矩形是特殊的平行四边形,它具有一般平行四边形的所有性质,同时还具有一些独特的性质,可归结为三个方面:(1)从边看:矩形的对边平行且相等;(2)从角看:矩形的四个角都是直角;(3)从对角线看:矩形的对角线互相平分且相等.判定一个四边形是矩形可从两个角度考虑:一是判定它有三个角为直角;二是先判定它为平行四边形,再判定它有一个角为直角或两条对角线相等.
【题目呈现】
一,求线段的长
1.如图,将矩形纸片ABCD的四个角向内折起,点A、点B落在点M处,点C、点D落在点N处,恰好拼成一个无缝隙无重叠的四边形EFGH,若EH=3㎝,EF=4㎝,求AD的长.
【分析】由折叠的性质和∠HEM=∠AEH,∠BEF=∠FEM,∴∠HEF=∠HEM十∠FEM=1/2×180°=90°,同理得∠EHG=∠HGF=∠EFG=90°,∴四边形EFGH为矩形.∴HG∥EF,HG=EF,∴∠GHN=∠EFM,又∠HNG=∠FME=90°,∴△HNG≌△FME,∴HN=MF,而HN=HD,∴HD=MF,∴AD=AH HD=HM MF=HF,∵HF=√(EH² EF²)=√(3² 4²=5(㎝)∴AD=5㎝.本题通过折叠证出四边形EFGH为矩形,然后利用三角形全等证出HN=MF,进而证出HD=MF,从而将AD转化为直角三角形EFH的斜边HF得解,体现了转化的思想方法.
2.如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=6,点E为BC的中点,将△ABE沿AE折叠,使点B落在矩形内点F处,连接CF,求CF的长.
【分析】条件有E为BC的中点,能想到什么?由△ABE折叠为△AFE,又能想到什么?想到的与CF如何联系?这是我们解题首先要考虑的问题,就本题而言,E是BC的中点,可想到中位线,另一个中点在哪里呢?由折叠可知,如图,
连接BF,设AE与BF交于H,则H是BF的中点,这样算出HE的长,可得CF的长,由于AE垂直平分BF,AB=4,BE=3,则AE=5,在Rt△ABE中,由面积法可得BH=12/5,则可算出HE=9/5,∴CF=2HE=18/5.另外由折叠知BE=BF=EC=3,则可得△BFC为直角三角形,∠BFC=90°,由上知BH=12/5,则BF=24/5,又BC=6,在Rt△BFC中由勾股定理可得CF=18/5.
二.判断图形的形状
3.如图,在矩形ABCD中,AB=2,BC=5,E,P分別在AD,BC上,且DE=BP=1.
(1)判断△BEC的形状,并说明理由.
(2)判断四边形EFPH是什么特殊四边形?并证明你的判断.
(3)求四边形EFPH的面积.
【分析】(1)△BEC是直角三角形,由于AD=BC=5,AB=CD=2,又DE=1,∴AE=4,在Rt△ABE中,BE²=AB² AE²=20,在Rt△EDC中,CE²=ED² CD²=5,而BC²=25,∴BE²十CE²=BC²,∴△BEC是直角三角形.
(2)四边形EFPH为矩形,∵AD=BC,AD∥BC,DE=BP,∴四边形DEBP是平行四边形,∴BE∥DP,又可知AE=CP,AE∥CP,∴四边形AECP是平行四边形,∴AP∥CE,∴四边形EFPH是平行四边形,又∠BEC=90°,∴四边形EFPH是矩形.
(3)易知PC=4,PD=2√5,在Rt△PCD中,由于FC⊥PD,则PD×CF=PC×CD,∴CF=4×2/2√5=4√5/5,∴EF=CE一CF=√5/5,在Rt△PFC中,可得PF=8√5/5,∴S矩形EFPH=EF×PF=8/5.
4.如图,在△ABC中,D是BC边上一点,E是AD的中点,过点A作BC的平行线交CE的延长线于F,且AF=BD,连接BF,若AB=AC,试判断四边形AFBD的形状,并证明你的结论.
【分析】∵AF∥BC,AF=BD,∴四边形AFBD是平行四边形,由于E是AD的中点,∴AE=DE,由AF∥BC,∴∠AFE=∠DCE,∠FAE=∠CDE,∴△AFE≌△DCE,∴DC=AF,∵AF=BD,∴DC=BD,又AB=AC,∴AD⊥BC,即∠ADB=90°,∴四边形AFBD是矩形.
三,求角的度数
5.如图,在四边形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,AO=CO,BO=DO,且∠ABC ∠ADC=180°.
(1)求证:四边形ABCD是矩形;
(2)若∠ADF:∠FDC=3:2,DF⊥AC,求∠BDF的度数.
【分析】(1)由AO=CO,BO=DO,∴四边形ABCD是平行四边形,∴∠ABC=∠ADC,又∠ABC ∠ADC=180°,∴∠ABC=∠ADC=90°,∴四边形ABCD是矩形.
(2)∵∠ADC=90°,∠ADF:∠FDC=3:2,∴∠FDC=36°,∵DF⊥AC,∴∠DCO=90°一36°=54°,又∵四边形ABCD是矩形,∴OC=OD,∴∠ODC=∠DCO=54°,∴∠BDF=∠ODC一∠FDC=54°一36°=18°.
6.如图,矩形ABCD是边长为1单位的正方形组成的1×3网格,求证∠1 ∠2=45°.
【分析】要求∠1 ∠2,与条件不好联系,应想到转化,把∠1与∠2转到一个可计算的角中,可把原图形扩展为2×3的网格,如图,
AMQD为2×3网格,连接AN,NC,则AN=NC=√5,AC=√10,从而AC²=AN² NC²,∴∠ANC=90°,则△ANC为等腰直角三角形,∴∠2 ∠4=∠CAN=45°,易证△ABF≌△NHC,∴∠1=∠4,∴∠1 ∠2=45°.此题对初二同学来说有一定难度,若能想到转化的思想,也不算太难.
四,求最值
7.如图,在△ABC中,AB=3,AC=4,BC=5,P为边BC上一动点,PE⊥AB于E,PF⊥AC于F,M为EF的中点,求AM的最小值.
【分析】由AB=3,AC=4,BC=5,则AB² AC²=BC²,∴∠BAC=90°,又PE⊥AB于E,PF⊥AC于F,∴四边形AEPF为矩形,连接AP,EF与AP互相平分,M是EF的中点也是AP的中点,即AM=AP/2,可见若AP最小,则AM最小,△ABC确定,当AP⊥BC时AP最小,此时AP=AB×AC/BC=12/5,∴AM最小为6/5.
8.如图,∠MON=90°,矩形ABCD的顶点A,B分别在OM,ON上,当B在边ON上运动时,A随之在边OM上运动,矩形ABCD的形状保持不变,其中AB=2,BC=1,运动过程中,求点D到点O的最大距离.
【分析】由于∠MON=90°,A在OM上,B在ON上,且AB=2,取AB的中点E,则OE=AB/2=1,连接DE,在Rt△DAE中,DE=√2,如图,
在△DOE中,OE,DE确定,则OD≤OE DE,当且仅当O,E,D三点共线时取等号,∴OD的最大值为OE DE=√2 1.(利用三角形三边关系求最值时,必须包含有要求的边如OD,另两边必须确定可求).
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