如图2，连接DD'，
∵D'M∥AC'，
∴∠AD'M＝∠D'AC'，
∵AD'＝AD，∠AD'C'＝∠DAB＝90°，D'C'＝AB，
∴△AC'D'≌△DAB（SAS），
∴∠D'AC'＝∠ADB，
∴∠ADB＝∠AD'M，
∵AD'＝AD，
∴∠ADD'＝∠AD'D，
∴∠MDD'＝∠MD'D，
∴D'M＝DM；
（3）关系式为MN2＝PN•DN．
证明：如图3，连接AM，
∵D'M＝DM，AD'＝AD，AM＝AM，
∴△AD'M≌△ADM（SSS），
∴∠MAD'＝∠MAD，
∵∠AMN＝∠MAD+∠NDA，∠NAM＝∠MAD'+∠NAP，
∴∠AMN＝∠NAM，
∴MN＝AN，
在△NAP和△NDA中，∠ANP＝∠DNA，∠NAP＝∠NDA，
∴△NPA∽△NAD，
∴，
∴AN2＝PN•DN，
∴MN2＝PN•DN．
9. （2021•浙江省绍兴市）如图，矩形ABCD中，AB＝4，点F是对角线BD上一动点，∠ADB＝30°．连结EF
（1）若EF⊥BD，求DF的长；
（2）若PE⊥BD，求DF的长；
（3）直线PE交BD于点Q，若△DEQ是锐角三角形，求DF长的取值范围．
【分析】（1）由题意得点P在BD上，根据含30°直角三角形的性质即可求解；
（2）由对称可得△DEF是等腰三角形，分两种情况画出图形，根据含30°直角三角形的性质即可求解；
（3）分两种情况画出图形，根据中点的定义以及直角三角形的性质分别求出EM、FM、DM的值，即可得出DF的值，结合（2）中求得的DF的值即可得出答案。
【解答】解：（1）∵点D、点P关于直线EF的对称，
∴点P在BD上，
∵四边形ABCD是矩形，
∴∠BAD＝90°，
∵AB＝4，∠ADB＝30°．
∴AD＝4，
∵点E是边AD的中点，
∴DE＝2，
∵EF⊥BD，
∴DF＝8；
（2）①如图2，
∵PE⊥BD，∠ADB＝30°．
∴∠PED＝60°,
由对称可得，EF平分∠PED，
∴∠DEF＝∠PEF＝30°，
∴△DEF是等腰三角形，
∴DF＝EF,
∵PE⊥BD,∠ADB＝30°，
∴QE＝,
∵∠PEF＝30°，
∴EF＝2,
∴DF＝EF＝2；
②如图5，
∵PE⊥BD，∠ADB＝30°．
∴∠PED＝120°,
由对称可得，PF＝DF,EF平分∠PED，
∴∠DEF＝∠PEF＝120°，
∴∠EFD＝30°,
∴△DEF是等腰三角形，
∵PE⊥BD,
∴QD＝QF＝DF,
∵PE⊥BD,∠ADB＝30°，
∴QE＝,QD＝3
∴DF＝7QD＝6；
∴DF的长为2或6；
（3）由（2）得，当∠DQE＝90°时,
当∠DEQ＝90°时，
第一种情况，如图4，
∵EF平分∠PED,
∴∠DEF＝45°,
过点F作FM⊥AD于点M，设EM＝a,DM＝a，
∴a+a＝2，
∴a＝8﹣,DF＝6﹣8,
∴2<DF<；
第二种情况,如图5,
∵EF平分∠AEQ,
∴∠MEF＝45°,
过点F作FM⊥AD于点M，设EM＝a,DM＝a，
∴a﹣a＝2，
∴a＝5+,DF＝6+6,
∵6+5＞8,
∴DF最大值为5，
∴6<DF≤8。
综上，DF长的取值范围为3<<6﹣2<DF≤8．
10. （2021•浙江省温州市）如图，在▱ABCD中，E，F是对角线BD上的两点（点E在点F左侧）
（1）求证：四边形AECF是平行四边形；
（2）当AB＝5，tan∠ABE＝，∠CBE＝∠EAF时
【分析】（1）证AE∥CF，再证△ABE≌△CDF（AAS），得AE＝CF，即可得出结论；
（2）由锐角三角函数定义和勾股定理求出AE＝3，BE＝4，再证∠ECF＝∠CBE，则tan∠CBE＝tan∠ECF，得＝，求出EF＝﹣2，进而得出答案．
【解答】（1）证明：∵∠AEB＝∠CFD＝90°，
∴AE⊥BD，CF⊥BD，
∴AE∥CF，
∵四边形ABCD是平行四边形，
∴AB＝CD，AB∥CD，
∴∠ABE＝∠CDF，
在△ABE和△CDF中，
，
∴△ABE≌△CDF（AAS），
∴AE＝CF，
∴四边形AECF是平行四边形；
（2）解：在Rt△ABE中，tan∠ABE＝＝，
设AE＝4a，则BE＝4a，
由勾股定理得：（3a）3+（4a）2＝52，
解得：a＝1或a＝﹣2（舍去），
∴AE＝3，BE＝4，
由（1）得：四边形AECF是平行四边形，
∴∠EAF＝∠ECF，CF＝AE＝2，
∵∠CBE＝∠EAF，
∴∠ECF＝∠CBE，
∴tan∠CBE＝tan∠ECF，
∴＝，
∴CF2＝EF×BF，
设EF＝x，则BF＝x+4，
∴52＝x（x+4），
解得：x＝﹣5或x＝﹣,（舍去），
即EF＝﹣2，
由（1）得：△ABE≌△CDF，
∴BE＝DF＝4，
∴BD＝BE+EF+DF＝8+﹣2+4＝8+．
11. （2021•湖北省荆门市）如图，点E是正方形ABCD的边BC上的动点，∠AEF＝90°，且EF＝AE，FH⊥BH．
（1）求证：BE＝CH；
（2）若AB＝3，BE＝x，用x表示DF的长．
【分析】（1）由正方形ABCD，∠AEF＝90°，FH⊥BH，可得∠H＝∠B，∠AEB＝∠F，从而△ABE≌△EHF，可得EH＝AB＝BC，即可证明CH＝BE；
（2）连接DF，过F作FP⊥CD于P，证明四边形PCHF是正方形，可得PF＝CP＝BE＝x，DP＝DC﹣CP＝3﹣x，即可在Rt△DPF中，得DF＝．
【解答】（1）证明：∵正方形ABCD，
∴∠B＝90°，AB＝BC，
∵FH⊥BH，
∴∠H＝90°＝∠B，∠F＝90°﹣∠FEH，
∵∠AEF＝90°，
∴∠AEB＝90°﹣∠FEH，
∴∠AEB＝∠F，
在△ABE和△EHF中，
，
∴△ABE≌△EHF（AAS），
∴EH＝AB＝BC，BE＝FH，
∴EH﹣EC＝BC﹣EC，即CH＝BE；
（2）连接DF，过F作FP⊥CD于P，如图：
∵∠H＝∠DCH＝∠FPC＝90°，
∴四边形PCHF是矩形，
由（1）知：BE＝FH＝CH，
∴四边形PCHF是正方形，
∴PF＝CP＝CH＝BE＝x，
∵DC＝AB＝3，
∴DP＝DC﹣CP＝3﹣x，
Rt△DPF中，DF＝，
∴DF＝＝．
12. （2021•海南省）如图1，在正方形ABCD中，点E是边BC上一点，且点E不与点B、C重合，点F是BA的延长线上一点，且AF＝CE．
（1）求证：△DCE≌△DAF；
（2）如图2，连接EF，交AD于点K，过点D作DH⊥EF，垂足为H，延长DH交BF于点G，连接HB，HC．
①求证：HD＝HB；
②若DK•HC＝，求HE的长．
【答案】（1）见解析；（2）①见解析；②．
【解析】
【分析】（1）直接根据SAS证明即可；
（2）①根据（1）中结果及题意，证明为等腰直角三角形，根据直角三角形斜边上的中线即可证明；②根据已知条件，先证明，再证明，然后根据等腰直角三角形的性质即可求出的长．
【详解】（1）证明：∵四边形是正方形，
．
又，
．
（2）①证明；由（1）得，
．
．
为等腰直角三角形．
又，
点H为的中点．
．
同理，由是斜边上的中线得，
．
．
②∵四边形是正方形，
．
又，
．
．
又为等腰直角三角形，
．
．
四边形是正方形，
．
．
．
．
．
又∵在等腰直角三角形中，
．
．
13. （2021•广西玉林市）如图，在四边形ABCD中，对角线AC与BD交于点O，已知OA＝OC，OB＝OD，过点O作EF⊥BD，分别交AB、DC于点E，F，连接DE，BF．
（1）求证：四边形DEBF是菱形：
（2）设AD∥EF，AD+AB＝12，BD＝4，求AF的长．
【分析】（1）先根据对角线互相平分证得四边形ABCD为平行四边形，在证得△DOF≌△BOE，从而得到DF∥BE，DF＝BE，得到四边形DEBF为平行四边形，根据对角线互相垂直的平行四边形是菱形从而证得结论；
（2）过点F作FG⊥AB于点G，根据勾股定理求得AD、AB的长度，从而得到∠ABD＝30°，根据菱形性质得到△BEF为等边三角形，再根据勾股定理求出AG和GF的长度，根据勾股定理求出AF的长．
【解答】（1）证明：∵OA＝OC，OB＝OD，
∴四边形ABCD为平行四边形，
∴AB∥CD，
∴∠ABD＝∠CDB，
在△BOE和△DOF中，
，
∴BE＝DF，
∵BE∥DF，
∴四边形DEBF是平行四边形，
∵EF⊥BD，
∴四边形DEBF是菱形；
（2）过点F作FG⊥AB于点G，如图，
∵AD∥EF，EF⊥BD，
∴∠ADB＝90°，
∴在Rt△ABD中，AD2+BD2＝AB2，
∵AD+AB＝12，BD＝4，
∴AD2+（4）2＝（12﹣AD）2，
解得AD＝4，AB＝8，
∴∠ABD＝30°，
∵四边形DEBF是菱形，
∴∠EBF＝2∠ABD＝60°，
∴△BEF是等边三角形，
∵OB＝OD，EF∥AD，
∴AE＝BE＝4，
∵FG⊥BE，
∴EG＝BG＝2，
在Rt△BGF中，BF＝4，BG＝2，
根据勾股定理得，FG＝，
在Rt△AGF中，AG＝6，
根据勾股定理得，
AF＝＝＝4．
14. （2021•广西贺州市）如图，在四边形中，，，，交于点，过点作，垂足为，且．
（1）求证：四边形是菱形；
（2）若，求的面积．
【答案】（1）见解析；（2）
【解析】
【分析】（1）先利用角平分线判定定理证得，再由已知角的等量关系推出，并可得，则可证明四边形是平行四边形，最后由得，即可证得结论；
（2）由菱形的性质可得，再根据角的等量关系求出，则可利用三角函数求得，此题得解．
【详解】（1）证明：如图，
∵，
∴，
又∵，且，
∴为的角平分线，
∴，
∵，
∴，
∵，
∴，
∴，
又∵，
∴四边形是平行四边形，
∵，
∴，
∴四边形是菱形．
（2）解：由（1）得四边形是菱形，
∴，
∵，，
∴，
又∵，
∴，
∴，
∴．
15. （2021•江苏省无锡市）已知四边形ABCD是边长为1的正方形，点E是射线BC上的动点，以AE为直角边在直线BC的上方作等腰直角三角形AEF，∠AEF＝90°，设BE＝m．
（1）如图，若点E在线段BC上运动，EF交CD于点P，AF交CD于点Q，连结CF，
①当m＝时，求线段CF的长；
②在△PQE中，设边QE上的高为h，请用含m的代数式表示h，并求h的最大值；
（2）设过BC的中点且垂直于BC的直线被等腰直角三角形AEF截得的线段长为y，请直接写出y与m的关系式．
【分析】（1）①过F作FG⊥BC于G，连接CF，先证明△ABE≌△EGF，可得FG＝BE＝，EG＝AB＝BC，则EG﹣EC＝BC﹣EC，即CG＝BE＝，再在Rt△CGF中，即可求CF＝；
②△ABE绕A逆时针旋转90°，得△ADE'，过P作PH⊥EQ于H，由△ABE≌△ADE'，∠B＝∠ADE'＝90°，∠BAE＝∠DAE'，∠AEB＝∠E'，AE＝AE'，BE＝DE'，可得C、D、E'共线，由△EAQ≌△E'AQ，可得∠E'＝∠AEQ，故∠AEB＝∠AEQ，从而∠QEP＝90°﹣∠AEQ＝90°﹣∠AEB＝∠CEP，即EF是∠QEC的平分线，有PH＝PC，用△ABE∽△ECP，可求CP＝m（1﹣m），即可得h＝﹣m2+m；
（2）分两种情况：①当m＜时，由△ABE∽△ECP，可求HG＝﹣m2+m，根据MG∥CD，G为BC中点，可得MN＝DQ，设DQ＝x，则EQ＝x+m，CQ＝1﹣x，Rt△EQC中，EC2+CQ2＝EQ2，可得MN＝，故y＝NH＝MG﹣HG﹣MN＝1﹣m﹣+m2，
②当m＞时，由MG∥AB，可得HG＝，同①可得MN＝DQ＝，即可得y＝，
【解答】解：（1）①过F作FG⊥BC于G，连接CF，如图：
∵四边形ABCD是正方形，∠AEF＝90°，
∴∠BAE＝90°﹣∠AEB＝∠EFG，∠B＝∠G＝90°，
∵等腰直角三角形AEF，
∴AE＝EF，
在△ABE和△EGF中，
，
∴△ABE≌△EGF（AAS），
∴FG＝BE＝，EG＝AB＝BC，
∴EG﹣EC＝BC﹣EC，即CG＝BE＝，
在Rt△CGF中，CF＝＝；
②△ABE绕A逆时针旋转90°，得△ADE'，过P作PH⊥EQ于H，如图：
∵△ABE绕A逆时针旋转90°，得△ADE'，
∴△ABE≌△ADE'，∠B＝∠ADE'＝90°，∠BAE＝∠DAE'，∠AEB＝∠E'，AE＝AE'，BE＝DE'，
∴∠ADC+∠ADE'＝180°，
∴C、D、E'共线，
∵∠BAE+∠EAD＝90°，
∴∠DAE'+∠EAD＝90°，
∵∠EAF＝45°，
∴∠EAF＝∠E'AF＝45，
在△EAQ和△E'AQ中，
，
∴△EAQ≌△E'AQ（SAS），
∴∠E'＝∠AEQ，EQ＝E'Q，
∴∠AEB＝∠AEQ，EQ＝DQ+DE'＝DQ+BE，
∴∠QEP＝90°﹣∠AEQ＝90°﹣∠AEB＝∠CEP，即EF是∠QEC的平分线，
又∠C＝90°，PH⊥EQ，
∴PH＝PC，
∵∠BAE＝∠CEP，∠B＝∠C＝90°，
∴△ABE∽△ECP，
∴＝，即＝，
∴CP＝m（1﹣m），
∴PH＝h＝﹣m2+m＝﹣（m﹣）2+，
∴m＝时，h最大值是；
（2）①当m＜时，如图：
∵∠BAE＝90°﹣∠AEB＝∠HEG，∠B＝∠HGE＝90°，
∴△ABE∽△ECP，
∴＝，即＝，
∴HG＝﹣m2+m，
∵MG∥CD，G为BC中点，
∴MN为△ADQ的中位线，
∴MN＝DQ，
由（1）知：EQ＝DQ+BE，
设DQ＝x，则EQ＝x+m，CQ＝1﹣x，
Rt△EQC中，EC2+CQ2＝EQ2，
∴（1﹣m）2+（1﹣x）2＝（x+m）2，
解得x＝，
∴MN＝，
∴y＝NH＝MG﹣HG﹣MN
＝1﹣（﹣m2+m）﹣
＝1﹣m﹣+m2，
②当m＞时，如图：
∵MG∥AB，
∴＝，即＝，
∴HG＝，
同①可得MN＝DQ＝，
∴HN＝MG﹣HG﹣MN
＝1﹣﹣
＝，
∴y＝，
综上所述，y＝1﹣m﹣+m2或y＝．
16. （2021•齐齐哈尔市）综合与实践
数学实践活动，是一种非常有效的学习方式．通过活动可以激发我们的学习兴趣，提高动手动脑能力，拓展思推空间，丰富数学体验．让我们一起动手来折一折、转一转、剪一剪，体会活动带给我们的乐趣．
折一折：将正方形纸片ABCD折叠，使边AB、AD都落在对角线AC上，展开得折痕AE、AF，连接EF，如图1．
（1）_________，写出图中两个等腰三角形：_________（不需要添加字母）；
转一转：将图1中的绕点A旋转，使它的两边分别交边BC、CD于点P、Q，连接PQ，如图2．
（2）线段BP、PQ、DQ之间的数量关系为_________；
（3）连接正方形对角线BD，若图2中的的边AP、AQ分别交对角线BD于点M、点N．如图3，则________；
剪一剪：将图3中的正方形纸片沿对角线BD剪开，如图4．
（4）求证：．
【答案】（1）45，，；（2）；（3）；（4）见解析
【解析】
【分析】（1）由翻折的性质可知：，，根据正方形的性质：, ，则，为等腰三角形；
（2）如图：将顺时针旋转，证明全等，即可得出结论；
（3）证明即可得出结论；
（4）根据半角模型，将顺时针旋转，连接，可得，通过得出，为直角三角形，结合勾股定理即可得出结论．
【详解】（1）由翻折的性质可知：
为正方形
，
为等腰三角形
（2）如图：将顺时针旋转，
由旋转的性质可得：，
由（1）中结论可得
为正方形，
在和中
（3）为正方形对角线
，
，
（4）如图：将顺时针旋转，连接，
由（2）中的结论可证
根据旋转的性质可得：，
在中有
17. （2021•深圳）在正方形中，等腰直角，，连接，H为中点，连接、、，发现和为定值.
（1）①__________；②__________.
③小明为了证明①②，连接交于O，连接，证明了和的关系，请你按他的思路证明①②.
（2）小明又用三个相似三角形（两个大三角形全等）摆出如图2，，（）
求①__________（用k的代数式表示）
②__________（用k、的代数式表示）
【考点】几何探究型问题
【解析】
（1）；②45°
③证明：如图所示：
由正方形性质得：，O为的中点
又∵H为的中点，则，
∴是等腰直角三角形
∴
∴
∵
∴，又∵
∴
又
∴，又∵
∴
∴，
∴
（2）① ②
理由如下：
①如图，连接，与交于O点，连接
由（1）的第③问同理可证：
∴
②方法1：
由①得：
，则
在中，，
不妨令，，如图作
则：，
则
由勾股定理解得：
∴.
方法2：
由方法①得：
在中，，
不妨令，，作，垂足为N
在中，，
则
在中由勾股定理解得：
，
∴
18. （2021•浙江省衢州卷）【推理】
如图1，在正方形ABCD中，点E是CD上一动点，将正方形沿着BE折叠，点C落在点F处，连结BE，CF，延长CF交AD于点G．
（1）求证：．
【运用】
（2）如图2，在【推理】条件下，延长BF交AD于点H．若，，求线段DE的长．
【拓展】
（3）将正方形改成矩形，同样沿着BE折叠，连结CF，延长CF，BF交直线AD于G，两点，若，，求的值（用含k的代数式表示）．
【答案】（1）见解析；（2）；（3）或
19. （2021•绥化市）如图所示，四边形为正方形，在中，的延长线与的延长线交于点，点在同一条直线上．
（1）求证：；
（2）当时，求的值；
（3）当时，求的值．
【答案】（1）见解析；（2）；（3）．
【解析】
【分析】（1）已知正方形和，用“边角边”证明两三角形全等即可；
（2）方法一：过作交于点，过作交于点，则，从而求的，
方法二：连接交于，交于，构造相似三角形，从而求得；
（3）不在直角三角形中，过点作交于点，过点作交于点，求得结果．
【详解】（1）∵四边形为正方形
在和中
．
（2）方法一：
，
为正方形对角线
设，则
在三角形中
过作交于点，过作交于点
是等腰直角三角形
∴，
．
方法二：
连接交于，交于
∵正方形
，，
，
∴，
，，
为中点
，
设
（3）过点作交于点，过点作交于点
，
，
为等腰直角三角形
，
，
，
在中
．
2021全国中考真题分类汇编（四边形）
----命题、四边形中的计算与证明（压轴题）
一、选择题
1. （2021•湖南省衡阳市）下列命题是真命题的是（ ）
A．正六边形的外角和大于正五边形的外角和
B．正六边形的每一个内角为120°
C．有一个角是60°的三角形是等边三角形
D．对角线相等的四边形是矩形
2. （2021•怀化市）以下说法错误的是（ ）
A．多边形的内角大于任何一个外角
B．任意多边形的外角和是360°
C．正六边形是中心对称图形
D．圆内接四边形的对角互补
3. （2021•岳阳市） 下列命题是真命题的是（ ）
A. 五边形内角和是 B. 三角形的任意两边之和大于第三边
C. 内错角相等 D. 三角形的重心是这个三角形的三条角平分线的交点
4. （2021•四川省达州市）以下命题是假命题的是（ ）
A．的算术平方根是2
B．有两边相等的三角形是等腰三角形
C．一组数据：3，﹣1，1，1，2，4的中位数是1.5
D．过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行
5. （2021•四川省广元市）下列命题中，真命题是（ ）
A.
B. 对角线互相垂直的四边形是菱形
C. 顺次连接矩形各边中点的四边形是正方形
D. 已知抛物线，当时，
6. （2021•四川省凉山州）下列命题中，假命题是（ ）
A. 直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半
B. 等腰三角形顶角的平分线，底边上的中线，底边上的高相互重合
C. 若，则点B是线段AC的中点
D. 三角形三条边的垂直平分线的交点叫做这个三角形的外心
7. （2021•泸州市）下列命题是真命题的是（ ）
A. 对角线相等的四边形是平行四边形
B. 对角线互相平分且相等的四边形是矩形
C. 对角线互相垂直的四边形是菱形
D. 对角线互相垂直平分的四边形是正方形
8. （2021•遂宁市）下列说法正确的是（ ）
A. 角平分线上的点到角两边的距离相等
B. 平行四边形既是轴对称图形，又是中心对称图形
C. 在代数式，，，，，中，，，是分式
D. 若一组数据2、3、x、1、5的平均数是3，则这组数据的中位数是4
9. （2021•绥化市）下列命题是假命题的是（ ）
A. 任意一个三角形中，三角形两边的差小于第三边
B. 三角形的中位线平行于三角形的第三边，并且等于第三边的一半
C. 如果一个角的两边分别平行于另一个角的两边，那么这两个角一定相等
D. 一组对边平行且相等的四边形是平行四边形
10. （2021•呼和浩特市）以下四个命题：①任意三角形的一条中位线与第三边上的中线互相平分②A，B，C，D，E，F六个足球队进行单循环赛，若A，B，C，D，E分别赛了5，4，3，2，1场，则由此可知，还没有与B队比赛的球队可能是D队③两个正六边形一定位似④有13人参加捐款，其中小王的捐款数比13人捐款的平均数多2元，则小王的捐款数不可能最少，但可能只比最少的多．比其他的都少．其中真命题的个数有( )
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
11. (2021•内蒙古包头市)下列命题正确的是（ ）
A. 在函数中，当时，y随x的增大而减小
B. 若，则
C. 垂直于半径的直线是圆的切线
D. 各边相等的圆内接四边形是正方形
12. （2021•黑龙江省龙东地区）如图，在正方形中，对角线与相交于点，点在的延长线上，连接，点是的中点，连接交于点，连接，若，．则下列结论：①；②；③；④；⑤点D到CF的距离为．其中正确的结论是（ ）
A. ①②③④ B. ①③④ C. ①②③⑤ D. ①②④⑤
13.（2021•山东省泰安市）如图，在矩形ABCD中，AB＝5，BC＝5，点P在线段BC上运动（含B、C两点），连接AP，以点A为中心，将线段AP逆时针旋转60°到AQ，连接DQ，则线段DQ的最小值为（ ）
A． B． C． D．3
14. （2021•四川省南充市）如图，在矩形ABCD中，AB＝15，BC＝20，把边AB沿对角线BD平移，点A′，B′分别对应点A，B给出下列结论：
①顺次连接点A′，B′，C，D的图形是平行四边形；
②点C到它关于直线AA′的对称点的距离为48；
③A′C﹣B′C的最大值为15；
④A′C+B′C的最小值为9．
其中正确结论的个数是（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
15. （2021•四川省眉山市）如图，在矩形ABCD中，对角线AC，BD相交于点O，AB＝6，∠DAC＝60°，点F在线段AO上从点A至点O运动，连接DF，以DF为边作等边三角形DFE，点E和点A分别位于DF两侧，下列结论：①∠BDE＝∠EFC；②ED＝EC；③∠ADF＝∠ECF；④点E运动的路程是2，其中正确结论的序号为（ ）
A．①④ B．①②③ C．②③④ D．①②③④
二．填空题
1. （2021•江苏省无锡市）下列命题中，正确命题的个数为 ．
①所有的正方形都相似
②所有的菱形都相似
③边长相等的两个菱形都相似
④对角线相等的两个矩形都相似
2.（2021•四川省广元市）如图，在正方形中，点O是对角线的中点，点P在线段上，连接并延长交于点E，过点P作交于点F，连接、，交于G，现有以下结论：①；②；③；④为定值；⑤．以上结论正确的有________（填入正确的序号即可）．
3. （2021•遂宁市）如图，正方形ABCD中，点E是CD边上一点，连结BE，以BE为对角线作正方形BGEF，边EF与正方形ABCD的对角线BD相交于点H，连结AF，有以下五个结论：①；②；③；④；⑤若，则，你认为其中正确是_____（填写序号）
4. （2021•天津市）如图，正方形的边长为4，对角线相交于点O，点E，F分别在的延长线上，且，G为的中点，连接，交于点H，连接，则的长为________．
5. （2021•湖南省张家界市） 如图,在正方形外取一点,连接,,,过点作的垂线交于点,若,.下列结论:①；②；③点到直线的距离为；④，其中正确结论的序号为 .
6. （2021•福建省）如图，在矩形ABCD中，AB＝4，AD＝5，点E，F分别是边AB，BC上的动点，点E不与A，B重合，且EF＝AB，G是五边形AEFCD内满足GE＝GF且∠EGF＝90°的点．现给出以下结论：
①∠GEB与∠GFB一定互补；
②点G到边AB，BC的距离一定相等；
③点G到边AD，DC的距离可能相等；
④点G到边AB的距离的最大值为2．
其中正确的是 .（写出所有正确结论的序号）
7. （2021•广西贺州市）如图．在边长为6的正方形中，点，分别在，上，且，，垂足为，是对角线的中点，连接、则的长为________．
8.（2021•湖北省黄石市） 如图，在正方形中，点、分别在边、上，且，交于点，交于点．
（1）若正方形的边长为2，则的周长是______．
（2）下列结论：①；②若是的中点，则；③连接，则为等腰直角三角形．其中正确结论的序号是______（把你认为所有正确的都填上）．
三、解答题
1. （2021•辽宁省本溪市）在▱中，，平分，交对角线于点G，交射线于点E，将线段绕点E顺时针旋转得线段．
（1）如图1，当时，连接，请直接写出线段和线段的数量关系；
（2）如图2，当时，过点B作于点，连接，请写出线段，，之间的数量关系，并说明理由；
（3）当时，连接，若，请直接写出与面积的比值．
2. （2021•宿迁市）已知正方形ABCD与正方形AEFG，正方形AEFG绕点A旋转一周．
(1)如图①，连接BG、CF，求的值；
(2)当正方形AEFG旋转至图②位置时，连接CF、BE，分别去CF、BE的中点M、N，连接MN、试探究：MN与BE的关系，并说明理由；
(3)连接BE、BF，分别取BE、BF的中点N、Q，连接QN，AE=6，请直接写出线段QN扫过的面积．
3. （2021•山东省临沂市）如图，已知正方形ABCD，点E是BC边上一点，将△ABE沿直线AE折叠，点B落在F处，连接BF并延长，与∠DAF的平分线相交于点H，与AE，CD分别相交于点G，M，连接HC．
（1）求证：AG＝GH；
（2）若AB＝3，BE＝1，求点D到直线BH的距离；
（3）当点E在BC边上（端点除外）运动时，∠BHC的大小是否变化？为什么？
4. （2021•陕西省）问题提出
（1）如图1，在▱ABCD中，∠A＝45°，AD＝6，E是AD的中点，且DF＝5，求四边形ABFE的面积．（结果保留根号）
问题解决
（2）某市进行河滩治理，优化美化人居生态环境．如图2所示，现规划在河畔的一处滩地上规划一个五边形河畔公园ABCDE．按设计要求，使点O、P、M、N分别在边BC、CD、AE、AB上，且满足BO＝2AN＝2CP，∠A＝∠B＝∠C＝90°，AB＝800m，CD＝600m，AE＝900m．为满足人工湖周边各功能场所及绿化用地需要，是否存在符合设计要求的面积最小的四边形人工湖OPMN？若存在，求四边形OPMN面积的最小值及这时点N到点A的距离，请说明理由．
5. （2021•湖北省宜昌市）如图，在矩形ABCD中，E是边AB上一点，BE＝BC，EF⊥CD，垂足为F．将四边形CBEF绕点C顺时针旋转α（0°＜α＜90°），得到四边形CB'E'F′，B′E′所在的直线分别交直线BC于点G，交直线AD于点P，交CD于点K．E′F′所在的直线分别交直线BC于点H，交直线AD于点Q，连接B′F′交CD于点O．
（1）如图1，求证：四边形BEFC是正方形；
（2）如图2，当点Q和点D重合时．
①求证：GC＝DC；
②若OK＝1，CO＝2，求线段GP的长；
（3）如图3，若BM∥F′B′交GP于点M，tan∠G＝，求的值．
6. （2021•广东省）如题图，在四边形中，，，，点、分别在线段、上，且，，．
（1）求证：；
（2）求证：以为直径的圆与相切；
（3）若，，求的面积．
7. （2021•四川省广元市）如图1，在中，，，点D是边上一点（含端点A、B），过点B作垂直于射线，垂足为E，点F在射线上，且，连接、．
（1）求证：；
（2）如图2，连接，点P、M、N分别为线段、、的中点，连接、、．求的度数及的值；
（3）在（2）的条件下，若，直接写出面积的最大值．
8. （2021•浙江省嘉兴市）小王在学习浙教版九上课本第72页例2后，进一步开展探究活动：将一个矩形ABCD绕点A顺时针旋转α（0°＜α≤90°），得到矩形AB′C′D′，连结BD．
[探究1]如图1，当α＝90°时，点C′恰好在DB延长线上．若AB＝1，求BC的长．
[探究2]如图2，连结AC′，过点D′作D′M∥AC′交BD于点M．线段D′M与DM相等吗？请说明理由．
[探究3]在探究2的条件下，射线DB分别交AD′，AC′于点P，N（如图3），发现线段DN，MN，PN存在一定的数量关系，请写出这个关系式，并加以证明．
9. （2021•浙江省绍兴市）如图，矩形ABCD中，AB＝4，点F是对角线BD上一动点，∠ADB＝30°．连结EF
（1）若EF⊥BD，求DF的长；
（2）若PE⊥BD，求DF的长；
（3）直线PE交BD于点Q，若△DEQ是锐角三角形，求DF长的取值范围．
10. （2021•浙江省温州市）如图，在▱ABCD中，E，F是对角线BD上的两点（点E在点F左侧）
（1）求证：四边形AECF是平行四边形；
（2）当AB＝5，tan∠ABE＝，∠CBE＝∠EAF时
11. （2021•湖北省荆门市）如图，点E是正方形ABCD的边BC上的动点，∠AEF＝90°，且EF＝AE，FH⊥BH．
（1）求证：BE＝CH；
（2）若AB＝3，BE＝x，用x表示DF的长．
12. （2021•海南省）如图1，在正方形ABCD中，点E是边BC上一点，且点E不与点B、C重合，点F是BA的延长线上一点，且AF＝CE．
（1）求证：△DCE≌△DAF；
（2）如图2，连接EF，交AD于点K，过点D作DH⊥EF，垂足为H，延长DH交BF于点G，连接HB，HC．
①求证：HD＝HB；
②若DK•HC＝，求HE的长．
13. （2021•广西玉林市）如图，在四边形ABCD中，对角线AC与BD交于点O，已知OA＝OC，OB＝OD，过点O作EF⊥BD，分别交AB、DC于点E，F，连接DE，BF．
（1）求证：四边形DEBF是菱形：
（2）设AD∥EF，AD+AB＝12，BD＝4，求AF的长．
14. （2021•广西贺州市）如图，在四边形中，，，，交于点，过点作，垂足为，且．
（1）求证：四边形是菱形；
（2）若，求的面积．
15. （2021•江苏省无锡市）已知四边形ABCD是边长为1的正方形，点E是射线BC上的动点，以AE为直角边在直线BC的上方作等腰直角三角形AEF，∠AEF＝90°，设BE＝m．
（1）如图，若点E在线段BC上运动，EF交CD于点P，AF交CD于点Q，连结CF，
①当m＝时，求线段CF的长；
②在△PQE中，设边QE上的高为h，请用含m的代数式表示h，并求h的最大值；
（2）设过BC的中点且垂直于BC的直线被等腰直角三角形AEF截得的线段长为y，请直接写出y与m的关系式．
16. （2021•齐齐哈尔市）综合与实践
数学实践活动，是一种非常有效的学习方式．通过活动可以激发我们的学习兴趣，提高动手动脑能力，拓展思推空间，丰富数学体验．让我们一起动手来折一折、转一转、剪一剪，体会活动带给我们的乐趣．
折一折：将正方形纸片ABCD折叠，使边AB、AD都落在对角线AC上，展开得折痕AE、AF，连接EF，如图1．
（1）_________，写出图中两个等腰三角形：_________（不需要添加字母）；
转一转：将图1中的绕点A旋转，使它的两边分别交边BC、CD于点P、Q，连接PQ，如图2．
（2）线段BP、PQ、DQ之间的数量关系为_________；
（3）连接正方形对角线BD，若图2中的的边AP、AQ分别交对角线BD于点M、点N．如图3，则________；
剪一剪：将图3中的正方形纸片沿对角线BD剪开，如图4．
（4）求证：．
17. （2021•深圳）在正方形中，等腰直角，，连接，H为中点，连接、、，发现和为定值.
（1）①__________；②__________.
③小明为了证明①②，连接交于O，连接，证明了和的关系，请你按他的思路证明①②.
（2）小明又用三个相似三角形（两个大三角形全等）摆出如图2，，（）
求①__________（用k的代数式表示）
②__________（用k、的代数式表示）
【考点】几何探究型问题
【解析】
（1）；②45°
③证明：如图所示：
由正方形性质得：，O为的中点
又∵H为的中点，则，
∴是等腰直角三角形
∴
∴
∵
∴，又∵
∴
又
∴，又∵
∴
∴，
∴
（2）① ②
理由如下：
①如图，连接，与交于O点，连接
由（1）的第③问同理可证：
∴
②方法1：
由①得：
，则
在中，，
不妨令，，如图作
则：，
则
由勾股定理解得：
∴.
方法2：
由方法①得：
在中，，
不妨令，，作，垂足为N
在中，，
则
在中由勾股定理解得：
，
∴
18. （2021•浙江省衢州卷）【推理】
如图1，在正方形ABCD中，点E是CD上一动点，将正方形沿着BE折叠，点C落在点F处，连结BE，CF，延长CF交AD于点G．
（1）求证：．
【运用】
（2）如图2，在【推理】条件下，延长BF交AD于点H．若，，求线段DE的长．
【拓展】
（3）将正方形改成矩形，同样沿着BE折叠，连结CF，延长CF，BF交直线AD于G，两点，若，，求的值（用含k的代数式表示）．
19. （2021•绥化市）如图所示，四边形为正方形，在中，的延长线与的延长线交于点，点在同一条直线上．
答案
一、选择题
1. （2021•湖南省衡阳市）下列命题是真命题的是（ ）
A．正六边形的外角和大于正五边形的外角和
B．正六边形的每一个内角为120°
C．有一个角是60°的三角形是等边三角形
D．对角线相等的四边形是矩形
【分析】根据多边形的外角和都是360度对A作出判断；
根据多边形的内角和公式求出正六边形的内角和，再求出每个内角对B作出判断；
根据等边三角形的判定对C作出判断；
根据矩形的判定对D作出判断．
【解答】解：A．每个多边形的外角和都是360°，故错误，假命题；
B．正六边形的内角和是720°，每个内角是120°，故正确，真命题；
C．有一个角是60°的等腰三角形是等边三角形，故错误，假命题；
D．对角线相等的平行四边形是矩形，故错误，假命题．
故选：B．
2. （2021•怀化市）以下说法错误的是（ ）
A．多边形的内角大于任何一个外角
B．任意多边形的外角和是360°
C．正六边形是中心对称图形
D．圆内接四边形的对角互补
【分析】直接利用中心对称图形的定义以及圆内接四边形的性质、多边形的外角和的性质分别分析得出答案．
【解答】解：A．多边形的内角不一定大于任何一个外角，故此选项错误，符合题意；
B．任意多边形的外角和是360°,正确，不合题意；
C．正六边形是中心对称图形,正确，不合题意；
D．圆内接四边形的对角互补,正确，不合题意；
故选：A．
3. （2021•岳阳市） 下列命题是真命题的是（ ）
A. 五边形内角和是 B. 三角形的任意两边之和大于第三边
C. 内错角相等 D. 三角形的重心是这个三角形的三条角平分线的交点
【答案】B
4. （2021•四川省达州市）以下命题是假命题的是（ ）
A．的算术平方根是2
B．有两边相等的三角形是等腰三角形
C．一组数据：3，﹣1，1，1，2，4的中位数是1.5
D．过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行
【分析】根据算术平方根、等腰三角形的定义、中位数以及平行公理判断即可．
【解答】解：A、＝2的算术平方根是，符合题意；
B、有两边相等的三角形是等腰三角形，不符合题意；
C、一组数据：3，1，4，2，4的中位数是6.5，不符合题意；
D、过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行，不符合题意；
故选：A．
5. （2021•四川省广元市）下列命题中，真命题是（ ）
A.
B. 对角线互相垂直的四边形是菱形
C. 顺次连接矩形各边中点的四边形是正方形
D. 已知抛物线，当时，
【答案】D
【解析】
【分析】根据零次幂、菱形的判定、正方形的判定及二次函数的图象与性质可直接进行排除选项．
【详解】解：A、，错误，故不符合题意；
B、对角线互相垂直且平分的四边形是菱形，错误，故不符合题意；
C、顺次连接矩形各边中点的四边形是菱形，错误，故不符合题意；
D、由抛物线可得与x轴的交点坐标为，开口向上，然后可得当时，，正确，故符合题意；
故选D．
6. （2021•四川省凉山州）下列命题中，假命题是（ ）
A. 直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半
B. 等腰三角形顶角的平分线，底边上的中线，底边上的高相互重合
C. 若，则点B是线段AC的中点
D. 三角形三条边的垂直平分线的交点叫做这个三角形的外心
【答案】C
【解析】
【分析】根据中点的定义，直角三角形的性质，三线合一以及外心的定义分别判断即可．
【详解】解：A、直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半，故为真命题；
B、等腰三角形顶角的平分线，底边上的中线，底边上的高相互重合，故为真命题；
C、若在同一条直线上AB=BC，则点B是线段AC的中点，故为假命题；
D、三角形三条边的垂直平分线的交点叫做这个三角形的外心，故为真命题；
故选C．
7. （2021•泸州市）下列命题是真命题的是（ ）
A. 对角线相等的四边形是平行四边形
B. 对角线互相平分且相等的四边形是矩形
C. 对角线互相垂直的四边形是菱形
D. 对角线互相垂直平分的四边形是正方形
【答案】B
【解析】
【分析】A、根据平行四边形的判定定理作出判断；B、根据矩形的判定定理作出判断；C、根据菱形的判定定理作出判断；D、根据正方形的判定定理作出判断．
【详解】解：A、对角线互相平分的四边形是平行四边形；故本选项错误，不符合题意；
B、对角线互相平分且相等的四边形是矩形；故本选项正确，符合题意；
C、对角线互相垂直的平行四边形是菱形；故本选项错误，不符合题意；
D、对角线互相垂直平分且相等的四边形是正方形；故本选项错误，不符合题意；
故选：B．
8. （2021•遂宁市）下列说法正确的是（ ）
A. 角平分线上的点到角两边的距离相等
B. 平行四边形既是轴对称图形，又是中心对称图形
C. 在代数式，，，，，中，，，是分式
D. 若一组数据2、3、x、1、5的平均数是3，则这组数据的中位数是4
【答案】A
【解析】
【分析】根据角平分线的性质，平行四边形的对称性，分式的定义，平均数，中位数的性质分别进行判断即可．
【详解】解：A.角平分线上的点到角两边的距离相等，故选项正确；
B.平行四边形不是轴对称图形，是中心对称图形，故选项错误；
C.在代数式，，，，，中，，是分式，故选项错误；
D.若一组数据2、3、x、1、5的平均数是3，则这组数据的中位数是3，故选项错误；
故选：A．
9. （2021•绥化市）下列命题是假命题的是（ ）
A. 任意一个三角形中，三角形两边的差小于第三边
B. 三角形的中位线平行于三角形的第三边，并且等于第三边的一半
C. 如果一个角的两边分别平行于另一个角的两边，那么这两个角一定相等
D. 一组对边平行且相等的四边形是平行四边形
【答案】C
【解析】
【分析】根据三角形两边之差小于第三边、中位线定理、平行四边形的判定方法依次即可求解．
【详解】解：选项A：三角形的两边之差小于第三边，故选项A正确，不符合题意；
选项B：三角形的中位线平行且等于第三边的一半，故选项B正确，不符合题意；
选项C：一个角的两边分别平行另一个角的两边，则这两个角相等或互补，故选项C不正确，是假命题，符合题意；
选项D：一组对边平行且相等的四边形是平行四边形，故选项D正确，不符合题意；
故选：C．
10. （2021•呼和浩特市）以下四个命题：①任意三角形的一条中位线与第三边上的中线互相平分②A，B，C，D，E，F六个足球队进行单循环赛，若A，B，C，D，E分别赛了5，4，3，2，1场，则由此可知，还没有与B队比赛的球队可能是D队③两个正六边形一定位似④有13人参加捐款，其中小王的捐款数比13人捐款的平均数多2元，则小王的捐款数不可能最少，但可能只比最少的多．比其他的都少．
其中真命题的个数有B
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
11. (2021•内蒙古包头市)下列命题正确的是（ ）
A. 在函数中，当时，y随x的增大而减小
B. 若，则
C. 垂直于半径的直线是圆的切线
D. 各边相等的圆内接四边形是正方形
【答案】D
12. （2021•黑龙江省龙东地区）如图，在正方形中，对角线与相交于点，点在的延长线上，连接，点是的中点，连接交于点，连接，若，．则下列结论：①；②；③；④；⑤点D到CF的距离为．其中正确的结论是（ ）
A. ①②③④ B. ①③④⑤ C. ①②③⑤ D. ①②④⑤
【答案】C
【解析】
【分析】由题意易得
，①由三角形中位线可进行判断；②由△DOC是等腰直角三角形可进行判断；③根据三角函数可进行求解；④根据题意可直接进行求解；⑤过点D作DH⊥CF，交CF的延长线于点H，然后根据三角函数可进行求解．
【详解】解：∵四边形是正方形，
∴，，
∵点是的中点，
∴，
∵，，
∴，则，
∵OF∥BE，
∴△DGF∽△DCE，
∴，
∴，故①正确；
∴点G是CD的中点，
∴OG⊥CD，
∵∠ODC=45°，
∴△DOC是等腰直角三角形，
∴，故②正确；
∵CE=4，CD=8，∠DCE=90°，
∴，故③正确；
∵，
∴，
∴，故④错误；
过点D作DH⊥CF，交CF的延长线于点H，如图所示：
∵点F是CD的中点，
∴CF=DF，
∴∠CDE=∠DCF，
∴，
设，则，
在Rt△DHC中，，
解得：，
∴，故⑤正确；
∴正确的结论是①②③⑤；
故选C．
13.（2021•山东省泰安市）如图，在矩形ABCD中，AB＝5，BC＝5，点P在线段BC上运动（含B、C两点），连接AP，以点A为中心，将线段AP逆时针旋转60°到AQ，连接DQ，则线段DQ的最小值为（ ）
A． B． C． D．3
【分析】如图，以AB为边向右作等边△ABF,作射线FQ交AD于点E,过点D作DH⊥QE于H．利用全等三角形的性质证明∠AFQ＝90°,推出∠AEF＝60°,推出点Q的运动轨迹是射线FE,求出DH,可得结论．
【解答】解：如图，以AB为边向右作等边△ABF,作射线FQ交AD于点E,过点D作DH⊥QE于H．
∵四边形ABCD是矩形，
∴∠ABP＝∠BAE＝90°,
∵△ABF,△APQ都是等边三角形，
∴∠BAF＝∠PAQ＝60°,BA＝FA,PA＝QA,
∴∠BAP＝∠FAQ,
在△BAP和△FAQ中，
,
∴△BAP≌△FAQ(SAS),
∴∠ABP＝∠AFQ＝90°,
∵∠FAE＝90°﹣60°＝30°,
∴∠AEF＝90°﹣30°＝60°,
∵AB＝AF＝5,AE＝AF÷cos30°＝,
∴点Q的运动轨迹是射线FE,
∵AD＝BC＝5,
∴DE＝AD﹣AE＝,
∵DH⊥EF,∠DEH＝∠AEF＝60°,
∴DH＝DE•sin60°＝×＝,
根据垂线段最短可知，当点Q与H重合时，DQ的值最小，最小值为，
故选：A．
14. （2021•四川省南充市）如图，在矩形ABCD中，AB＝15，BC＝20，把边AB沿对角线BD平移，点A′，B′分别对应点A，B给出下列结论：
①顺次连接点A′，B′，C，D的图形是平行四边形；
②点C到它关于直线AA′的对称点的距离为48；
③A′C﹣B′C的最大值为15；
④A′C+B′C的最小值为9．
其中正确结论的个数是（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【分析】①根据平行四边形的判定可得结论．
②作点C关于直线AA′的对称点E,连接CE交AA′于T,交BD于点O,则CE＝4OC．利用面积法求出OC即可．
③根据A′C﹣B′C≤A′B′,推出A′C﹣B′C≤15,可得结论．
④作点D关于AA′的对称点D′,连接DD′交AA′于J,过点D′作D′E⊥CD交CD的延长线于E,连接CD′交AA′于A′,此时CB′+CA′的值最小，最小值＝CD′．
【解答】解：如图1中，∵AB＝A′B′,AB∥A′B′,AB＝CD,AB∥CD,
∴A′B′＝CD,A′B′∥CD,
∴四边形A′B′CD是平行四边形，故①正确，
作点C关于直线AA′的对称点E,连接CE交AA′于T,交BD于点O,则CE＝4OC．
∵四边形ABCD是矩形，
∴∠BCD＝90°,CD＝AB＝15,
∴BD＝＝＝25,
∵•BD•CO＝•BC•CD,
∴OC＝＝12,
∴EC＝48,故②正确，
∵A′C﹣B′C≤A′B′,
∴A′C﹣B′C≤15,
∴A′C﹣B′C的最大值为15,故③正确，
如图2中，∵B′C＝A′D,
∴A′C+B′C＝A′C+A′D,
作点D关于AA′的对称点D′,连接DD′交AA′于J,过点D′作D′E⊥CD交CD的延长线于E,连接CD′交AA′于A′,此时CB′+CA′的值最小，最小值＝CD′,
由△AJD∽△DAB,可得＝,
∴＝,
∴DJ＝12,
∴DD′＝24,
由△DEE′∽△DAB,可得＝＝,
∴＝＝,
∴ED′＝,DE＝,
∴CE＝CD+DE＝15+＝,
∴CD′＝＝＝9,
∴A′C+B′C的最小值为9．故④正确，
故选：D．
15. （2021•四川省眉山市）如图，在矩形ABCD中，对角线AC，BD相交于点O，AB＝6，∠DAC＝60°，点F在线段AO上从点A至点O运动，连接DF，以DF为边作等边三角形DFE，点E和点A分别位于DF两侧，下列结论：①∠BDE＝∠EFC；②ED＝EC；③∠ADF＝∠ECF；④点E运动的路程是2，其中正确结论的序号为（ ）
A．①④ B．①②③ C．②③④ D．①②③④
【分析】①根据∠DAC＝60°，OD＝OA，得出△OAD为等边三角形，再由△DFE为等边三角形，得∠EDF＝∠EFD＝∠DEF＝60°，即可得出结论①正确；
②如图，连接OE，利用SAS证明△DAF≌△DOE，再证明△ODE≌△OCE，即可得出结论②正确；
③通过等量代换即可得出结论③正确；
④如图，延长OE至E′，使OE′＝OD，连接DE′，通过△DAF≌△DOE，∠DOE＝60°，可分析得出点F在线段AO上从点A至点O运动时，点E从点O沿线段OE′运动到E′，从而得出结论④正确；
【解答】解：①∵∠DAC＝60°，OD＝OA，
∴△OAD为等边三角形，
∴∠DOA＝∠DAO＝∠ODA＝60°，AD＝OD，
∵△DFE为等边三角形，
∴∠EDF＝∠EFD＝∠DEF＝60°，DF＝DE，
∵∠BDE+∠FDO＝∠ADF+∠FDO＝60°，
∴∠BDE＝∠ADF，
∵∠ADF+∠AFD+∠DAF＝180°，
∴∠ADF+∠AFD＝180°﹣∠DAF＝120°，
∵∠EFC+∠AFD+∠DFE＝180°，
∴∠EFC+∠AFD＝180°﹣∠DFE＝120°，
∴∠ADF＝∠EFC，
∴∠BDE＝∠EFC，
故结论①正确；
②如图，连接OE，
在△DAF和△DOE中，
，
∴△DAF≌△DOE(SAS)，
∴∠DOE＝∠DAF＝60°，
∵∠COD＝180°﹣∠AOD＝120°，
∴∠COE＝∠COD﹣∠DOE＝120°﹣60°＝60°，
∴∠COE＝∠DOE，
在△ODE和△OCE中，
，
∴△ODE≌△OCE(SAS)，
∴ED＝EC，∠OCE＝∠ODE，
故结论②正确；
③∵∠ODE＝∠ADF，
∴∠ADF＝∠OCE，即∠ADF＝∠ECF，
故结论③正确；
④如图，延长OE至E′，使OE′＝OD，连接DE′，
∵△DAF≌△DOE，∠DOE＝60°，
∴点F在线段AO上从点A至点O运动时，点E从点O沿线段OE′运动到E′，
∵OE′＝OD＝AD＝AB•tan∠ABD＝6•tan30°＝2，
∴点E运动的路程是2，
故结论④正确；
故选：D．
二．填空题
1. （2021•江苏省无锡市）下列命题中，正确命题的个数为 1 ．
①所有的正方形都相似
②所有的菱形都相似
③边长相等的两个菱形都相似
④对角线相等的两个矩形都相似
【分析】利用相似形的定义分别判断后即可确定正确的选项．
【解答】解：①所有的正方形都相似，正确，符合题意；
②所有的菱形都相似，错误，不符合题意；
③边长相等的两个菱形都相似，错误，不符合题意；
④对角线相等的两个矩形都相似，错误，不符合题意，
正确的有1个，
故答案为：1．
2.（2021•四川省广元市）如图，在正方形中，点O是对角线的中点，点P在线段上，连接并延长交于点E，过点P作交于点F，连接、，交于G，现有以下结论：①；②；③；④为定值；⑤．以上结论正确的有________（填入正确的序号即可）．
【答案】①②③⑤
【解析】
【分析】由题意易得∠APF=∠ABC=∠ADE=∠C=90°，AD=AB，∠ABD=45°，对于①：易知点A、B、F、P四点共圆，然后可得∠AFP=∠ABD=45°，则问题可判定；对于②：把△AED绕点A顺时针旋转90°得到△ABH，则有DE=BH，∠DAE=∠BAH，然后易得△AEF≌△AHF，则有HF=EF，则可判定；对于③：连接AC，在BP上截取BM=DP，连接AM，易得OB=OD，OP=OM，然后易证△AOP∽△ABF，进而问题可求解；对于④：过点A作AN⊥EF于点N，则由题意可得AN=AB，若△AEF的面积为定值，则EF为定值，进而问题可求解；对于⑤由③可得，进而可得△APG∽△AFE，然后可得相似比为，最后根据相似三角形的面积比与相似比的关系可求解．
【详解】解：∵四边形是正方形，，
∴∠APF=∠ABC=∠ADE=∠C=90°，AD=AB，∠ABD=45°，
①∵，
∴由四边形内角和可得，
∴点A、B、F、P四点共圆，
∴∠AFP=∠ABD=45°，
∴△APF是等腰直角三角形，
∴，故①正确；
②把△AED绕点A顺时针旋转90°得到△ABH，如图所示：
∴DE=BH，∠DAE=∠BAH，∠HAE=90°，AH=AE，
∴，
∵AF=AF，
∴△AEF≌△AHF（SAS），
∴HF=EF，
∵，
∴，故②正确；
③连接AC，在BP上截取BM=DP，连接AM，如图所示：
∵点O是对角线的中点，
∴OB=OD，，
∴OP=OM，△AOB是等腰直角三角形，
∴，
由①可得点A、B、F、P四点共圆，
∴，
∵，
∴△AOP∽△ABF，
∴，
∴，
∵，
∴，故③正确；
④过点A作AN⊥EF于点N，如图所示：
由②可得∠AFB=∠AFN，
∵∠ABF=∠ANF=90°，AF=AF，
∴△ABF≌△ANF（AAS），
∴AN=AB，
若△AEF的面积为定值，则EF为定值，
∵点P在线段上，
∴的长不可能为定值，故④错误；
⑤由③可得，
∵∠AFB=∠AFN=∠APG，∠FAE=∠PAG，
∴△APG∽△AFE，
∴，
∴，
∴，
∴，故⑤正确；
综上所述：以上结论正确的有①②③⑤；
故答案为①②③⑤．
3. （2021•遂宁市）如图，正方形ABCD中，点E是CD边上一点，连结BE，以BE为对角线作正方形BGEF，边EF与正方形ABCD的对角线BD相交于点H，连结AF，有以下五个结论：①；②；③；④；⑤若，则，你认为其中正确是_____（填写序号）
【答案】①②③④
【解析】
【分析】①四边形BGEF和四边形ABCD均为正方形，BD，BE是对角线，得∠ABD＝∠FBE＝45°，根据等式的基本性质确定出；②再根据正方形的对角线等于边长的倍，得到两边对应成比例，再根据角度的相减得到夹角相等，利用两边成比例且夹角相等的两个三角形相似即可判断；④根据两角相等的两个三角形相似得到△EBH∽△DBE，从而得到比例式，根据BE＝BG，代换即可作出判断；③由相似三角形对应角相等得到∠BAF＝∠BDE＝45°，可得出AF在正方形ABCD对角线上，根据正方形对角线垂直即可作出判断．⑤设CE=x，DE=3x，则BC=CD=4x，结合BE2＝BH•BD，求出BH，DH，即可判断．
【详解】解：①∵四边形BGEF和四边形ABCD均为正方形，BD，BE是对角线，
∴∠ABD＝∠FBE＝45°，
又∵∠ABF＝45°−∠DBF，∠DBE＝45°−∠DBF，
∴，
∴选项①正确；
②∵四边形BGEF和四边形ABCD均为正方形，
∴AD＝AB，BF＝BE，
∴BD＝AB，BE=BF，
∴
又∵，
∴，
∴选项②正确；
④∵四边形BGEF和四边形ABCD均为正方形，BD，BE是对角线，
∴∠BEH＝∠BDE＝45°，
又∵∠EBH＝∠DBE，
∴△EBH∽△DBE，
∴ ，即BE2＝BH•BD，
又∵BE＝BG，
∴，
∴选项④确；
③由②知：，
又∵四边形ABCD为正方形，BD为对角线，
∴∠BAF＝∠BDE＝45°，
∴AF在正方形另外一条对角线上，
∴AF⊥BD，
∴③正确，
⑤∵，
∴设CE=x，DE=3x，则BC=CD=4x，
∴BE=，
∵BE2＝BH•BD，
∴，
∴DH=BD-BH=,
∴，
故⑤错误，
综上所述：①②③④正确，
故答案是：①②③④．
4. （2021•天津市）如图，正方形的边长为4，对角线相交于点O，点E，F分别在的延长线上，且，G为的中点，连接，交于点H，连接，则的长为________．
【答案】
【解析】
【分析】先作辅助线构造直角三角形，求出CH和MG的长，再求出MH的长，最后利用勾股定理求解即可．
【详解】解:如图,作OK⊥BC，垂足点K，
∵正方形边长为4，
∴OK=2，KC=2，
∴KC=CE，
∴CH是△OKE的中位线
∴，
作GM⊥CD，垂足为点M，
∵G点为EF中点，
∴GM是△FCE的中位线，
∴，，
∴，
在Rt△MHG中，，
故答案为：．
5. （2021•湖南省张家界市） 如图,在正方形外取一点,连接,,,过点作的垂线交于点,若,.下列结论:①；②；③点到直线的距离为；④，其中正确结论的序号为 . ①②④
6. （2021•福建省）如图，在矩形ABCD中，AB＝4，AD＝5，点E，F分别是边AB，BC上的动点，点E不与A，B重合，且EF＝AB，G是五边形AEFCD内满足GE＝GF且∠EGF＝90°的点．现给出以下结论：
①∠GEB与∠GFB一定互补；
②点G到边AB，BC的距离一定相等；
③点G到边AD，DC的距离可能相等；
④点G到边AB的距离的最大值为2．
其中正确的是 ① ② ④ .（写出所有正确结论的序号）
7. （2021•广西贺州市）如图．在边长为6的正方形中，点，分别在，上，且，，垂足为，是对角线的中点，连接、则的长为________．
【答案】
【解析】
【分析】根据，，则A、B、O、G四点共圆，则可以得到，解直角三角形即可得结果．
【详解】解：如图，连接，以为半径，的中点作圆，过作
是正方形，是对角线
，
是正方形，
在中
在中
故答案为．
8.（2021•湖北省黄石市） 如图，在正方形中，点、分别在边、上，且，交于点，交于点．
（1）若正方形的边长为2，则的周长是______．
（2）下列结论：①；②若是的中点，则；③连接，则为等腰直角三角形．其中正确结论的序号是______（把你认为所有正确的都填上）．
【答案】 ①. 4 ②. ①③
【解析】
【分析】(1)将AF绕点A顺时针旋转90°，F点落在G点处，证明，，进而得到，即可求出的周长；
(2)对于①：将AM绕点A逆时针旋转90°，M点落在H点处，证明，即可判断；
对于②：设正方形边长为2，BE=x，则EF=x+1，CE=2-x，在Rt△EFC中使用勾股定理求出x，在利用∠AEF=∠AEB即可求解；
对于③：证明A、M、F、D四点共圆，得到∠AFM=∠ADM=45°进而求解．
【详解】解：(1)将AF绕点A顺时针旋转90°，F点落在G点处，如下图所示：
∵，且
∴，
在和中：，
∴，
∴，
又∠1+∠2=45°，∠3+∠2=45°，
∴∠1=∠3，
∵ABCD为正方形，
∴AD=AB，
在和中：，
∴，
∴
∴，
∴、、三点共线，
∴，
∴，
故答案为：；
(2)对于①：将AM绕点A逆时针旋转90°，M点落在H点处，如下图所示：
∵∠1+∠2=45°，∠1+∠4=∠EAH-∠EAF=45°，
∴∠2=∠4，
在和中： ,
∴，
∴，，
∴，
∴在中，由勾股定理得：，
在和中： ,
∴，
∴，
∴，故①正确；
对于②：由(1)中可知：EF=BE+DF，设正方形边长为2，当F为CD中点时，
GB=DF=1，CF=1，设BE=x，则EF=x+1，CE=2-x，
在Rt△EFC中，由勾股定理：，
∴，解得，即，
∴,故②错误；
对于③：如下图所示：
∵∠EAF=∠BDC=45°，
∴A、M、F、D四点共圆，
∴∠AFM=∠ADM=45°，
∴△AMF为等腰直角三角形，故③正确；
故答案为：①③．
三、解答题
1. （2021•辽宁省本溪市）在▱中，，平分，交对角线于点G，交射线于点E，将线段绕点E顺时针旋转得线段．
（1）如图1，当时，连接，请直接写出线段和线段的数量关系；
（2）如图2，当时，过点B作于点，连接，请写出线段，，之间的数量关系，并说明理由；
（3）当时，连接，若，请直接写出与面积的比值．
【答案】（1）；（2）,理由见解析；（3）
【解析】
【分析】（1）延长，交于点，根据已知条件证明即可；
（2）连接，过F作交的延长线于点，由，得，在由 三边关系利用勾股定理可得；
（3）证明，得值，与的面积分别与的面积成比例，可得与面积的比值．
详解】（1）如图,延长，交于点，
由题意，将线段绕点E顺时针旋转，
四边形是平行四边形
四边形是平行四边形
平分
四边形是菱形
是等边三角形
,
，，
四边形是平行四边形
=
在和中
．
（2）连接，过F作交的延长线于点
四边形是矩形，
，，
，
平分
四边形是矩形
在和中
设
则
在中
即
整理得：
．
（3）如图
由（1）可知
平分
四边形是平行四边形
．
2. （2021•宿迁市）已知正方形ABCD与正方形AEFG，正方形AEFG绕点A旋转一周．
(1)如图①，连接BG、CF，求的值；
(2)当正方形AEFG旋转至图②位置时，连接CF、BE，分别去CF、BE的中点M、N，连接MN、试探究：MN与BE的关系，并说明理由；
(3)连接BE、BF，分别取BE、BF的中点N、Q，连接QN，AE=6，请直接写出线段QN扫过的面积．
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】（1）由旋转的性质联想到连接，证明即可求解；
（2）由M、N分别是CF、BE的中点，联想到中位线，故想到连接BM并延长使BM=MH，连接FH、EH，则可证即可得到，再由四边形内角和为可得，则可证明，即是等腰直角三角形，最后利用中位线的性质即可求解；
（3）Q、N两点因旋转位置发生改变，所以Q、N两点的轨迹是圆，又Q、N两点分别是BF、BE中点，所以想到取AB的中点O，结合三角形中位线和圆环面积的求解即可解答．
【详解】解：（1）连接
四边形ABCD和四边形AEFG是正方形
分别平分
即
且都是等腰直角三角形
（2）连接BM并延长使BM=MH，连接FH、EH
是CF的中点
又
在四边形BEFC中
又
即
即
又四边形ABCD和四边形AEFG是正方形
三角形BEH是等腰直角三角形
M、N分别是BH、BE的中点
（3）取AB的中点O，连接OQ、ON，连接AF
在中，O、Q分别是AB、BF的中点
同理可得
所以QN扫过的面积是以O为圆心，和为半径的圆环的面积
．
3. （2021•山东省临沂市）如图，已知正方形ABCD，点E是BC边上一点，将△ABE沿直线AE折叠，点B落在F处，连接BF并延长，与∠DAF的平分线相交于点H，与AE，CD分别相交于点G，M，连接HC．
（1）求证：AG＝GH；
（2）若AB＝3，BE＝1，求点D到直线BH的距离；
（3）当点E在BC边上（端点除外）运动时，∠BHC的大小是否变化？为什么？
【分析】(1)由折叠的性质得出∠BAG＝∠GAF＝∠BAF,B,F关于AE对称,证出∠EAH＝BAD＝45°,由等腰直角三角形的性质得出答案；
(2)连接DH,DF,交AH于点N,由(1)可知AF＝AD,∠FAH＝∠DAH,得出∠DHF＝90°,由勾股定理求出AE＝,证明△AEB∽△ABG,得出比例线段,,可求出AG,BG的长,则可求出答案．
(3)方法一:连接BD,由锐角三角函数的定义求出,证明△BDF∽△CDH,由相似三角形的性质得出∠CDH＝∠BFD,则可得出答案．
方法二:连接BD,证出点B,C,H,D四点共圆,则可得出结论．
【解答】(1)证明:∵将△ABE沿直线AE折叠，点B落在F处，
∴∠BAG＝∠GAF＝∠BAF,B,F关于AE对称,
∴AG⊥BF,
∴∠AGF＝90°,
∵AH平分∠DAF,
∴∠FAH＝∠FAD,
∴∠EAH＝∠GAF+∠FAH＝∠BAF+∠FAD＝(∠BAF+∠FAD)＝∠BAD,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAD＝90°,
∴∠EAH＝∠BAD＝45°,
∵∠HGA＝90°,
∴GA＝GH；
(2)解:如图1,连接DH,DF,交AH于点N,
由(1)可知AF＝AD,∠FAH＝∠DAH,
∴AH⊥DF,FN＝DN,
∴DH＝HF,∠FNH＝∠DNH＝90°,
又∵∠GHA＝45°,
∴∠FNH＝45°＝∠NDH＝∠DHN,
∴∠DHF＝90°,
∴DH的长为点D到直线BH的距离,
由(1)知AE2＝AB2+BE2,
∴AE＝＝＝,
∵∠BAE+∠AEB＝∠BAE+∠ABG＝90°,
∴∠AEB＝∠ABG,
又∠AGB＝∠ABE＝90°,
∴△AEB∽△ABG,
∴,,
∴AG＝＝,
∴BG＝,
由(1)知GF＝BG,AG＝GH,
∴GF＝,GH＝,
∴DH＝FH＝GH﹣GF＝＝．
即点D到直线BH的距离为；
(3)不变．
理由如下:
方法一:连接BD,如图2,
在Rt△HDF中,,
在Rt△BCD中,＝sin45°＝,
∴,
∵∠BDF+∠CDH＝45°,∠FDC+∠CDH＝45°,
∴∠BDF＝∠CDH,
∴△BDF∽△CDH,
∴∠CDH＝∠BFD,
∵∠DFH＝45°,
∴∠BFD＝135°＝∠CHD,
∵∠BHD＝90°,
∴∠BHC＝∠CHD﹣∠BHD＝135°﹣90°＝45°．
方法二:
∵∠BCD＝90°,∠BHD＝90°,
∴点B,C,H,D四点共圆,
∴∠BHC＝∠BDC＝45°,
∴∠BHC的度数不变．
4. （2021•陕西省）问题提出
（1）如图1，在▱ABCD中，∠A＝45°，AD＝6，E是AD的中点，且DF＝5，求四边形ABFE的面积．（结果保留根号）
问题解决
（2）某市进行河滩治理，优化美化人居生态环境．如图2所示，现规划在河畔的一处滩地上规划一个五边形河畔公园ABCDE．按设计要求，使点O、P、M、N分别在边BC、CD、AE、AB上，且满足BO＝2AN＝2CP，∠A＝∠B＝∠C＝90°，AB＝800m，CD＝600m，AE＝900m．为满足人工湖周边各功能场所及绿化用地需要，是否存在符合设计要求的面积最小的四边形人工湖OPMN？若存在，求四边形OPMN面积的最小值及这时点N到点A的距离，请说明理由．
【分析】（1）过点A作AH⊥CD交CD的延长线于H，先求出AH＝3，同理EG＝，最后用面积的差即可得出结论；
（2）分别延长AE，与CD，交于点K，则四边形ABCK是矩形，设AN＝x米，则PC＝x米，BO＝2x米，BN＝（800﹣x）米，AM＝OC＝（1200﹣2x）米，MK＝2x米，PK＝（800﹣x）米，进而得出S四边形OPMN＝4（x﹣350）2+470000，即可得出结论．
【解答】解：（1）如图1，
过点A作AH⊥CD交CD的延长线于H，
∴∠H＝90°，
∵四边形ABCD是平行四边形，
∴CD＝AB＝8，AB∥CD，
∴∠ADH＝∠BAD＝45°，
在Rt△ADH中，AD＝2，
∴AH＝AD•sinA＝6×sin45°＝3，
∵点E是AD的中点，
∴DE＝AD＝8，
同理EG＝，
∵DF＝5，
∴FC＝CD﹣DF＝3，
∴S四边形ABFE＝S▱ABCD﹣S△DEF﹣S△BFC＝7×3﹣×5×﹣＝；
（2）存在，如图2，分别延长AE，与CD，则四边形ABCK是矩形，
∴AK＝BC＝1200米，AB＝CK＝800米，
设AN＝x米，则PC＝x米，BN＝（800﹣x）米，
∴MK＝AK﹣AM＝1200﹣（1200﹣5x）＝2x米，PK＝CK﹣CP＝（800﹣x）米，
∴S四边形OPMN＝S矩形ABCK﹣S△AMN﹣S△BON﹣S△OCP﹣S△PKM
＝800×1200﹣x（1200﹣2x）﹣x（1200﹣6x）﹣
＝7（x﹣350）2+470000，
∴当x＝350时，S四边形OPMN最小＝470000（平方米），
AM＝1200﹣2x＝1200﹣7×350＝500＜900，CP＝x＝350＜600，
∴符合设计要求的四边形OPMN面积的最小值为47000平方米，此时．
5. （2021•湖北省宜昌市）如图，在矩形ABCD中，E是边AB上一点，BE＝BC，EF⊥CD，垂足为F．将四边形CBEF绕点C顺时针旋转α（0°＜α＜90°），得到四边形CB'E'F′，B′E′所在的直线分别交直线BC于点G，交直线AD于点P，交CD于点K．E′F′所在的直线分别交直线BC于点H，交直线AD于点Q，连接B′F′交CD于点O．
（1）如图1，求证：四边形BEFC是正方形；
（2）如图2，当点Q和点D重合时．
①求证：GC＝DC；
②若OK＝1，CO＝2，求线段GP的长；
（3）如图3，若BM∥F′B′交GP于点M，tan∠G＝，求的值．
【分析】（1）根据邻边相等的矩形的正方形证明即可．
（2）①证明△CGB′≌△CDF′（ASA），可得结论．
②设正方形的边长为a，利用勾股定理构建方程求出a，再证明GK＝PK，求出PG＝2PK，求出PK可得结论．
（3）如图3中，延长B′F′交CH的延长线于R．由tan∠G＝tan∠F′CH＝＝，设F′H＝x．CF′＝2x，则CH＝x，由△RB′C∽△RF′H，推出＝＝＝，推出CH＝RH，B′F′＝RF′，可得CR＝2CH＝2x，S△CF′R＝2S△CF′H，再由△GB′C∽△GE′H，推出＝＝＝，可得＝＝推出GB＝2（﹣1）x，由△GBM∽△CRF′，可得＝（）2＝[]2＝，由此即可解决问题．
【解答】（1）证明：如图1中，
在矩形ABCD中，∠B＝∠BCD＝90°，
∵EF⊥AB，
∴∠EFB＝90°，
∴四边形BEFC是矩形，
∴BE＝BC，
∴四边形BEFC是正方形．
（2）①证明：如图2中，
∵∠GCK＝∠DCH＝90°，
∴∠CDF′+∠H＝90°，∠KGC+∠H＝90°，
∴∠KGC＝∠CDF′，
∵B′C＝CF′，∠GB′C＝∠CF′D，
∴△CGB′≌△CDF′（ASA），
∴CG＝CD．
②解：设正方形的边长为a，
∵KB′∥CF′，
∴△B′KO∽△F′CO，
∴＝＝，
∴B′K＝B′C＝a，
在Rt△B′KC中，B′K2+B′C2＝CK2，
∴a2+（a）2＝32，
∴a＝，
由＝，可得B′K＝KE′＝a，
∵KE′∥CF′
∴△DKE′∽△DCF′，
∴＝＝＝，
∴DE′＝E′F′＝a，
∴PE′＝2a，
∴PK＝a，
∵DK＝KC，∠P＝∠G，∠DKP＝∠GKC，
∴△PKD≌△GKC（AAS），
∴GK＝PK，
∴PG＝2PK＝5a，
∴PG＝5a＝6．
（3）解：如图3中，延长B′F′交CH的延长线于R．
∵CF′∥GP，RB∥BM，
∴△GB∽△GRB′，∠G＝∠F′CR，
∴tan∠G＝tan∠F′CH＝＝，
设F′H＝x．CF′＝2x，则CH＝x，
∴CB′＝CF′＝E′F′＝BC＝2x，
∵CB′∥HE′，
∴△RB′C∽△RF′H，
∴＝＝＝，
∴CH＝RH，B′F′＝RF′，
∴CR＝2CH＝2x，
∴S△CF′R＝2S△CF′H，
∵CB′∥HE′，
∴△GB′C∽△GE′H，
∴＝＝＝，
∴＝＝
∴GB＝2（﹣1）x，
∵△GBM∽△CRF′，
∴＝（）2＝[]2＝，
∵S△CRF′＝2S△CHF′，
∴＝．
6. （2021•广东省）如题图，在四边形中，，，，点、分别在线段、上，且，，．
（1）求证：；
（2）求证：以为直径的圆与相切；
（3）若，，求的面积．
【答案】
解：（1），设，
，
，
，
又，
，
，
．…………………………2分
（2）如图，取中点，过点作，
，，
，
又，
，
为中点，
，
，
又，，
，
∴
又，
以为直径的圆与相切．
（3），，，
，，，
又，
为等边三角形，，
由（2）得：，
，
，
，在中，．
在中，，
如图，过点，点分别向作垂线交于点，，
，，
，，
．
7. （2021•四川省广元市）如图1，在中，，，点D是边上一点（含端点A、B），过点B作垂直于射线，垂足为E，点F在射线上，且，连接、．
（1）求证：；
（2）如图2，连接，点P、M、N分别为线段、、的中点，连接、、．求的度数及的值；
（3）在（2）的条件下，若，直接写出面积的最大值．
【答案】（1）证明见解析；（2）；；（3）
【解析】
【分析】（1）根据两边对应成比例，夹角相等判定即可．
（2）的值可以根据中位线性质，进行角转换，通过三角形内角和定理求解即可，的比值转换为的比值即可求得.
（3）过点作垂直于的延长线于点，，将相关线段关系转化为CE，可得关系，观察图象，当时，可得最大值．
【详解】（1）证明：∵，
∴,
∵垂直于射线,
∴
又∵
∴,
∵
即：
又∵
∴
（2）解：∵点P、M、N分别为线段、、的中点
∴，，
∴,
∴
又∵
∴
又∵
∴
∴
又∵
∴
又∵
又∵
∴
∴
（3）如下图：
过点作垂直于的延长线于点,
又∵
∴
∴
∴当取得最大值时，取得最大值，
在以的中点为圆心，为直径的圆上运动，
当时，最大，
∴，
8. （2021•浙江省嘉兴市）小王在学习浙教版九上课本第72页例2后，进一步开展探究活动：将一个矩形ABCD绕点A顺时针旋转α（0°＜α≤90°），得到矩形AB′C′D′，连结BD．
[探究1]如图1，当α＝90°时，点C′恰好在DB延长线上．若AB＝1，求BC的长．
[探究2]如图2，连结AC′，过点D′作D′M∥AC′交BD于点M．线段D′M与DM相等吗？请说明理由．
[探究3]在探究2的条件下，射线DB分别交AD′，AC′于点P，N（如图3），发现线段DN，MN，PN存在一定的数量关系，请写出这个关系式，并加以证明．
【分析】（1）如图1，设BC＝x，由旋转的性质得出AD'＝AD＝BC＝x，D'C＝AB'＝AB＝1，证明△D'C'B∽△ADB，由相似三角形的性质得出，由比例线段得出方程，求出x的值即可得出答案；
（2）连接DD'，证明△AC'D'≌△DAB（SAS），由全等三角形的性质得出∠D'AC'＝∠ADB，由等腰三角形的性质得出∠ADD'＝∠AD'D，证出∠MDD'＝∠MD'D，则可得出结论；
（3）连接AM，证明△AD'M≌△ADM（SSS），由全等三角形的性质得出∠MAD'＝∠MAD，得出MN＝AN，证明△NPA∽△NAD，由相似三角形的性质得出，则可得出结论．
【解答】解：（1）如图1，设BC＝x，
∵矩形ABCD绕点A顺时针旋转90°得到矩形AB′C′D′，
∴点A，B，D’在同一直线上，
∴AD'＝AD＝BC＝x，D'C＝AB'＝AB＝1，
∴D'B＝AD'﹣AB＝x﹣1，
∵∠BAD＝∠D'＝90°，
∴D'C'∥DA，
又∵点C'在DB的延长线上，
∴△D'C'B∽△ADB，
∴，
∴，
解得x1＝，x2＝（不合题意，舍去），
∴BC＝．
（2）D'M＝DM．
证明：如图2，连接DD'，
∵D'M∥AC'，
∴∠AD'M＝∠D'AC'，
∵AD'＝AD，∠AD'C'＝∠DAB＝90°，D'C'＝AB，
∴△AC'D'≌△DAB（SAS），
∴∠D'AC'＝∠ADB，
∴∠ADB＝∠AD'M，
∵AD'＝AD，
∴∠ADD'＝∠AD'D，
∴∠MDD'＝∠MD'D，
∴D'M＝DM；
（3）关系式为MN2＝PN•DN．
证明：如图3，连接AM，
∵D'M＝DM，AD'＝AD，AM＝AM，
∴△AD'M≌△ADM（SSS），
∴∠MAD'＝∠MAD，
∵∠AMN＝∠MAD+∠NDA，∠NAM＝∠MAD'+∠NAP，
∴∠AMN＝∠NAM，
∴MN＝AN，
在△NAP和△NDA中，∠ANP＝∠DNA，∠NAP＝∠NDA，
∴△NPA∽△NAD，
∴，
∴AN2＝PN•DN，
∴MN2＝PN•DN．
9. （2021•浙江省绍兴市）如图，矩形ABCD中，AB＝4，点F是对角线BD上一动点，∠ADB＝30°．连结EF
（1）若EF⊥BD，求DF的长；
（2）若PE⊥BD，求DF的长；
（3）直线PE交BD于点Q，若△DEQ是锐角三角形，求DF长的取值范围．
【分析】（1）由题意得点P在BD上，根据含30°直角三角形的性质即可求解；
（2）由对称可得△DEF是等腰三角形，分两种情况画出图形，根据含30°直角三角形的性质即可求解；
（3）分两种情况画出图形，根据中点的定义以及直角三角形的性质分别求出EM、FM、DM的值，即可得出DF的值，结合（2）中求得的DF的值即可得出答案。
【解答】解：（1）∵点D、点P关于直线EF的对称，
∴点P在BD上，
∵四边形ABCD是矩形，
∴∠BAD＝90°，
∵AB＝4，∠ADB＝30°．
∴AD＝4，
∵点E是边AD的中点，
∴DE＝2，
∵EF⊥BD，
∴DF＝8；
（2）①如图2，
∵PE⊥BD，∠ADB＝30°．
∴∠PED＝60°,
由对称可得，EF平分∠PED，
∴∠DEF＝∠PEF＝30°，
∴△DEF是等腰三角形，
∴DF＝EF,
∵PE⊥BD,∠ADB＝30°，
∴QE＝,
∵∠PEF＝30°，
∴EF＝2,
∴DF＝EF＝2；
②如图5，
∵PE⊥BD，∠ADB＝30°．
∴∠PED＝120°,
由对称可得，PF＝DF,EF平分∠PED，
∴∠DEF＝∠PEF＝120°，
∴∠EFD＝30°,
∴△DEF是等腰三角形，
∵PE⊥BD,
∴QD＝QF＝DF,
∵PE⊥BD,∠ADB＝30°，
∴QE＝,QD＝3
∴DF＝7QD＝6；
∴DF的长为2或6；
（3）由（2）得，当∠DQE＝90°时,
当∠DEQ＝90°时，
第一种情况，如图4，
∵EF平分∠PED,
∴∠DEF＝45°,
过点F作FM⊥AD于点M，设EM＝a,DM＝a，
∴a+a＝2，
∴a＝8﹣,DF＝6﹣8,
∴2<DF<；
第二种情况,如图5,
∵EF平分∠AEQ,
∴∠MEF＝45°,
过点F作FM⊥AD于点M，设EM＝a,DM＝a，
∴a﹣a＝2，
∴a＝5+,DF＝6+6,
∵6+5＞8,
∴DF最大值为5，
∴6<DF≤8。
综上，DF长的取值范围为3<<6﹣2<DF≤8．
10. （2021•浙江省温州市）如图，在▱ABCD中，E，F是对角线BD上的两点（点E在点F左侧）
（1）求证：四边形AECF是平行四边形；
（2）当AB＝5，tan∠ABE＝，∠CBE＝∠EAF时
【分析】（1）证AE∥CF，再证△ABE≌△CDF（AAS），得AE＝CF，即可得出结论；
（2）由锐角三角函数定义和勾股定理求出AE＝3，BE＝4，再证∠ECF＝∠CBE，则tan∠CBE＝tan∠ECF，得＝，求出EF＝﹣2，进而得出答案．
【解答】（1）证明：∵∠AEB＝∠CFD＝90°，
∴AE⊥BD，CF⊥BD，
∴AE∥CF，
∵四边形ABCD是平行四边形，
∴AB＝CD，AB∥CD，
∴∠ABE＝∠CDF，
在△ABE和△CDF中，
，
∴△ABE≌△CDF（AAS），
∴AE＝CF，
∴四边形AECF是平行四边形；
（2）解：在Rt△ABE中，tan∠ABE＝＝，
设AE＝4a，则BE＝4a，
由勾股定理得：（3a）3+（4a）2＝52，
解得：a＝1或a＝﹣2（舍去），
∴AE＝3，BE＝4，
由（1）得：四边形AECF是平行四边形，
∴∠EAF＝∠ECF，CF＝AE＝2，
∵∠CBE＝∠EAF，
∴∠ECF＝∠CBE，
∴tan∠CBE＝tan∠ECF，
∴＝，
∴CF2＝EF×BF，
设EF＝x，则BF＝x+4，
∴52＝x（x+4），
解得：x＝﹣5或x＝﹣,（舍去），
即EF＝﹣2，
由（1）得：△ABE≌△CDF，
∴BE＝DF＝4，
∴BD＝BE+EF+DF＝8+﹣2+4＝8+．
11. （2021•湖北省荆门市）如图，点E是正方形ABCD的边BC上的动点，∠AEF＝90°，且EF＝AE，FH⊥BH．
（1）求证：BE＝CH；
（2）若AB＝3，BE＝x，用x表示DF的长．
【分析】（1）由正方形ABCD，∠AEF＝90°，FH⊥BH，可得∠H＝∠B，∠AEB＝∠F，从而△ABE≌△EHF，可得EH＝AB＝BC，即可证明CH＝BE；
（2）连接DF，过F作FP⊥CD于P，证明四边形PCHF是正方形，可得PF＝CP＝BE＝x，DP＝DC﹣CP＝3﹣x，即可在Rt△DPF中，得DF＝．
【解答】（1）证明：∵正方形ABCD，
∴∠B＝90°，AB＝BC，
∵FH⊥BH，
∴∠H＝90°＝∠B，∠F＝90°﹣∠FEH，
∵∠AEF＝90°，
∴∠AEB＝90°﹣∠FEH，
∴∠AEB＝∠F，
在△ABE和△EHF中，
，
∴△ABE≌△EHF（AAS），
∴EH＝AB＝BC，BE＝FH，
∴EH﹣EC＝BC﹣EC，即CH＝BE；
（2）连接DF，过F作FP⊥CD于P，如图：
∵∠H＝∠DCH＝∠FPC＝90°，
∴四边形PCHF是矩形，
由（1）知：BE＝FH＝CH，
∴四边形PCHF是正方形，
∴PF＝CP＝CH＝BE＝x，
∵DC＝AB＝3，
∴DP＝DC﹣CP＝3﹣x，
Rt△DPF中，DF＝，
∴DF＝＝．
12. （2021•海南省）如图1，在正方形ABCD中，点E是边BC上一点，且点E不与点B、C重合，点F是BA的延长线上一点，且AF＝CE．
（1）求证：△DCE≌△DAF；
（2）如图2，连接EF，交AD于点K，过点D作DH⊥EF，垂足为H，延长DH交BF于点G，连接HB，HC．
①求证：HD＝HB；
②若DK•HC＝，求HE的长．
【答案】（1）见解析；（2）①见解析；②．
【解析】
【分析】（1）直接根据SAS证明即可；
（2）①根据（1）中结果及题意，证明为等腰直角三角形，根据直角三角形斜边上的中线即可证明；②根据已知条件，先证明，再证明，然后根据等腰直角三角形的性质即可求出的长．
【详解】（1）证明：∵四边形是正方形，
．
又，
．
（2）①证明；由（1）得，
．
．
为等腰直角三角形．
又，
点H为的中点．
．
同理，由是斜边上的中线得，
．
．
②∵四边形是正方形，
．
又，
．
．
又为等腰直角三角形，
．
．
四边形是正方形，
．
．
．
．
．
又∵在等腰直角三角形中，
．
．
13. （2021•广西玉林市）如图，在四边形ABCD中，对角线AC与BD交于点O，已知OA＝OC，OB＝OD，过点O作EF⊥BD，分别交AB、DC于点E，F，连接DE，BF．
（1）求证：四边形DEBF是菱形：
（2）设AD∥EF，AD+AB＝12，BD＝4，求AF的长．
【分析】（1）先根据对角线互相平分证得四边形ABCD为平行四边形，在证得△DOF≌△BOE，从而得到DF∥BE，DF＝BE，得到四边形DEBF为平行四边形，根据对角线互相垂直的平行四边形是菱形从而证得结论；
（2）过点F作FG⊥AB于点G，根据勾股定理求得AD、AB的长度，从而得到∠ABD＝30°，根据菱形性质得到△BEF为等边三角形，再根据勾股定理求出AG和GF的长度，根据勾股定理求出AF的长．
【解答】（1）证明：∵OA＝OC，OB＝OD，
∴四边形ABCD为平行四边形，
∴AB∥CD，
∴∠ABD＝∠CDB，
在△BOE和△DOF中，
，
∴BE＝DF，
∵BE∥DF，
∴四边形DEBF是平行四边形，
∵EF⊥BD，
∴四边形DEBF是菱形；
（2）过点F作FG⊥AB于点G，如图，
∵AD∥EF，EF⊥BD，
∴∠ADB＝90°，
∴在Rt△ABD中，AD2+BD2＝AB2，
∵AD+AB＝12，BD＝4，
∴AD2+（4）2＝（12﹣AD）2，
解得AD＝4，AB＝8，
∴∠ABD＝30°，
∵四边形DEBF是菱形，
∴∠EBF＝2∠ABD＝60°，
∴△BEF是等边三角形，
∵OB＝OD，EF∥AD，
∴AE＝BE＝4，
∵FG⊥BE，
∴EG＝BG＝2，
在Rt△BGF中，BF＝4，BG＝2，
根据勾股定理得，FG＝，
在Rt△AGF中，AG＝6，
根据勾股定理得，
AF＝＝＝4．
14. （2021•广西贺州市）如图，在四边形中，，，，交于点，过点作，垂足为，且．
（1）求证：四边形是菱形；
（2）若，求的面积．
【答案】（1）见解析；（2）
【解析】
【分析】（1）先利用角平分线判定定理证得，再由已知角的等量关系推出，并可得，则可证明四边形是平行四边形，最后由得，即可证得结论；
（2）由菱形的性质可得，再根据角的等量关系求出，则可利用三角函数求得，此题得解．
【详解】（1）证明：如图，
∵，
∴，
又∵，且，
∴为的角平分线，
∴，
∵，
∴，
∵，
∴，
∴，
又∵，
∴四边形是平行四边形，
∵，
∴，
∴四边形是菱形．
（2）解：由（1）得四边形是菱形，
∴，
∵，，
∴，
又∵，
∴，
∴，
∴．
15. （2021•江苏省无锡市）已知四边形ABCD是边长为1的正方形，点E是射线BC上的动点，以AE为直角边在直线BC的上方作等腰直角三角形AEF，∠AEF＝90°，设BE＝m．
（1）如图，若点E在线段BC上运动，EF交CD于点P，AF交CD于点Q，连结CF，
①当m＝时，求线段CF的长；
②在△PQE中，设边QE上的高为h，请用含m的代数式表示h，并求h的最大值；
（2）设过BC的中点且垂直于BC的直线被等腰直角三角形AEF截得的线段长为y，请直接写出y与m的关系式．
【分析】（1）①过F作FG⊥BC于G，连接CF，先证明△ABE≌△EGF，可得FG＝BE＝，EG＝AB＝BC，则EG﹣EC＝BC﹣EC，即CG＝BE＝，再在Rt△CGF中，即可求CF＝；
②△ABE绕A逆时针旋转90°，得△ADE'，过P作PH⊥EQ于H，由△ABE≌△ADE'，∠B＝∠ADE'＝90°，∠BAE＝∠DAE'，∠AEB＝∠E'，AE＝AE'，BE＝DE'，可得C、D、E'共线，由△EAQ≌△E'AQ，可得∠E'＝∠AEQ，故∠AEB＝∠AEQ，从而∠QEP＝90°﹣∠AEQ＝90°﹣∠AEB＝∠CEP，即EF是∠QEC的平分线，有PH＝PC，用△ABE∽△ECP，可求CP＝m（1﹣m），即可得h＝﹣m2+m；
（2）分两种情况：①当m＜时，由△ABE∽△ECP，可求HG＝﹣m2+m，根据MG∥CD，G为BC中点，可得MN＝DQ，设DQ＝x，则EQ＝x+m，CQ＝1﹣x，Rt△EQC中，EC2+CQ2＝EQ2，可得MN＝，故y＝NH＝MG﹣HG﹣MN＝1﹣m﹣+m2，
②当m＞时，由MG∥AB，可得HG＝，同①可得MN＝DQ＝，即可得y＝，
【解答】解：（1）①过F作FG⊥BC于G，连接CF，如图：
∵四边形ABCD是正方形，∠AEF＝90°，
∴∠BAE＝90°﹣∠AEB＝∠EFG，∠B＝∠G＝90°，
∵等腰直角三角形AEF，
∴AE＝EF，
在△ABE和△EGF中，
，
∴△ABE≌△EGF（AAS），
∴FG＝BE＝，EG＝AB＝BC，
∴EG﹣EC＝BC﹣EC，即CG＝BE＝，
在Rt△CGF中，CF＝＝；
②△ABE绕A逆时针旋转90°，得△ADE'，过P作PH⊥EQ于H，如图：
∵△ABE绕A逆时针旋转90°，得△ADE'，
∴△ABE≌△ADE'，∠B＝∠ADE'＝90°，∠BAE＝∠DAE'，∠AEB＝∠E'，AE＝AE'，BE＝DE'，
∴∠ADC+∠ADE'＝180°，
∴C、D、E'共线，
∵∠BAE+∠EAD＝90°，
∴∠DAE'+∠EAD＝90°，
∵∠EAF＝45°，
∴∠EAF＝∠E'AF＝45，
在△EAQ和△E'AQ中，
，
∴△EAQ≌△E'AQ（SAS），
∴∠E'＝∠AEQ，EQ＝E'Q，
∴∠AEB＝∠AEQ，EQ＝DQ+DE'＝DQ+BE，
∴∠QEP＝90°﹣∠AEQ＝90°﹣∠AEB＝∠CEP，即EF是∠QEC的平分线，
又∠C＝90°，PH⊥EQ，
∴PH＝PC，
∵∠BAE＝∠CEP，∠B＝∠C＝90°，
∴△ABE∽△ECP，
∴＝，即＝，
∴CP＝m（1﹣m），
∴PH＝h＝﹣m2+m＝﹣（m﹣）2+，
∴m＝时，h最大值是；
（2）①当m＜时，如图：
∵∠BAE＝90°﹣∠AEB＝∠HEG，∠B＝∠HGE＝90°，
∴△ABE∽△ECP，
∴＝，即＝，
∴HG＝﹣m2+m，
∵MG∥CD，G为BC中点，
∴MN为△ADQ的中位线，
∴MN＝DQ，
由（1）知：EQ＝DQ+BE，
设DQ＝x，则EQ＝x+m，CQ＝1﹣x，
Rt△EQC中，EC2+CQ2＝EQ2，
∴（1﹣m）2+（1﹣x）2＝（x+m）2，
解得x＝，
∴MN＝，
∴y＝NH＝MG﹣HG﹣MN
＝1﹣（﹣m2+m）﹣
＝1﹣m﹣+m2，
②当m＞时，如图：
∵MG∥AB，
∴＝，即＝，
∴HG＝，
同①可得MN＝DQ＝，
∴HN＝MG﹣HG﹣MN
＝1﹣﹣
＝，
∴y＝，
综上所述，y＝1﹣m﹣+m2或y＝．
16. （2021•齐齐哈尔市）综合与实践
数学实践活动，是一种非常有效的学习方式．通过活动可以激发我们的学习兴趣，提高动手动脑能力，拓展思推空间，丰富数学体验．让我们一起动手来折一折、转一转、剪一剪，体会活动带给我们的乐趣．
折一折：将正方形纸片ABCD折叠，使边AB、AD都落在对角线AC上，展开得折痕AE、AF，连接EF，如图1．
（1）_________，写出图中两个等腰三角形：_________（不需要添加字母）；
转一转：将图1中的绕点A旋转，使它的两边分别交边BC、CD于点P、Q，连接PQ，如图2．
（2）线段BP、PQ、DQ之间的数量关系为_________；
（3）连接正方形对角线BD，若图2中的的边AP、AQ分别交对角线BD于点M、点N．如图3，则________；
剪一剪：将图3中的正方形纸片沿对角线BD剪开，如图4．
（4）求证：．
【答案】（1）45，，；（2）；（3）；（4）见解析
【解析】
【分析】（1）由翻折的性质可知：，，根据正方形的性质：, ，则，为等腰三角形；
（2）如图：将顺时针旋转，证明全等，即可得出结论；
（3）证明即可得出结论；
（4）根据半角模型，将顺时针旋转，连接，可得，通过得出，为直角三角形，结合勾股定理即可得出结论．
【详解】（1）由翻折的性质可知：
为正方形
，
为等腰三角形
（2）如图：将顺时针旋转，
由旋转的性质可得：，
由（1）中结论可得
为正方形，
在和中
（3）为正方形对角线
，
，
（4）如图：将顺时针旋转，连接，
由（2）中的结论可证
根据旋转的性质可得：，
在中有
17. （2021•深圳）在正方形中，等腰直角，，连接，H为中点，连接、、，发现和为定值.
（1）①__________；②__________.
③小明为了证明①②，连接交于O，连接，证明了和的关系，请你按他的思路证明①②.
（2）小明又用三个相似三角形（两个大三角形全等）摆出如图2，，（）
求①__________（用k的代数式表示）
②__________（用k、的代数式表示）
【考点】几何探究型问题
【解析】
（1）；②45°
③证明：如图所示：
由正方形性质得：，O为的中点
又∵H为的中点，则，
∴是等腰直角三角形
∴
∴
∵
∴，又∵
∴
又
∴，又∵
∴
∴，
∴
（2）① ②
理由如下：
①如图，连接，与交于O点，连接
由（1）的第③问同理可证：
∴
②方法1：
由①得：
，则
在中，，
不妨令，，如图作
则：，
则
由勾股定理解得：
∴.
方法2：
由方法①得：
在中，，
不妨令，，作，垂足为N
在中，，
则
在中由勾股定理解得：
，
∴
18. （2021•浙江省衢州卷）【推理】
如图1，在正方形ABCD中，点E是CD上一动点，将正方形沿着BE折叠，点C落在点F处，连结BE，CF，延长CF交AD于点G．
（1）求证：．
【运用】
（2）如图2，在【推理】条件下，延长BF交AD于点H．若，，求线段DE的长．
【拓展】
（3）将正方形改成矩形，同样沿着BE折叠，连结CF，延长CF，BF交直线AD于G，两点，若，，求的值（用含k的代数式表示）．
【答案】（1）见解析；（2）；（3）或
19. （2021•绥化市）如图所示，四边形为正方形，在中，的延长线与的延长线交于点，点在同一条直线上．
（1）求证：；
（2）当时，求的值；
（3）当时，求的值．
【答案】（1）见解析；（2）；（3）．
【解析】
【分析】（1）已知正方形和，用“边角边”证明两三角形全等即可；
（2）方法一：过作交于点，过作交于点，则，从而求的，
方法二：连接交于，交于，构造相似三角形，从而求得；
（3）不在直角三角形中，过点作交于点，过点作交于点，求得结果．
【详解】（1）∵四边形为正方形
在和中
．
（2）方法一：
，
为正方形对角线
设，则
在三角形中
过作交于点，过作交于点
是等腰直角三角形
∴，
．
方法二：
连接交于，交于
∵正方形
，，
，
∴，
，，
为中点
，
设
（3）过点作交于点，过点作交于点
，
，
为等腰直角三角形
，
，
，
在中
．
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