专题39 重要的几何模型之中点模型(二)(解析版).docx
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- 专题39 重要的几何模型之中点模型二解析版 专题 39 重要 几何 模型 之中 解析
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1、专题39 重要的几何模型之中点模型(二)中点模型是初中数学中一类重要模型,它在不同的环境中起到的作用也不同,主要是结合三角形、四边形、圆的运用,在各类考试中都会出现中点问题,有时甚至会出现在压轴题当中,我们不妨称之为“中点模型”,它往往涉及到平分、平行、垂直等问题,因此探寻这类问题的解题规律对初中几何的学习有着十分重要的意义。常见的中点模型:垂直平分线模型;等腰三角形“三线合一”模型;“平行线+中点”构造全等或相似模型(与倍长中线法类似);直角三角形斜边中点模型;中位线模型;中点四边形模型。本专题就中点模型的后三类模型进行梳理及对应试题分析,方便掌握。模型1:直角三角形斜边中线模型定理:直角三
2、角形斜边上的中线等于斜边的一半如图1,若AD为斜边上的中线,则:(1);(2),为等腰三角形;(3), 图1 图2拓展:如图2,在由两个直角三角形组成的图中,M为中点,则(1);(2)模型运用条件:连斜边上的中线(出现斜边上的中点时)例1(2023江苏盐城统考中考真题)如图,在Rt中,为斜边上的中线,若,则 【答案】4【分析】根据直角三角形斜边中线等于斜边的一半即可解决问题;【详解】解:如图,ABC是直角三角形,CD是斜边中线,CDAB,CD2,AB4,故答案为4【点睛】本题考查直角三角形的性质,解题的关键是记住直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半例2(2023江苏扬州统考中考真题)如图,在中
3、,点D是的中点,过点D作,垂足为点E,连接,若,则 【答案】3【分析】根据直角三角形的性质得到AB=10,利用勾股定理求出AC,再说明DEAC,得到,即可求出DE【详解】解:ACB=90,点D为AB中点,AB=2CD=10,BC=8,AC=6,DEBC,ACBC,DEAC,即,DE=3,故答案为:3【点睛】本题考查了直角三角形的性质,勾股定理,平行线分线段成比例,解题的关键是通过平行得到比例式例3(2023河南新乡统考三模)如图,点O为菱形的对角线的交点,过点C作于点E,连接,若,则菱形的面积为 【答案】12【分析】根据菱形对角线互相平分可知,点O是的中点,根据直角三角形斜边上的中线是斜边的一
4、半,得到,根据,可得,应用菱形的面积等于两条对角线乘积的一半,即可得出答案【详解】解:四边形是菱形,菱形的面积故答案为:12【点睛】本题主要考查了菱形的性质和面积,直角三角形的性质,熟练掌握菱形对角线的性质和面积计算方法,直角三角形斜边上中线的性质,是解决本题的关键例4(2023上四川成都九年级校考期中)如图,四边形中,连接是的中点,连接若,则的面积为 【答案】/【分析】本题考查了直角三角形的性质、等腰三角形的性质、三角形外角的定义及性质、三角形的面积,由直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半可得,由等边对等角可得,由三角形外角的定义及性质可得,求出,再利用三角形面积公式,计算即可得出答案,熟练
5、掌握直角三角形的性质、等腰三角形的性质、三角形外角的定义及性质是解此题的关键【详解】解:,是的中点,故答案为:例5(2023江苏常州中考真题)如图,是的弦,点C是优弧上的动点(C不与A、B重合),垂足为H,点M是的中点若的半径是3,则长的最大值是()A3B4C5D6【答案】A【分析】根据直角三角形斜边中线定理,斜边上的中线等于斜边的一半可知MH=BC,当BC为直径时长度最大,即可求解【详解】解:BHC=90 在RtBHC中,点M是的中点MH=BCBC为的弦当BC为直径时,MH最大 的半径是3MH最大为3故选:A【点睛】本题考查了直角三角形斜边中线定理,数形结合是结题关键例6(2023辽宁鞍山校
6、考三模)如图,在中,将绕点C顺时针旋转得到,点A,B的对应点分别是D,E,点F是边的中点,连接,则下列说法不正确的是()A B C D四边形是平行四边形【答案】C【分析】由旋转的性质可得,可证是等边三角形,可得,故选项A不符合题意;由“”可证,可得,故选项B不符合题意;可证四边形是平行四边形,故选项D不符合题意;由可得,故C符合同意,即可求解【详解】解:将绕点C按顺时针方向旋转一定角度后得到,是等边三角形,故A正确,不符合题意;,点F是边的中点,是等边三角形,在和中,故B正确,不符合题意;,四边形是平行四边形,故D正确,不符合题意;,故C不正确,符合题意;故选:C【点睛】本题考查了旋转的性质,
7、直角三角形的性质,全等三角形的判定和性质,平行四边形的判定等知识,灵活运用各知识点是解题的关键模型2:中位线模型三角形的中位线定理: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。如图,在三角形ABC的AB,AC边的中点分别为D、E,则DE/BC且,ADEABC。中点三角形:三角形三边中点的连线组成的三角形,其周长是原三角形周长的一半,面积是原三角形面积的四分之一。模型运用条件:构造中位线(出现多个中点时)。例1(2023浙江金华统考中考真题)如图,把两根钢条的一个端点连在一起,点分别是的中点若,则该工件内槽宽的长为 【答案】8【分析】利用三角形中位线定理即可求解【详解】解:点分别是
8、的中点,故答案为:8【点睛】本题考查了三角形中位线定理的应用,掌握“三角形的中位线是第三边的一半”是解题的关键例2(2023四川泸州统考中考真题)如图,的对角线,相交于点,的平分线与边相交于点,是中点,若,则的长为()A1B2C3D4【答案】A【分析】根据平行四边形的性质、平行线的性质、角平分线的定义以及等腰三角形的判定可得,进而可得,再根据三角形的中位线解答即可.【详解】解:四边形是平行四边形,平分,是中点,;故选:A.【点睛】本题考查了平行四边形的性质、平行线的性质、等腰三角形的判定以及三角形的中位线定理等知识,熟练掌握相关图形的判定与性质是解题的关键.例3(2022湖北荆州统考中考真题)
9、如图,已知矩形ABCD的边长分别为a,b,进行如下操作:第一次,顺次连接矩形ABCD各边的中点,得到四边形;第二次,顺次连接四边形各边的中点,得到四边形;如此反复操作下去,则第n次操作后,得到四边形的面积是()ABCD【答案】A【分析】利用中位线、菱形、矩形的性质可知,每一次操作后得到的四边形面积为原四边形面积的一半,由此可解【详解】解:如图,连接AC,BD, 四边形ABCD是矩形, ,分别是矩形四个边的中点,四边形是菱形, ,四边形的面积为:同理,由中位线的性质可知,四边形是平行四边形,四边形是矩形,四边形的面积为:每一次操作后得到的四边形面积为原四边形面积的一半,四边形的面积是故选:A【点
10、睛】本题考查矩形的性质,菱形的性质以及中位线的性质,证明四边形是菱形,四边形是矩形是解题的关键例4(2022浙江台州统考中考真题)如图,在中,分别为,的中点若的长为10,则的长为 【答案】10【分析】根据三角形中位线定理求出AB,根据直角三角形的性质解答【详解】解:E、F分别为BC、AC的中点,AB2EF20,ACB90,点D为AB的中点,故答案为:10【点睛】本题考查的是三角形中位线定理、直角三角形的性质,掌握三角形的中位线平行于第三边,并且等于第三边的一半是解题的关键例5(2023广西统考中考真题)如图,在边长为2的正方形中,E,F分别是上的动点,M,N分别是的中点,则的最大值为 【答案】
11、【分析】首先证明出是的中位线,得到,然后由正方形的性质和勾股定理得到,证明出当最大时,最大,此时最大,进而得到当点E和点C重合时,最大,即的长度,最后代入求解即可【详解】如图所示,连接,M,N分别是的中点,是的中位线,四边形是正方形,当最大时,最大,此时最大,点E是上的动点,当点E和点C重合时,最大,即的长度,此时,的最大值为故答案为:【点睛】此题考查了正方形的性质,三角形中位线的性质,勾股定理等知识,解题的关键是熟练掌握以上知识点例6(2023江苏镇江统考中考真题)【发现】如图1,有一张三角形纸片,小宏做如下操作:(1)取,的中点D,E,在边上作;(2)连接,分别过点D,N作,垂足为G,H;
12、(3)将四边形剪下,绕点D旋转至四边形的位置,将四边形剪下,绕点E旋转至四边形的位置;(4)延长,交于点F小宏发现并证明了以下几个结论是正确的:点Q,A,T在一条直线上;四边形是矩形;四边形与的面积相等【任务1】请你对结论进行证明【任务2】如图2,在四边形中,P,Q分别是,的中点,连接求证:【任务3】如图3,有一张四边形纸,小丽分别取,的中点P,Q,在边上作,连接,她仿照小宏的操作,将四边形分割、拼成了矩形若她拼成的矩形恰好是正方形,求的长【答案】任务1见解析;任务2见解析;任务3【分析】(1)由旋转的性质得对应角相等,即,由三角形内角和定理得,从而得,即Q,A,T三点共线;(2)梯形中位线的
13、证明问题常转化为三角形的中位线问题解决,连接并延长,交的延长线于点E,证明,可得,由三角形中位线定理得;(3)过点D作于点R,由,得,从而得,由【发现】得,则,由【任务2】的结论得,由勾股定理得过点Q作,垂足为H由及得,从而得,证明,得,从而得【详解】任务1证法1:由旋转得,在中,点Q,A,T在一条直线上证法2:由旋转得,点Q,A,T在一条直线上任务2证明:如图1,连接并延长,交的延长线于点E,Q是的中点,在和中,又P是的中点,是的中位线, 任务3的方法画出示意图如图2所示由【任务2】可得,过点D作,垂足为R在中,在中,由勾股定理得过点Q作,垂足为HQ是的中点,在中,又由勾股定理得由,得又,即
14、,【点睛】本题考查了旋转的性质、三角形的内角和定理、三点共线问题的证明、全等三角形的判定与性质、三角形的中位线定理、相似三角形的判定与性质、解直角三角形、勾股定理、梯形的面积计算模型3:中点四边形模型中点四边形:依次连接四边形四边中点连线的四边形得到中点四边形。中点四边形是中点模型中比较经典的应用。中点四边形不仅结合了常见的特殊四边形的性质,而且还会涉及中位线这一重要知识点,总体来说属于比较综合的几何模块。结论1:顺次连结任意四边形各边中点组成的四边形是平行四边形如图1,已知点M、N、P、Q是任意四边形ABCD各边中点,则四边形MNPQ为平行四边形。 图1 图2结论2:顺次连结对角线互相垂直四
15、边形各边中点组成的四边形是矩形(特例:筝形与菱形)如图2,已知点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,ACDB,则四边形MNPQ为矩形。结论3:顺次连结对角线相等四边形各边中点组成的四边形是菱形(特例:等腰梯形与矩形)如图3,已知点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,AC=DB,则四边形MNPQ为菱形。 图3 图4结论4:顺次连结对角线相等且垂直的四边形各边中点组成的四边形是正方形如图4,已知点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,AC=DB,ACDB,则四边形MNPQ为正方形。推广与应用1)中点四边形的周长:中点四边形的周长等于原四边形对角线之和。2)中点四边形的面积:中点四边形的面
16、积等于原四边形面积的。例1(2023广东阳江统考二模)若顺次连接四边形各边的中点所得的四边形是菱形,则四边形的两条对角线,一定是()A互相平分B互相平分且相等C互相垂直D相等【答案】D【分析】根据三角形的中位线定理得到,要是四边形为菱形,得出,即可得到答案【详解】解:E,F,G,H分别是边,的中点,F,四边形是平行四边形,当平行四边形是菱形时,故选:D【点睛】本题主要考查对菱形的性质,三角形的中位线定理,平行四边形的判定等知识点的理解和掌握,灵活运用性质进行推理是解此题的关键例2(2023江苏南通统考二模)如图,四边形ABCD中,E,F分别是边AD,BC的中点,G,H分别是对角线BD,AC的中
17、点,若四边形EGFH为矩形,则四边形ABCD需满足的条件是()AACBD BACBD CABDC DABDC【答案】D【分析】由题意易得GFEHCD,GEFHAB,则有四边形EGFH为平行四边形,由矩形的性质可得GFH=90,然后可得GFB+HFC=90,最后问题可求解【详解】解:E,F分别是边AD,BC的中点,G,H分别是对角线BD,AC的中点,GFEHCD,GEFHAB,四边形EGFH为平行四边形,GFB=DCB,HFC=ABC,若四边形EGFH为矩形,则有GFH=90,GFB+HFC=90,DCB+ABC=90,ABDC;故选D【点睛】本题主要考查矩形的性质与判定及三角形中位线,熟练掌握
18、矩形的性质与判定及三角形中位线是解题的关键例3(2023辽宁抚顺中考模拟)如图,是四边形的对角线,点,分别是,的中点,点,分别是,的中点,连接,要使四边形为正方形,则需添加的条件是( )A, B, C, D,【答案】A【分析】证出、分别是、的中位线,得出,证出四边形为平行四边形,当时,得出平行四边形是菱形;当时,即,即可得出菱形是正方形【详解】点,分别是,的中点,点,分别是,的中点,、分别是、的中位线,四边形为平行四边形,当时,平行四边形是菱形;当时,即,菱形是正方形;故选【点睛】本题考查了正方形的判定、平行四边形的判定、菱形的判定以及三角形中位线定理;熟练掌握三角形中位线定理是解题的关键例4
19、(2023云南昆明统考二模)如图,在任意四边形中,分别是,上的点,对于四边形的形状,某班学生在一次数学活动课中,通过动手实践,探索出如下结论,其中错误的是()A当,是各边中点,且时,四边形为菱形B当,是各边中点,且时,四边形为矩形C当,不是各边中点时,四边形可以为平行四边形D当,不是各边中点时,四边形不可能为菱形【答案】D【分析】当E,F,G,H是四边形ABCD各边中点时,连接AC、BD,如图,根据三角形的中位线定理可得四边形EFGH是平行四边形,然后根据菱形的定义和矩形的定义即可对A、B两项进行判断;画出符合题意的平行四边形,但满足,不是各边中点即可判断C项;画出符合题意的菱形,但满足,不是
20、各边中点即可判断D项,进而可得答案【详解】解:A当E,F,G,H是四边形ABCD各边中点时,连接AC、BD,如图,则由三角形的中位线定理可得:EH=BD,EHBD;FG=BD,FGBD,所以EH=FG,EHFG,所以四边形EFGH是平行四边形; 当ACBD时,EH=BD,EF=AC,EF=EH,故四边形EFGH为菱形,故A正确;B当E,F,G,H是四边形ABCD各边中点,且ACBD时,如上图,由三角形的中位线定理可得:EHBD,EFAC,所以EHEF,故平行四边形EFGH为矩形,故B正确;C如图所示,若EFHG,EFHG,则四边形EFGH为平行四边形,此时E,F,G,H不是四边形ABCD各边中
21、点,故C正确;D如图所示,若EFFGGHHE,则四边形EFGH为菱形,此时E,F,G,H不是四边形ABCD各边中点,故D错误;故选:D【点睛】本题考查了中点四边形以及特殊四边形的判定等知识,熟练掌握中点四边形的形状、会画出符合题意的反例图形是解题关键例5(2023内蒙古统考中考真题)如图,在菱形中,顺次连接菱形各边中点、,则四边形的周长为()ABCD【答案】C【分析】首先利用三角形的中位线定理证得四边形为平行四边形,再求对角线长度,然后利用三角形中位线定理求出此平行四边形边长即可求出周长【详解】解:如图,连接、,相交于点,点分别是边的中点,同理,四边形是平行四边形,四边形是菱形, ,对角线互相
22、垂直,是等边三角形,在中,四边形的周长为故选:C【点睛】本题考查了中点四边形的知识,解题的关键是灵活运用三角形的中位线定理,菱形的性质及平行四边形的判定与性质进行计算例6(2023上广东佛山九年级校考阶段练习)定义:对于一个四边形,我们把依次连接它的各边中点得到的新四边形叫做原四边形的“中点四边形”如果原四边形的中点四边形是个正方形,我们把这个原四边形叫做“中方四边形”【概念理解】:(1)下列四边形中一定是“中方四边形”的是_A平行四边形B矩形C菱形D正方形【性质探究】:(2)如图1,四边形是“中方四边形”,观察图形,直接写出四边形的对角线,的关系;【问题解决】:(3)如图2以锐角的两边,为边
23、长,分别向外侧作正方形和正方形,连接,求证:四边形是“中方四边形”;【拓展应用】:如图3,已知四边形是“中方四边形”,M,N分别是,的中点(4)试探索与的数量关系,并说明理由(5)若,求的最小值【答案】(1)D;(2),;(3)证明见解析;(4),理由见解析;(5)的最小值为 【分析】(1)由正方形对角线相等且互相垂直可得答案;(2)由中位线的性质可得:,结合正方形的性质可得结论;(3)如图,取四边形各边中点分别为M、N、R、L并顺次连接成四边形,连接交于P,连接交于K,利用三角形中位线定理可证得四边形是平行四边形,再证得,推出是菱形,再由,可得菱形是正方形,即可证得结论;(4)如图,记、的中
24、点分别为E、F,可得四边形是正方形,再根据等腰直角三角形性质与三角形的中位线的性质即可证得结论; (5)如图,记、的中点分别为E、F,连接交于O,连接、,当点O在上(即M、O、N共线)时,最小,最小值为的长,再结合(1)(4)的结论即可求得答案【详解】解:(1)在平行四边形、矩形、菱形、正方形中只有正方形是“中方四边形”,理由如下:因为正方形的对角线相等且互相垂直,所以其中点四边形是正方形;(2),理由如下:四边形是“中方四边形”,四边形是正方形,E,F,G,H分别是,的中点,(3)如图,设四边形的边的中点分别为M、N、R、L,连接交于P,连接交于K, 四边形各边中点分别为M、N、R、L, 、
25、,分别是、的中位线, , , 四边形是平行四边形, 四边形和四边形都是正方形, , , , , 又, , 平行四边形是菱形, , 又, , , 又, 菱形是正方形,即原四边形是“中方四边形”(4)如图,记、的中点分别为E、F, 四边形是“中方四边形”,M,N分别是,的中点, 四边形是正方形, , ,M,F分别是,的中点, , ;(5)如图, 连接交于O,连接、,当点O在上(即M、O、N共线)时,最小,最小值为的长, 的最小值, 由性质探究(1)知:, 又M,N分别是,的中点, , 的最小值, 由拓展应用(4)知:; 又, , 的最小值为【点睛】本题是四边形综合题,考查了全等三角形的判定和性质,
26、平行四边形的判定和性质,三角形的中位线的性质,正方形的判定和性质,勾股定理,两点之间线段最短等知识,理解“中方四边形”的定义并运用是本题的关键课后专项训练1(2023河北石家庄校考模拟预测)如图,在中,是边上的中线,若,则的值为()ABCD【答案】D【分析】根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半可得,再根据等边对等角可得,然后利用锐角的正切值等于对边比邻边列式计算即可得解【详解】解:,是边上的中线,故选D【点睛】本题考查直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半的性质,锐角三角函数的定义,熟记性质和定义是解题的关键2(2023黑龙江哈尔滨统考三模)如图,在中,点D、E分别是边、的中点,点F在边上运
27、动(不与B、C重合),交于点G,则下列等式错误的是()ABCD【答案】D【分析】根据三角形中位线的判定和性质即可求得,根据相似三角形的判定和性质可得,即可推得,根据相似三角形的判定和性质可得,即可推得【详解】解:点D、E分别是边、的中点,是的中位线,即,故A正确;, ,又点D是边的中点,即,故B正确;, ,又点是边的中点,即,故C正确;不能证明,故选:D【点睛】本题考查中位线的性质,相似三角形的判定和性质,能正确运用定理进行推理是解此题的关键3(2023海南海口校联考模拟预测)如图,在平行四边形中,对角线、相交于点,点是的延长线上一动点,连接交于点,若,则的长为()ABCD【答案】A【分析】如
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