专题46 以几何为背景的直角三角形的存在性问题(解析版).docx
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- 专题46 以几何为背景的直角三角形的存在性问题解析版 专题 46 几何 背景 直角三角形 存在 问题 解析
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1、专题46 以几何为背景的直角三角形的存在性问题 【题型演练】一、解答题1正方形中,点E是的中点,交对角线于点F(1)如图1,点G为的中点,连结,求证:;(2)如图2,是由沿射线平移得到的,点与点A重合,点M为的中点,连结交于点H若,求的长;连结,求证:是等腰直角三角形【答案】(1)见解析(2);见解析【分析】(1)延长交于点M证明,推出,利用直角三角形斜边中线的性质即可得到结论;(2)延长交于点N证明,求得,证明,利用相似三角形的性质即可求解;延长交于点N,连接,由,推出证明,据此即可证明结论【详解】(1)证明:延长交于点M四边形正方形,点G为的中点,是斜边上的中线,;(2)解:,延长交于点N
2、 ,又,即,证明:延长交于点N,连接,由得,又,是等腰直角三角形【点睛】本题考查了相似三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,等腰直角三角形的判定和性质,正方形的性质,平移的性质,知识点较多,难度较大,解题时要充分利用已知条件进行推理,得到全等和相似三角形,从而推出角的关系以及边的关系2已知:和均为等腰直角三角形,按图1放置,使点在上,取的中点,连接,我们现给出如下结论:“直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半”(1)观察发现:图1中,的数量关系是_,位置关系是_;(2)探究证明:将图1中的绕点顺时针转动,再连接,取的中点(如图2),问(1)中的结论是否仍然成立?请证明你的结论;(3)拓展延
3、伸:将图1中的绕点转动任意角度(转动角度在到之间),再连接,取的中点(如图3),问(1)中的结论是否仍然成立?请证明你的结论【答案】(1),相互垂直(2)仍然成立,证明见解析(3)仍然成立,证明见解析【分析】(1)根据“直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半”可知,根据,得到,(2)延长交于点,先证明,得到,根据,得到,又因为,所以且(3)延长至点,使,连接,可证明,得到,继而求得,得到,所以,可得且【详解】(1)解:,为的中点,即:,故答案为:,相互垂直;(2)解:仍然成立证明:如图2,延长交于点,又,又,且(3)解:仍然成立证明:如图3,延长至点,使,连接、,在与中,又,在和中,为等腰直角三
4、角形,且【点睛】本题主要考查了旋转的性质,等腰三角形和全等三角形的判定要掌握等腰三角形和全等三角形的性质及其判定定理并会灵活应用是解题的关键3(1)如图1,平分,若,求的长;(2)如图2,其他条件不变,将图1中的绕点C逆时针旋转,交的延长线于点D,交射线于点B,写出线段之间的数量关系,并就图2的情形说明理由;(3)如图3,为等边三角形,P为边的中点,将绕点P转动使射线交直线于点M,射线交直线于点N,当时,求的长【答案】(1)4;(2)见解析;(3)5或15【分析】(1)利用直角三角形30度角的性质证明即可;(2)过点C分别作的垂线,垂足分别为E、F,证明,即可解决问题;(3)连接,在上取点G,
5、使得,连接,通过证明,得,则,求出的长度即可当点M在射线上时,同理可得【详解】(1)证明:如图1中,平分,;(2)解:结论:,理由如下:过点C分别作的垂线,垂足分别为E、F,平分,;(3)解:如图,连接,在取点G,使得,连接,是等边三角形,点P是的中点,在和中,过点P作于H,如图,当点M在射线上时,同理可得故答案为:5或15【点睛】本题属于四边形综合题,考查了角平分线的性质,全等三角形的判定与性质,等边三角形的性质,含30度角的直角三角形的性质等知识,根据角平分线的性质构造全等三角形是解题的关键4如图,是边长是的等边三角形,动点P,Q同时从A,B两点出发,分别沿,方向匀速移动,其中点P运动的速
6、度是,点Q运动的速度是,当点Q到达点C时,P、Q两点都停止运动,设运动时间为t(s),解答下列问题:(1)当点Q到达点C时,与的位置关系如何?请说明理由(2)在点P与点Q的运动过程中,是否能成为等边三角形?若能,请求出t,若不能,请说明理由(3)则当t为何值时,是直角三角形?【答案】(1),见解析;(2)能,当时,是等边三角形(3)或,是直角三角形【分析】(1)先求出的长,可得点P是的中点,由等边三角形的性质可求解;(2)由等边三角形的性质可得方程,即可求解;(3)在中,当和时,利用角所对的直角边等于斜边的一半建立方程求解即可【详解】(1)解:点Q到达点C时,与垂直,理由如下:,当点Q到达点C
7、时,点P为的中点,是等边三角形,;(2)假设点P与点Q的运动过程中,是等边三角形,解得:,当时,是等边三角形(3)假设点P与点Q的运动过程中,是直角三角形,如图1,在中,当时,解得:,如图2,在中,当时,解得:,故或【点睛】本题是三角形综合题,考查了直角三角形的判定,等边三角形的性质和判定,几何动点问题,熟练掌握直角三角形含度角的性质是关键5等腰,为的中点,小慧拿着含角的透明三角板,使角的顶点落在,三角板绕点旋转(1)如图,当三角板的两边分别交、于点、时,求证:;(2)操作:将三角板绕点旋转到图情形时,三角板的两边分别交的延长线、边于点、,探究:与还相似吗?(只需写出结论)探究:连接,与是否相
8、似?请说明理由;设,的面积为,试用的代数式表示(直接写出答案即可)【答案】(1)见解析(2),相似,见解析,【分析】(1)根据等腰三角形的性质得到,利用三角形内角和及平角得到,得出,由相似三角形的判定定理即可得到结论;(2)同(1),根据等腰三角形的性质得到,利用三角形内角和及平角证得,从而得到结论;根据得到,由为中点得到,再利用相似三角形的判定定理即可得到结论求出BPE中BE上的高,求出PEF中EF上的高,得出关系式代入即可【详解】(1)证明:在中,又,且,(两角对应相等的两个三角形相似)(2)结论:理由:在中,又,且,结论:与相似理由:,而,;又,(两边对应成比例且夹角相等的两个三角形相似
9、)由得,分别过点作,垂足分别为、,则连,在中,由,可得,则,设,的面积为,【点睛】本题考查了相似三角形的判定与性质,等腰三角形的性质,熟练掌握相似三角形的判定及性质定理是解题的关键6如图,在边长为的正方形中,过中点作正,过点的直线分别交边、于点、已知点、分别是线段、的动点,且是等边三角形(1)判断与的位置关系,并说明理由(2)当点在线段上时求证:试判断的结果是否变化?若变化,请说明理由;若不变,请求出这个值(3)设,点关于的对称点为,若点落在的内部,请直接写出的范围【答案】(1),理由见解析(2)见解析;不变,;(3)当时,点落在的内部【分析】(1)证明,即可得出结论;(2)证明,即可得出结论
10、;,理由如下,如图所示,过点作于点,得出四边形是矩形,则,在中,勾股定理得出,在中,勾股定理得出,则,根据,即可求解;(3)分当落在上时,当落在上时,根据轴对称的性质以及等边三角形的性质即可求解【详解】(1),理由如下:四边形是正方形,是等边三角形,即;(2)如图,连接,在中,;,理由如下,如图所示,过点作于点,四边形是正方形,且边长为,,又,四边形是矩形,又,在中,解得:,是的中点,则,在中,则,又,;即,(3)当落在上时,如图所示,点关于的对称点为,又,即;当落在上时,如图所示,点关于的对称点为,又,即,综上所述,当时,点落在的内部【点睛】本题考查了正方形的性质,矩形的性质与判定,等边三角
11、形的性质与判定,轴对称的性质,含30度角的直角三角形的性质,勾股定理,综合运用以上知识是解题的关键7已知为等边三角形,点、分别是、上一点(1)如图1,连接、,交于点,在的延长线上取点,使得,连接,若,求的面积;(2)如图2,、相交于点,点为延长线上一点,连接、,已知,探究、之间的数量关系并说明理由;(3)如图3,已知,过点作于点,点是直线上一点,以为边,在的下方作等边,连,当取最小值时请直接写出的长【答案】(1);(2),理由见解析;(3)3【分析】(1)先证明得,再证是等边三角形,过点作于点,解直角三角形求得,即可求解;(2)作交于,作交于,依次推出,和,进一步得出结论;(3)连接,证明,得
12、到,根据直角三角形的性质,垂线段最短解答【详解】(1)解:为等边三角形,是等边三角形,如下图,过点作于点,则,;(2)解:,理由如下:如图4,作交于,作交于,是等边三角形,在和中,是等边三角形,即,在四边形中,在和中,;(3)解:如下图,连接,是等边三角形,是等边三角形,在和中,当时,最小,最小值为,故答案为3【点睛】本题考查等边三角形性质,直角三角形性质,解直角三角形,全等三角形判定和性质,等腰三角形的判定等知识,解决问题的关键是作辅助线,构造全等三角形8如图,在平面直角坐标系中,点A在y轴上,点B、C在x轴上,(1)如图1,求点A、B、C的坐标;(2)如图2,若点D在第一象限且满足,线段交
13、y轴于点G,求线段的长;(3)如图3,在(2)的条件下,若在第四象限有一点E,满足请探究、之间的数量关系【答案】(1),(2)(3),理由见详解【分析】(1)根据,在中,有:,进而有,问题随之得解;(2)求出,即,可得,接着求出,证明,即有,可得,得出,进而有,可得,即有,问题随之得解;(3)由(2)可知:,可得,进而有,延长至F,使,连接,过A点作于M点,根据,即有,进一步有,即可证明,接着证明,问题随之得解【详解】(1),在中,有:,;(2),在中,即,即,在中,;(3),理由如下:由(2)可知:,延长至F,使,连接,过A点作于M点,如图,又,即【点睛】本题属于三角形综合题,考查了全等三角
14、形的判定和性质,坐标与图形的性质,等腰直角三角形的判定与性质,含角的直角三角形的性质,勾股定理等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造全等三角形解决问题9点P为等边三角形所在平面内一点,且(1)如图1,点P在外部,若,则的长为_;(2)P点在内部,连接如图2,若,求证;如图3,D为边中点,连接,求证:【答案】(1)10(2)见解析;见解析【分析】(1)绕点A将逆时针旋转得到,证明,是等边三角形即可(2)绕点A将逆时针旋转得到,证明是等边三角形,是含有角的直角三角形即可绕点A将逆时针旋转得到,证明是等边三角形,延长到点F,使,证明,再利用全等三角形的性质可得答案【详解】(1)如图, 绕点A将
15、逆时针旋转得到,等边三角形,且,三点共线,是等边三角形,故答案为:10(2)如图, 绕点A将逆时针旋转得到,等边三角形,且,是等边三角形,绕点A将逆时针旋转得到,等边三角形,且,是等边三角形,延长到点F,使,【点睛】本题考查了旋转的性质,等边三角形的判定和性质,三角形全等的判定和性质,直角三角形的性质,四边形的内角和定理,熟练掌握等边三角形的判定,三角形全等的判定性质是解题的关键10如图,为等腰三角形,点、点分别在射线、射线上,连接,将线段绕点逆时针旋转至,使得点恰好在射线上,旋转角为(1)当点、点重合时,如图1,若,求线段的长度;(2)当点、点重合时,如图2,与交于点,若,求证:;(3)当,
16、时,如图3,点是射线上的动点,连接,将线段绕点顺时针旋转60至线段,连接将沿直线翻折至所在平面内得到,直线与射线交于点在点运动过程中,当最小时,请直接写出的值【答案】(1)(2)见解析(3)【分析】(1)作,交于,根据旋转的性质,推出是等边三角形,进而得到是含的直角三角形,是等腰三角形,进行求解即可;(2)在上截取,连接,推出四边形是平行四边形,进而得到,进一步得出,从而得到,进而得证;(3)作于,作,且,连接,证明,从而得到,得到点在与垂直的直线上运动,作,最短,即点在处,进行求解即可【详解】(1)解:作,交于,将线段绕点逆时针旋转至, ,是等边三角形,;(2)证明:在上截取,连接,四边形是
17、平行四边形,;(3)如图,作于,作,且,连接,线段绕点顺时针旋转至线段,点在与垂直的直线上运动,作,最短,此时点在处,将沿翻折至,交射线于, ,是等边三角形, ,即:当最小时,【点睛】本题考查旋转的性质,等腰三角形的性质,等边三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质本题的综合性较强,对思维能力要求较高,熟练掌握相关知识点,添加合适的辅助线,证明三角形全等,是解题的关键11已知:在中,点P是边上一点,连接(1)如图1,求证:;(2)如图2,将沿翻折得到,延长交于点Q,求证:;(3)如图3,在(2)的条件下,连接,在上取一点E,连接,使,若,求的长【答案】(1)证明见解析(2)证明见解析(3)1
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