专题50 三角形的存在性综合问题(解析版).docx
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- 专题50 三角形的存在性综合问题解析版 专题 50 三角形 存在 综合 问题 解析
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1、专题50 三角形的存在性综合问题 【题型演练】一、解答题1如图,在中,点D为边上一点,连结,过点B作交的延长线于点E(1)如图1,若,求的面积;(2)如图2,延长到点F使,分别连结,交于点G求证:(3)如图3,若,点M是直线上的一个动点,连结,将线段绕点D顺时针方向旋转得到线段,点P是边上一点,Q是线段上的一个动点,连结,当的值最小时,请直接写出的度数【答案】(1)32(2)见解析(3)【分析】(1)过点作于点,利用8字型图,得到,易得,从而得到,再利用面积公式进行计算即可;(2)延长到,使,连接和, 证明,得到,连接,推出是等腰三角形,过点作,得到,根据平行线间距离处处相等,得到,从而得到,
2、即可得证;(3)过点作交的延长线于点,作点关于的对称点,连接,证明,推出点在直线上运动时,点在过点且垂直于的直线上运动,根据轴对称和三角形的三边关系以及垂线段最短,得到,得到三点共线时,且时,有最小值,根据,求出,证明,进而得到,即可得出结论【详解】(1)如图1,过点作于点, , ,的面积为;(2)如图2,延长到,使,连接和, , 在和中, ,连接,是的中垂线, 过点作,则:,又,(平行线间的距离处处相等), ;(3)如图3,过点作交的延长线于点,作点关于的对称点,连接,将线段绕点顺时针方向旋转得到线段,在和中, ,点在直线上运动时,点在过点且垂直于的直线上运动;点关于的对称点,的最小值为,当
3、时,有最小值:此时,如图4, ,点关于的对称点, 【点睛】本题考查等腰三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,利用轴对称解决线段和最小问题本题的综合性强,难度大,解题的关键是添加合适的辅助线,证明三角形全等本题中蕴含手拉手全等模型,将军饮马问题2已知正方形,点为直线上的一点,连接,过点作射线,交直线于点E,连接,取的中点,连接(1)如图1,点在线段的中点时,直接写出与的数量关系;(2)如图2,点P在线段上时,试判断(1)中的结论是否成立,并说明理由;若点P在直线上,直接写出的长;(3)设,若点运动到某一位置时使为等边三角形,请直接写出的长【答案】(1);(2)成立,理由见解析;的长为或;(
4、3)的长为或【分析】(1)先证明是等腰直角三角形,因此可得;(2)过点作于,于,先根据AAS证明,则可得,再根据ASA证明,则可得是等腰直角三角形,因此可得,再根据“直角三角形中斜边上的中线等于斜边的一半”可得,因此分两种情况,分点在线段上和P点在的延长线上作于点,先求出的长,则可知的长,再求出的长,则可求出的长,再根据求出的长即可(3)分两种情况,点在上方和点在下方F点在上方时,由是等边三角形可求出、的长,再求出的长,设,根据勾股定理列方程求出x,即可知的长,则可求出的长 F点在下方时,是等边三角形可求出、的长, 再求出的长, 作于Q点, 设,在中据勾股定理列方程求出x,即可知的长,进而可可
5、求出的长和的长【详解】(1),理由如下:四边形是正方形P是线段的中点F是中点(2)如图,点P在线段上时,(1)中的结论仍然成立,理由如下:过P点作于G,于H又四边形是矩形正方形中,平分又是等腰直角三角形F是中点Rt中,F是中点()如图,P点在线段上时,作于Q由知()如图,若P点的延长线,过P点作于G,于H又四边形是矩形正方形中,平分又是等腰直角三角形F是中点Rt中,F是中点延长,作于Q点综上,的长为或(3)如图,F点在上方时为等边三角形由知是等腰直角三角形延长,作于Q点则设则由得解得(舍去)如图,F点在下方时为等边三角形是等腰直角三角形过P点作于Q点则设,则在Rt中解得(舍去), 综上,的长为
6、或【点睛】本题综合性较强,主要考查了正方形的性质,等腰直角三角形的判定和性质,等边三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质以及勾股定理正确的画出图形,并且正确的作出辅助线是解题的关键 注意分类讨论,不要漏解3在中,D为直线上一动点,连接,将绕点B逆时针旋转,得到,连接与相交于点F(1)如图1,若D为的中点,连接,求线段的长;(2)如图2,G是线段延长线上一点,D在线段上,连接,若,证明;(3)如图3,若为等边三角形,点M为线段上一点,且,点P是直线上的动点,连接,请直接写出当最小时的面积【答案】(1);(2)证明见解析;(3)【分析】(1)根据题意由勾股定理可得长度,作,交于,利用旋转及互余
7、可证得(AAS),则得,可求出,再由勾股定理可得的长度;(2)由旋转可知,为等腰直角三角形,根据其性质再利用互余可证得(AAS),则有,由,可证,由,利用三角形内角和定理可得,作,交延长线于,连接,易知,为等腰直角三角形,可得,易得,可证四边形是平行四边形,即,利用可得证结论;(3)作,交于,将绕点逆时针旋转,证明(SAS),进而证得,作点关于的对称点,连接,由对称易知,易知当最小时,即最小,亦即、在同一直线,且,如图,作,交于,易知四边形是矩形,证得是等边三角形,求出,的高,根据可得答案【详解】(1)解:为的中点,则由勾股定理,可得:,作,交于,由题意可知,又,(AAS),则,由勾股定理可得
8、:;(2)证明:由旋转可知,为等腰直角三角形,又,又,在和中,(AAS),则:,即:,又,由三角形内角和定理可得:,即:,作,交延长线于,连接,为等腰直角三角形,四边形是平行四边形,即,;(3)作,交于,是等边三角形,平分,则,将绕点逆时针旋转,则,(SAS),作点关于的对称点,连接,由对称易知,当最小时,即最小,亦即、在同一直线,且,如图:作,交于,则,四边形是矩形,则,即,由轴对称可知,是等边三角形,则:,则由勾股定理可得:,则为,之间的距离,即的高,【点睛】本题属于几何综合题,考查了全等三角形的判定及性质,等腰直角三角形的判定及性质,等边三角形的判定及性质,第(2)问证明,解决问题的关键
9、,第(3)问弄清的运动轨迹是解决问题的关键4在中,平分,为上一点(1)如图1,过作交于点,若,求的长;(2)如图2,若,过作交的延长线于点,为延长线上一点,连接,过作交于点,交于点,且,猜想线段与之间的数量关系并证明你的猜想;(3)如图3,将(2)中沿翻折得到,为上一点,连接,过作交于点,再将沿翻折得到,交、分别于点、,请直接写出的值【答案】(1)(2)(3)【分析】(1)过点作于点,根据角平分线的性质得出,证明,得出,设,则,在中,进而证明,根据相似三角形的性质得出,进而即可求解;(2)连接,过点作于点,证明是等腰直角三角形,是等腰直角三角形,证明,设,继而证明,得出,根据,即可得出结论;(
10、3)过点作于点,交的延长线于点,过点作于点,由(2)可知是等腰直角三角形,则四边形是正方形,得出是等腰直角三角形,证明,求得,在中,设,继而解直角三角形,求得,接下来求得的长,设,勾股定理得出,证明,得出,联立解关于的方程,即可求解,进而求得比值即可求解【详解】(1)解:如图,过点作于点,平分,又,设,则,在中,解得:,;(2),理由如下,证明:如图,连接,过点作于点,设,,是等腰直角三角形,是等腰直角三角形,又,设,在与中,,又,(3)解:如图所示, 过点作于点,交的延长线于点,过点作于点,由(2)可知是等腰直角三角形,依题意,则四边形是正方形,,,是等腰直角三角形,即,,则,,四边形是正方
11、形,在中,,折叠,设在中,,设,则在中,即折叠,又,联立得解得:或(舍去)【点睛】本题考查了相似三角形的性质与判定,全等三角形的性质与判定,等腰直角三角形的性质,等腰三角形的性质与判定,勾股定理,正方形的性质,折叠的性质,解直角三角形,构造全等三角形是解题的关键5如图1,中,以为直径的恰好经过点,延长至,使得,连接(1)求的半径;(2)求证:;(3)如图2,在上取点,连接并延长交于点,连接交于点当时,求的值;设,求关于的函数表达式【答案】(1)的半径是;(2)见解析(3);【分析】(1)由是的直径,得,用勾股定理可得的半径是;(2)证明直线是的垂直平分线,有,故;(3)由,得,可得,设,在中,
12、得,即得,从而得;过A作于K;连接,由,得,而,即可得,又,有,再证,得,故,即得【详解】(1)解:是的直径,的半径是;(2)证明:由(1)知,直线是的垂直平分线, ;(3)解:如图:, ,设,则,在中,解得,;过A作于K,连接,如图:,即, ,【点睛】本题考查圆的综合应用,涉及相似三角形的判定与性质,勾股定理及应用等知识,解题的关键是掌握圆的相关性质和相似三角形的判定定理6在中,点D是平面内一点,连接,将绕着点A逆时针旋转得到线段,连接,(1)如图1,若点D为线段的中点,且,求的长;(2)如图2,若点D为内部一点,过点A作交的延长线于点F,交于点G,求证:;(3)如图3,在(1)的条件下,点
13、M是射线上的一点,点N是线段上一点,且,连接,当最小时,直接写出与的面积的和【答案】(1)(2)见解析(3)【分析】(1)连接,根据可证,得到,然后在中根据勾股定理求解即可;(2)延长至点M,使,连接,延长交于点N,角于点Q,根据可证,得出,结合三角形的内角和定理可证,进而证出,然后根据平行线分线段成比例可得出,即可得出结论;(3)将绕点B顺时针旋转,连接交与N,以A为原点,建立如图所示的直角坐标系,过E作点H,根据可证,得出,进而得出,故当E,N,C三点共线时,最小,然后根据等腰三角形的性质求出C,E的坐标,再由待定系数法求出直线解析式,可求,再等腰三角形的性质求出,最后根据三角形的面积公式
14、求解即可【详解】(1)解:连接,绕着点A逆时针旋转得到线段,又,又,点D为线段的中点,且,;(2)证明:延长至点M,使,连接,延长交于点N,交于点Q,又,又,又,;(3)解:将绕点B顺时针旋转,连接交与N,以A为原点,建立如图所示的直角坐标系,过E作点H则,又,当E,N,C三点共线时,最小,设直线解析式为,则,解得,当时,即,过N作于点P,过M作于点K,【点睛】本题考查了旋转的性质,全等三角形的判定与性质,平行线分线段成比例,待定系数法求一次函数的解析式,等腰三角形的判定与性质等知识,添加合适的辅助线是解题的关键7【问题发现】(1)如图,是等边三角形,点D,E分别是边上一点,且,点P在线段上运
15、动,以为边向右作等边求证:过点F作于点G,连接,请判断的长度是否为定值,若是,请求出该定值,若不是,请说明理由【类比探究】(2)如图,长方形中,E为上一点,且,F为边上的一个动点,连接,将绕着点E顺时针旋转到的位置,当点F从点B运动到点A时,请求出点G运动的路程【答案】(1)见解析;是;(2)4【分析】(1)作交于点Q,易证是等边三角形,结合已知可得,利用三角形外角求得从而计算出即可;利用等腰三角形性质和三角形外角求得,在证即可求解;(2)长方形中,如图2 ,连接,过点G做,易证是等腰直角三角形,可得,由 、,可得,易证,可得为定值,如图3,当F在点B时,点G在点处,当点F在点A时,点G在点处
16、,由G到的距离始终为1,由勾股定理及旋转可求得,结合,可求得,在中运用勾股定理可求解【详解】解:(1)如图甲,作交于点Q,是等边三角形,是等边三角形,;,在中,是等边三角形,在和中, ,;(2)长方形中,如图2 ,连接,过点G做,是等腰直角三角形, ,在和中, , ,如图3,当F在点B时,点G在点处,当点F在点A时,点G在点处,G到的距离始终为1,由旋转可知,且,在中,即当点F从点B运动到点A时,请求出点G运动的路程为4【点睛】本题考查了等边三角形的性质、全等三角形的证明和性质、勾股定理、角的有关计算及即一线三角模型的应用;解题的关键是通过角的转换证明三角形全等8如图,等腰中,平分点为上的动点
17、,连接,将沿折叠得到(1)若,试求出的长度;(2)若,设与相交于点请求出的度数;连接,过点作交的延长线于点若,试求线段的长【答案】(1)(2);【分析】(1)根据等腰三角形的三线合一性质即可得出答案;(2)如图,连接,先证明是等边三角形,得出,再利用三角形的外角的性质得出即可;过点作于,于,于,先证明,在中,得出,设,则,推出,再证明,得出,由此构建方程即可求解【详解】(1)解:,平分,的长度为(2)解:如图,连接,平分,又,是等边三角形,由翻折的性质可知:,平分,的度数为;如图,过点作于,于,于,平分,平分,在中,在中,设,则,在中,在和中,线段的长为【点睛】本题属于几何变换综合题,考查等腰
18、三角形的性质,线段的垂直平分线的性质,全等三角形的判定和性质,直角三角形角所对的直角边等于斜边的一半,角平分线的判定和性质,等边三角形的判定和性质,三角形外角的性质等知识,本题运用了方程的思想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在等边三角形中,点D为上一点,连接,将绕D逆时针旋转角度得到,连接,已知,; (1)如图1,若,连接,求的长;(2)如图2,若,分别取的中点H,的中点F,连接,求证:;(3)如图3,若,P为上一点,且满足,连接,将沿着所在直线翻折得到,连接,当最大时,直接写出的面积【答案】(1);(2)见解析;(3)【分析】(1)解:由旋转性质及等边三角形性质可知,
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