考点06 中考常考题型-相似图形(提高)-2022届九年级《新题速递 数学》(人教版)
展开考点06 中考常考题型——相似图形(提高)
一、单选题(共10小题)
1.(2021•香坊区一模)如图,△ABC中,G、E分别为AB、AC边上的点,GE∥BC,BD∥CE交EG延长线于D,BE与CD相交于点F,则下列结论一定正确的是( )
A.= B.= C.= D.=
【答案】D
【分析】如图,设AB交CD于点O.利用相似三角形的性质进行证明即可.
【解答】解:如图,设AB交CD于点O.
∵DG∥BC,
∴△DOG∽△COB,
∴=,
∵BD∥AC,
∴△DOB∽△COA,
∴=,
∵BD∥AC,DE∥BC,
∴四边形DECB是平行四边形,
∴BD=EC,
∵GE∥BC,
∴=,
∴=,
故选:D.
【知识点】相似三角形的判定与性质
2.(2021•纳溪区模拟)如图,已知矩形ABCD,AB=6,BC=10,E,F分别是AB,BC的中点,AF与DE相交于I,与BD相交于H,则四边形BEIH的面积为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】B
【分析】延长AF交DC于Q点,由矩形的性质得出CD=AB=6,AB∥CD,AD∥BC,得出=1,△AEI∽△QDE,因此CQ=AB=CD=6,△AEI的面积:△QDI的面积=1:16,根据三角形的面积公式即可得出结果.
【解答】解:延长AF交DC于Q点,如图所示:
∵E,F分别是AB,BC的中点,
∴AE=AB=3,BF=CF=BC=5,
∵四边形ABCD是矩形,
∴CD=AB=6,AB∥CD,AD∥BC,
∴=1,△AEI∽△QDE,
∴CQ=AB=CD=6,△AEI的面积:△QDI的面积=()2=,
∵AD=10,
∴△AEI中AE边上的高=2,
∴△AEI的面积=×3×2=3,
∵△ABF的面积=×5×6=15,
∵AD∥BC,
∴△BFH∽△DAH,
∴==,
∴△BFH的面积=×2×5=5,
∴四边形BEIH的面积=△ABF的面积﹣△AEI的面积﹣△BFH的面积=15﹣3﹣5=7.
故选:B.
【知识点】相似三角形的判定与性质、矩形的性质
3.(2021•九江模拟)如图,正方形ABCD中,AB=3,点E是对角线AC上的一点,连接DE,过点E作EF⊥DE,交AB于点F,连接DF交AC于点G,下列结论:
①DE=EF;②∠ADF=∠AEF;③DG2=GE•GC;④若AF=1,则EG=,其中结论正确的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【分析】证明△DCE≌△BCE,得DE=BE,证出EF=BE,则结论①正确;易证∠EDF=∠DFE=45°,又∠DAC=45°,∠AGD=∠EGF,则∠ADF=∠AEF,故②正确;证出△DGE∽△CGD,由比例线段可得出结论DG2=GE•GC,③正确;先求出CE长,将△DEC绕点A逆时针旋转90°得到△DMA,连接MG,易证△DMG≌△DEG,△AMG是直角三角形,得出EG2=AG2+CE2,设EG=x,则列出方程可求出EG=,则④正确.
【解答】解:如图,连接BE,
∵四边形ABCD为正方形,
∴CB=CD,∠BCE=∠DCE=45°,
在△BEC和△DEC中,
,
∴△DCE≌△BCE(SAS),
∴DE=BE,∠CDE=∠CBE,
∴∠ADE=∠ABE,
∵∠DAB=90°,∠DEF=90°,
∴∠ADE+∠AFE=180°,
∵∠AFE+∠EFB=180°,
∴∠ADE=∠EFB,
∴∠ABE=∠EFB,
∴EF=BE,
∴DE=EF,故①正确;
∵∠DEF=90°,DE=EF,
∴∠EDF=∠DFE=45°,
∵∠DAC=45°,∠AGD=∠EGF,
∴∠ADF=∠AEF,故②正确;
∵∠GDE=∠DCG=45°,∠DGE=∠CGD,
∴△DGE∽△CGD,
∴,
即DG2=GE•CG,故③正确;
如图,过点E作EN⊥AB于点N,
∵AF=1,AB=3,
∴BF=2,AC==3,
∵BE=EF,
∴FN=BN=1,
∴AN=2,
∴,
∴,
将△DEC绕点A逆时针旋转90°得到△DMA,连接MG,
易证△DMG≌△DEG(SAS),△AMG是直角三角形,
∴MG=GE,
∴MG2=EG2=AM2+AG2=CE2+AG2,
设EG=x,则AG=2﹣x,
∴,
解得:x=,即EG=,故④正确.
故选:D.
【知识点】全等三角形的判定与性质、正方形的性质、相似三角形的判定与性质
4.(2021•大邑县模拟)如图,在△ABC中,点E在BC边上,连接AE,点D在线段AE上,GD∥BA,且交BC于点G,DF∥BC,且交AC于点F,则下列结论一定正确的是( )
A.= B.= C.= D.=
【答案】C
【分析】根据相似三角形的判定推出△DGE∽△ABE,△ADF∽△AEC,再得出比例式,再判断即可.
【解答】解:∵DG∥AB,
∴=,故本选项不符合题意;
B、∵DF∥CE,
∴△ADF∽△AEC,
∴=≠,故本选项不符合题意;
C、∵DF∥CE,
∴△ADF∽△AEC,
∴=,
∵DG∥AB,
∴=,
∴=,故本选项符合题意;
D、∵DF∥CE,
∴=,
∵DG∥AB,
∴△DGE∽△ABE,
∴=,
∴≠,故本选项不符合题意;
故选:C.
【知识点】相似三角形的判定与性质
5.(2021•潮南区模拟)如图,▱ABCD中,∠C=120°,AB=AE=5,AE与BD交于点F,AF=2EF.则BC的长为( )
A.12 B.10 C.8 D.6
【答案】B
【分析】根据平行四边形的性质得出AD=BC,AD∥BC,根据相似三角形的判定得出△AFD∽△EFB,根据相似三角形的性质得出=,即可得出答案.
【解答】解:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD=BC,AD∥BC,
∴△AFD∽△EFB,
∴=,
∵AF=2EF,
∴AD=BC=2BE,
∵BE=5,
∴BC=10,
故选:B.
【知识点】平行四边形的性质、相似三角形的判定与性质
6.(2021•岳麓区校级三模)如图,在矩形ABCD中,AB=6,BC=10,P是AD边上一动点(不含端点A,D),连接PC,E是AB边上一点,设BE=a,若存在唯一点P,使∠EPC=90°,则a的值是( )
A. B. C.3 D.6
【答案】B
【分析】设AP=x,AE=y,证明△APE∽△DCP,根据相似三角形的性质得到比例式,转化为一元二次方程,利用判别式△=0,构建方程解决问题.
【解答】解:∵PE⊥PC,
∴∠APE+∠DPC=90°,
∵∠D=90°,
∴∠DCP+∠DPC=90°,
∴∠APE=∠DCP,又∠A=∠D=90°,
∴△APE∽△DCP,
∴=,
设AP=x,AE=y,
可得x(10﹣x)=6y,
∴x2﹣10x+6y=0,
由题意△=0,
∴100﹣24y=0,
∴y=,
∵BE=AB﹣AE=6﹣=,
故选:B.
【知识点】相似三角形的判定与性质、矩形的性质
7.(2021•武汉模拟)如图,A,B为圆O上的点,且D为弧AB的中点,∠ACB=120°,DE⊥BC于E,若AC=DE,则的值为( )
A.3 B.2 C.+1 D.+1
【答案】B
【分析】如图,连接AD,BD,CD,在EB上取点Q,使EQ=CE,根据D为弧AB的中点,∠ACB=120°,得到∠DCB=30°,根据线段垂直平分线的性质得到CD=DQ,求得∠CDQ=120°,推出∠ACD=∠DQB,得到△ACD≌△BQD,根据全等三角形的性质得到AC=BQ,再证明AC=EC=EQ=BQ即可解决问题.
【解答】解:如图,连接AD,BD,CD,OA,OD,OB,在⊙O上取一点K,连接AK,BK,在EB上取点Q,使EQ=CE,连接DQ.
∵D为弧AB的中点,∠ACB=120°,
∴∠K=60°,∠AOB=120°,∠AOD=∠BOD=60°
∴∠DCB=∠DOB=30°,
∵CE=QE,DE⊥BC,
∴CD=DQ,
∴∠CDQ=120°,
∵∠CDB=∠ACB=120°,
∴∠CDA=∠QDB,
∵∠DCE=∠DQE=30°,
∴∠DQB=150°,
∵∠ACD=120°+30°=150°,
∴∠ACD=∠DQB,
在△ACD与△BQD中,
,
∴△ACD≌△BQD(ASA),
∴AC=BQ,
∵CE=DE,AC=DE,
∴AC=CE=EQ=BQ,
∴BE:CE=2:1,
故选:B.
【知识点】圆心角、弧、弦的关系、相似三角形的判定与性质、圆周角定理
8.(2021•福田区一模)如图,在正方形ABCD中,E,F分别为BC,CD的中点,连接AE,BF交于点G,将△BCF沿BF对折,得到△BPF,延长FP交BA延长于点Q,下列结论正确的有( )个.
①AE⊥BF;②QB=QF;③FG=AG;④sin∠BQP=;⑤SECPG=3S△BGE
A.5 B.4 C.3 D.2
【答案】C
【分析】①首先证明△ABE≌△BCF,再利用角的关系求得∠BGE=90°,即可得到AE⊥BF;
②①△BCF沿BF对折,得到△BPF,利用角的关系求出QF=QB;
③证明△BEG∽△ABG∽△AEB,得出===,设GE=x,则BG=2x,AG=4x,∴BF=AE=AG+GE=5x,∴FG=BF﹣BG=3x,得出=,即可得出结论;
④利用QF=QB,解出BP,QB,根据正弦的定义即可求解;
⑤可证△BGE与△BMC相似,进一步得到相似比,再根据相似三角形的性质和三角形的面积关系即可求解.
【解答】解:①∵四边形BCD是正方形,
∴∠ABC=∠BCD=90°,AB=BC=CD,AB∥CD,
∵E,F分别是正方形ABCD边BC,CD的中点,
∴CF=BE,
在△ABE和△BCF中,,
∴△ABE≌△BCF(SAS),
∴∠BAE=∠CBF,AE=BF,
又∵∠BAE+∠BEA=90°,
∴∠CBF+∠BEA=90°,
∴∠BGE=90°,
∴AE⊥BF,故①正确;
由折叠的性质得:FP=FC,∠PFB=∠BFC,∠FPB=90°
∵CD∥AB,
∴∠CFB=∠ABF,
∴∠ABF=∠PFB,
∴QB=QF,故②正确;
③∵AE⊥BF,∠ABE=90°,
∴△BEG∽△ABG∽△AEB,
∴===,
设GE=x,则BG=2x,AG=4x,
∴BF=AE=AG+GE=5x,
∴FG=BF﹣BG=3x,
∴=,
∴FG=AG,故③错误;
④由①知,QF=QB,
令PF=k(k>0),则PB=2k,
在Rt△BPQ中,设QB=a,
∴a2=(a﹣k)2+4k2,
∴a=,
∴sin∠BQP==,故④正确;
⑤如图所示:
∵PC⊥BF,AE⊥BF,
∴PC∥AE,△BGE∽△BMC,
∵E是BC的中点,
∴BE=CE,
∴△BGE的面积:△BMC的面积=1:4,
∴△BGE的面积:四边形ECMG的面积=1:3,
连接CG,则△PGM的面积=△CGM的面积=2△CGE的面积=2△BGE的面积,
∴四边形ECPG的面积:△BGE的面积=5:1,
∴S四边形ECFG=5S△BGE,故⑤错误.
综上所述,共有3个结论正确.
故选:C.
【知识点】全等三角形的判定与性质、正方形的性质、解直角三角形、相似三角形的判定与性质、翻折变换(折叠问题)
9.(2021•铁西区三模)如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=BC,点D是线段AB上的一点,连结CD.过点B作BG⊥CD,分别交CD、CA于点E、F,与过点A且垂直于AB的直线相交于点G,连结DF,给出以下四个结论:
①;
②若AF=AB,则点D是AB的中点;
③若=1,则S△ABC=9S△BDF;
④当B、C、F、D四点在同一个圆上时,DF=DB;
其中正确的结论序号是( )
A.①② B.①②④ C.①②③ D.①②③④
【答案】B
【分析】由△AFG∽△BFC,可确定结论①正确;由△AFG≌△AFD可得AG=AB=BC,进而由△AFG∽△BFC确定点F为AC的三等分点,可确定结论②正确;当B、C、F、D四点在同一个圆上时,由圆内接四边形的性质得到∠2=∠ACB由于∠ABC=90°,AB=BC,得到∠ACB=∠CAB=45°,于是得到∠CFD=∠AFD=90°,根据垂径定理得到DF=DB,故③正确;因为F为AC的三等分点,所以S△ABF=S△ABC,又S△BDF=S△ABF,所以S△ABC=6S△BDF,由此确定结论④错误.
【解答】解:依题意可得BC∥AG,
∴△AFG∽△BFC,
∴=,
又AB=BC,
∴=.
故结论①正确;
如右图,∵∠1+∠3=90°,∠1+∠4=90°,
∴∠3=∠4.
在△ABG与△BCD中,,
∴△ABG≌△BCD(ASA),
∴AG=BD,
∵△ABC为等腰直角三角形,
∴AC=AB,
∵AF=AB,
∴AF=AC,
∴AF=FC,
∵=,
∴AG=BC=AB,
∴BD=AB,
∴点D是AB的中点,
故结论②正确;
∵=,AG=BD,=,
∴=,∴=,AF=AC,
∴S△ABF=S△ABC,
∴S△BDF=S△ABF,
∴S△BDF=S△ABC,即S△ABC=6S△BDF.
故结论③错误;
当B、C、F、D四点在同一个圆上时,
∴∠2=∠ACB,
∵∠ABC=90°,AB=BC,
∴∠ACB=∠CAB=45°,
∴∠2=45°,
∴∠CFD=∠AFD=90°,
∴CD是B、C、F、D四点所在圆的直径,
∵BG⊥CD,
∴=,
∴DF=DB,故④正确;
故选:B.
【知识点】等腰直角三角形、点与圆的位置关系、全等三角形的判定与性质、圆心角、弧、弦的关系、相似三角形的判定与性质
10.(2021•深圳模拟)如图,正方形ABCD中,以BC为边向正方形内部作等边△BCE.连接AE.DE,连接BD交CE于F,下列结论:①∠AED=150°②△DEF~△BAE;③tan∠ECD=④△BEC的面积:△BFC的面积(+1):2,其中正确的结论有( )个.
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】A
【分析】①利用正方形的性质,等边三角形的性质,等腰三角形的性质及三角形的内角和,周角求得判定即可
②由①可得到∠ADE的度数,再利用正方形的性质即可得∠DEF=∠ABE,即可判定
③可利用含30°的直角三角形的性质即可分别求出,再与tan∠ECD=tan30°作比较即可
④两个三角形的底相同,由高的比进行判定即可
【解答】解:
∵△BEC为等边三角形
∴∠EBC=∠BCE=∠ECB=60°,AB=EB=EC=BC=DC
∵四边形ABCD为正方形
∴∠ABE=∠ECD=90°﹣60°=30°
∴在△ABE和△DCE中,
AB=DC
∠ABE=∠ECD
BE=EC
∴△ABE≌△DCE(SAS)
∴∠AEB=∠DEC==75°
∴∠AED=360°﹣60°﹣75°×2=150°
故①正确
由①知AE=ED
∴∠EAD=∠EDA=15°
∴∠EDF=45°﹣15°=30°
∴∠EDF=∠ABE
由①知∠AEB=∠DEC,
∴△DEF~△BAE
故②正确
过点F作FM⊥DC交于M,如图
设DM=x,则FM=x,DF=x
∵∠FCD=30°
∴MC=x
则在Rt△DBC中,BD=
∴BF=BD﹣DF=
则
∵tan∠ECD=tan30°=
∴tan∠ECD=
故③正确
如图过点E作EH⊥BC交于H,过F作FG⊥BC交于G,得
由③知MC=,MC=FG
∴FG=
∵BC=DC=x
∴BH=
∵∠EBC=60°
∴EH=
∴====
故④正确
故选:A.
【知识点】等边三角形的性质、解直角三角形、正方形的性质、全等三角形的判定与性质、相似三角形的判定与性质
二、填空题(共10小题)
11.(2021•碑林区校级二模)如图,平行四边形ABCD中,AB=2AD=2,且AD⊥BD,一动点P在AB上方,且∠APB=60°,AP与BD交于点E,则的最大值为
【分析】由∠APB=60°知点P在以O为圆心,OA为半径的圆上,作PF⊥BD于点F,由△PEF∽△AED得=,据此知当PF最大时,最大,在⊙O上,当点F与点O重合时,PF取得最大值,即为圆的半径,再进一步求出圆的半径可得答案.
【解答】解:∵AB=2AD=2,AD⊥BD,
∴AD=1,∠ABD=30°,∠ADB=90°,∠BAD=60°,
如图所示,作∠BAD的平分线,交BD于点O,
∴∠BAO=∠ABD=30°,
∴∠AOB=120°,
∵∠APB=∠AOB=60°,
∴点P在以O为圆心,OA为半径的圆上,
作PF⊥BD于点F,
则∠PFE=∠ADE=90°,∠PEF=∠AED,
∴△PEF∽△AED,
∴=,即=PF,
∴当PF最大时,最大,
在⊙O上,当点F与点O重合时,PF取得最大值,即为圆的半径,
连接AO,
在Rt△ADO中,∠DAO=30°,AD=1,
∴AO===,
∴的最大值为.
故答案为:.
【知识点】平行四边形的性质、相似三角形的判定与性质
12.(2021•浦东新区一模)如图,已知△ABC和△ADE都是等边三角形,点D在边BC上,且BD=4,CD=2,那么AF= .
【分析】依据∠B=∠C,∠BAD=∠CDF,即可判定△ABD∽△DCF,进而得出=,求得CF=,即可得到AF的长.
【解答】解:∵△ABC和△ADE都是等边三角形,BD=4,CD=2,
∴AB=AC=6,∠B=∠C=∠ADF=60°,
∴∠ADB+∠BAD=∠ADB+∠CDF=120°,
∴∠BAD=∠CDF,
∴△ABD∽△DCF,
∴=,即=,
解得CF=,
∴AF=AC﹣CF=6﹣=,
故答案为:.
【知识点】相似三角形的判定与性质、等边三角形的性质
13.(2021•丹阳市一模)如图,在△ABC中,AC>AB,点D在BC上,且BD=BA,∠ABC的平分线BE交AD于点E,点F是AC的中点,连结EF.若四边形DCFE和△BDE的面积都为3,则△ABC的面积为 .
【答案】10
【分析】依据BD=AB,BE是∠ABC的平分线,即可得到AE=DE,进而得出△BDE的面积与△ABE的面积均为3,再根据EF是△ACD的中位线,即可得出△ACD的面积为4,即可得到△ABC的面积为3+3+4=10.
【解答】解:∵BD=AB,BE是∠ABC的平分线,
∴AE=DE,
∴△BDE的面积与△ABE的面积均为3,
又∵点F是AC的中点,
∴EF是△ACD的中位线,
∴2EF=CD,EF∥DC,
∴△AEF∽△ADC,
∴S△ACD=4S△AEF,
∵四边形CDEF的面积为3,
∴△ACD的面积为4,
∴△ABC的面积为3+3+4=10.
故答案为:10.
【知识点】相似三角形的性质、角平分线的性质
14.(2021•本溪模拟)在△ABC中,AB=6,AC=5,点D,E分别在边AB,AC上,若△ADE与△ABC相似,且S△ADE:S四边形BCED=4:21,则AD= .
【分析】由于△ADE与△ABC相似,但其对应角不能确定,所以应分两种情况进行讨论.
【解答】解:∵S△ADE:S四边形BCED=4:21,
∴S△ADE:S△ABC=2:5,
∴△ADE与△ABC相似比为:2:5,
①若∠AED对应∠B时,
则=,
∵AC=5,
∴AD=2;
②当∠ADE对应∠B时,则=,
∵AB=6,
∴AD=;
故答案为:2或.
【知识点】相似三角形的性质
15.(2021•东阳市模拟)在△ABC中,AC=4,BC=2,点D在射线AB上,在构成的图形中,△ACD为等腰三角形,且存在两个互为相似的三角形,则CD的长是 .
【分析】分两种情形:①如图1中,当点D在线段AB上,DC=AD,且△BCD∽△BAC时,设CD=x,BD=y.②如图2中,当点D在AB的延长线上时,AC=AD=4,△DCB∽DAC.设CD=x,BD=y,分别构建方程组求解.③当CA=CD=4时,△ACB∽△DCB,
【解答】解:①如图1中,当点D在线段AB上,DC=AD,且△BCD∽△BAC时,设CD=x,BD=y,
则有:==,
∴==,
解得:x=,y=,
∴CD=.
②如图2中,当点D在AB的延长线上时,AC=AD=4,△DCB∽DAC.设CD=x,BD=y,
则:==,
∴==,
解得x=2,y=1,
∴CD=2,
③当CA=CD=4时,△ACB∽△DCB,
综上所述,满足条件的CD的值为或2或4.
【知识点】相似三角形的性质
16.(2021•合肥二模)矩形ABCD中,AB=6,BC=8.点P在矩形ABCD的内部,点E在边BC上,满足△PBE与△DBC相似,若△APD是以AD为底的等腰三角形,则PE的长为 .
【分析】如图,由题意点P在线段AD的垂直平分线上,分四种情形分别求解即可解决问题.
【解答】解:如图,由题意点P在线段AD的垂直平分线上,
∵△PBE与△DBC相似,
∴当点P在对角线BD上时,存在两个点E满足条件,
①当∠PEB=90°时,易知BE=BC=4,PE=CD=3,
②当∠BPE′=90°时,∵△BPE′∽△BCD,
∴=
∴=,
∴PE′=.
③当∠PBC=∠BDC,∠PEB=90°时,∵△PBE∽△BDC,
∴=,
∴==,
④当∠PBC=∠BDC,∠BPE=90°时,点E在BC的延长线上,不符合题意,
综上所述,满足条件的PE的值为3或或.
【知识点】勾股定理、矩形的性质、相似三角形的性质、等腰三角形的判定
17.(2021•温州二模)如图,正方形ABCD的边长是3,点E,F分别是AB,BC边上的点,且满足BE=2AE,CF=2BF,连结DE,AF交于点G,BD交AF于点H,则四边形GEBH的面积为 .
【分析】根据正方形的性质得到AD=BC=AB=3,∠DAE=∠ABF=90°,求得AE=BF=1,根据全等三角形的性质得到∠ADE=∠BAF,推出AG⊥DE,连接AC交BD于O,根据相似三角形的性质得到==,求得=,得到S△ABH=,根据相似三角形的性质得到EG==,根据三角形的面积即可得到结论.
【解答】解:∵正方形ABCD的边长是3,
∴AD=BC=AB=3,∠DAE=∠ABF=90°,
∵BE=2AE,CF=2BF,
∴AE=BF=1,
∴△ADE≌△BAF(SAS),
∴∠ADE=∠BAF,
∵∠DAG+∠EAG=90°,
∴∠ADG+∠DAG=90°,
∴∠AGD=90°,
∴AG⊥DE,
连接AC交BD于O,
∴AC⊥BC,
∵AD∥BF,
∴△AHD∽△FHB,
∴==,
∴=,
∵S△ABD=×3×3=,
∴S△ABH=,
∵DE==,
∴AG==,
∵∠DAE=90°,AG⊥DE,
∴△ADE∽GAE,
∴=,
∴EG==,
∴S△AGE=××=,
∴四边形GEBH的面积=S△ABH﹣S△AGE=﹣=,
故答案为:.
【知识点】正方形的性质、相似三角形的判定与性质
18.(2021•游仙区模拟)如图,矩形ABCD的边长AD=6,AB=4,E为AB的中点,F在边BC上,且BF=2FC,AF分别与DE、DB相交于点M、N,则MN的长为 .
【分析】首先过F作FH⊥AD于H,交ED于O,于是得到FH=AB=4,根据勾股定理求得AF,根据平行线分线段成比例定理求得OH,由相似三角形的性质求得AM与AF的长,根据相似三角形的性质,求得AN的长,即可得到结论.
【解答】解:过F作FH⊥AD于H,交ED于O,则FH=AB=4,
∵BF=2FC,BC=AD=6,
∴BF=AH=4,FC=HD=2,
∴AF===4,
∵OH∥AE,
∴==,
∴OH=AE=,
∴OF=FH﹣OH=4﹣=,
∵AE∥FO,
∴△AME∽FMO,
∴==,
∴AM=AF=,
∵AD∥BF,
∴△AND∽△FNB,
∴==,
∴AN=AF=,
∴MN=AN﹣AM==.
故答案为.
【知识点】矩形的性质、相似三角形的判定与性质
19.(2021•道外区一模)如图,AD为△ABC的角平分线,AC=BC,E在AC延长线上,且AD=DE,若AB=6,CE=2,则BD的长为 ﹣ .
【分析】遇角平分线作平行线可构造等腰三角形,得△ADE是等腰三角形,然后证明FD=BD,可证明△ABD≌△EFD,EF=AB,由已知可得CF=CD=4,进而由三角形相似可得,设BD=y,即AF=DF=y.
解方程即可.
【解答】解:过D点作DF∥AB,
∴∠1=∠4,
∵∠1=∠3,
∴∠3=∠4,
∴AF=DF,
∵AC=BC,
∴∠B=∠BAC,
∴∠FDE=∠2=∠B
∴CD=CF,
∴BD=AF,
∵AD=AF,
∴∠3=∠E,
∴∠E=∠1,
在△ABD和EFD中,
,
△ABD≌△EFD(AAS)
∴EF=AB=6,
∵CE=2,
∴CF=4,
∵DF∥AB,
∴△ABC∽FDC
∴,
∴,解得,(舍去)
故答案为:﹣2+2.
【知识点】全等三角形的判定与性质、相似三角形的判定与性质
20.(2021•长清区二模)如图,在边长为2的正方形BCD中,动点F、E分别以相同的速度从D、C两点同时出发向C和B运动(任何一个点到达即停止),过点P作PM∥CD交BC于M点,PN∥BC交CD于N点,连接MN,在运动过程中,下列结论:①△ABE≌△BCF;②AE⊥BF;③CF2=PE•BF;④线段MN的最小值为﹣1.其中正确的结论有 .
【答案】①②③④
【分析】由正方形的性质及条件可判断出①△ABE≌△BCF,得到∠BAE=∠CBF,再根据∠BAE+∠BEA=90°,可得∠CBF+∠BEA=90°,可得出∠APB=90°,即可判断②,由△BPE∽△BCF,利用相似三角形的性质,结合CF=BE可判断③;然后根据点P在运动中保持∠APB=90°,可得点P的路径是一段以AB为直径的弧,设AB的中点为G,连接CG交弧于点P,此时CP的长度最小,最后在Rt△BCG中,根据勾股定理,求出CG的长度,再求出PG的长度,即可求出线段CP的最小值,可判断④.
【解答】解:如图,
∵动点F,E的速度相同,
∴DF=CE,
又∵CD=BC,
∴CF=BE,
在△ABE和△BCF中,
∴△ABE≌△BCF(SAS),故①正确;
∴∠BAE=∠CBF,
∵∠BAE+∠BEA=90°,
∴∠CBF+∠BEA=90°,
∴∠APB=90°,故②正确;
在△BPE和△BCF中,
∵∠BPE=∠BCF,∠PBE=∠CBF,
∴△BPE∽△BCF,
∴,
∴CF•BE=PE•BF,
∵CF=BE,
∴CF2=PE•BF,故③正确;
∵点P在运动中保持∠APB=90°,
∴点P的路径是一段以AB为直径的弧,
设AB的中点为G,连接CG交弧于点P,此时CP的长度最小,
在Rt△BCG中,CG===,
∵PG=AB=1,
∴CP=CG﹣PG=﹣1,
即线段CP的最小值为﹣1,故④正确;
故答案为:①②③④.
【知识点】正方形的性质、全等三角形的判定与性质、相似三角形的判定与性质
三、解答题(共9小题)
21.(2021•莆田模拟)如图,菱形ABCD中,∠ABC=60°,E为AB中点,F为BC上一点,G为CD上一点,连接EF,FG,且∠BFE=∠CFG.
(1)若G为CD中点时,求证:EF=FG;
(2)设x=,y=,求y关于x的函数解析式.
【分析】(1)在BC上作点H,使BH=BE,连接EH,易证△BEH是正三角形,再证△EHF≌△GCF,即可求证
(2)过点E作EM⊥BH交于点M,延长GC,过点H作HN⊥GC交于N,求证得△EHF∽△FGC,即可分别求出S△FCG与S菱形ABCD,即可求y与x的函数解析式
【解答】解:(1)如图.在BC上作点H,使BH=BE,连接EH,易证△BEH是正三角形
∴∠BHE=60°
∴∠EHF=120°
EH=BH=AB=CG
∵∠ABC=60°,AB∥CD
∴∠C=120°
∴∠EHF=∠C
∵∠BFE=∠CFE
∴△EHF≌△GCF
∴EF=FG
(2)如图,在BC上作点H,使BH=BE,并连接EH,过点E作EM⊥BH交于点M,延长GC,过点F作CN⊥GC交于N
易证△BEH为等边三角形,
∴∠EHF=∠FCG=120°
∵∠BFE=∠CFG
∴△EHF∽△FGC
∴=x
∴GC=EH•x=BH•x
∵EM⊥BH
∴EM=BH,
∴FN=
∴S△FCG=•GC•FN=
∵AB=2BE=2BH,
∴S菱形ABCD=BH2
∴=x2
【知识点】相似三角形的判定与性质、等边三角形的判定与性质、菱形的性质
22.(2021•莲湖区模拟)如图,小华在晚上由路灯A走向路灯B.当他走到点P时,发现他身后影子的顶部刚好接触到路灯A的底部;当他向前再步行12m到达点Q时,发现他身前影子的顶部刚好接触到路灯B的底部.已知小华的身高是1.6m,两个路灯的高度都是9.6m,且AP=QB.
(1)求两个路灯之间的距离.
(2)当小华走到路灯B的底部时,他在路灯A下的影长是多少?
【分析】(1)如图1,先证明△APM∽△ABD,利用相似比可得AP=AB,再证明△BQN∽△BAC,利用相似比可得BQ=AB,则AB+12+AB=AB,解得AB=18(m);
(2)如图1,他在路灯A下的影子为BN,证明△NBM∽△NAC,利用相似三角形的性质得=,然后利用比例性质求出BN即可.
【解答】解:(1)如图1,
∵PM∥BD,
∴△APM∽△ABD,
=,即=,
∴AP=AB,
∵NQ∥AC,
∴△BNQ∽△BCA,
∴=,即=,
∴BQ=AB,
而AP+PQ+BQ=AB,
∴AB+12+AB=AB,
∴AB=18.
答:两路灯的距离为18m;
(2)如图1,他在路灯A下的影子为BN,
∵BM∥AC,
∴△NBM∽△NAC,
∴=,即=,解得BN=3.6.
答:当他走到路灯B时,他在路灯A下的影长是3.6m.
【知识点】相似三角形的应用
23.(2021•莘县一模)如图,在△ABC中,AB=AC,以AB为直径的⊙O交BC边于点D,交AC边于点E.过点D作⊙O的切线,交AC于点F,交AB的延长线于点G,连接DE.
(1)求证:BD=CD;
(2)若∠G=40°,求∠AED的度数.
(3)若BG=6,CF=2,求⊙O的半径.
【分析】(1)连接AD,根据圆周角定理得出AD⊥BC,根据等腰三角形的性质得出即可;
(2)连接OD,根据切线的性质求出∠ODG=90°,求出∠BOD、∠ABC,根据圆内接四边形求出即可;
(3)求出△ODG∽△AFG,得出比例式,即可求出圆的半径.
【解答】(1)证明:连接AD,
∵AB为直径,
∴∠ACB=90°,
∴AD⊥BC,
∵AB=AC,
∴BD=CD;
(2)解:连接OD,
∵GF是切线,OD是半径,
∴OD⊥GF,
∴∠ODG=90°,
∵∠G=40°,
∴∠GOD=50°,
∵OB=OD,
∴∠OBD=65°,
∵点A、B、D、E都在⊙O上,
∴∠ABD+∠AED=180°,
∴∠AED=115°;
(3)解:∵AB=AC,
∴∠ABC=∠C,
∵OB=OD,
∴∠ABC=∠ODB,
∴∠ODB=∠C,
∴OD∥AC,
∴△GOD∽△GAF,
∴=,
∴设⊙O的半径是r,则AB=AC=2r,
∴AF=2r﹣2,
∴=,
∴r=3,
即⊙O的半径是3.
【知识点】切线的性质、相似三角形的判定与性质、等腰三角形的性质
24.(2021•潮南区一模)如图①,在矩形ABCD中,AB=,BC=3,在BC边上取两点E、F(点E在点F的左边),以EF为边所作等边△PEF,顶点P恰好在AD上,直线PE、PF分别交直线AC于点G、H.
(1)求△PEF的边长;
(2)若△PEF的边EF在线段CB上移动,试猜想:PH与BE有何数量关系?并证明你猜想的结论;
(3)若△PEF的边EF在射线CB上移动(分别如图②和图③所示,CF>1,P不与A重合),(2)中的结论还成立吗?若不成立,直接写出你发现的新结论.
【分析】(1)过P作PQ⊥BC,垂足为Q,由四边形ABCD为矩形,得到∠B为直角,且AD∥BC,得到PQ=AB,又△PEF为等边三角形,根据“三线合一”得到∠FPQ为30°,在Rt△PQF中,设出QF为x,则PF=2x,由PQ的长,根据勾股定理列出关于x的方程,求出x的值,即可得到PF的长,即为等边三角形的边长;
(2)PH﹣BE=1,过E作ER垂直于AD,如图所示,首先证明△APH为等腰三角形,在根据矩形的对边平行得到一对内错角相等,可得∠APE=60°,在Rt△PER中,∠REP=30°,根据直角三角形中,30°角所对的直角边等于斜边的一半,由PE求出PR,由PA=PH,则PH﹣BE=PA﹣BE=PA﹣AR=PR,即可得到两线段的关系;
(3)当若△PEF的边EF在射线CB上移动时(2)中的结论不成立,由(2)的解题思路可知当1<CF<2时,PH=1﹣BE,当CF>2时,PH=BE﹣1.
【解答】解:(1)过P作PQ⊥BC于Q(如图1),
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠B=90°,即AB⊥BC,
又∵AD∥BC,
∴PQ=AB=,
∵△PEF是等边三角形,
∴∠PFQ=60°,
在Rt△PQF中,∠FPQ=30°,
设PF=2x,QF=x,PQ=,根据勾股定理得:(2x)2=x2+()2,
解得:x=1,故PF=2,
∴△PEF的边长为2;
(2)PH﹣BE=1,理由如下:
∵在Rt△ABC中,AB=,BC=3,
∴由勾股定理得AC=2,
∴CD=AC,
∴∠CAD=30°
∵AD∥BC,∠PFE=60°,
∴∠FPD=60°,
∴∠PHA=30°=∠CAD,
∴PA=PH,
∴△APH是等腰三角形,
作ER⊥AD于R(如图2)
Rt△PER中,∠RPE=60°,
∴PR=PE=1,
∴PH﹣BE=PA﹣BE=PR=1.
(3)结论不成立,
当1<CF<2时,如图2,(即点P在AD上时),PH=1﹣BE.
当CF>2时,如图3,(即点P在DA延长线上时),PH=BE﹣1.
【知识点】相似形综合题
25.(2021•东西湖区模拟)如图,∠A=∠DBE=α,
(1)如图1,若C点在射线AB上,且∠C=α,求证:;
(2)如图2,若C在射线AB上,α=60°,∠ABD=75°,EC∥AD,EC=2AB=4,求S四边形BCED;
(3)如图3,若α=90°,BD平分∠ADE,EF⊥AD于F,线段BF、DE交于G,若,直接写出的值(用含m,n的式子表示).
【分析】(1)如图1,证明△DAB∽△BCE,可解答;
(2)如图2,作辅助线,构建30°的直角三角形和等腰直角三角形,分别计算BE、DH、BC和EF的长,根据S四边形BCED=S△BDE+S△BCE可解答;
(3)如图3,作辅助线,构建相似三角形,证明△EFD∽△HAD和△EFG∽△HBG,列比例式可解答.
【解答】(1)证明:如图1,∵∠A=∠DBE=α,
∴∠D+∠ABD=∠ABD+∠EBC=180°﹣α,
∴∠D=∠EBC,
∵∠A=∠C=α,
∴△DAB∽△BCE,
∴;
(2)解:如图2,过B作BG⊥AD于G,过D作DH⊥BE于H,过E作EF⊥AC于F,
∵∠DAB=60°,∠ABD=75°,
∴∠ADB=180°﹣60°﹣75°=45°,
Rt△ABG中,∠ABG=30°,AB=2,
∴AG=1,BG=,
∵△BDG是等腰直角三角形,
∴BD=BG=,
∵∠DBE=α=60°,
Rt△DBH中,∠BDH=30°,
∴BH=,DH==,
∵∠ABD=75°,∠DBE=60°,
∴∠EBF=45°,
∴△EBF是等腰直角三角形,
∵EC∥AD,
∴∠ECF=∠A=60°,
Rt△ECF中,∠CEF=30°,
∵EC=4,
∴CF=2,EF=BF=2,
∴BE=EF=2;
∴S四边形BCED=S△BDE+S△BCE==+=+6;
(3)解:如图3,过B作BM⊥DE于M,过E作EC⊥AB于C,延长ED、BA交于H,
∵BD平分∠ADE,∠DAB=90°,
∴AB=BM,
∵∠DBE=α=90°,
∴∠CBE+∠ABD=∠ABD+∠ADB=90°,
∴∠CBE=∠ADB=∠BDE,
∵∠DBE=∠C=90°,
∴∠DEB=∠CEB,
∴BM=BC,
∴BC=AB,
∵EF⊥AD,
∴∠EFA=90°,
∵∠FAC=∠C=90°,
∴四边形FACE是矩形,
∴EF=AC,
设AB=x,则EF=2x,
∵EF∥CH,
∴△EFD∽△HAD,
∴,
∵,
∴,AH=,
∵EF∥BH,
∴△EFG∽△HBG,
∴==.
【知识点】列代数式、相似三角形的判定与性质
26.(2021•郑州二模)已知△ABC是等腰直角三角形,∠ACB=90°,动点P在斜边AB所在的直线上,以PC为直角边作等腰直角三角形PCQ,其中∠PCQ=90°,探究并解决下列问题:
(1)如图①,若点P在线段AB上,且AC=6,PA=,则:
①线段PB= ,PC= ;
②直接写出PA2,PB2,PC2三者之间的数量关系;
(2)如图②,若点P在AB的延长线上,在(1)中所猜想的结论仍然成立,请你利用图②给出证明过程;
(3)若动点P满足,直接写出的值: .
【分析】(1)①根据等腰直角三角形的性质出去AB,根据题意求出PB,作CH⊥AB于H,根据直角三角形的性质求出CH,根据勾股定理求出PC;
②证明△ACP≌△BCQ,根据全等三角形的性质得到PA=BQ,∠CBQ=∠CAP=45°,得∠PBQ=90°,根据勾股定理计算;
(2)连接BQ,仿照(1)②的方法证明;
(3)分点P在线段AB上、点P在线段AB上两种情况,根据等腰直角三角形的性质、勾股定理计算即可.
【解答】解:(1)①∵△ABC是等腰直角三角形,AC=6,
∴AB=AC=6,
∴PB=AB﹣PA=6﹣2=4,
作CH⊥AB于H,
∵CA=CB,CH⊥AB,
∴AH=HB=AB=3,CH=AB=3,
∴PH=AH﹣AP=,
∴PC==2,
故答案为:4;2;
②PA2+PB2=PQ2,
理由如下:如图①,连接QB,
∵∠ACB=∠PCQ=90°,
∴∠ACP=∠BCQ,
在△ACP和△BCQ中,
,
∴△ACP≌△BCQ,
∴PA=BQ,∠CBQ=∠CAP=45°,
∴∠PBQ=90°,
∴BQ2+PB2=PQ2,
∴PA2+PB2=PQ2,
故答案为:PA2+PB2=PQ2;
(2)如图②,连接BQ,
∵∠ACB=∠PCQ=90°,
∴∠ACP=∠BCQ,
在△ACP和△BCQ中,
,
∴△ACP≌△BCQ,
∴PA=BQ,∠CBQ=∠CAP=45°,
∴∠PBQ=90°,
∴BQ2+PB2=PQ2,
∴PA2+PB2=PQ2;
(3)当点P在线段AB上时,由(1)①得,==;
当点P在线段BA的延长线上时,
设BC=2x,则AB=2x,
∵△ABC是等腰直角三角形,CH⊥AB,
∴AH=CH=AB=x,
∵,
∴AB=4PA,
∴PA=AB=x
∴PH=PA+AH=x,
由勾股定理得,PC==x,
∴==.
【知识点】相似形综合题
27.(2021•瑶海区一模)如图,在△ABC中,分别以AB、AC为腰向外侧作等腰Rt△ADB与等腰Rt△AEC,∠DAB=∠EAC=90°,连接DC、EB相交于点O.
(1)求证:BE⊥DC;
(2)若BE=BC.
①如图1,G、F分别是DB、EC中点,求的值.
②如图2,连接OA,若OA=2,求△DOE的面积.
【分析】(1)证明△BAE≌△DAC,根据全等三角形的性质证明结论;
(2)①取DE的中点H,连接GH、FH,根据三角形中位线定理得到GH∥BE,GH=BE,得到GH=FH,GH⊥FH,根据勾股定理计算,得到答案;
②作AM⊥BE于M,AN⊥CD于N,证明△BAE≌△BAC,得到∠BAE=∠BAC=135°,证明△ODA∽△OAE,根据相似三角形的性质求出OD•OE,根据三角形的面积公式就是,得到答案.
【解答】(1)证明:∵∠DAB=∠EAC=90°,
∴∠EAB=∠CAD,
在△BAE和△DAC中,
,
∴△BAE≌△DAC(SAS),
∴∠ABE=∠ADC,
∵∠BAD=90°,
∴∠DOB=90°,即BE⊥DC;
(2)解:①取DE的中点H,连接GH、FH,
∵点G是BD的中点,
∴GH∥BE,GH=BE,
同理,FH∥CD,FH=CD,
∵BE=CD.BE⊥DC,
∴GH=FH,GH⊥FH,
∴△HGF为等腰直角三角形,
∴GF=GH,
∵GH=BE,
∴GF=BE,
∵BE=BC,
∴=;
②作AM⊥BE于M,AN⊥CD于N,
在△BAE和△BAC中,
,
∴△BAE≌△BAC(SSS),
∴∠BAE=∠BAC=135°,
∴∠DAE=135°﹣90°=45°,即∠OAD+∠OAE=45°,
∵△BAE≌△DAC,
∴AM=AN,又AM⊥BE,AN⊥CD,
∴OA平分∠BOC,
∴∠BOA=∠COA=45°,
∴∠DOA=∠EOA=135°,
∴∠ODA+∠OAD=45°,
∴∠OAE=∠ODA,
∴△ODA∽△OAE,
∴=,即OD•OE=OA2=4,
∴△DOE的面积=×OD•OE=2.
【知识点】相似形综合题
28.(2021•沈河区校级模拟)已知:如图,AB是⨀O的直径,AC切⨀O于A点,且AC=AB,CO交⨀O于P、D两点,BP的延长线交AC于E点.
(1)求证:DA∥BE;
(2)求证:;
(3)求tan∠CPE的值.
【分析】(1)利用同弧所对的圆周角相等,即可得出结论;
(2)先判断出∠BAP+∠PAC=90°,进而得出∠ABP=∠PAC,判断出△DAC∽△APC,即可得出结论;
(3)设PC=x,(x>0),由切割线定理,得PC•CD=AC2,即x2+dx﹣d2=0,解得,进而表示出PC,CD,再表示出AE,即可得出结论.
【解答】(1)证明:∵OB=OP,
∴∠OBP=∠OPB,
∵∠D=∠OBP,
∴∠OPB=∠D,
∴AD∥BE;
(2)证明:∵AC是⊙O的切线,
∴∠CAB=90°,
∴∠BAP+∠PAC=90°.
∵AB是⊙O的直径,
∴∠APB=90°,
∴∠ABP+∠BAP=90°,
∴∠ABP=∠PAC,
∵∠ABP=∠D,
∴∠D=∠PAC,
∵∠C=∠C,
∴△DAC∽△APC,
∴,
∵AB=AC,
∴;
(3)解:设PC=x,(x>0),⨀O的直径为d,则DP=AB=AC=d
由切割线定理,得PC•CD=AC2,
即x(x+d)=d2,整理,得x2+dx﹣d2=0,
解得
∴,,
∵DE∥DA,
∴
即=,
∵∠CPE=∠DPB=∠B,
∴tan∠CPE=tanB===.
【知识点】相似形综合题
29.(2021•河南模拟)若△ABC绕点A逆时针旋转α后,与△ADE构成位似图形,则我们称△ABC与△ADE互为“旋转位似图形”.
(1)知识理解:
如图1,△ABC与△ADE互为“旋转位似图形”.
①若α=25°,∠D=100°,∠C=28°,则∠BAE= ;
②若AD=6,DE=7,AB=4,则BC=
(2)知识运用:
如图2,在四边形ABCD中,∠ADC=90°,AE⊥BD于点E,∠DAC=∠DBC,求证:△ACD与△ABE互为“旋转位似图形”.
(3)拓展提高:
如图3,△ABG为等边三角形,点C为AG的中点,点F是AB边上的一点,点D为CF延长线上的一点,点E在线段CF上,且△ABD与△ACE互为“旋转位似图形”.若AB=6,AD=4,求的值.
【分析】(1)①依据△ABC和△ADE互为“旋转位似图形”,可得△ABC∽△ADE,依据相似三角形的对应角相等,即可得到∠BAE=180°﹣100°﹣28°﹣25°=27°;
②依据△ABC∽△ADE,可得,根据AD=6,DE=7,AB=4,即可得出BC=;
(2)依据△AOD∽△BOC,即可得到,进而得到△AOB∽△DOC,再根据∠7=∠8,∠ADC=∠AEB,即可得到△ABE∽△ACD,进而得出△ACD和△ABE互为“旋转位似图形”;
(3)利用三角函数和勾股定理解答即可.
【解答】解:(1)①∵△ABC和△ADE互为“旋转位似图形”,
∴△ABC∽△ADE,
∴∠D=∠B=100°,
又∵α=25°,∠E=28°,
∴∠BAE=180°﹣100°﹣25°﹣28°=27°;
②∵△ABC∽△ADE,
∴,
∵AD=6,DE=7,AB=4,
∴,
∴BC=,
故答案为:27°;;
(2)∵∠DOA=∠COB,∠DAC=∠DBC,
∴△DOA∽△COB,
∴,即,
又∵∠DOC=∠AOB,
∴△AOB∽△DOC,
∴∠DCA=∠EBA,
又∵∠ADC=90°,AE⊥BD,
∴∠ADC=∠AEB=90°,
∴△ABE∽△ACD,
∴∠DAC=∠EAB,
∴△AEB绕点A逆时针旋转∠DAE的度数后与△ADC构成位似图形,
∴△ACD和△ABE互为“旋转位似图形”;
(3)∵AC=AG=AB=3,
由题意得:,
∵AD=4,
∴AE=2,
∵∠DAE=∠FAC=60°,
∴cos∠DAE=cos60°=,
∴∠DEA=90°,
∴由勾股定理可得CE=,
∴DE=AE•tan∠DAE=2,
∴.
【知识点】相似形综合题
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