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13.3.2等边三角形
一、单选题
1.如图,点F在正五边形 的内部, 为等边三角形,则 等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据多边形内角和公式可求出∠ABC的度数,根据正五边形的性质可得AB=BC,根据等边三角形
的性质可得∠ABF=∠AFB=60°,AB=BF,可得BF=BC,根据角的和差关系可得出∠FBC的度数,根据等腰三
角形的性质可求出∠BFC的度数,根据角的和差关系即可得答案.
【详解】∵ 是正五边形,
∴∠ABC= =108°,AB=BC,
∵ 为等边三角形,
∴∠ABF=∠AFB=60°,AB=BF,
∴BF=BC,∠FBC=∠ABC-∠ABF=48°,
∴∠BFC= =66°,
∴ =∠AFB+∠BFC=126°,
故选:C.
【点评】本题考查多边形内角和、等腰三角形的性质、等边三角形的性质,熟练掌握多边形内角和公式是
解题关键.2.如图, 是等边三角形, 是 边上的中线,点 在 上,且 ,则
( )
A.100° B.105° C.110° D.115°
【答案】B
【分析】由 是等边三角形,可得∠B=60°,由 是 边上的中线,可得BD=CD= ,
AD⊥BC,由 ,ED=CD,可求∠ECD=45°,由三角形外角性质可求∠AFC=105°.
【详解】∵ 是等边三角形,
∴∠B=60°,AB=AC,
∵ 是 边上的中线,
∴BD=CD= ,AD⊥BC,
∵ ,
∴ED=CD,∠EDC=90°,
∴∠ECD=∠DEC=45°,
∵∠AFC是△FBC的外角,
∴∠AFC=∠B+∠FCD=60°+45°=105°.
故选择:B.
【点评】本题考查等边三角形性质,等式性质,等腰三角形判定与性质,三角形外角性质,掌握等边三角形性质,等式性质,等腰三角形判定与性质,三角形外角性质是解题关键.
3.如图,在等边 中, ,点E在中线 上,现有一动点P沿着折线 运动,且在
上的速度是4单位/秒,在 上的速度是2单位/秒,当点P从A运动到C所用时间最少时, 长为
( )
A.3 B. C. D.
【答案】D
【分析】作 于点 ,求出点 运动时间为 ,则 最短时满足题意.
【详解】作 于点 ,
则点 在 上运动时间为 , ,
,
,
,
当 , , 共线时,点 运动时间最短,
为三角形中线,点 为重心,, ,
,
∴ .
故选:D.
【点评】本题考等边三角形性质,解题关键是掌握三角形重心将中线分成1:2两部分.
4.已知锐角∠AOB,如图:
(1)在射线OA上取一点C,以点O为圆心,OC长为半径作弧MN,交射线OB于点D,连接CD;
(2)分别以点C,D为圆心,CD长为半径作弧,两弧交于点P,连接CP,DP;
(3)作射线OP交CD于点Q.
根据以上作图过程及所作图形,有如下结论:①CP∥OB;②CP=2QC;③∠AOP=∠BOP;④CD⊥OP.其
中正确的有( )
A.①②③④ B.②③④ C.③④ D.③
【答案】B
【分析】根据作法可得△POC≌△POD,从而可判断③正确,根据作法知:PC=PD,OC=OD,根据线段垂
直平分线的判定知④正确,由作法知△PCD是等边三角形,及CD⊥OP,可得②正确,至于①则不一定正确.
【详解】由作图可知,OC=OD,CP=DP,
在△POC和△POD中,
,
∴△POC≌△POD(SSS),
∴∠AOP=∠BOP,故③正确,
由作图可知,PC=CD=PD,∴△PCD是等边三角形,
∴∠CPD=60°,
∵PC=PD,OC=OD,
∴OP⊥CD,故④正确,
∵∠CPQ=∠DPQ=30°,
∴CP=2QC,故②正确,
∵∠ODC显然不一定是60°,
∴PC与OD显然不平行,
故选:B.
【点评】本题考查了三角形全等的判定与性质,等边三角形的定义与性质,线段垂直平分线的判定,尺规
作图等知识,关键是根据作图得出题目的条件.
5.如图,在 中, , ,DE垂直平分AB,交BC于点E, ,则
( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据线段垂直平分线的性质得到 ,根据等腰三角形的性质得到 ,根
据三角形的外角的性质求出 ,根据直角三角形的性质计算.
【详解】 垂直平分 ,
,
,
,
(cm) ,
故选:D.
【点评】本题主要考查了线段垂直平分线的性质、等腰三角形判定和性质以及30°直角三角形的性质.掌
握在直角三角形中, 角所对的直角边等于斜边的一半是解题关键.6.下列命题的逆命题是真命题的是( )
A.同位角相等,两直线平行 B.等边三角形是锐角三角形
C.若两个角是直角,则它们相等 D.全等三角形的对应角相等
【答案】A
【分析】先写出逆命题,再根据平行线的性质、等边三角形的定义、全等三角形的判定逐项判断即可得.
【详解】A、逆命题:两直线平行,同位角相等,
此逆命题是真命题,此项符合题意;
B、逆命题:锐角三角形是等边三角形,
此逆命题是假命题,此项不符题意;
C、逆命题:若两个角相等,则它们是直角,
此逆命题是假命题,此项不符题意;
D、逆命题:三个角分别对应相等的两个三角形是全等三角形,
此逆命题是假命题,此项不符题意;
故选:A.
【点评】本题考查了命题与逆命题、平行线的性质、等边三角形的定义、全等三角形的判定等知识点,正
确写出各命题的逆命题是解题关键.
7.如图,直角梯形纸片对边 , 是直角,将纸片沿着EF折叠,DF的对应边 交AB于点
G,FH平分 交AC于点H,则结论:① ;② ;③ ;
④ ,则 ,其中正确结论的个数为( )
A.①②③ B.②③④ C.①④ D.①③④
【答案】D
【分析】由平行线的性质可得∠GEF=∠EFD,∠AGF=∠GFD,由折叠的性质可得∠GFE=∠EFD,可得
∠AGF=2∠GFE,∠GEF=∠GFE=∠EFD,可判断①和②,由角平分线的性质和平角的性质可得
∠GFE+∠D'FH=90°,由余角的性质可得∠CHF=∠GFE,可判断③,由折叠的性质可求∠BEF的值,可求∠GFE=∠GEF=55°,可判断④,即可求解.
【详解】∵AB∥CD,
∴∠GEF=∠EFD,∠AGF=∠GFD,
∵将纸片沿着EF折叠,DF的对应边D'F交AB于点G,
∴∠GFE=∠EFD,
∴∠AGF=2∠GFE,故①正确;
∵∠GEF=∠GFE=∠EFD,
∴GE=GF,
∵无法证明△GEF是等边三角形,
∴GE≠EF,
∴∠EGF≠∠GFE;故②错误;
∵FH平分∠CFD',
∴∠CFH=∠D'FH,
∵∠D'FC+∠D'FD=180°,
∴∠GFE+∠D'FH=90°,
又∵∠CHF+∠HFC=90°,
∴∠CHF=∠GFE,故③正确;
∵将纸片沿着EF折叠,DF的对应边D'F交AB于点G,
∴∠BEF=∠B'EF,
∴∠BEF= =125°,
∴∠GEF=55°=∠GFE,故④正确,
故选:D.
【点评】本题考查了翻折变换,梯形的性质,平行线的性质,掌握折叠的性质是本题的关键.
8.如图, , , 三点在同一直线上, , 都是等边三角形,连接 , , :
下列结论中正确的是( )
①△ACD≌△BCE;
②△CPQ是等边三角形;
③ 平分 ;
④△BPO≌△EDO.A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④
【答案】B
【分析】利用等边三角形的性质,三角形的全等,逐一判断即可.
【详解】∵△ABC,△CDE都是等边三角形,
∴CA=CB,CD=CE,∠ACB=∠ECD=60°,
∴∠ACB+∠PCQ =∠ECD+∠PCQ,∠PCD=60°,
∴∠ACD =∠BCE,
∴△ACD≌△BCE,
∴①的说法是正确的;
∵△ACD≌△BCE,
∴∠PDC =∠QEC,
∵∠PCD=∠QCE=60°,CD=CE,
∴△PCD≌△QCE,
∴PC=QC,
∴△CPQ是等边三角形;
∴②的说法是正确的;
∵△PCD≌△QCE,
∴PD=QE, ,
过点C作CG⊥PD,垂足为G,CH⊥QE,垂足为H,∴ ,
∴CG=CH,
∴ 平分 ,
∴③的说法是正确的;
无法证明△BPO≌△EDO.
∴④的说法是错误的;
故答案为①②③,
故选B.
【点评】本题考查了等边三角形的性质与判定,三角形的全等与性质,角平分线的性质定理,熟练掌握等
边三角形的性质,灵活进行三角形全等的判定,活用角的平分线性质定理的逆定理是解题的关键.
二、填空题
9.在 中, , ,以顶点A为圆心,适当长为半径画弧,分别交 ,
于点E,F;再分别以点E,F为圈心,大于 的长为半径画弧,两弧交于点P,作射线 交 于点
D.则 与 的数量关系是____.
【答案】
【分析】先根据直角三角形的性质可得 ,再根据角平分线的尺规作图可知 平分 ,
从而可得 ,然后根据等腰三角形的定义可得 ,最后根据直角三角形的性质可得 ,由此即可得出答案.
【详解】 在 中, , ,
,
由角平分线的尺规作图可知, 平分 ,
,
,
,
在 中, , ,
,
,
故答案为: .
【点评】本题考查了角平分线的尺规作图、等腰三角形的定义、含 角的直角三角形,熟练掌握角平分
线的尺规作图是解题关键.
10.如图,在 中, ,点D是 上一点, ,若 ,则
_______.
【答案】75°
【分析】作 于点 ,连结 ,作 于点 ,则 , ,根据三角形的外角定理得到 ,从而得出 , ,根据等腰直角三角
形的性质可求出 ,最后得到 .
【详解】作 于点 ,连结 ,作 于点 ,
设 ,
在 中, ,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
, ,
,
,
在 中, , ,
,
,
, ,
,
,,
,
故答案为: .
【点评】此题考查了等腰直角三角形和含 角的直角三角形的性质,以及勾股定理,熟记相应的性质是
解题的关键.
11.如图,在边长为6的菱形 中, 为其对角线, ,点 、 分别是边 、
上的动点,且 .连接 、 、 , 交 于点 .则点 到直线 的距离
的最大值为________.
【答案】
【分析】根据菱形的性质得到 为等边三角形,再证明 ,继而证明 是
等边三角形,当 时,作 于 ,结合含30°角的直角三角形解得 的长,在
中,由勾股定理解得 的长.
【详解】
【点评】本题考查菱形的性质、等边三角形的判定与性质、全等三角形的判定与性质、含30°角的直角三
角形、勾股定理、四边形中线段最短等知识,是重要考点,难度一般,掌握相关知识是解题关键.
12.如图,某天然气公司的主输气管道从 市的北偏东60°方向直线延伸,测绘员在 处测得要安装天然
气的 小区在 市北偏东30°方向,测绘员沿主输气管道步行2000米到达 处,测得小区 位于 的北偏西60°方向.当在主输气管道 上寻找支管道连接点 ,使到该小区 铺设的管道最短时,
的长为______.
【答案】1500米
【分析】过M作MN⊥AC交于N点,即MN最短,根据方向角可以证得∠AMC=90°,根据三角函数即可
求得MC,进而求得AN的长.
【详解】如图,过M作MN⊥AC交于N点,即MN最短,
∵∠EAC=60°,∠EAM=30°,
∴∠CAM=30°,
∴∠AMN=60°,
又∵C处看M点为北偏西60°,
∴∠FCM=60°,
∴∠MCB=30°,
∵∠EAC=60°,
∴∠CAD=30°,
∴∠BCA=30°,
∴∠MCA=∠MCB+∠BCA=60°,
∴在Rt△AMC中,∠AMC=90°,∠MAC=30°,
∴MC= AC=1000,∠CMN=30°,∴NC= MC=500,
∵AC=2000米,
∴AN=AC−NC=2000−500=1500(米).
故答案是:1500米.
【点评】本题主要考查了方向角的含义,含30°角的直角三角形的性质,正确作出高线,证明△AMC是直
角三角形是解题的关键.
13.如图1,正 的面积为1,把它的各边延长一倍得到新正 ,再把正 的各边延长
一倍得到正 (如图2),如此进行下去,......,则(1)正 的面积为______;(2)正
的面积为______(用含有 的式子表示, 为正整数).
【答案】7
【分析】先根据已知条件求出 及 的面积,再根据两三角形的倍数关系求解即可.
【详解】△ABC与△A AB 底相等(AC=AA ),高为1:2(AB =2AB),
1 1 1 1
∴面积比为1:2,
∵△ABC面积为1,∴ .
同理可得, 的面积= 的面积=2∴ 的面积= 的面积+ 的面积+ 的面积+ 的面积=2+2+2+1=7;
同理可证 的面积=7 的面积=49,
∴如此下去,则正 A B C 的面积=7n.
n n n
故答案为:7,7n.
【点评】本题考查的是等边三角形的性质及三角形的面积,根据题意得出找出规律是解答此题的关键.
14.如图,等边△ABC中,AB=2,点D为BC的中点,点E在边AB上,点F在AC的延长线上,且DE=
DF,∠EDF=120°,过点D作DG⊥AC于点G,若DG=GF,则BE+CF=_____________.
【答案】
【分析】作DM⊥AB于M,根据等边三角形的性质和三角形内角和求得∠GDC=30°,再根据含30°的直角
三角形的性质和等腰直角三角形的判定和性质解答即可.
【详解】作DM⊥AB于M,
∵△ABC是等边三角形,
∴∠B=∠ACB=60°,AB=BC=2,
∵D是BC的中点,
∴BD=DC=1,∵DG⊥AF,
∴∠GDC=30°,
∴GC= DC= ,DG= GC= ,
∵DG=GF,
∴GF= ,
∴CF= ,
∵DG=GF,
∴GDF=45°,
∵∠EDF=120°,
∴∠EDG=75°,
∴∠EDC=105°,
∴∠BDE=75°,
∴∠BED=45°,
∵DM⊥AB,
∴∠MED=∠MDE=45°,
∴ME=MD,
∵∠B=60°,
∴BM= BD= ,MD= ,
∴ME= ,
∴BE= ,
∴BE+CF= ,故答案为: .
【点评】本题考查等边三角形的性质,解题的关键是根据等边三角形的性质和含30°的直角三角形的性质
进行解答.
三、解答题
15.如图, , , .求证: .
【答案】证明见解析
【分析】先证△ADE≌△ABC(AAS),得AE=AC,再证△ACE是等边三角形,即可得出结论.
【详解】证明:∵ ,
∴ ,
即 ,
在 和 中,
,
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ 是等边三角形,
∴ .
【点评】本题考查了全等三角形的判定与性质、等边三角形的判定与性质等知识;熟练掌握等边三角形的
判定与性质,证明三角形全等是解题的关键.
16.如图a,已知点 ,点C为x轴上一动点,连接 , 和 都是等边三角形.(1)求证: ;
(2)如图b,当点D恰好落在 上时.
①求 的长及点E的坐标;
②在x轴上是否存在点P,使 为等腰三角形?若存在,写出点P的坐标;若不存在,说明理由;
③如图c,点M是线段 上的动点(点B,C除外),过点M作 于点G, 于点H,
当点M运动时, 的值是否发生变化?简要说明理由.
【答案】(1)见解析;(2)① , ;②存在, ,或 ;③不会
变化,见解析
【分析】(1)根据等边三角形的性质得到 , , ,求得
,证明 ,根据全等三角形的性质即可得到结论;
(2)①由点 ,得到 ,根据全等三角形的性质得到 ,根据等边三角
形的性质得到 ,求得 ,过E作 轴于F,角三角形即可得到结论;②存在,
如图d,当 时,当 ,根据等腰三角形的性质即可得到结论;③不会变化,如图
c,连接 ,根据三角形的面积公式即可得到结论.【详解】(1)证明:∵ 和 都是等边三角形,
∴ , , ,
∴ ,
在 与 中,
∴ ,
∴ ;
(2)解:①∵点 ,
∴ ,
由(1)知 ,
∴ ,
∴ ,
∵ 是等边三角形,
∴ ,
∴ ,
∴ , ,
∴ ,
过E作 轴于F,∵ ,
∴ ,
∵ ,
∴ , ,
∴ ;
②存在,如图d,当 时,
∵ ,
∴ , ,
∴ , ;
当 ,
∵ ,
∴ 是等边三角形,
∴ , 重合,
∴当 为等腰三角形时, ,或 ;
③不会变化,如图c,连接 ,∵ ,
∵ ,
∴ ,
∴ 的值不会发生变化.
【点评】本题是三角形综合题型,考查了全等三角形的判定和性质,等边三角形的判定和性质,等腰三角
形的判定,三角形面积的计算,熟练掌握等边三角形的性质是解题的关键.
17.已知:如图,在四边形ABCD中,AD BC,∠A=90°,BD=BC,CE⊥BD于点E.
(1)求证:AD=EB;
(2)若∠DCE=15°,AB=2,请直接写出DE的长.
【答案】(1)见详解;(2)4-2
【分析】(1)此题根据直角梯形的性质和CE⊥BD可以得到全等条件,证明△ABD≌△ECB,然后利用全等
三角形的性质证明题目的结论.
(2)根已知条件得到:∠CBE=∠ADB=30°,利用含30°角的直角三角形的性质求得BD和AD的长度,再
结合△ABD≌△ECB,即可求解.
【详解】(1)证明:∵∠A=90°,CE⊥BD于E,
∴∠A=∠CEB=90°.
∵AD∥BC,
∴∠EBC=∠ADB.又∵BD=BC,
∴△ABD≌△ECB(AAS),
∴BE=AD;
(2)解:∵∠DCE=15°,CE⊥BD于E,
∴∠BDC=∠BCD=75°,
∴∠BCE=60°,∠CBE=∠ADB=30°,
在Rt△ABD中,∠ADB=30°,AB=2.
∴BD=4,AD=2 ,
∵△ABD≌△ECB,
∴BE=DA=2 ,
∴DE=BD- BE=4-2 .
【点评】本题考查了全等三角形的判定及性质,含30°角的直角三角形的性质,此题把全等三角形放在梯
形的背景之下,利用全等三角形的性质与判定解决问题,是关键.
18.将两个完全相同的含 角直角三角板 如图所示放置,
(1)求证: ;
(2)连接 ,求 的度数.
【答案】(1)见解析;(2)30°
【分析】(1)欲证△ADF≌△CDE,已知有∠E=∠F=30°,∠EDC=∠FDA,因此还差一条边对应相等;由已
知有BE=BF,根据直角三角形中30°角的性质,可得BC= BF,AB= BE,则必有EC=FA,从而可证得结论
成立;(2)由(1)可得CD=AD,又DC⊥BE,DA⊥BF,由角平分线的判定定理即可得BD平分∠ABC,从而可求
得∠ABD的度数.
【详解】(1)∵三角板ABE、三角板CBF是两块一样的直角三角板
∴BE=BF,∠E=∠F=30°,∠EAB=∠FCB=90°
∴ BC= BF,AB= BE
∴BC=AB
∴BE−BC=BF−AB
∴EC=FA
在△ADF和△CDE中
∴ △ADF≌△CDE(AAS)
(2)∵△ADF≌△CDE
∴AD=CD
∵∠EAB=∠FCB=90°
∴BD平分∠ABC
∴∠ABD= ∠ABC
∵∠ABC=90°−∠E=60°
∴∠ABD=30°
【点评】本题考查了三角形全等的判定和性质,角平分线的判定定理、直角三角形30°的性质;关键是根
据直角三角形30°角的性质得出BC= AB .
19.如图,在 中, 为 的中点, , ,垂足分别为 , ,且 ,
,求证: 是等边三角形.【答案】证明见解析
【分析】用HL证△BED≌△CFD,得出∠B=∠C,再证∠B=60°即可.
【详解】证明:∵ , ,
∴∠BED=∠CFD=90°,
在Rt△BED和Rt△CFD中,
,
∴Rt△BED≌Rt△CFD,
∴∠B=∠C,
∴AB=AC,
∵ ,
∴∠B=60°,
是等边三角形.
【点评】本题考查了等边三角形的判定和全等三角形的判定与性质,解题关键是熟练运用直角三角形的全
等判定定理证明等腰,再依据等边三角形的判定进行证明.
20.如图,等边△ABC的边长为 .点P从点C出发,沿C→B→A→C的方向运动,速度为 ;同
时点Q从点B出发,沿B→A→C的方向运动,速度为 ,两个点有一个点到达终点时,另一个点随之
停止运动.设运动时间为 ,解答下列问题:
(1)当 时,BP= (用含 的式子表示);
(2)当 = 时,PQ//BC,此时,△APQ是 三角形;
(3)当 时,求 的值.【答案】(1) ;(2) ,等边;(3)当 时, 或 .
【分析】(1)根据“路程=速度×时间”可判断当 时,点P在边AB上,即可求解;
(2)由平行线的性质可求∠APQ=∠B=60°,∠AQP=∠C=60°,可证△APQ是等边三角形,可得AP=
AQ,即可求解;
(3)分两种情况讨论,由BP=2cm,列出方程可求解.
【详解】(1)解:由题意得当 时,点P在边AB上,
∴BP= (cm),
故答案为: ;
(2)如图,∵PQ∥BC,
∴∠APQ=∠B=60°,∠AQP=∠C=60°,
∴△APQ是等边三角形,
∴AP=AQ,
∴20﹣4x=3x﹣10,
∴ ,
∴当 时,PQ∥BC,此时△APQ是等边三角形;故答案为: ,等边;
(3)当点P在BC上时,
∴10﹣4x=2,
∴x=2,
当点P在AB上时,
∴4x﹣10=2,
∴x=3,
∴当BP=2cm时,x=2或3.
【点评】本题为等边三角形综合题,考查了等边三角形的判定和性质,一元一次方程的应用,利用分类讨
论思想解决问题是解决问题的关键.
21.如图.已知点 和点 在线段 上,且 ,点 和点 在 的同侧, ,
, 和 相交于点 .
(1)求证: ;
(2)当 时,猜想 的形状,并说明理由.
【答案】(1)见解析;(2) 是等边三角形,见解析
【分析】(1)由“SAS”可证△ABC≌△EDF;
(2)由全等三角形的性质可得∠HDB=∠HBD,由外角性质可得∠HDB=∠HBD=60°,可证△HDB是等边
三角形.【详解】(1)证明: ,
,
.
又 , ,
,
;
(2) 是等边三角形;
理由:∵ ,
∴ ,
,
.
,
,
是等边三角形.
【点评】本题考查了全等三角形的判定和性质,等边三角形的判定,证明△ABC≌△EDF是本题的关键.
22.如图, 是等边三角形,D是 上一点,延长 到E,使 ,连接 , .
(1)如图,若D是 的中点,直接写出 与 的数量关系是______.
(2)若D是AC上任意一点,判断 与 的数量关系,并画图证明.
【答案】(1)BD=DE;(2)结论为: = ,证明见详解.
【分析】(1)由 是等边三角形,可得∠ABC=∠ACB=60°,由D是 的中点,可得BD平分
∠ABC,AD=DC,∠DBC= ,由AD=CE,可得CD=CE,可求∠E=∠CDE= ,可
得∠DBC=∠E=30°即可;(2)结论为: = ,过D作DF∥BC交AB于F,可证△AFD为等边三角形,可证△BFD≌△DCE
(SAS)即可;
【详解】(1)∵ 是等边三角形,
∴∠ABC=∠ACB=60°,
∵D是 的中点,
∴BD平分∠ABC,AD=DC,
∴∠DBC= ,
∵AD=CE,
∴CD=CE,
∴∠E=∠CDE= ,
∴∠DBC=∠E=30°,
∴BD=DE,
故答案为:BD=DE;
(2)结论为: = 过D作DF∥BC交AB于F,
∴∠AFD=∠ABC=60°,∠ADF=∠ACB=60°,
∴△AFD为等边三角形,
∴FD=AD=CE=AF,
∴BF=AB-AF=AC-AD=CD,
∴∠BFD=180°-60°=∠DCE,
在△BFD和△DCE中,
,
∴△BFD≌△DCE(SAS),
∴BD=DE.【点评】本题考查等边三角形的判定和性质,三角形全等判定与性质,准确作出辅助线是解题关键.