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专题 1-6 二倍角的解题策略:倍半角模型与绝配角
导语:见到2倍角的条件,首先想到“导”,将图形中的角度都推导出来,挖掘出隐藏边的信息,再观察
角度的位置,结合其他条件,这里做题的经验,总结了六个字:翻、延、倍、分、导、造
目录
知识点梳理...............................................................................................................................................................
策略一:向外构造等腰(大角减半)..........................................................................................................
策略二:向内构造等腰(小角加倍或大角减半)......................................................................................
策略三:沿直角边翻折半角(小角加倍)..................................................................................................
策略四:邻二倍角的处理..............................................................................................................................
【经典例题讲解】..........................................................................................................................................
【一题多解1】围绕2倍角条件,解法围绕“翻” “延” 倍”“分”...........................................
【一题多解2】常规法与倍半角处理对比...................................................................................................
策略五:绝配角模型......................................................................................................................................
题型一 向外构造等腰三角形(大角减半)......................................................................................................
2023·深圳南山区联考二模.............................................................................................................................
2023·山西·统考中考真题................................................................................................................................
题型二 向内构造等腰(小角加倍或大角减半)..............................................................................................
题型三 沿直角边翻折半角(小角加倍)..........................................................................................................
2023·深圳宝安区二模.................................................................................................................................
2023·深圳中学联考二模.............................................................................................................................
题型四 邻二倍角的处理......................................................................................................................................
题型五 绝配角.......................................................................................................................................................
题型六 坐标系中的二倍角问题..........................................................................................................................
宿迁·中考.........................................................................................................................................................
盐城·中考.........................................................................................................................................................
河南·中考.........................................................................................................................................................
2023·内蒙古赤峰·统考中考真题....................................................................................................................
江苏苏州·统考中考真题.................................................................................................................................
内蒙古鄂尔多斯·统考中考真题.....................................................................................................................
2022·内蒙古呼和浩特·统考中考真题...........................................................................................................
2023·湖北黄冈·统考中考真题........................................................................................................................
题型七 其它构造方式..........................................................................................................................................
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知识点梳理
策略一:向外构造等腰(大角减半)
已知条件:如图,在△ABC中,∠ABC=2∠ACB
A
D B C
辅助线作法:延长CB到D,使BD=BA,连接AD
结论:AD=AC,△BDA∽△ADC
策略二:向内构造等腰(小角加倍或大角减半)
已知条件:如图,在△ABC中,∠ABC=2∠B
A
B C
辅助线作法:法一:作∠ABC的平分线交AC于点D,结论:∠DBC=∠C,DB=DC
A
D
B C
法二:在BC上取一点E,使AE=CE,则∠AEB=2∠C=∠B(作AC中垂线得到点E)
A
B E C
总结:策略一和策略二都是当2倍角和1倍角共边时对应的构造方法,下面我们再来看看不在同一个三角
形中时该如何处理
策略三:沿直角边翻折半角(小角加倍)
已知条件:如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D为边BC上一点,连接AD,∠B=2∠CAD
A
B D C E
辅助线作法:沿AC翻折△ACD得到△ACE
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结论:AD=AE,∠DAE=∠B,BA=BE,△ADE∽△BAE
策略四:邻二倍角的处理
已知条件:如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,点D为边BC上一点,∠BAD=2∠CAD
A
2αα
B D C
辅助线作法:
法一:向外构造等腰(导角得相似)
延长AD到E,使AE=AB,连接BE
结论:BD=BE,∠DBE=∠BAD,△BDE∽△ABE
A
2αα
B 2α D C
E
法二:作平行线,把二倍角转到同一个三角形中
延长AD到F,使CE∥AB,则∠F=∠BAD
A
2αα
B D C
F
【经典例题讲解】
例题1如图,在正方形ABCD中,AB=1,点E、F分别在边BC和CD上,AE=AF,∠EAF=60°,则CF
的长是( )
A. B. C. D.
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A D
F
B E C
【简析】(1)方法一(常规解法):如图,连接EF,易证△AEF为等边三角形,
A D
F
B E C
且△ADF≌△ABE(HL),则DF=BE,从而CF=CE,即△CEF为等腰直角三角形;设CF=x,
则DF=1-x,AF=EF= x,在Rt△ADF中,由勾股定理可得1+(1-x)2=2x2,
解得x= -1(x=- -1舍去),故选C;
方法二(倍半角模型):如图,在边AD上取点P,使AP=PF,
A P D
F
B E C
同上可得△ADF≌△ABE(HL),则∠DAF=∠BAE=15°,从而∠DPF=30°;设DF=x,则PD= x,AP
=PF=2x,故AD=(2+ )x=1,解得x=2- ,∴CF= -1,选C
例题2如图,正方形ABCD的边长为4,点E是CD的中点,AF平分∠BAE,交BC于点F,将△ADE绕点A
顺时针旋转90°得△ABG,则CF的长为 .
A D
E
G B F C
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A D
E
G B F C
图17-2-3
P
【简析】(1)方法一(常规解法):由题可得∠AFG=∠DAF=∠DAE+∠EAF=∠BAG+∠BAF=∠FAG,即
∠AFG=∠FAG,故FG=AG=AE=2 ,从而CF=CG-FG=6-2 ;
方法二(倍半角模型):如图17-2-3,延长AF、DC交于点P,易得∠P=∠BAF=∠EAF,则PE=AE
=2 ,故CP=2 -2,DP=2 +2:又易证△PCF∽△PDA,故 ,即 ,
从而CF=6- ;
【反思】方法一的关键是通过导角得到等腰△AFG,方法二由“倍角∠AED”造“半角∠P”,并且这里的
构造是通过“角平分线+平行线→等腰三角形”自然衍生出来的
例题3 如图,面积为24的□ABCD中,对角线BD平分∠ABC,过点D作DE⊥BD 交BC的延长线于点
E,DE=6,则sin∠DCE的值为( )
A D
B C E
【简析】方法一(常规解法):如图,作DG⊥BE于点G,由题易得∠CBD=∠ABD=∠CDB,则BC=CD;
进一步由DE⊥BD,可得∠CDE=∠E,则CD=CE=BC,从而 S□ABCD=2S BCD=S BDE,即S BDE=
24,故BD=8,BE=10,所以DG= ,CD=5,sin∠DCE= ,选A△ △ △
A D
B C G E
方法二(倍半角模型):如图,在BD上取点F,使EF=BF,易证∠DFE=2∠EBF,∠DCE=2∠EBF,故
∠DFE=∠DCE,要求sin∠DCE的值,只需求sin∠DFE;设EF=BF=x,同上可得BD=8,则DF=8-x,
在Rt△DEF中,由勾股定理可得 36+(8-x)2=x2,解得 x= ,从面 sin∠DFE= ,即
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sin∠DCE= ,选A.
A D
F
B C E
【反思】方法一通过作高是线构造 Rt△CDG,结合面积法求解,方法二由“半角∠CBD”造“倍角
∠DFE”,结合勾股定理列方程求.
例题4 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=10,BC=6,CD∥AB,∠ABC的平分线BD交AC于点
E,则DE=_________.
A
D
E
B C
简析(1)方法一(常规解法):由题得∠CBD=∠ABD=∠D,则CD=BC=6;又易得△CDE∽△ABE,则
= = = ,故CE= AC=3,从而BE=3 ,DE= BE= ;
方法二(倍半角模型):如图,延长CB至点F,使BF=AB=10,连接AF,由题可得AC=8,CF=16,则
tan∠F= ;又易得∠CBE=∠F,故 tan∠CBE= ,即 = ,从而 CE=3,BE=3 ;再作
CG⊥BD于点G,易得BG= BC= ;同上可得CB=CD,故BD=2BG= ,因此DE=BD-
BE= ;
A
D
E
G
F B C
图17-3-3
总结:具体问题具体对待,并非哪一种方法绝对简单,需根据问题特征选取较为合适的方法.
【一题多解 1】围绕 2 倍角条件,解法围绕“翻” “延” 倍”“分”
如图,在△ABC中,∠ABC=2∠ACB,AB=3,BC=5,求线段AC的长.
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A
2α
α
B
C
法1:延长或翻折向外构造等腰(双等腰)
A
α
3
α 2α α
D 3 B 1 E 4 C
易知
法2:翻折或取点向内构造等腰(双等腰)
A
α
3
3
2α 2α
α
B E G 3 C
法3:作角平分线
A
y
H
3
x
x
α
α α
B 5 C
易知△ABH∽△ACB
法4:翻折一边+平行线向外作等腰(补成等腰梯形)
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A 3 M
α
3
3
α
2α
α
B 1 E C
法5:向外延长作等腰
易知△ABC∽△ADC
A
3
2α
α
B
5 α C
5
α
H
【一题多解 2】常规法与倍半角处理对比
如图,AB为⊙O的直径,BC、CD是⊙O的切线,切点分别为点B、D,点E为线段OB上的一个动点,连
接OD、CE、DE,已知AB=2 ,BC=2,当CE+DE的值最小时,则 的值为( )
D
C
A O E B
A. B. C. D.
简析(1)方法一(常规解法):如图,作点C关于AB的对称点C′,连接C′D,交AB于点E,连接CE,此时CE
+DE取得最小值,且 = ;再作DG⊥AB于点G,连接OC、BD,易证△OBC≌△ODC,则∠BOC
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=∠DOC=∠A,故sin∠A=sin∠BOC= ,cos∠A=cos∠BOC= ,从而BD=ABsin∠A= ;
又易证∠BDG=∠A,故DG=BDcos∠BDG=BDcos∠A= × = ;由△C′BE∽△DGE,可得
= = ,因此 =10,选A;
D
C
A OG E B
C'
方法二(倍半角模型):如图17-4-3,同上作相关辅助线,易得∠DOG=2∠BOC;在OB上取点F,使OF
=CF,则∠BFC=2∠BOC=∠DOG;设OF=CF=x,则BF= -x,在Rt△BCF中,由勾股定理得4+(
-x)2=x2,解得x= ,故sin∠DOG=sin∠BFC= ,从而DG=ODsin∠DOG= ,下略;
D
C
A OG E F B
C'
方法三(面积法):如图17-4-4,同上作相关辅助线(为说理方便,省去部分线段),则∠DOG=2∠BOC=
∠COC′;再作CH⊥OC′于点H′,易得CH= = ,故sin∠DOG=sin∠COC′= ,下略.
D
C
G
A O B
H
C'
反思:本题结构相当于已知“半角∠BOC”求“倍角∠DOG”,方法一通过作高法,构造直角三角形求解;
方法二构造“倍半角模型”,结合勾股定理列方程求解;方法三依然基于导角分析,借助对称性,结合面
积法求解.以上提供的三种方法都是“倍半角”处理的常见方法.
如图,AB为⊙O的直径,D是弧BC的中点,BC与AD、OD分别交于点E、F.
(1)求证:DO//AC;
(2)求证:
(3)若tan ,求sin∠CDA的值。
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C
D
E
F
A B
O
简析(1)如图,连接OC,易证DO⊥BC且AC⊥BC,故DO//AC;
C
D
E
F
A O G B
(2)由题可得∠BCD=∠CAD,故△DCE∽△DAC,进一步可证 ;
(3)方法一(母子型相似):由 可得 ;又△DCE∽△DAC,故 ;设
DE=k,则DC=2k,DA=4k,AE=3k;又易证 ,故 ;由此再设FE=m,则CE=3m,
CF=4m,从而BC=8m,AC=6m,因此AB=10m,sin∠B= ,即 ;
方法二(角平分线之双垂法):如,作EG⊥AB于点G,易证△AEC≌△AEG;由tan∠CAD= ,
C
D
E
F
A O G B
可设CE=1,AC=2,则EG=1,AG=2;又易得△BEG∽△BAC, = =2,;再设BG=x,
则BC=2x,BA=BG+AG=x+2,BE=BC-CE=2x-1,从而有x+2=2(2x-1),解得 所以AB=
,即 ;
方法三(角平分线之对称策略):如图,连接BD并延长,交AC的延长线于点P,由题可设BD=PD=1,
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P
C
D
E
F
A B
O
则 AD=2,AB=AP= ;又 sin∠PBC=sin∠PAD= ,故 PC=PB·sin∠PBC= 从而 AC=
因此 即
方法四(倍半角模型):如图17-14-4,在AC上取点M,使AM=EM,则∠CME=2∠CAD=∠BAC;
C
D
M E
F
A B
O
由题可设 CE=1,AC=2,再设 AM=ME=x,则 CM=2-x,在 Rt△CME 中,由勾股定理可得
解得 ,从而 ,故 ,即 ,所以
反思:本题的结构为已知“半角∠CAD"求"倍角∠BAC",从而转化为其余角∠CDA。以上提供的前三种方
法都是借助相似或三角函数等进行计算,属常规思路,方法四基于导角分析,构造“倍半角模型”,显得
尤为简单、直接,直指问题本质。
策略五:绝配角模型
【释义】当m,n 两个角满足m+2n=180°时,称其为一对绝配角,或者:半角的余角与它本身称为绝配
角
【举例】常见的剧配角组合如下:
绝配角 组合1 组合2 组合3 组合4 组合5
m 2α 90+2α 90-2α 60+2α 60-2α
n 90-α 45-α 45+α 60-α 60-α
【解 决】
思路(一):根据三角形内角和是180°,构造等腰三角形。
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思路(二):根据平角是180°,m和2个n构成一个平角(有两条边在同一直线上)
用一句话概括为:有等腰找等腰,没等腰造等腰
其中“等腰”指的是以m为顶角、以n为底角的等腰三角形,了解绝配角模型,可以给我们提供一些辅助
线思路
(一)共顶共边翻折
当两个角满足两个角满足m+2n=180°时,且共顶点共一边,这样的两个角是什么样的呢?
C
B
m
90°-
2
m
A D
O
发现 OD为∠AOB邻补角的平分线,此时处理问题一般用翻折,把 OB 沿 OD 翻折.
例题1:已知Rt△ABC中∠C=90°, , ,求 的值.
A A
2t
90°-t 绝配角
E E t
D C D C
方法一:分析: 与∠DAC是共点A的绝配角,
绝配角重叠,要翻折两次.
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F
A
E
D C G
解:将△AEC关于AE作轴对称图形,将△ADC关于AC作轴对称图形,如图,△EFG为直角三角形
设 , 则
,
即可求出
方法二:分析:由于∠CAD=2t,构造一个以∠A为顶点的等腰△ADK,然后出现△ECA~△DCK
A
2t
E t C
D
K
解:构造以∠A为顶点的等腰△ADK(AD=AK).
导角易得∠CDK=∠AEC,△ECA~ADCK
,设CK=x,AC=4x,AD=5x,DC=3x,ED=9x
(二)共三角形等腰
(1)若 为同一个三角形的内角,则此时三角形为等腰三角形.
(2)若 分别为同一个三角形的内角和外角,则另一内角为 ,此时三角形为等腰三角
形
(3)若 分别为同一个三角形的内角和外角,此时可以以 m为顶角作等腰三角形,此时会构成
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另一个相似的等腰三角形.
(4)若 为同一个三角形的内角,与(3)的情况相同.
总结:“半角的余角,等腰形来找”
例题2:如图在矩形ABCD中,点E,F分别为AD,CD的中点,连接BE,BF,且∠ABE=2∠FBC,若BE
=5,则BF的长度为 .
A E D A E D
F F
2α 90°-α
α
C
B C B
解法一:将△BFC 沿 CB 翻折,交 DC 的延长线于点 G,延长 CD 交 BE 的延长线于点 H,
, ,△BHG为等腰,5x=10,x=2,AE=3,BC=6,BF= .
H H
2α 2α
2x
5
E E
A D A D
x
F 5 F
2α 90°-α 2α 90°-α
x
α
C C
B α B
x
90°-α 90°-α
G G
解法二:
连接并延长交BA的延长导角,得出△FHC为等腰三角形,平行不改变形状,△GBH为等腰三角形。根据
腰等得出10-x=4x,可求BF=
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G G
2α 2α
2x 5
A E D A E D
5-x
F 2x F
90°-α 90°-α
H H
2α 2α
2α x 2α
α α
B C B C
解法三:取AB中点G,连接CG,延长BE交CD的延长线于点H,得到△BCF≅△CBG,导角得出△BGK为
等腰平行不改变形状,△HKC也为等腰。根据腰等得出10-x=4x,可求BF
G
5 2x
E
A D
x
G F
90-α 90-α
x K x
2α x
α
B C
以上三种解法都是利用造全等,转移角,构等腰,得出边的等量关系来求解。
此题还可以构直接造等腰。用相似得出边的数量关系求解。请看解法四
解法四:可以直接利用∠ABE=2α,构等腰△GBE,△BCF △EAG .根据腰等得出 ,
可求BF ∼
G
x
90-α E D
2 α
A
x
2x F
x
2α
α
B C
重点题型·归类精练
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题型一 向外构造等腰三角形(大角减半)
1.如图,在△ABC中,∠ABC=2∠C,BC=a,AC=b,AB=c,探究a,b,c满足的关系.
A
B C
解:延长CB到D,使BD=AB=c,连接AD.
A
D B C
则∠BAD=∠D,∴∠ABC=2∠D.
∵∠ABC=2∠C,∴∠D=∠C,
∴AD=AC=b,△BAD∽△ACD,
∴=,∴=,
∴b2=c(a+c).
2.如图,在△ABC中,∠ABC=2∠C,AB=3,AC=2,求BC的长.
A
B C
解:延长CB到D,使DB=AB=3,连接AD.
A
D B C
则∠D=∠DAB,∴∠ABC=2∠D.
∵∠ABC=2∠C,∴∠C=∠D=∠DAB,
∴AD=AC=2,△BDA∽△ADC,
∴=,∴=,
∴CD=8,∴BC=5.
2023·深圳南山区联考二模
3.一副三角板按如图1放置,图2为简图,D为AB中点,E、F分别是一个三角板与另一个三角板直角边
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AC、BC的交点,已知AE=2,CE=5,连接DE,M为BC上一点,且满足∠CME=2∠ADE,EM=
.
【答案】
【分析】由CE=5, AE=2,得AC=7,利用勾股定理,得到AD的长度,过E作EN⊥AD于N,求出EN
和DN的长度,由于∠CME=2∠ADE,延长MB至P,是MP=ME,可以证明 ,MP=x,在
中,利用勾股定理列出方程,即可求解.
【详解】解:如图,过E作EN⊥AD于N,
∴NE= NA,
同理,
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延长MB至P,使MP=ME,连接PE,
∴可设
又
设 则
在 中,
2023·山西·统考中考真题
4.如图,在四边形 中, ,对角线 相交于点 .若
,则 的长为 .
【答案】
【思路点拨】过点 A 作 于点 H,延长 , 交于点 E,根据等腰三角形性质得出
,根据勾股定理求出 ,证明 ,得出 ,
根据等腰三角形性质得出 ,证明 ,得出 ,求出 ,根据勾股定理求
出 ,根据 ,得出 ,即 ,求出结果即
可.
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【详解】解:过点A作 于点H,延长 , 交于点E,如图所示:
则 ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
即 ,
解得: ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
即 ,
解得:
5.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,AD平分∠BAC,AD交BC于点D,ED⊥AD交
AB于点E,△ADE的外接圆⊙O交AC于点F,连接EF.
(1)求证:BC是⊙O的切线;
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(2)求⊙O的半径r及∠3的正切值.
B
E
3
O
D
1
2
C F A
图17-8-1
简析(1)如图,连接OD,由题易得∠2=∠1=∠ODA,则OD∥AC,故∠ODB=∠C=90°,即OD⊥BC,
所以BC是⊙O的切线;
(2)方法一(常规解法):由OD∥AC,可得△BOD∽△BAC,则 = ,即 = ,解得r= ;
又可 = ,故 = ,从而 = ,即CD= BC=3,所以tan∠3=tan∠2= = ;
B
E
3
D O
1
2
C F A
图17-8-2
方法二(倍半角模型):如图17-8-3,延长CA至点P,使AP=AB=10,易证∠3=∠2=∠1=∠P,故
tan∠3=tan∠P= = ;又由tan∠2= ,可得CD=3,故BD=5,从而易得r=OD= BD= .
B
E
3
O
D
1
2
C F A P
6.如图,AB为⊙O的直径,点P在AB的延长线上,点C在⊙O上,且PC2=PB·PA.
(1)求证:PC是⊙O的切线;
(2)已知PC=20,PB=10,点D是弧AB的中点,DE⊥AC,垂足为E,DE交AB于点F,求EF的长.
C
E
A F O B P
D
图17-9-1
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简析(1)如图,连接OC,由PC2=PBPA,可得 = ,又∠P=∠P,故△PCB∽△PAC,从而∠PCB=
∠A=∠ACO,进一步可证∠OCP=∠ACB=90°,即OC⊥CP,所以PC是⊙O的切线;
(2)方法一(常规解法):连接 OD,易证 OD⊥AB;由 PC2=PBPA,可得 PA=40,AB=30;又由
△PCB∽△PAC,可得 = = ,故tan∠D=tan∠A= ,从而OF= OD= ,AF=OA-OF=
,进一步可得EF=AFsin∠A= ;
C
E
A
F O B P
D
方法二(倍半角模型):同上可得AB=30,则OC=15,OP=25,即OC:CP:OP=3:4:5;如图17-9-
3,延长CO至点Q,使OQ=OP,易得tan∠D=tan∠A=tan∠Q= ,下略.
C
E
O
A F B P
D
Q 图17-9-3
反思:这是一个确定性问题,其结构相当于已知“倍角∠POC”求“半角∠A”,方法一利用“母子型相思
似”求解,方法二构造“倍半角模型”求解,相对而言,前者更简单,后者更通用
题型二 向内构造等腰(小角加倍或大角减半)
7.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D为边AB上一点,∠ACD=2∠B,=,求cosB的值.
A
D
B C
解:过点C作CE⊥AB于点E.
A
E
D
B C
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∵∠ACB=90°,∴∠ACE=90°-∠BCE=∠B.
∵∠ACD=2∠B,∴∠ACD=2∠ACE,
∴∠ACE=∠DCE,∴∠A=∠CDE,
∴AC=DC,∴AE=DE.
设AE=DE=a,则AD=2a,BD=6a,BE=7a.
∵∠ACE=∠B,∠AEC=∠CEB=90°,
∴△CEA∽△BEC,∴=,
∴=,∴CE=a,∴BC==2a,
∴cosB===.
8.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,点D为边BC上一点,∠BAD=2∠C,BD=2,CD=3,求AD的
长.
A
B D C
解:过点A作AE⊥BC于点E.
A
B E D C
∵∠BAC=90°,∴∠BAE=90°-∠CAE=∠C.
∵∠BAD=2∠C,∴∠BAD=2∠BAE,
∴∠BAE=∠DAE,∴∠B=∠ADE,
∴AB=AD,∴BE=DE= BD=1,∴CE=4.
∵∠BAE=∠C,∠AEB=∠CEA=90°,
∴△ABE∽△CAE,∴=,
∴=,∴AE=2,∴AD==.
9.如图,BM是以AB为直径的⊙O的切线,B为切点,BC平分∠ABM,弦CD交AB于点E,DE=OE.
(1)求证:△ACB是等腰直角三角形;
(2)求证:OA2=OEDC;
(3)求tan∠ACD的值.
C
M
A E O B
D
图17-10-1
简析(1)由题易得∠ABC=45°,从而易证△ACB是等腰直角三角形;
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(2)如图,连接OC、OD,易证∠DOE=∠D=∠OCD,故△DOE∽△DCO,从而易得OD2=DEDC,即
OA2=OEDC;
C
M
E
A
O B
D
图17-10-2
(3)方法一(倍半角模型):如图,连接AD、BD,设∠ACD=x,则∠ABD=x,∠AOD=2x,从而∠CEO=
4x,∠CAE=3x=45°,所以x=15°;在BD上取点F,使AF=BF,则∠AFD=30°;由此可设AD=k,则
DF= k,AF=BF=2k,从而BD=(2+ )k,故tan∠ABD= =2- ,即tan∠ACD=2- ;
C
M
E O
A B
F
D
图17-10-3
方法二(解三角形):同上可得∠ACD=15°,则∠BCE=75°,∠BEC=60°;如图17-10-4,作EG⊥BC于
点G,可设OE=1,则OB=OC= ,BC= ,BE= +1,从而BG=EG= = ,CG=
BC-BG= ,故tan∠ACD=tan∠CEG= =2- .
C
G M
E O
A B
D
图17-10-4
反思:(2)主要通过换边,结合相似证乘积式;(3)通过导角得到15°,方法一借助“倍半角模型”,由特殊
角30°求“特殊半角”15°,方法二的本质是解△BCE,显然前者更为简便
10.如图,在四边形ABCD中,∠ABD=2∠BDC,AB=AC=BD=4,CD=1,求BC的长.
A
D
B C
解:过点B作BE⊥AD于点E,过点C作CF⊥BE于点F.
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A
E
F
D
B C
∵AB=BD,∴AE=DE,∠ABE=2∠DBE,
∴∠ABD=2∠DBE.
∵∠ABD=2∠BDC,∴∠BDC=∠DBE,
∴CD∥BE,∴CD⊥AD,
∴四边形CDEF是矩形,AD==,
∴EF=CD=1,AE=DE=,
∴BE==,∴BF=BE-EF=,
∴BC==.
11.如图,在△ABC中,∠C=2∠B,点D是BC的中点,AE是BC边上的高,若AE=4,CE=2,求DE的
长.
A
B D E C
解:取AB的中点M,连接MD,ME.
A
M
B D E C
∵点D是BC中点,∴MD是△ABC的中位线,
∴MD∥AC,MD= AC,∴∠BDM=∠C.
∵∠C=2∠B,∴∠BDM=2∠B.
∵AE是BC边上的高,∴∠AEB=90°,
∴ME= AB=MB,∴∠B=∠MED,
∴∠BDM=2∠MED,∴∠DME=∠MED,
∴DE=DM= AC==.
12.如图,在△ABC中,∠ABC=2∠C,AD⊥BC于点D,AE为BC边上的中线,BD=3,DE=2,求AE
的长.
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A
B D E C
解:延长CB到F,使BF=AB,连接AF.
A
F B D E C
则∠F=∠BAF,∴∠ABC=2∠F.
∵AE是中线,∴BE=EC,∴BD+DE=EC.
∵∠ABC=2∠C,∴∠F=∠C,∴AF=AC.
∵AD⊥BC,∴DF=DC,∴BF+BD=DE+EC,
∴AB+BD=DE+BD+DE,∴AB=2DE=4,
∴AD2=AB2-BD2=7,∴AE==.
13.如图,在△ABC中,AB=AC=5,点D为BC边上一点,BD=2DC,点E在AD的延长线上,∠ABC=
2∠DEC,AD·DE=18,求sin∠BAC的值.
A
C
B D
E
解:延长CB到F,使BE=AB,连接AF,过点A作AG⊥BC于点G,过点B作BH⊥AC于点H.
则∠F=∠BAF,∴∠ABC=2∠F.
A
H
C
F B G D
E
∵∠ABC=2∠DEC,∴∠F=∠DEC.
∵∠ADF=∠CDE,∴=,
∴CD·DF=AD·DE=18.
设CD=a,则BD=2a,DF=2a+5,
∴a(2a+5)=18,解得a=-(舍去)或a=2,
∴BC=3a=6,∴BG=CG=3,∴AG==4,
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∴BH=BC=,∴sin∠BAC==.
14.如图,在□ABCD中,∠D=2∠ACB,AE平分∠BAC交BC于点E,若BE=2,CE=3,求AE的长.
A D
B E C
解:延长CB到F,使BF=AB,连接AF,过点A作AH⊥BC于点H,
过点E作EM⊥AB于点M,EN⊥AC于点N.
A D
N
M
F BH E C
则∠F=∠BAF,∴∠ABC=2∠F.
∵四边形ABCD是平行四边形,∴∠ABC=∠D.
∵∠D=2∠ACB,∴∠ABC=2∠ACB,
∴∠F=∠ACB,∴AF=AC,△ABF∽△CAF,∴=.
∵AE平分∠BAC,∴EM=EN,
∴====,∴=.
设AB=2x,则BF=2x,AF=3x,CF=2x+5,
∴=,解得x=2,∴CF=9,AB=BF=4,
∴FH=,∴BH=,∴EH=,AH2=AB2-BH2=,
∴AE==3
15.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,AB=AC=4,CD=2,∠ABD=2∠DBC,求BD的长.
A D
B C
解:延长BA到P,使PA=AB,过点P作PE⊥BD于点E,连接AE,PD.
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P
A D
E
B C
∵AD∥BC,∴∠ADB=∠DBC.
∵∠ABD=2∠DBC,∴∠ABD=2∠ADB.
∵AD∥BC,∴∠PAD=∠ABC,∠CAD=∠ACB.
∵AB=AC,∴PA=AC,∠ABC=∠ACB,∴∠PAD=∠CAD.
∵AD=AD,∴△PAD≌△CAD,∴PD=CD=2.
∵PA=AB,∠PEB=90°,∴AE=PB=AB=4,
∴∠AEB=∠ABD=2∠ADB,∴∠ADB=∠DAE,
∴DE=AE=4,∴PE2=PD2-DE2=28,
∴BE==6,∴BD=BE+DE=10.
题型三 沿直角边翻折半角(小角加倍)
16.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D为边BC上一点,∠B=2∠CAD,AB·CD=5,求AD的长.
A
B D C
解:延长BC到E,使CE=CD,连接AE.
A
B D C E
∵∠ACB=90°,∴AD=AE,
∴∠CAD=∠CAE,∠ADC=∠E.
∵∠B=2∠CAD,∴∠B=∠DAE,
∴∠BAE=∠ADE=∠E,∴△ABE∽△DAE,BE=AB,
∴=,∴AE2=BE·DE=BE·2CD=10,
∴AD=AE=.
17.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D为BC边上一点,BD=2CD,∠B=2∠DAC,AB=4,求
AD的长.
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A
B D C
解:延长BC到E,使CE=CD,连接AE.
A
B D C E
∵∠ACB=90°,∴AD=AE,
∴∠ADE=∠E,∠DAC=∠EAC.
∵∠B=2∠DAC,∴∠B=∠DAE,
∴∠BAE=∠ADE=∠E,∴BE=AB=4.
设CE=CD=x,则BD=2x,BE=4x,
∴4x=4,∴x=1,∴BC=3,∴AC2=42-32=7,
∴AD==2.
18.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D为边BC上一点,∠B=2∠DAC,BD=3,DC=2,求AD
的长.
A
B D C
解:延长BC到点E,使CE=CD,连接AE.
A
B D C E
∵AC⊥BC,∴AD=AE,
∴∠ADE=∠E,∠DAC=∠EAC.
∵∠B=2∠DAC,∴∠B=∠DAE,
∴∠BAE=∠ADE=∠E,∴AB=BE,△ABE∽△DAE,
∴=.
∵BD=3,DC=2,∴DE=4,BE=7,
∴=,∴AD=AE=2.
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2023·深圳宝安区二模
19.如图,在 中, ,点 为 中点, ,则 的值为 .
【答案】
【详解】解:延长 至E,使 ,连接 ,设 ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ , ,
∵ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,即 ,
∴ ,又 ,
∴ ,故答案为: .
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20.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D为AC的中点,连接BD,∠A=2∠DBC,求tan∠ABD的值.
A
D
C
B C
【答案】
解:延长AC到E,使CE=CD,连接BE,过点D作DH⊥AB于点H.
A
H
D
C
C
B
E
∵∠ACB=90°,∴BD=BE,
∴∠DBC=∠EBC,∠BDC=∠E,
∴∠DBE=2∠DBC.
∵∠A=2∠DBC,∴∠A=∠DBE,
∴∠ABE=∠BDE=∠E,∴AB=AE,△ABE∽△BDE,
∴=,∴=.
设AD=CD=CE=a,则AB=AE=3a,DE=2a,
∴=,∴BD=a,∴BC=a.
∵sinA==,∴=,
∴DH=a,AH=a,BH=a,
∴tan∠ABD==.
2023·深圳中学联考二模
21.如图,在 中,点 在边 上, , , 交 的延长线于点 ,若
, ,则 .
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【答案】
【详解】解:如图所示,延长 至 使 ,作 交 于 ,
,
, ,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
, ,
,
,
,
,
22.如图,在△ABC 中,∠ACB=90°,BE 平分∠ABC,点 D 为 BC 边上一点,BD=2CD,∠ABC=
2∠DAC,求的值.
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A
E
B D C
解:延长BC到F,使CF=CD,连接AF.
A
E
B D C F
∵∠ACB=90°,∴AD=AF,
∴∠ADF=∠F,∠DAC=∠FAC.
∵∠ABC=2∠DAC,∴∠ABC=∠DAF,
∴∠BAF=∠ADF=∠F,∴AB=BF,△ABF∽△DAF,
∴=.
设CF=CD=a,则BD=2a,DF=2a,BF=4a,
∴=,∴AF2=8a2,∴AC==a.
∵BE平分∠ABC,∴∠EBC=∠FAC.
∵∠BCE=∠ACF=90°,∴△BCE∽△ACF,
∴=,∴=,∴CE=a,
∴AE=a,∴=
23.如图,在△Rt△ABC中,∠BAC=90°,D,E分别是边 AB,BC上的点,DC平分∠ADE,∠B=
2∠ACD,求CE的长.
A
D
B E C
解:延长BA到F,使AF=AD,连接CF,过点E作EH⊥AB于点H.
F
A
D
H
B E C
∵∠BAC=90°,∴CD=CF,∴∠F=∠CDF,∠ACD=∠ACF.
∵∠B=2∠ACD,∴∠B=∠DCF,∴∠BCF=∠CDF=∠F,
∴BF=BC.
设∠ACD=α,则∠B=2α,∠EDC=∠ADC=90°-α,∠BDE=2α,
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∴∠B=∠BDE,∴BE=DE,∴BH=DH.
设CE=2x,则BF=BC=2x+12,∴BH=DH=x+1,AH=x+6.
∵EH⊥AB,∠BAC=90°,∴EH∥AC,
∴=,∴=,解得x=-4(舍去)或x=9,
∴CE=2x=18.
24.如图,在△ABC中,∠B=2∠C,AD是中线,AB=6,AD=,求BC,AC的长.
A
B D C
解:过点A作AH⊥BC于点H,在HC上截取HE=BH,连接AE.
A
B H ED C
则AE=AB=6,∴∠AEB=∠B=2∠C,
∴∠EAC=∠C,∴CE=AE=6.
设BH=EH=x,则BC=2x+6,BD=CD=x+3,
∴DH=3,∴AH==4,
∴BH==2,∴BC=10,CH=8,
∴AC==4.
25.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D,E分别为边BC,AC上的点,连接AD,DE,
∠AED=2∠DAE,CE=7,BD=18,求DE的长.
A
E
B D C
解:过点D作DG⊥AB于点G,DH⊥AC点H,
A
G F
H
E
B D C
在AH上截取FH=EH,连接DF.
则DE=DF,∴∠DFE=∠AED=2∠DAE,
∴∠DFE=∠AED,∴AF=DF.
∵∠BAC=90°,AB=AC,∴∠B=∠C=45°,
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∴AH=DG=BD=18,CH=DH.
设CH=DH=x,则FH=EH=x-7,DF=AF=25-x,
在Rt△DFH中,DH2+FH2=DF2,
∴x2+(x-7)2=(25-x)2,解得x=-48(舍去)或x=12,
∴DE=DF=25-x=13.
26.如图,在△ABC中,∠C=2∠B,AD平分∠BAC,BD=3,CD=2,求AD的长.
A
B D C
解:在AB上截取AE=AC,连接DE,过点A作AF⊥BC于点F,
过点D作DG⊥AB于点G,DH⊥AC于点H.
A
G
E
H
B D FC
∵∠DAE=∠DAC,AD=AD,∴△ADE≌△ADC,
∴DE=CD=2,∠AED=∠C=2∠B,
∴∠EDB=∠B,∴BE=DE=2.
∵∠DAE=∠DAC,∴DG=DH,
∴=====,
∴AC=4,∴AB=6.
∵AF2=AB2-BF2=AC2-CF2,
∴62-BF2=42-(5-BF),解得BF=,
∴DF=,AF2=62-BF2=,
∴AD==3.
题型四 邻二倍角的处理
27.如图,在△ABC中,AD⊥BC于点D,∠DAC=2∠DAB,BD=4,DC=9,求AD的长.
A
B D C
解:延长DA到E,使AE=AC,连接EC.
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E
A
B D C
则∠E=∠ACE,∴∠DAC=2∠E.
∵∠DAC=2∠DAB,∴∠DAB=∠E.
∵∠ADB=∠EDC=90°,∴△ABD∽△ECD,
∴==.
设AD=4m,则ED=9m,AC=AE=5m,
∴CD==3m=9,∴m=3,
∴AD=4m=12.
28.如图,在Rt△ABC中,∠A=90°,点D为边AC上一点,∠DBC=2∠ABD,CD=3,BC=7,求BD
的长.
A
D
B C
例1
解:延长BD到E,使BE=BC,连接CE.
A
E
D
B C
设∠ABD=α,则∠DBC=2α,∠BCE=∠E=90°-α,
∠CDE=∠ADB=90°-α,
∴∠CDE=∠E=∠BCE,∴CE=CD=3,△CDE∽△BCE,
∴=,∴=,∴DE=,
∴BD=BE-DE=7-=.
29.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D为BC边上一点,∠BAD=2∠CAD,BD=10,DC=3,求
AD的长.
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A
B D C
解:延长AD到E,使AE=AB,连接BE.
A
B D C
E
设∠CAD=α,则∠BAD=2α,∠ABE=∠E=90°-α,
∠BDE=∠ADC=90°-α,
∴∠BDE=∠E=∠ABE,∴BE=BD=10,△BDE∽△ABE,
∴=,∴AE·DE=BE2=100,
∴DE(AD+DE)=100,∴2DE2+2AD·DE=200.
∵AC2=AB2-BC2=AD2-DC2,
∴(AD+DE)2-132=AD2-32,
∴DE2+2AD·DE=160,∴DE2+160=200,
∴DE2=40,DE=2,∴2AE=100,
∴AE=5,∴AD=3.
30.如图,在△ABC中,点E在边AC上,EB=EA,∠A=2∠CBE,CD⊥BE交BE的延长线于点D,
BD=8,AC=11,则BC的长为_________.
B
E
A C
D
【答案】4 5
【解析】过点C作CF∥AB交BD的延长线于点F.
B
G
E
A C
D
F
则∠ECF=∠A,∠F=∠ABE.
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∵EB=EA,∴∠A=∠ABE,
∴∠ECF=∠F,∴EF=EC,
∴BF=AC=11,∴DF=BF-BD=11-8=3.
在BD上取点G,使DG=DF,连接CG.
则CF=CG,∴∠CGF=∠F=∠ECF=∠A=2∠CBE,
∴∠CBG=∠BCG,∴CG=BG=BD-DG=5,
∴CD= CG2 DG2 = 52 32 =4,
∴BC= BD2 CD2 = 82 42 =4 5.
31.如图,在△ABC中,AB=AC,点D在CA的延长线上,∠ABC=2∠DBA,DE⊥BA交BA的延长线于
点E,若BE=8,CD=11,求BD的长.
D
E
A
B C
解:过点D作DF∥BC交BE的延长线于点F,在EB上截取EG=EF,连接DG.
D F
A E
G
B C
则∠F=∠ABC=2∠DBA,∠ADF=∠C.
∵AB=AC,∴∠ABC=∠C,
∴∠F=∠ADF,∴AF=AD,∴BF=CD=11,
∴EG=EF=BF-BE=11-8=3.
∵DE⊥BA,∴DF=DG,∴∠DGE=∠F=2∠DBA,
∴∠BDG=∠DBA,∴DG=BG=BE-EG=5,
∴DE==4,∴BD==4.
题型五 绝配角
32.如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,点D,E分别为BC,AC上的点,∠B=2∠CDE,∠ADE=45°,
AB=5,AE=3,则BD的长为_________.
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A
E
B D C
【答案】2
【解析】在BA上截取BF=BD,连接DF.
A
F
E
B D C
1
则∠BFD=∠BDF=90°- ∠B=90°-∠CDE=∠CED,
2
∴∠AFD=∠AED,∠BDF+∠CDE=90°,
∴∠EDF=90°,∠ADF=∠ADE=45°.
∵AD=AD,∴△ADF≌△ADE,
∴AF=AE=3,∴BD=BF=AB-AF=5-3=2.
33.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,点D为边AB上一点,∠ACD=2∠B,若BD=2,AD=4,求
CD的长.
A
D
C
B C
解:延长CA到点E,连接DE,使∠ADE=∠B.
E
C
A
D
C
B C
∵AD=3,BD=1,∴AB=4.
∵∠ADE=∠B,∠DAE=∠BAC=90°.
∴△ADE∽△ABC,∴==.
设∠ADE=∠B=α,则∠ACD=2α,
∠ADC=90°-2α,∠CDE=∠E=90°-α,
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∴CD=CE.
设AE=2x,则AC=3x,CD=CE=5x,
AD=4x=4,∴x=1,∴CD=5x=5.
34.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D为边BC上一点,BD=2CD,∠DAC=2∠B,AD=,求AB
的长.
A
B D C
解:延长AC到E,使AE=AD,连接DE.
A
C
B D
E
设∠B=α,则∠DAC=2α,∠ADE=∠E=90°-α,
∠CDE=α,∴∠B=∠CDE.
∵∠ACB=∠ECD=90°,∴△ABC∽△EDC,
∴= = =3.
设CE=a,则AC=3a,AD=AE=4a=,
∴a=,∴AC=,∴DC==,
∴DE==1,∴AB=3DE=3.
35.如图,在△ABC中,∠BAC=45°,AD⊥BC于点D,点E在线段AD上,∠CED=2∠BAD,若AE=
9,DE=3,求BC的长.
A
E
B D C
解:在AD上取点P,连接PC,使PC=AP,过点B作BH⊥AC于点H.
A
P
E H
B D C
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则∠PAC=∠ACP.
设∠BAD=α,则∠CED=2α,∠DCE=90°-2α,
∠PAC=∠ACP=45°-α,∠DPC=90°-2α,
∴∠DCE=∠DPC.
∵∠CDE=∠PDC,∴△CDE∽△PDC,
∴=,∴CD²=DE·PD.
设PE=x,则PD=x+3,PC=AP=9-x,
CD2=(9-x)2-(x+3)2,
∴(9-x)2-(x+3)2=3(x+3),解得x=,
∴CD2=3(x+3)=16,∴CD=4,
∴AC==4.
∵∠BCH=∠ACD,∠BHC=∠ADC=90°,
∴△BCH∽△ACD,∴===3,
∴AH=BH=3CH=AC=3,
∴AB2=2AH2=180,∴BD==6,
∴BC=BD+CD=6+4=10.
36.如图,△ABC是等边三角形,点D在BC的延长线上,点E在线段AD上,∠DAC=2∠DBE,BE与AC
交于点F,若CF=1,DE=2,则CD的长为_________.
A
F E
B C D
【答案】3
【解析】在AD上截取DG=DC,连接CG.
A
G
F E
B C D
设∠DBE=x,则∠DAC=2x,∠BAD=60°+2x,
∠ABE=∠AEB=60°-x,∠D=60°-2x,
∠DGC=∠EFC=60°+x,
∴AE=AB=AC,∠AGC=∠AFE.
∵∠CAG=∠EAF,∴△ACG≌△AEF,
∴AG=AF,∴EG=CF=1,
∴CD=DG=DE+EG=2+1=3
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37.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,点D为边BC上一点,BD=2CD,∠DAC=2∠ABC,若AD= 2
,求AB的长.
A
B D C
【答案】3
解:延长BC到点E,使CE=CD,连接AE,过点B作AE的垂线,垂足为F.
F
A
B D C E
∵∠ACB=90°,∴AE=AD,∴∠EAC=∠DAC=2∠ABC.
∵∠FBE=∠EAC=90°-∠E,∴∠FBE=2∠ABC,
∴∠ABF=∠ABC,∴AF=AC,∴BF=BC.
设CD=a,则BD=2a,BF=BC=3a,BE=4a,
在△ABE中,由面积法得BE·AC=AE·BF,
AC 3
∴4a·AC=AE·3a,∴ = .
AE 4
设AC=3m,则AD=AE=4m,CD= 7m,
3 2
BC= ,AB= = AD=3
3 7m 6 2m 2
38.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,AC⊥CD,AB=AC,∠ABD=2∠ADC,CD=2,求AD的长.
A D
B C
解:延长BA到点E,使AE=AC,延长AE到点F,使EF=AE,连接DE,DF.
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F
E
A D
B C
∵AD∥BC,∴∠DAE=∠ABC,∠DAC=∠ACB.
∵AB=AC,∴∠ABC=∠ACB,∴∠DAE=∠DAC.
∵AD=AD,∴△ADE≌△ADC,
∴DE=CD=2,∠AED=∠ACD=90°,∠ADE=∠ADC,
∴AD=FD,∴∠F=∠DAE,∠ADE=∠FDE,
∵∠ABD=2∠ADC,∴∠ABD=2∠ADE=∠ADF,
∴∠BDF=∠DAE=∠F,∴BD=BF.
设AB=AC=x,则BE=2x,BD=BF=3x,
∴DE==x=2,∴x=2,
∴AE=2,∴AD==2.
39.如图,在△ABC中,点D为边BC上一点,∠ADC=60°,∠BAD=2∠CAD,BD=5,CD=1,求AD
的长.
A
B D C
解:延长BC到E,使BE=BA,连接AE,过点A作AH⊥CE于点H.
A
B D CHE
设∠CAD=α,则∠BAD=2α,∠B=60°-2α,
∠BAE=∠E=60°+α,∠CAE=60°-2α,
∴∠CAE=∠B,∴∠ACE=∠BAE=∠E,
∴AC=AE,△ACE∽△BAE,
∴CH=EH,=,∴AE2=CE·BE.
设CH=EH=x,则DH=x+1,AH=x+,CE=2x,
BE=2x+6,AE2=x2+(x+)2,
∴x2+(x+)2=2x(2x+6),解得x=,
∴AD=2DH=2x+2=3.
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40.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D是BC的中点,点E是边AC上一点,连接BE,
DE,∠ABE=2∠EDC,AE=3,求DE的长.
A
E
B D C
解:在EA上截取EF=EC,延长CA到G,使AG=AF,连接BF,BG.
G
A
F
E
B D C
∵∠BAC=90°,∴BF=BG,∴∠G=∠AFB.
∵点D是BC的中点,∴DE是△BCF的中位线,∴DE∥BF.
∵∠BAC=90°,AB=AC,∴∠ABC=∠C=45°.
设∠EDC=α,则∠ABE=2α,∠G=∠AFB=∠AED=45°+α,
∠ABG=45°-α,∠EBG=45°+α,
∴∠G=∠EBG,∴BE=GE.
设EF=EC=x,则AG=AF=3-x,AB=AC=3+x,
BE=GE=6-x.
在Rt△ABE中,(3+x)2+32=(6-x)2,
解得x=1,∴AF=2,AB=4,
∴BF==2,∴DE=BF=.
41.如图,在△ABC中,∠BAC=120°,AB=AC,点D是BC的中点,点E是边AC上一点,连接BE,
DE,∠ABE=2∠EDC,CE=2,求AE的长.
A
E
B D C
解:延长BA到F,使BF=BE,连接AD,EF,过点E作EH⊥AF于点H.
F
H
A
E
B D C
∵∠BAC=120°,AB=AC,∴∠EAF=60°,∠ABC=∠C=30°.
∵点D是BC的中点,∴∠BAD=∠EAD=60°,∠ADC=90°,
∴∠EAD=∠EAF.
设∠EDC=α,则∠ABE=2α,∠F=∠BEF=90°-α,
∠ADE=90°-α,∴∠ADE=∠F.
∵AE=AE,∴△ADE≌△AFE,∴AD=AF.
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设AE=2x,则AH=x,EH=x,AB=AC=2x+2,
BH=3x+2,AF=AD=x+,BE=BF=3x+3.
在Rt△BEH中,BH2+EH2=BE2,
∴(3x+2)2+(x)2=(3x+3)2,
解得x=-4(舍去)或x=+4,
∴AE=2x=2+8.
42.如图,在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D,E分别为边AC,BC上的点,∠ABD=2∠BAE,BE
=3,CD=7,求BD的长.
A
D
C
B E C
解:延长CA到F,使DF=BD,连接BF,过点A作AH⊥BC于点H.
F
A
D
C
B E H C
∵∠BAC=90°,AB=AC,∴∠ABC=∠C=45°.
设∠BAE=α,则∠AEH=45°+α,∠ABD=2α,
∠ADB=90°-2α,∠F=∠DBF=45°+α,
∴∠AEH=∠F.
∵∠AHE=∠BAF=90°,∴△AEH∽△BFA,
∴==,∴AF=EH.
设EH=x,则AF=2x,AH=BH=x+3,
AB=AC=2x+6,AD=2x-1,BD=DF=AD+AF=4x-1,
在Rt△ABD中,(2x+6)2+(2x-1)2=(4x-1)2,
解得x=-1或x=,∴BD=4x-1=17
43.如图,在等边△ABC中,点D,E分别为边BC,AC上的点,连接AD,DE,∠ADB=2∠CDE,BD=
3,CE=4,求CD的长.
A
E
B D C
解:在AC上截取AF=BD,在CE上截取CG=EF,连接DF,DG,过点D作DH⊥AB于点H.
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A
F
E
H
G
B D C
∵△ABC是等边三角形,∴AC=BC,∠C=60°,
∴CF=CD,∴△CDF是等边三角形,
∴DF=DC,∠DFE=∠C,∴△DEF≌△DGC,
∴DE=DG,∠EDF=∠GDC,
∴∠DEG=∠DGE,∠GDF=∠CDE.
设∠GDF=∠CDE=α,则∠ADB=2α,
∠DGE=∠DEG=120°-α,∠EDG=2α-60°,
∠DAG=2α-60°,∴∠EDG=∠DAG,
∴∠ADG=∠DEG=∠DGE,
∴AD=AG=AF+FG=BD+CE=3+4=7.
BH=BD=,DH=,∴AH==,
∴BC=AB=AH+BH=8,∴CD=BC-BD=5.
44.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D为AB边上一点,AD<BD,∠ADC=2∠ACD,AB=8,CD
=3,求AD的长.
A
D
B C
解:在DB上截取DE=DC,延长BA到F,使DF=DC,连接CE,CF.
F
A
D
E
B C
则∠DCE=∠AEC,∠DCF=∠F.
设∠ACD=α,则∠BCD=90°-α,∠ADC=2α,
∠DCE=∠AEC=α,∠DCF=∠F=90°-α,
∴∠ACD=∠AEC,∠BCD=∠F.
∵∠CAD=∠EAC,∠CBD=∠FBC,
∴△ACD∽△AEC,△BCD∽△BFC,
∴=,=,
∴AC2=AD·AE,BC2=BD·BF.
设AD=x,则AE=x+3,BD=8-x,BF=11-x,
∴AC2=x(x+3),BC2=(8-x)(11-x),
∵AC2+BC2=AB2,∴x(x+3)+(8-x)(11-x)=82,
解得x=2或x=6(舍去),即AD的长为2.
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45.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,点D,E为边BC上两点(点D在点E左侧),
且BD=CE,∠DAE=∠BAC,求DE的长.
A
B D E C
解:作∠BAC的角平分线AF交BC于点F,过点F作FG⊥AB于点G,
A
G
B D F E C H
过点A作AH⊥AF交BC的延长线于点G.
∵∠ACB=90°,∴FG=FC,∠H=∠CAF=90°-∠AFC.
∵AC=6,BC=8,∴AB==10.
设FG=FC=x,则BF=8-x.
∵S =AB·FG=BF·AC,∴AB·FG=BF·AC,
△ABF
∴10x=6(8-x),解得x=3,∴FC=3,
∴=tanH=tan∠CAF==,∴CH=2AC=12.
设BD=CE=x,则DE=8-2x,DC=8-x,DH=20-x,
∴AD2=(8-x)2+62.
∵∠DAE=∠BAC,∴∠DAE=∠CAF=∠H.
∵∠ADE=∠HDA,∴△ADE∽△HDA,∴=,
∴AD2=DE·DH,∴(8-x)2+62=(8-2x)(20-x),
解得x=30(舍去)或x=2,∴DE=8-2x=4.
题型六 坐标系中的二倍角问题
宿迁·中考
46.如图,抛物线 交x轴于A、B两点,其中点A坐标为(1,0),与y轴交于点 。
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)连接AC,点P在抛物线上,且满足∠PAB=2∠ACO,求点P的坐标;
y
B O A x
C
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简析(1)抛物线的函数表达式为
(2)如图,在OC上取点E,使AE=CE,则∠AEO=2∠ACO=∠PAB;设OE=t,则AE=3-t,在Rt△AOE
中,由勾股定理可得 ,解得 ,故 即 ;
y
P
1
G B O A x
E
P
2
C
①当点P在x轴上方时,作PG⊥x轴于点G,则 ;设PG=3m>0,则AG=4m,点P的坐标为(1-
4m,3m),将其代人抛物线的解析式,可得3m=(1-4m)²+2(1-4m)-3,解得 舍去),
故点P的坐标为(
②当点P在x轴下方时,同理可得
综上所述:点P的坐标为 )或(
盐城·中考
47.如图,二次函数 的图像与一次函数y=kx-k+2的图像交于A、B两点,点B在点A的
右侧,直线AB分别与x轴、y轴交于C、D两点,其中k<0.
(1)求AB两点的横坐标;
(2)二次函数图像的对称轴与x轴交于点E,是否存在实数k,使得 若存在,求出k的值;
若不存在,说明理由。
y
y
A
B
C
O x
O x
图17-17-1 备用图
简析
(1)令 ,即 ,解得x=1或2,即A、B两点的横坐标分别为1、2;
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(2)由前知A(1,2),B(2,k+2);
①情形一:当k+2>0,即-2<k<0时,点B在x轴上方,
y
D F
A
H B
O E G C x
如图(已隐去抛物线)过点B分别向x轴、对称轴作垂线,垂足依次为G、H,则 ;在
EA的延长线上取点F,使AF=AB,连接BF,则∠BAH=2∠BFH,又∠BAH=∠ODC=2∠BEC,故∠BFH
=∠BEC;易得 BH=1,AH=﹣k,则 ,从而 ,故 tan∠BFH=
,所以有k+2 ,解得 舍去);
②情形二:当k+2<0,即k<-2时,点B在x轴下方,
y
F
D
A
O C G x
B
如图(已隐去抛物线),同上作相关辅助线,同理有 ,从而
,解得 ,故舍去);
综上所述:k的值为- 或
反思:(2)是一个等腰三角形存在性问题,可借助代数方法盲解盲算,这里并未展开;(3)中存在“倍
半角”关系,这里首先利用平行导角,将∠ODC转化为∠BAH,借助A、B两点的坐标来刻画其正切值,
然后构造其“半角”∠BFH,最后列方程求解需。要特别提醒的是,这里根据点B的纵坐标的正负性,即
点B与x轴的位置关系分两类讨论,很容易漏解。另外,本题还有其他解法,请自行探究。
河南·中考
48.如图,抛物线y=ax²+6x+c交x轴于A、B两点,交y轴于点C。直线y=x-5经过点B、C。
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A的直线交直线BC于点M,连接AC,当直线AM与直线BC的夹角等于∠ACB的2倍时,请直
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接写出点M的坐标。
y y
O A B x O A B x
C C
图17-18-1 备用图
简析:(1)抛物线的解析式为
(2)如图,当∠ACM=∠CAM时,有∠AMB=2∠ACB,此时点M符合题意;再过点A作AC的垂线,交直
线BC于点R,作RS⊥x轴于点S,
y
S
O A B x
R
M
C
易证tan∠RAS=tan∠ACO= ,即 ;又易证RS=BS,故 ,从而 ,点R的坐
标为 ;易证点M为CR的中点,所以点M的坐标
如图,作AG⊥BC于点G,再作AM关于直线AG的对称线段AM′,
y
H
O A B x
M′
G
M
C
则∠AM′M=∠AMM′=2∠ACB,故点M′是符合题意的另一个点;作GH⊥x轴于点H,易证GH=AH
=BH=2,则点G的坐标为(3,﹣2);因为点G为MM的中点,所以点M的坐标为 ;因此,点M
的坐标为 )或(
反思:第(2)问看似“倍半角”问题,却采取了“垂直处理”策略,结合中点坐标公式加以解决。“成也模
型,败也模型”,切勿形成思维定式,盲目套用模型。当然,这两个问题都还有其他的处理方式,可自行
探索。
总结的话:数学中转化思想无处不在,所谓“倍半角”问题,其解题策略大体也是围绕着转化思想进行的,
或将“倍角”变为“半角”,或将“半角”变为“倍角”,最终转化为等角问题,当然变化手段可能不一,
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比如作“倍角”的角平分线或者构造等腰三角形,再如将“半角”翻折等。总之,具体问题需要具体对待,
并无绝对的通法、简法,一切都要依据题目的条件以及结论去分析、构造,以至于解决。
2023·内蒙古赤峰·统考中考真题
49.如图,抛物线 与x轴交于点A,B,与y轴交于点C,点 在抛物线上,点E在直
线 上,若 ,则点E的坐标是 .
【答案】 和
【分析】先根据题意画出图形,先求出 点坐标,当 点在线段 上时: 是△DCE 的外角,
,而 ,所以此时 ,有 ,可求出 所在
直线的解析式 ,设 点 坐标,再根据两点距离公式, ,得到关于 的方程,
求解 的值,即可求出 点坐标;当 点在线段 的延长线上时,根据题中条件,可以证明
, 得 到 为 直 角 三 角 形 , 延 长 至 , 取 , 此 时 ,
,从而证明 是要找的点,应为 , 为等腰直角三角形, 点 和
关于 点对称,可以根据 点坐标求出 点坐标.
【详解】解:在 中,当 时, ,则有 ,
令 ,则有 ,
解得: ,
∴ ,
根据 点坐标,有
所以 点坐标
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设 所在直线解析式为 ,其过点 、
有 ,
解得
∴ 所在直线的解析式为:
当 点在线段 上时,设
而
∴
∴
因为: , ,
有
解得: ,
所以 点的坐标为:
当 在 的延长线上时,
在 中, , ,
∴
∴
如图延长 至 ,取 ,
则有 为等腰三角形, ,
∴
又∵
∴
则 为符合题意的点,
∵
∴
的横坐标: ,纵坐标为 ;
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综上E点的坐标为: 或 ,
故答案为: 或
江苏苏州·统考中考真题
50.如图,在平面直角坐标系中,点 、 的坐标分别为 、 ,点 在第一象限内,连接
、 .已知 ,则 .
【答案】
【分析】过点C作CD⊥y轴,交y轴于点D,则CD∥AO,先证 CDE≌ CDB(ASA),进而可得DE
=DB=4-n,再证 AOE∽ CDE,进而可得 ,由此计算即可求得答案.
【详解】解:如图,过点C作CD⊥y轴,交y轴于点D,则CD∥AO,
∴∠DCE=∠CAO,
∵∠BCA=2∠CAO,
∴∠BCA=2∠DCE,
∴∠DCE=∠DCB,
∵CD⊥y轴,
∴∠CDE=∠CDB=90°,
又∵CD=CD,
∴ CDE≌ CDB(ASA),
∴DE=DB,
∵B(0,4),C(3,n),
∴CD=3,OD=n,OB=4,
∴DE=DB=OB-OD=4-n,
∴OE=OD-DE
=n-(4-n)
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=2n-4,
∵A(-4,0),
∴AO=4,
∵CD∥AO,
∴ AOE∽ CDE,
∴ ,
∴ ,
解得:
内蒙古鄂尔多斯·统考中考真题
51.如图1,抛物线y=x2+bx+c交x轴于A,B两点,其中点A的坐标为(1,0),与y轴交于点C((0,﹣
3).
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)如图2,连接AC,点P在抛物线上,且满足∠PAB=2∠ACO,求点P的坐标.
【答案】(1)y=x2+2x﹣3;(2)(﹣ , ),(﹣ ,﹣ )
【分析】(1)将点A,点C坐标代入解析式可求解;
(2)在BO上截取OE=OA,连接CE,过点E作EF⊥AC,由“SAS”可证 OCE≌△OCA,可得∠ACO
=∠ECO,CE=AC= ,由面积法可求EF的长,由勾股定理可求CF的长,可求tan∠ECA=tan∠PAB
△
= ,分点P在AB上方和下方两种情况讨论,求出AP解析式,联立方程组可求点P坐标.
【详解】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c交x轴于点A(1,0),与y轴交于点C(0,﹣3),
∴ ,解得: ,∴抛物线解析式为:y=x2+2x﹣3;
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(2)如图,在BO上截取OE=OA,连接CE,过点E作EF⊥AC,
∵点A(1,0),点C(0,﹣3),
∴OA=1,OC=3,
∴AC= = = ,
∵OE=OA,∠COE=∠COA=90°,OC=OC,
∴△OCE≌△OCA(SAS),
∴∠ACO=∠ECO,CE=AC= ,
∴∠ECA=2∠ACO,
∵∠PAB=2∠ACO,
∴∠PAB=∠ECA,
∵S = AE×OC= AC×EF,
AEC
△
∴EF= = ,
∴CF= = = ,
∴tan∠ECA= = ,
如图2,当点P在AB的下方时,设AO与y轴交于点N,
∵∠PAB=∠ECA,
∴tan∠ECA=tan∠PAB= = ,
∴ON= ,
∴点N(0, ),
又∵点A(1,0),
∴直线AP解析式为:y= x﹣ ,
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联立方程组得: ,
解得: 或 ,
∴点P坐标为:(﹣ ,﹣ )
当点P在AB的上方时,同理可求直线AP解析式为:y=﹣ x+ ,
联立方程组得: ,
解得: 或 ,
∴点P坐标为:(﹣ , ),
综上所述:点P的坐标为(﹣ , ),(﹣ ,﹣ )
2022·内蒙古呼和浩特·统考中考真题
52.如图,抛物线 经过点 和点 ,与 轴的另一个交点为 ,连接 、 .
(1)求抛物线的解析式及点 的坐标;
(2)如图,点 是第一象限内抛物线上的动点,过点 作 轴,分别交 、 轴于点 、 ,当
中有某个角的度数等于 度数的2倍时,请求出满足条件的点 的横坐标.
【答案】(1) ;A(-1,0);
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(2)2或
【分析】(1)利用待定系数法解答,即可求解;
(2)先求出 ,再求出直线 BC 的解析式,然后设点 ,则
,CF=a,可得 ,再分三种情况讨论:若∠PCM=2∠OBC,过点C作CF
x 轴交 PM 于点 F;若∠PMC=2∠OBC;若∠CPM=2∠OBC,过点 P 作 PG 平分∠CPM,则
∠MPG=∠OBC,即可求解.
【详解】(1)解:把点 和点 代入,得:
,解得: ,
∴抛物线的解析式为 ,
令y=0,则 ,
解得: ,
∴点A(-1,0);
(2)解:∵点B(4,0),C(0,2),
∴OB=4,OC=2,
∴ ,
设直线BC的解析式为 ,
把点B(4,0),C(0,2)代入得:
,解得: ,
∴直线BC的解析式为 ,
设点 ,则 ,CF=a,
∴ ,
若∠PCM=2∠OBC,过点C作CF x轴交PM于点F,如图甲所示,
∴∠FCM=∠OBC,即 ,
∴∠PCF=∠FCM,
∵ 轴,
∴CF⊥PQ,
∴PM=2FM,
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∴ ,
∴ ,解得:解得:a=2或0(舍去),
∴点P的横坐标为2;
若∠PMC=2∠OBC,
∵∠PMC=∠BMN,
∴∠BMN=2∠OBC,
∵∠OBC+∠BMN=90°,
∴∠OBC=30°,与 相矛盾,不合题意,舍去;
若∠CPM=2∠OBC,如图乙所示,过点P作PG平分∠CPM,则∠MPG=∠OBC,
∵∠PMG=∠BMN,
∴△PMG∽△BMN,
∴∠PGM=∠BNM=90°,
∴∠PGC=90°,
∵PG平分∠CPM,即∠MPG=∠CPG,
∴∠PCM=∠PMC,
∴PC=PM,
∴ ,
解得: 或0(舍去),
∴点P的横坐标为 ;
综上所述,点P的横坐标为2或 .
图甲 图乙
2023·湖北黄冈·统考中考真题
53.已知抛物线 与x轴交于 两点,与y轴交于点 ,点P为第一象限抛物线
上的点,连接 .
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(1)直接写出结果; _____, _____,点A的坐标为_____, ______;
(2)如图1,当 时,求点P的坐标;
【答案】(1) ,2, , ;(2)
【分析】(1)利用待定系数法求二次函数解析式即可求得 、 ,从而可得 , ,由
,可得 ,求得 ,在 中,根据正切的定义求值即可;
( 2 ) 过 点 C 作 轴 , 交 于 点 D , 过 点 P 作 轴 , 交 y 轴 于 点 E , 由
, 即 , 再 由 , 可 得 , 证 明
,可得 ,设点P坐标为 ,可得 ,再进行求解即可;
【详解】(1)解:∵抛物线 经过点 , ,
∴ ,解得: ,
∴抛物线解析式为: ,
∵抛物线 与x轴交于A、 两点,
∴ 时, ,解得: , ,
∴ ,
∴ , ,
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在 中, ,
故答案为: ,2, , ;
(2)解:过点C作 轴,交 于点D,过点P作 轴,交y轴于点E,
∵ , , ,
∴ ,
由(1)可得, ,即 ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∵ 轴, 轴,
∴ , ,
∴ ,
又∵ ,
∴ ,
∴ ,
设点P坐标为 ,则 , ,
∴ ,解得: (舍), ,
∴点P坐标为 .
54.(2020·湖南张家界·中考真题)如图,抛物线 交x轴于 两点,交y轴于点C.直线
经过点 .
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(1)求抛物线的解析式;
(2)在直线 上是否存在点M,使 与直线 的夹角等于 的2倍?若存在,请求出点M的坐
标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1) ;
(2)存在使 与直线 的夹角等于 的2倍的点,且坐标为M( ),M( , ).
1 2
【分析】(1)先根据直线 经过点 ,即可确定B、C的坐标,然后用带定系数法解答即可;
(2)作AN⊥BC于N,NH⊥x轴于H,作AC的垂直平分线交BC于M1,AC于E;然后说明△ANB为
等腰直角三角形,进而确定N的坐标;再求出AC的解析式,进而确定ME的解析式;然后联立直线BC
1
和ME的解析式即可求得M 的坐标;在直线BC上作点M 关于N点的对称点M,利用中点坐标公式即可
1 1 1 2
确定点M 的坐标
2
【详解】解:(1)∵直线 经过点
∴当x=0时,可得y=5,即C的坐标为(0,5)
当y=0时,可得x=5,即B的坐标为(5,0)
∴ 解得
∴该抛物线的解析式为
(2)如图:作AN⊥BC于N,NH⊥x轴于H,作AC的垂直平分线交BC于M1,AC于E,
∵MA=MC,
1 1
∴∠ACM =∠CAM
1 1
∴∠AM B=2∠ACB
1
∵△ANB为等腰直角三角形.
∴AH=BH=NH=2
∴N(3,2)
设AC的函数解析式为y=kx+b
∵C(0,5),A(1,0)
∴ 解得b=5,k=-5
∴AC的函数解析式为y=-5x+5
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设EM 的函数解析式为y= x+n
1
∵点E的坐标为( )
∴ = × +n,解得:n=
∴EM 的函数解析式为y= x+
1
∵ 解得
∴M 的坐标为( );
1
在直线BC上作点M 关于N点的对称点M
1 2
设M(a,-a+5)
2
则有:3= ,解得a=
∴-a+5=
∴M 的坐标为( , ).
2
综上,存在使 与直线 的夹角等于 的2倍的点,且坐标为M( ),M( , ).
1 2
题型七 其它构造方式
55.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,点D,E分别在边AC,BC上,且∠DBC=2∠BAE,
AE=2,BD=,求AB的长.
A
D
B E C
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解:延长BC到F,使CF=CD,连接AF.
A
D
B E C F
∵∠ACF=∠BCD=90°,AC=BC,∴△ACF≌△BCD,
∴AF=BD=,∠FAC=∠DBC=2∠BAE.
设∠BAE=α,则∠FAC=∠DBC=2α,
∠AEF=45°+α,∠EAC=45°-α,∠EAF=45°+α,
∴∠AEF=∠EAF,∴EF=AF=.
∵AC2=AE2-EC2=AF2-CF2,
∴22-EC2=()2-(-EC)2,解得EC=,
∴AC2=22-EC2=,∴AB=AC=.
56.如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,AB=AC,∠ACD=2∠ABD,AD=19,CD=25,求AB的长.
A D
B C
解:过点D作DH⊥AC于点H,延长CA到F,使FH=CH,连接DF,
E
F
A D
H
B C
延长CF到E,使EF=DF,连接DE.
则EF=DF=DC=25,∠E=∠EDF,
∴∠DFH=∠ACD=2∠ABD,∠DFH=2∠E,∴∠E=∠ABD.
∵AD∥BC,∴∠DAC=∠ACB.
∵AB=AC,∴∠ABC=∠ACB,
∴∠DAC=∠ABC,∴∠DAE=∠DAB.
∵AD=AD,∴△ADE≌△ADB,∴AE=AB=AC.
设CH=FH=x,则EH=x+25,CE=2x+25,AC=AE=x+,
∴AH=,∴DH2=AD2-AH2=,
∴x=FH==,∴AB=AC=x+=33
57.如图,在△ABC中,AB=4,AC=5,D为△ABC内一点,∠BDC=2∠BAD,BD=CD,求△ABD的
面积.
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A
D
B C
解:将△CDA绕点D顺时针旋转到△BDE,连接AE,过点D作DG⊥AB于点G,DH⊥AE于点H.
A
H
G
E
D
B C
则BE=AC=5,AD=DE,∠ADE=∠BDC=2∠BAD,
∴AH=EH,∠ADE=2∠ADH,∴∠BAD=∠ADH,
∴∠BAE=∠BAD+∠DAH=∠ADH+∠DAH=90°,
∴AE==3,∴DG=AH=EH=,
∴S =AB·DG=×4×=3.
△ABD
58.如图,在等边△ABC中,点D在边AB上,点E在BC的延长线上,∠CAE=2∠DCB,BD=2,AD=
6,求CE的长.
A
D
B C E
解:在BC上截取BF=BD,连接AF,过点A作AH⊥BC于点H.
A
D
B F H C E
∵△ABC是等边三角形,∴AB=BC.
∵∠ABF=∠CBD,∴△ABF≌△CBD,
∴∠FAB=∠DCB,
∵BD=2,AD=6,∴CF=6,AB=8,AH=4.
设∠FAB=∠DCB=α,则∠CAE=2α,∠CAF=60°-α,
∠EAF=60°+α,∠AFE=60°+α,
∴AE=EF.
设CE=x,则AE=EF=x+6,EH=x+4.
在Rt△AHE中,AH2+EH2=AE2,
∴(4)2+(x+4)2=(x+6)2,解得x=7,
∴CE的长为7.
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59.如图,在四边形ABCD中,AB=AD,BD平分∠ABC,∠DAC=2∠ADB,若CD=4,BD=10,求
△ACD的面积.
A D
B C
解:过点A作AE⊥BD于点E,AF⊥CD于点F.
A D
E F
B C
∵AB=AD,∴∠ABD=∠ADB,BE=DE=BD=5.
∵BD平分∠ABC,∴∠ABD=∠DBC,
∴∠ADB=∠DBC,∴AD∥BC,∴∠DAC=∠ACB.
∵∠DAC=2∠ADB,∴∠ACB=2∠ADB=2∠DBC,
∴∠ACB=∠ABC,∴AC=AB=AD,
∴∠CAF=∠DAF,∴∠DAC=2∠DAF,∴∠DAF=∠ADB.
∵∠AFD=∠DEA=90°,AD=DA,∴△ADF≌△DAE,
∴AF=DE=5,∴S =CD·AF=×4×5=10.
△ACD
60.如图,在△ABC中,AB=AC,点D,E分别是边AC,BC上的点,连接AE与BD交于点F,∠BFE=
∠BAC=2∠AEB,探究AF,EF与BF的数量关系,并证明.
A
D
F
B E C
解:在BD上截取BG=AE,连接AG.
A
D
F
G
B E C
∵AB=AC,∴∠ABE=∠C,
∴∠BAC=180°-2∠C,
∴∠AEB=∠BAC=90°-∠C,
∴∠ABE+∠AEB=90°,∴∠BAE=90°.
∵∠AFD=∠BFE=∠BAC,∴∠CAE=∠ABG,
∴△ABG≌△CAE,∴∠AGB=∠AEC,∠BAG=∠C,
∴∠AGF=∠AEB=90°-∠C,∠GAF=90°-∠BAG=90°-∠C,
∴∠AGF=∠GAF,∴AF=GF=BF-BG=BF-AE=BF-AF-EF,
∴BF=2AF+EF.
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61.如图,在△ABC中,点D为边BC上一点,=,点E为AD的中点,若∠BAC=∠BED=2∠CED,求
的值.
A
E
B D C
解:过点C作CG∥BE交AD的延长线于点G,在AG上取点F,连接CF,使CF=CG.
A
E
B D C
F
G
则△BDE∽△CDG,∴==.
设∠CED=α,则∠CFG=∠G=∠BED=∠BAC=2α,
∴∠ECF=∠CED,∠AEB=∠CFA,∠BAE=∠ACF=2α-∠CAF,
∴EF=CF=CG,△ABE∽△CAF,∴==.
设BE=3,AE=DE=a,则EF=CF=CG=4,DF=4-a,AF=a+4,
∴=,解得a=-6(舍去)或a=2,
∴AF=a+4=6,∴==.
62.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,点P为BC边上一点,连接AP,分别过点B,C作AP的垂线,
垂足为D,E,若∠ADC=2∠ABC,=,求tan∠ACB的值.
A
D
B P C
E
解:延长AE到F,使DF=DC,连接BF,CF.
A
D
B P C
E
F
则∠EFC=∠DCF,∴∠ADC=2∠EFC.
∵∠ADC=2∠ABC,∴∠EFC=∠ABC.
∵∠FEC=∠BAC=90°,∴△EFC∽△ABC,
∴=,∠ECF=∠ACB,
∴∠BCF=∠ACE,∴△BCF∽△ACE,
∴∠CBF=∠CAF,∴∠DFB=∠ACB=∠ECF,
∴△DBF∽△EFC,∴=,∴DF·EF=BD·CE.
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∵∠BDP=∠CEP=90°,∠BPD=∠CPE,
∴△BDP∽△CEP,==.
设BD=3,CE=4,DE=a,EF=b,则DC=DF=a+b,
∴(a+b)b=3×4=12,∴b2+ab=12,∴2ab=24-2b2.
∵DC2=CE2+DE2,∴(a+b)2=16+a2,
∴b2+2ab=16,∴b2+24-2b2=16,∴b=2,
∴tan∠ACB=tan∠ECF===.
63.如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,点D,E为边BC上两点(点D在点E左侧),∠BAD=∠CAE,
∠AED=2∠ADE,BD=7,CE=2,求AE,DE的长.
A
B D E C
解:取BC中点G,过点A作AH⊥BC于点H,在HC上截取FH=EH,连接AG,AF.
A
B G D EHFC
则AG=BG=CG,∴∠BAG=∠B.
设∠BAD=∠CAE=3α,则∠DAE=90°-6α,∠ADE=30°+2α,
∠AED=60°+4α,∠BAG=∠B=30°-α,∠AGE=60°-2α,
∠GAE=60°-2α,∠AFE=∠AEF=120°-4α,∠DAF=30°+2α,
∴∠AGE=∠GAE,∠ADE=∠DAF,
∴DF=AF=AE=GE,∴EF=DG.
设DF=AF=AE=GE=x,则AG=BG=CG=x+2,
BC=2x+4,EF=DG=7-(x+2)=5-x,
EH=FH=EF=,DE=x-(5-x)=2x-5,
GH=x+-x=.
∵AH2=AG2-GH2=AE2-EH2,
∴(x+2)2-()2=x2-()2
解得x=4,∴AE=4,DE=2x-5=3
64.如图,在正方形ABCD中,点E,F分别在BA,BC的延长线上,连接DE,EF,DE=,EF=5,∠BEF
=2∠DEF,求BF的长.
A D
B C
解:如图1,图2,过点D作DG⊥DE交射线CB于点G,连接EG.
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E E
A D
B G C F H
图1
A D
G B C F
图2
∵四边形ABCD是正方形,∴AD=CD,∠DAE=∠DCG=∠ADC=90°,
∴∠ADE=∠CDG,∴△ADE≌△CDG,
∴DE=DG=,∴EG2=DE2+DG2=14.
如图1,当EF在∠BED内部时,延长BF到H,使FH=EF,连接EH.
设∠DEF=α,则∠BEF=2α,∠EFB=90°-2α,
∠FEG=45°-α,∠EHG=∠FEH=45°-α,
∴∠FEG=∠EHG.
∵∠EGF=∠HGE,∴△EGF∽△HGE,
∴=,∴GF·GH=EG2,∴GF(GF+5)=14,
解得GF=-7(舍去)或GF=2.
∵BE2=EF2-BF2=EG2-BG2,
∴BF2-BG2=EF2-EG2,
∴BF2-(BF-GF)2=EF2-EG2,
∴2GF·BF-GF2=EF2-EG2,
∴4BF-22=52-14,∴BF=.
②如图2,当EF在∠BED外部时
∵∠BEF=2∠DEF,∴∠AED=∠DEF.
∵△ADE≌△CDG,∴∠AED=∠CGD,
∴∠DEF=∠CGD.
∵DE=DG,∴∠DEG=∠DGE,
∴∠GEF=∠EGF,∴GF=EF=5.
由①知,2GF·BF-GF2=EF2-EG2,
∴10BF-52=52-14,∴BF=.
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