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专题03三角形全等的六大解题模型(解析版)_初中数学人教版_8上-初中数学人教版_旧版_06习题试卷_6期中期末复习专题

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专题03三角形全等的六大解题模型(解析版)_初中数学人教版_8上-初中数学人教版_旧版_06习题试卷_6期中期末复习专题
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docx
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4.710 MB
文档页数
37 页
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文档内容

专题 03 三角形全等的六大解题模型 一线三等角模型 例题:(2023下·四川达州·七年级校考期末)已知 是经过 顶点 的一条直线, , 、 分别是直线 上的两点,且 (1)若直线 经过 的内部,且 、 在射线 上,请解决下面两个问题. 如图 若 , ,则 ______ , ______ 填“ ”、“ ”、 “ ” ; 如图 ,若 ,则 与 的关系还成立吗?请说明理由. (2)如图 ,若直线 经过 的外部, ,请写出 、 、 三条线段数量关系 (不要求说明理由). 【答案】(1)① ;②成立,见解析 (2)【分析】 求出 , ,根据 证 ,推出 , 即可; 求出 , ,根据 证 , 推出 , 即可; 求出 , ,根据 证 ,推出 , 即可. 【详解】(1)解: 如图 中, 点在 点的左侧, , , , , , , , 在 和 中, , , , , , 当 在 的右侧时,同理可证 , ; 故答案为: , ; ②当 时, 中两个结论仍然成立; 证明:如图 中,, , , 在 和 中, , , , , , 当 在 的右侧时,同理可证 , ; (2)解: . 理由是:如图 中, , , 又 , , , , 在 和 中,, , , , , . 【点睛】本题综合考查三角形综合题、全等三角形的判定和性质等知识,解题的关键是熟练掌握全 等三角形的判定和性质,注意这类题目图形发生变化,结论基本不变,证明方法完全类似,属于中 考常考题型. 三垂直模型 例题:(2023下·山东青岛·七年级统考期末)已知:如图①, , ,点C是 上 一点,且 , . (1)试判断 与 的位置关系,并说明理由; (2)如图②,若把 沿直线 向左移动,使 的顶点C与B重合, 与 交于点F,此 时 与 的位置关系怎样?请说明理由; (3)图②中,若 , ,求四边形 的面积. 【答案】(1) ,理由见解析(2) ,理由见解析 (3)9 【分析】(1)根据条件证明 可得出 ,就可以得出 ; (2)根据 可以得出 ,从而得出结论. (3)根据 可求 的面积,根据 可求 的面积,最后利用 的面积减去 的面积即可求解. 【详解】(1)解: ,理由如下, 理由:∵ , , ∴ . 在 和 中, , ∴ , ∴ . ∵ , ∴ . ∵ , ∴ , ∴ ; (2)解: ,理由如下, 由平移知(2)中 和(1) 全等, ∵ ∴ , ∴ , ∵ , ∴ , ∴ , ∴ ; (3)解:∵ , ,∴ , ∵ , ∴ , ∴四边形 的面积为 . 【点睛】本题考查了全等三角形的判定及性质的运用,平移的性质的运用,垂直的判定及性质的运 用,解答时证明三角形全等是关键. 半角模型 应用:①利用旋转构造全等三角形; ②利用翻折构造全等三角形. 例题:(2019上·山东威海·七年级统考期末)(1)如图1,在四边形 中, , ,E、F分别是边 、 上的点,若 ,可求得 、 、 之间 的数量关系为________.(只思考解题思路,完成填空即可,不必书写证明过程) (2)如图2,在四边形 中, , ,E、F分别是边 、 延长线 上的点,若 ,判断 、 、 之间的数量关系还成立吗,若成立,请完成证明, 若不成立,请说明理由.【答案】(1) ;(2) .理由见解析. 【分析】(1)线段 、 、 之间的数量关系是 .如图,延长 至 ,使 ,连接 ,利用全等三角形的性质解决问题即可. (2)结论: .如图中,在 上截取 ,连接 ,证明 ,推出 , ,再证明 ,可得结论. 【详解】(1)解:线段 、 、 之间的数量关系是 . 如图,延长 至 ,使 ,连接 , ∵ , ,即: , ∴ , 在 和 中, , ∴ , ∴ , , ∵ , , ∴ , ∴ ,在 和 中, , ∴ , ∴ , ∵ , ∴ ; 故答案为: . (2)结论: . 理由:在 上截取 ,连接 , ∵ , , ∴ , 在 与 中, , ∴ , ∴ , ,则 , ∴ ∵ , , ∴ , 在 与 中, ,∴ , ∴ , 即 , 即 , ∴ . 【点睛】本题考查全等三角形的判定和性质,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,属于中考常考题型. 截长补短模型 截长补短法使用范围:线段和差的证明(往往需证2次全等) 例题:(2021上·广西钦州·八年级期末)在 中, ,如图①,当 , 为 的平分线时,在 上截取 ,连接DE,易证 . (1)如图②,当 , 为 的角平分线时,线段 , , 之间又有怎样的数量 关系?不需要说明理由,请直接写出你的猜想. (2)如图③,当 , 为 的外角平分线时,线段 , , 之间又有怎样的 数量关系?请写出你的猜想,并对你的猜想进行说明. 【答案】(1) ; (2) ,证明见解析【分析】(1)首先在 上截取 ,连接 ,易证 ,则可得 , ,又由 , ,所以 ,即 , 易证 进而求解; (2)首先在 的延长线上截取 ,连接 ,易证 ,可得 , ,又由 ,易证 ,则可求解. 【详解】(1)解: . 理由为: 在 上截取 ,连接 ,如图②所示, ∵ 为 的平分线, ∴ , 在 和 中, , ∴ , ∴ , . ∵ , ∴ . 又∵ , ∴ , ∴ , 则 ; (2)解: . 理由为: 在 上截取 ,连接 ,如图③所示,∵ 为 的平分线, ∴ , 在 和 中, , ∴ , ∴ , , ∴ . ∵ , ∴ . 又∵ , ∴ , ∴ , 则 . 【点睛】本题考查三角形综合题、全等三角形的判定与性质、等腰三角形的判定、角平分线的定义 等知识,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. 倍长中线模型 应用:①构造出一组全等三角形;②构造出一组平行线.将分散的条件集中到一个三角形中. 例题:(2023下·山东烟台·七年级统考期末)【阅读理解】如图 , 中,若 , ,求 边上的中线 的取值范围.可以用如下方法:延 长 至 ,使 ,连接 . (1)在 中,利用三角形三边关系即可判断 的取值范围是______; 【问题解决】 如图2, 中, 是 边上的中点, 于点 , 交 于点 , 交 于点 , 连接 . (2)求证: ; 【问题拓展】 如图 ,在四边形 中, , , ,以 为顶点作一个 的角,角的两边分别交 、 于 、 两点,连接 . (3)试探究线段 , , 之间的数量关系,并说明理由. 【答案】(1) ;(2)见解析;(3) ,理由见解析. 【分析】(1)如图1:证 ,得出 ,然后根据三角形的三边关系求出 的取值范围,进而求得 的取值范围; (2)如图2:延长 到 ,使得 ,连接 , ,证 ,得出 ,利用 证明 ,可得出 ,在 中,由三角形的三边关系得出 即可得出结论; (3)将 绕着点 按逆时针方向旋转 得到 可得 ,得出 ,证出 ,再由 证明 ,得出 ,进而证明结论. 【详解】解:(1)如图 :∵ 是 的中线, ∴ , ∵ , , ∴ ( ), ∴ ,在 中,由三角形的三边关系得: , ∴ ,即 , ∴ ; 故答案为 ; (2)证明:如图 :延长 到 ,使得 ,连接 , , ∵点 是 的中点, ∴ , ∴ , ∴ ( ), ∴ , ∵ , , , ∴ , ∴ , 在 中,由三角形的三边关系得: , ∴ ; (3) ,理由如下: 如图 ,将 绕着点 按逆时针方向旋转 得 , ∴ , ∴ ∴ ∵ , ∴ , ∴点 、 、 三点共线 ∵ ,∴ ∴ , 在 和 中, , ∴ ( ) ∴ , ∵ ∴ . 【点睛】本题属于三角形综合题,主要考查对全等三角形的性质和判定、三角形的三边关系定理等 知识点,通过旋转得到构造全等三角形是解答本题的关键. 手拉手模型 应用:通过辅助线利用旋转构造全等三角形解决问题. 例题:(2023下·吉林长春·七年级校考期末)如图①, , , , 直线 、 交于点F. (1)求证: ; 请补全下列证明过程:证明:在 与 中, ∴ ∴ ______ ∵ ______ ∴ ∴ (2)将图①中的 绕点C顺时针旋转到图②的位置时,(1)中的结论是否依然成立?请说明理 由. 【答案】(1) , (2)依然成立,理由见解析 【分析】(1)先证出 ,根据全等三角形的性质可得 ,再根据三角形 的外角性质可得 ,由此即可得证; (2)先证出 ,根据全等三角形的性质可得 ,设 交于点 , 再根据三角形的外角性质可得 ,由此即可得出结论. 【详解】(1)证明:在 与 中, , ∴ , ∴ , ∵ , , ∴ , ∴ . 故答案为: , . (2)解:(1)中的结论依然成立,理由如下: , ,即 ,在 与 中, , ∴ , ∴ , 如图②,设 交于点 , ∵ , , ∴ , ∴ . 【点睛】本题考查了三角形全等的判定与性质、三角形的外角性质,熟练掌握三角形全等的判定方 法是解题关键. 1.(2023下·吉林长春·七年级校考期末)如图, 于点B, 于点C,点E在 边 上, , .(1)求证: ; (2)若 , ,则 的面积为______. 【答案】(1)证明见解析 (2) 【分析】(1)先根据垂直的定义和直角三角形的两个锐角互余可得 , , 再利用 定理即可得证; (2)先根据全等三角形的性质可得 ,再根据 的面积等于 即可得. 【详解】(1)证明: , , , , , , , 在 和 中, , . (2)解: , , , 由(1)已证: , ,则 的面积为 , 故答案为: . 【点睛】本题主要考查了三角形全等的判定与性质,熟练掌握三角形全等的判定与性质是解题关键. 2.(2023下·吉林长春·七年级校考期末)如图,在 中, , , , ,垂足分别为点D、E, 交 于点F. (1)求证: ; (2)若 , , ,则 的长______. 【答案】(1)见解析 (2) 【分析】(1)由垂直的定义得 ,由同角的余角相等得 ,根据 证得 即可; (2)由全等三角形的性质得 , ,根据 可得 ,得 ,最后由 求出结果. 【详解】(1)证明: , , , , ,, , 在 与 中, , ; (2)解: , , , , , , , . 故答案为: . 【点睛】本题考查全等三角形的判定与性质,等角的余角相等,解题关键是掌握全等三角形的判定 方法. 3.(2023上·山东东营·七年级校考期末)(1)某学习小组在探究三角形全等时,发现了下面这种 典型的基本图形.如图(1),已知:在 中, , ,直线 经过点 , , ,垂足分别为点 、 .证明: . (2)组员小刘想,如果三个角不是直角,那结论是否会成立呢?如图(2),将(1)中的条件改 为:在 中, , 、 、 三点都在直线 上,并且有 , 其中 为任意锐角或钝角.请问结论 是否成立?如成立,请你给出证明;若不成立, 请说明理由. 【答案】(1)证明见解析;(2)成立;证明见解析 【分析】(1)由条件可证明 ,可得 , ,即可得证; (2)由条件可知 ,且 ,可得 ,可 证明 ,即可得出结论.【详解】(1)证明:如图 , ∵ , , ∴ , ∴ , ∵ , ∴ , ∴ , 在 和 CEA中, △ , ∴ , ∴ , , ∴ ; (2)解:成立. 证明:如图 , ∵ , ∴ , , ∴ , 在 和 CEA中, △ , ∴ , ∴ , , ∴ . 【点睛】本题考查全等三角形的判定和性质,垂直的定义,直角三角形两锐角互余,平角的定义, 三角形内角和定理.根据全等三角形的性质得到 , 是解题的关键. 4.(2023下·海南省直辖县级单位·七年级校考期末)“一线三等角”模型是平面几何图形中的重 要模型之一,“一线三等角”指的是图形中出现同一条直线上有3个相等的角的情况,在学习过程中,我们发现“一线三等角”模型的出现,还经常会伴随着出现全等三角形. 根据对材料的理解解决以下问题: (1)如图 , , . ①求证: ; ②猜想 , , 之间的数量关系,并说明理由; (2)如图2,在 中,点 为 上一点, , ,四边形 的周 长为 , 的周长为 ,请求出 的长. 【答案】(1)①见解析;② ,见解析 (2) 【分析】(1)①根据已知可求得 , ,得到 ,证明 ;②由(1)可知 ,得到 , 从而得出 ; (2)首先证明 ,得到 , ,结合已知可得到 , 根据 的周长为 得到 ,得到 ,即可得出最后结果. 【详解】(1)解:① , , , , 在 与 中, , ; ②猜想: ,理由:由(1)得: , , , ; (2) ,且 , , 在 和 中, , , , , 四边形 的周长为 , , , 又 的周长为 , , , , , , 即 . 【点睛】本题是三角形综合题,考查了全等三角形的判定与性质,解答本题的关键是正确寻找全等 三角形. 5.(2023下·山西晋中·七年级统考期末)综合与实践:数学活动课上,老师带领同学们以等腰三 角形为背景,探究线段之间的关系. 问题情境:已知,在 中, ,点 是直线 上的一个动点,连接 , 在直线 的右侧作 ,且 ,连接 .(1)如图1是“智慧小组”在探究过程中画出的图形,此时点 在线段 上,请直接写出线段 与 的数量关系与位置关系: , ; (2)如图2是“善思小组”在探究过程中画出的图形,此时点 在线段 的延长线上,请判断 (1)中的结论是否成立,并说明理由; (3)“希望小组”在探究过程中提出了一个新的问题,在点 运动的过程中,如果 ,请 直接写出线段 的长. 【答案】(1) (2)成立,理由见解析 (3)3或7 【分析】(1)由 证明 可得出 的数量和位置关系; (2)同(1)方法证明,可得出结论; (3)分两种情况可求出 的长. 【详解】(1)解: 在 与 中故答案为: (2)成立. 理由如下: 因为 , . . 在 和 中, . 所以 . 因为在 中, , 所以 . 所以 ,即 . 所以 . (3)当点 在 上时,如图, 由(1)可知 ; 当点 在 延长线上时,如图,由(2)可知, 综上所述, 3或7. 【点睛】本题考查三角形的全等的判定与性质,是重要考点,掌握相关知识是解题关键. 6.(2023上·安徽滁州·八年级统考期末)如图,在 和 中, , , ,连接 , 交于点M. (1)如图1,当点B,C,D在同一条直线上时,可以得到图中的一对全等三角形,即_____ _____; (2)当点D不在直线 上时,如图2位置,且 . ①求证: ; ②求 的大小(用含 的代数式表示). 【答案】(1) , ; (2)①见解析;② . 【分析】(1)由“ ”可证 ; (2)①由“ ”可证 ,可得 , ②由全等三角形的性质可得 ,由三角形的内角和定理可求解. 【详解】(1)∵ , ∴ , 在 和 中,, ∴ , 故答案为: , ; (2)①∵ , ∴ , 在 和 中, , ∴ , ∴ ; ②解:∵ , ∴ , ∵ , ∴ , ∴ . 【点睛】本题考查了全等三角形的判定和性质,证明 是解题的关键. 7.(2021下·上海松江·七年级统考期末)如图,在四边形 中, , 点E、F分别在直线 、 上,且 . (1)当点E、F分别在边 、 上时(如图1),请说明 的理由.(2)当点E、F分别在边 、 延长线上时(如图2),(1)中的结论是否仍然成立?若成立, 请说明理由;若不成立,请写出 、 、 之间的数量关系,并说明理由. 【答案】(1)见解析 (2)不成立, ,见解析 【分析】(1)延长EB至G,使BG=DF,连接AG,通过证明△ABG≌△ADF,△EAG≌△EAF可得 GE=EF,进而可说明EF=BE+DF; (2)在BE上截取BM=DF,连接AM,通过证明△ABM≌△ADF,△AME≌△AFE可得ME=EF,进 而可得EF=BE﹣FD. 【详解】(1)EF=BE+DF, 理由:延长EB至G,使BG=DF,连接AG, ∵∠ABC+∠ADC=180°,∠ABC+∠ABG=180°, ∴∠ADC=∠ABG, 在△ABG和△ADF中, , ∴△ABG≌△ADF(SAS), ∴AG=AF,∠BAG=∠DAF, ∵∠EAF= ∠BAD, ∴∠BAE+∠DAF=∠BAE+∠BAG=∠EAF, 即∠EAG=∠EAF, 在△EAG和△EAF中,, ∴△EAG≌△EAF(SAS), ∴GE=EF, ∴EF=BE+DF; (2)(1)中结论不成立,EF=BE﹣FD, 在BE上截取BM=DF,连接AM, ∵∠ABC+∠ADC=180°,∠ADC+∠ADF=180°, ∴∠ABC=∠ADF, 在△ABM和△ADF中, , ∴△ABM≌△ADF(SAS), ∴AM=AF,∠BAM=∠DAF, ∵∠BAM+∠MAD=∠DAF+∠MAD, ∴∠BAD=∠MAF, ∵∠EAF= ∠BAD, ∴∠EAF= ∠MAF, ∴∠EAF=∠EAM, 在△AME和△AFE中,, ∴△AME≌△AFE(SAS), ∴ME=EF, ∴ME=BE﹣BM=BE﹣DF, ∴EF=BE﹣FD. 【点睛】本题主要考查全等三角形的判定与性质,正确作出辅助线证明相关三角形全等是解题的关 键. 8.(2011上·黑龙江绥化·八年级统考期末)在 中, ,直线 经过点 C,且 于D, 于E. (1)当直线 绕点C旋转到图1的位置时,求证: ① ; ② . (2)当直线 绕点C旋转到图2的位置时,求证: ; (3)当直线 绕点C旋转到图3的位置时,试问 具有怎样的等量关系?请写出这个 等量关系,并加以证明. 【答案】(1)①证明见解析 ②证明见解析 (2)证明见解析 (3) ;证明见解析 【分析】(1)①利用“一线三等角”证明 即可; ②根据全等三角形的性质可得 , ,再利用线段的和差及等量代换可得 ; (2)利用“一线三等角”证明 ,可得 ,再利用线段的和差及等量代换可得 ; (3)先证明 ,可得 ,再利用线段的和差及等量代换可得 . 【详解】(1)证明:①如图, ∵ , , ∴ , ∴ , ∴ . 又∵ , , ∴ . ②∵ , ∴ , , ∴ . (2)证明:如图, ∵ , , ∴ , ∴ , ∴ . 又∵ , ∴ , ∴ ,∴ . (3)解: ,证明如下: ∵ , , ∴ , ∴ , ∴ , 又∵ , ∴ , ∴ , ∴ . 【点睛】本题主要考查了全等三角形的判定和性质,熟练掌握全等三角形的判定和性质定理是解题 的关键. 9.(2022下·浙江舟山·八年级校联考期末)已知:边长为4的正方形ABCD,∠EAF的两边分别与 射线CB、DC相交于点E、F,且∠EAF=45°,连接EF.求证:EF=BE+DF. 思路分析: (1)如图1,∵正方形ABCD中,AB=AD,∠BAD=∠B=∠ADC=90°, ∴把 ABE绕点A逆时针旋转90°至 ADE',则F、D、E'在一条直线上, ∠E'A△F= 度,…… △ 根据定理,可证: AEF≌△AE'F. ∴EF=BE+DF. △ 类比探究: (2)如图2,当点E在线段CB的延长线上,探究EF、BE、DF之间存在的数量关系,并写出证明过 程; 拓展应用:(3)如图3,在 ABC中,AB=AC,D、E在BC上,∠BAC=2∠DAE.若S ABC=14,S ADE=6, △ △ 求线段BD、D△E、EC围成的三角形的面积. 【答案】(1)45 (2)DF=BE+EF,证明见解析 (3)2 【分析】(1)把 绕点 逆时针旋转 至 ,则 、 、 在一条直线上, ,再证 △ ,得 ,进而得出结论; (2)将 绕点 逆时针旋转 得到 ,由旋转的性质得 ,再证 △ ,得 ,进而得出结论; (3)将 绕点 逆时针旋转得到 ,连接 ,则 ,得 ,因此 ,同(2)得 △ ,则 , ,得 、 、 围成的三角形面积 ,即可求解. 【详解】(1)解:如图1,∵正方形ABCD中,AB=AD,∠BAD=∠B=∠ADC=90°, ∴把 ABE绕点A逆时针旋转90°至 , △ 则F、D、 在一条直线上, ≌△ABE, ∴ =BE,∠ =∠BAE, =AE, ∴∠ =∠EAD+∠ =∠EAD+∠BAE=∠BAD=90°, 则∠ =∠ ﹣∠EAF=45°, ∴∠EAF=∠ , ∴△AEF≌△ (SAS), ∴ , ∵ , ∴EF=BE+DF.故答案为:45; (2)解:DF=BE+EF 理由如下: 将 ABE绕点A逆时针旋转90°得到 , △ △ ∴△ ≌△ABE, ∴AE= ,BE= ,∠ =∠BAE, ∴∠ =∠BAE+∠ =∠ +∠ =∠BAD=90°, 则∠ =∠ ﹣∠EAF=45°, ∴∠ =∠EAF=45°, 在 AEF和 中, △ △ , ∴△AEF≌△ (SAS), ∴ , ∵ , ∴DF=BE+EF; (3)解:将 ABD绕点A逆时针旋转得到 ,连接 , △ △ 则 ≌△ABD, ∴C△D'=BD,∴ , 同(2)得: ADE≌△ (SAS), △ ∴ , , ∴BD、DE、EC围成的三角形面积为 、 、EC围成的三角形面积 . 【点睛】本题是四边形综合题,考查了全等三角形的判定与性质、旋转的性质、正方形的性质以及 四边形和三角形面积等知识,本题综合性强,解此题的关键是根据旋转的启发正确作出辅助线得出 全等三角形,属于中考常考题型. 10.(2023下·四川达州·七年级四川省大竹中学校考期末)(1)阅读理解: 如图①,在 中,若 , ,求 边上的中线 的取值范围.解决此问题可以用 如下方法:延长 到点 使 ,再连接 ,这样就把 , , 集中在 中, 利用三角形三边的关系可判断线段 的取值范围是 ;则中线 的取值范围是 ; (2)问题解决: 如图②,在 中, 是 边的中点, 于点 , 交 于点 , 交 于点 ,连接 ,此时: 与 的大小关系,并说明理由. (3)问题拓展: 如图③,在四边形 中, , , ,以 为顶点作 , 边 , 分别交 , 于 , 两点,连接 ,此时: 、 与 的数量关系 【答案】(1) ;(2) ,见解析;(3) 【分析】(1)延长 到点 使 ,再连接 ,证明 ,可得 ,再由三角形三角关系可得 , ;(2)延长 至 ,使 ,连接 ,证明 ,可得 ,连接 , 可知 是等腰三角形,则 ,在 中, ,即 ; (3)延长 至 使 ,连接 ,证明 ,可推导出 ,再证 明 ,则 ,能推导出 . 【详解】解:(1)延长 到点 使 ,再连接 , , , , , , 在 中, , , , , 故答案为: , ; (2)延长 至 ,使 ,连接 , , , , , , 连接 , , , 是等腰三角形, , 在 中, ,即 ; (3)延长 至 使 ,连接 ,, , , , , , , , , , , , , , , , , . 【点睛】本题考查全等三角形的综合应用,熟练掌握三角形全等的判定及性质,三角形中线的定义, 三角形三边关系是解题的关键.