文档内容
专题 07 重要的几何模型之中点模型(斜边中线、中位线、中点四边
形)
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:①垂直平分线模型;②等腰三角形“三线合一”模型;③“平行线+中点”构造全
等或相似模型(与倍长中线法类似);④直角三角形斜边中点模型;⑤中位线模型;⑥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。
.............................................................................................................................................2
模型1.直角三角形斜边中线模型.............................................................................................................2
模型2.中位线模型...................................................................................................................................21
模型3.中点四边形模型...........................................................................................................................50
...........................................................................................................................................76
模型1.直角三角形斜边中线模型直角三角形斜边中线定理:直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半。
1)直角三角形斜边中线模型(单中线模型)
条件:如图,若AD为 斜边上的中线;
A
B C
D
结论:(1) ;(2) , 为等腰三角形;(3) ,
.
证明:取AC的中点E,连接DE,∵AD是斜边BC的中线,∴BD=CD= ,
∵E是AC的中点,∴DE是△ABC的中位线,∴DE//AB,∴∠DEC=∠BAC=90°,∴DE垂直平分AC,
∴AD=CD,∴ ;∴ , 为等腰三角形;
∵AD=CD,∴ ,∵ ,∴ ,同理: .
2)直角三角形斜边中线模型(双中线模型)
条件:如图,在由两个直角三角形组成的图中,M为BC边的中点,(直角在BC的同侧和异侧两类)
A
A
D
M
B C
B
C
M
D
结论:(1) ;(2) .
证明:∵ ,M为BC边的中点,∴ , ,∴
∴ ,∵ ,∴ ,同理:
∴ ,∴ .(同侧和异侧证明一致)
模型运用条件:连斜边上的中线(出现斜边上的中点时)
例1.(2024·青海·中考真题)如图,在 中,D是 的中点, , ,则 的
长是( )A.3 B.6 C. D.
例2.(2023·陕西西安·校考模拟预测)如图, 中, ,点E为 的中点,点D在 上,
且 , 相交于点F,若 ,则 等于( )
A. B. C. D.
例3.(2024·黑龙江·统考中考模拟预测)如图,菱形 的对角线 、 相交于点 ,过点 作
于点 ,连接 ,若 , ,则 的长为( )
A. B. C. D.
例4.(23-24八年级下·黑龙江哈尔滨·阶段练习)如图,在四边形 中, , 、
相交于 点,点 、 分别是 、 的中点,若 ,那么 等于( )
A. B. C. D.例5.(2024下·广东·八年级假期作业)如图,在 中,BD,CE分别是AC,AB边上的高,M,N分
别是BC和ED的中点.求证: .
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。
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。
梯形中位线定义:连接梯形两腰中点的线段叫做梯形的中位线。
梯形中位线定理:梯形的中位线平行于两底,并且等于两底和的一半。
图1 图2
1)三角形的中位线模型:
条件:如图,在三角形ABC的AB,AC边的中点分别为D、E,
结论:(1)DE//BC且 ,(2)△ADE∽△ABC。
证明:如图1,过点C作 交 延长于点F,∴ ,
∵ 是 的中位线,∴ ,∴ ,∴ ,
∴ ,又∵ ,∴四边形 是平行四边形,∴ , ,∴ , ;
∵ ,∴ , ,∴△ADE∽△ABC。
2)梯形的中位线模型:
条件:如图2,在梯形 中, , 、 分别是两腰 、 的中点,
结论:(1) , ;
(2)梯形的面积= ×2×中位线的长×高=中位线的长×高。
证明:连接 并延长,交 延长线于点 , , .
是 的中点, . , .
, . 点 是 的中点,又点 是 的中点,
是 的中位线, , . .
, , . , .
∵梯形的面积= ,∴梯形的面积= =中位线的长×高。( 为梯形的高)
模型运用条件:构造中位线(出现多个中点时)。
例1.(2024·甘肃兰州·中考真题)如图,小张想估测被池塘隔开的A,B两处景观之间的距离,他先在
外取一点C,然后步测出 的中点D,E,并步测出 的长约为 ,由此估测A,B之间的距
离约为( )
A. B. C. D.
例2.(2023·河南平顶山·统考模拟预测)如图, 中, , 平分 ,交
于点E, 平分 ,交 于点F,交 于点O,点G,H分别是 和 的中点,则 的长为
.例3.(2023下·四川南充·八年级校考期中)如图,已知矩形 的面积为1. 分别为
A B C D
1 1 1 1
的中点,若四边形 的面积为 , 分别为
的中点,四边形 的面积记为 ,…,依此类推,第n个四边形 的面积记为 ,则
.
例4.(2023·内蒙古赤峰·统考中考模拟)如图,在△ABC中,点D,E分别是边AB,AC的中点,点F
是线段DE上的一点连接AF,BF,∠AFB =90°,且AB=8,BC= 14,则EF的长是 ( )
A.2 B.3 C.4 D.5
例5.(2024·青海西宁·二模)在探索平面图形的性质时,往往需通过剪拼的方式帮助我们寻找解题思路.(1)【知识回顾】在证明三角形中位线定理时,就采用了如图①的剪拼方式,将三角形转化为平行四边
形使问题得以解决,请写出已知,求证,并证明三角形中位线定理.
(2)【数学发现】如图②,在梯形 中, , 是腰 的中点,请你沿着 将上图的梯形
剪开,并重新拼成一个完整的三角形.
如图③,在梯形 中, , 、 分别是两腰 、 的中点,我们把 叫做梯形
的中位线.请类比三角形的中位线的性质,猜想 和 、 有怎样的位置和数量关系?
【证明猜想】(3)证明(2)的结论,并在“ , ”的条件下,求 的长.
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。
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:中点四边形的面积等于原四边形面积的 。
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.
条件:如图1,已知点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,结论:四边形MNPQ为平行四边形。
证明:∵点M、N是AC、AB的中点,∴, ,
同理:, ,∴MN=PQ, ,∴四边形 是平行四边形,图1 图2
结论2:顺次连结对角线互相垂直四边形各边中点组成的四边形是矩形.(特例:筝形与菱形)
条件:如图2,已知点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,AC⊥DB,结论:四边形MNPQ为矩形。
证明:由结论1知:四边形 是平行四边形,
∵点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,∴ ,
∵AC⊥DB,∴MN⊥MQ,∴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)
条件:如图3,已知点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,AC=DB,结论:四边形MNPQ为菱形。
证明:由结论1知:四边形 是平行四边形,
∵点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,∴,
∵AC=DB,∴MN=MQ,∴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.
条件:如图4,已知点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,AC=DB,AC⊥DB,
结论:四边形MNPQ为正方形。
证明:由结论1知:四边形 是平行四边形,
∵点M、N、P、Q是四边形ABCD各边中点,∴,, ,
∵AC=DB,AC⊥DB,∴MN=MQ,MN⊥MQ,,∴四边形MNPQ为正方形。
例1.(2023上·四川达州·九年级校联考期中)如图,在四边形ABCD中,点E,F分别是AD,BC的中点,
G,H分别是BD,AC的中点,AB,CD满足什么条件时,四边形EGFH是菱形.( )A. B. // C. D.
例2.(2023上·河南郑州·九年级校考阶段练习)如图,在四边形 中,顺次连接四边中点 , ,
, ,构成一个新的四边形,请你对四边形 添加一个条件,使四边形 成为一个矩形.这个
条件是( )
A. B. C. D.
例3.(2022上·山东青岛·八年级统考期末)如图所示,顺次连接四边形 各边中点得到四边形
,使四边形 为正方形,应添加的条件分别是( )
A. 且 B. 且 C. 且 D. 且
例4.(2023下·河北廊坊·八年级统考期中)如图,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 为矩形
B.当 , , , 是各边中点,且 时,四边形 为菱形
C.当 , , , 不是各边中点时,四边形 不可能为菱形
D.当 , , , 不是各边中点时,四边形 可能为平行四边形
例5.(2023下·广东江门·八年级校考期中)如图,任意四边形 各边中点分别是E、F、G、H.若对
角线 、 的长分别是 、 ,则四边形 的周长是( )
A.20cm B.30cm C.40cm D.50cm
例6.(2023下·福建泉州·八年级统考期末)【猜想结论】如图1,在△ABC中,点D、E分别是边AB、
AC的中点,可以根据度量或目测猜想结论:DE BC,且DE BC.
(1)【验证结论】如图2,在△ABC中,点D、E分别是边AB、AC的中点,延长DE至F,使得EF=DE,
连接FC.求证:DE BC,DE BC.
(2)【应用结论】如图3,在四边形ABCD中,点E、F、G、H分别为边AB、BC、CD、DA的中点,顺次连接四边形ABCD各边中点得到新四边形EFGH,称为四边形ABCD中点四边形.应用上述验证结论,求
解下列问题:①证明:四边形EFGH是平行四边形;②当AC、BD满足 时,四边形EFGH是矩形;
③当AC、BD满足 时,四边形EFGH是正方形.
1.(2022·四川德阳·统考中考真题)如图,在四边形 中,点 , , , 分别是 , , ,
边上的中点,则下列结论一定正确的是( )
A.四边形 是矩形
B.四边形 的内角和小于四边形 的内角和
C.四边形 的周长等于四边形 的对角线长度之和
D.四边形 的面积等于四边形 面积的
2.(2024下·福建福州·八年级校考阶段练习)如图,E,F,G,H分别是 , , , 的中点,
且 ,下列结论:①四边形 是菱形;② ;③若 ,则
;④ ;其中正确的个数是( )A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
3.(2020·湖北荆州·统考中考真题)如图,在平面直角坐标系中, 的斜边OA在第一象限,并与
x轴的正半轴夹角为30度,C为OA的中点,BC=1,则A点的坐标为( )
A. B. C. D.
4.(2022·青海·统考中考真题)如图,在 中, ,D是AB的中点,延长CB至点E,
使 ,连接DE,F为DE中点,连接BF.若 , ,则BF的长为( )
A.5 B.4 C.6 D.8
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( )A. B. C. D.
6.(2024·四川巴中·中考真题)如图,在 中, 是 的中点, , 与 交于点 ,且
.下列说法错误的是( )
A. 的垂直平分线一定与 相交于点 B.
C.当 为 中点时, 是等边三角形 D.当 为 中点时,
7.(2023·湖南·统考中考真题)一技术人员用刻度尺(单位: )测量某三角形部件的尺寸.如图所示,
已知 ,点D为边 的中点,点A、B对应的刻度为1、7,则 ( )
A. B. C. D.
8.(2024上·重庆沙坪坝·八年级校考期末)如图,在 中, , 于点D,且
, 于点E,连接 ,则 的长为( )A. B. C.5 D.6
9.(2024上·甘肃白银·九年级统考阶段练习)如图,在 中, 平分 ,
E是 中点,若 ,则 的长为( )
A.3 B. C.4 D.
10.(2024·辽宁沈阳·统考模拟预测)如图,在 中, ,点D、E分别是直角边AC、BC的
中点,连接DE,则 度数是( )
A.70° B.60° C.30° D.20°
11.(2024·山西吕梁·模拟预测) 的周长为36,对角线 相交于点O,点E是 的中点,
的周长为15,则 长( )
A.18 B.16 C.14 D.12
12.(24-25九年级上·广东深圳·开学考试)如图,在 中, , ,点D是
的中点,将 沿AD翻折得到 ,连接CE,则CE的长为( )A. B. C. D.3
13.(2023·浙江·模拟预测)如图, 中, ,若 于D点, 于E点,F,G分
别为 、 的中点,若 ,则 的长为( )
A. B. C.8 D.9
14.(24-25九年级上·贵州六盘水·阶段练习)如图,在矩形 中, , ,点E,F分别
在 , 上, , ,若点G是 的中点,H是 的中点,连接 ,则 的长为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
15.(24-25九年级上·湖北·课后作业)如图,在 中, , , , 分别是 , 的
中点, 的平分线交 于点 ,则 ( )
A.0.5 B.1 C.2 D.416.(24-25九年级上·辽宁铁岭·阶段练习)如图,在菱形 中, , , 分别是
的中点,连接 ,且 分别是 的中点,连接 ,则 的长为( )
A. B.2 C. D.1
17.(2023·山东临沂·统考一模)四边形 的对角线 , 交点 ,点 , , , 分别为边
, , , 的中点.有下列四个推断,
①对于任意四边形 ,四边形 可能不是平行四边形;
②若 ,则四边形 一定是菱形;③若 ,则四边形 一定是矩形;
④若四边形 是菱形,则四边形 也是菱形.所有正确推断的序号是 .
18.(2023下·江苏南京·八年级校考期中)点A,B,C为平面内不在同一直线上的三点.点D为平面内一
个动点(不与A,B,C重合).线段. , , , 的中点分别为M,N,P,Q.在点D的运动
过程中,有下列结论:①存在无数个中点四边形 是平行四边形;②存在无数个中点四边形 是
菱形;③存在无数个中点四边形 是矩形;④存在一个中点四边形 是正方形.所有正确结论的
序号是 .
19.(2023·湖南株洲·统考中考真题)如图所示,在 中, , 是斜边 上的中线,
分别为 的中点,若 ,则 .20.(23-24九年级上·福建福州·开学考试)如图,四边形ABCD中,连接AC、BD,点O为AB的中点,
若 ,则下面结论一定正确的是 .
①DC=CB;②∠DAC=∠DBC;③ ;④点A、C、D到点O的距离相等.
21.(23-24八年级上·浙江金华·阶段练习)定义:把斜边重合,且直角顶点不重合的两个直角三角形叫做
共边直角三角形.
(1)概念理解:如图 1,在 中, ,作出 的共边直角三角形(画一个就行);
(2)问题探究:如图 2,在 中, , , , 与 是共边直角三角形,
连接 .当 时,求 的长.
(3)拓展延伸:如图 3 所示, 和 是共边直角三角形, ,求证: 平分 .