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专题13 与中点有关的计算与证明(解析版)
类型一 构造直角三角形斜边的中线
典例1 如图,△CDE中,∠CDE=135°,CB⊥DE于B,EA⊥CD于A,求证:CE=√2AB.
思路引领:取CE的中点F,连接AF、BF,根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半可得 AF=EF
=BF=CF,根据三角形的内角和等于180°求出∠ACE+∠BEC=45°,然后求出∠AEC+∠BCE=135°,
再根据等腰三角形两底角相等求出∠BFC+∠AFE=90°,然后求出∠AFB=90°,从而判断出△ABF是等
√2 √2
腰直角三角形,然后根据等腰直角三角形的直角边等于斜边的 可得AF= AB,然后证明即可.
2 2
证明:如图,取CE的中点F,连接AF、BF,
∵CB⊥DE,EA⊥CD,
1
∴AF=EF=BF=CF= CE,
2
在△CDE中,∵∠CDE=135°,
∴∠ACE+∠BEC=180°﹣135°=45°,
∴∠AEC+∠BCE=(90°﹣∠ACE)+(90°﹣∠BEC)=180°﹣45°=135°,
∴∠BFC+∠AFE=(180°﹣2∠BCE)+(180°﹣2∠AEC)=360°﹣2(∠AEC+∠BCE)=360°﹣2×135°
=90°,
∴∠AFB=180°﹣(∠BCF+∠AFE)=180°﹣90°=90°,
∴△ABF是等腰直角三角形,
√2
∴AF= AB,
2
√2
∴CE=2AF=2× AB=√2AB,
2
即CE=√2AB.总结提升:本题考查了直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半的性质,等腰三角形两底角相等的性质,
三角形的内角和定理,等腰直角三角形的判定与性质,熟记各性质是解题的关键,作出图形更形象直观.
典例2 (2020秋•浦东新区校级期末)如图,在四边形ABCD中,∠ABC=90°,∠ADC=90°,AC=26,
BD=24,联结AC、BD,取AC和BD的中点M、N,联结MN,则MN的长度为 .
思路引领:连接MB、MD,利用直角三角形斜边上中线的性质得出△MBD为等腰三角形,再利等腰三
1
角形“三线合一”得出MN⊥BD,BN=ND= BD=12,最后利用勾股定理即可求出MN的长度.
2
解:如图,连接MB、MD,
∵∠ABC=90°,∠ADC=90°,M是AC的中点,
1 1
∴MB= AC,MD= AC,
2 2
∵AC=26,
1
∴MB=MD= ×26=13,
2
∵N是BD的中点,BD=24,1 1
∴MN⊥BD,BN=DN= BD= ×24=12,
2 2
∴MN=√MB2-BN2=√132-122=5,
故答案为:5.
总结提升:本题考查了直角三角形斜边上中线的性质,等腰三角形的判定与性质,勾股定理,灵活应用
直角三角形斜边上中线的性质,等腰三角形的判定与性质是解题的关键.
针对训练
1.(2021秋•上蔡县校级月考)如图,四边形ABCD中,∠BAD=90°,∠DCB=90°,E、F分别是BD、
AC的中点,
(1)请你猜测EF与AC的位置关系,并给予证明;
(2)当AC=8,BD=10时,求EF的长.
思路引领:(1)结论:EF⊥AC.利用直角三角形斜边中线以及等腰三角形的性质即可解决问题.
(2)在Rt△ECF中,利用勾股定理即可解决问题.
解:(1)EF⊥AC.理由如下:
连接AE、CE,
∵∠BAD=90°,E为BD中点,
1
∴AE= DB,
2
∵∠DCB=90°,1
∴CE= BD,
2
∴AE=CE,
∵F是AC中点,
∴EF⊥AC;
(2)∵AC=8,BD=10,E、F分别是边AC、BD的中点,
∴AE=CE=5,CF=4,
∵EF⊥AC.
∴EF 3
=√CE2-CF2=√52-42=
总结提升:本题考查直角三角形斜边中线的性质,等腰三角形的判定和性质,勾股定理等知识,解题的
关键是灵活运用所学知识解决问题,属于中考常考题型.
类型二 捕捉三角形的中位线
典例3(2021•瑶海区校级三模)如图,在 Rt△ABC中,∠ACB=90°,AD为中线,E为AD的中点,
DF∥CE交BE于点F.若AC=8,BC=12,则DF的长为( )
A.2 B.4 C.3 D.2.5
思路引领:根据勾股定理求出AD,根据直角三角形的性质求出CE,再根据三角形中位线定理解答即可.
解:∵AD为中线,BC=12,
1 1
∴CD= BC= ×12=6,
2 2
在Rt△ACD中,AD 10,
=√AC2+CD2=√82+62=
∵∠ACB=90°,E为AD的中点,
1
∴CE= AD=5,
2
∵DF∥CE,D为BC的中点,1
∴DF= CE=2.5,
2
故选:D.
总结提升:本题考查的是三角形中位线定理、直角三角形的性质、勾股定理,掌握直角三角形斜边上的
中线是斜边的一半是解题的关键.
针对训练
1.(2021春•介休市期末)如图,AD和BE分别是△ABC的中线和角平分线,AD⊥BE,垂足为点F,且
G、E为AC的三等分点,若BE=8,则BF的长为 .
1
思路引领:根据三角形中位线定理得到DG= BE=4,DG∥BE,证明△DBF≌△ABF,根据全等三角
2
形的性质得到AF=FD,根据三角形中位线定理解答即可.
解:∵CD=DB,CG=GE,
∴DG是△CEB的中位线,
1
∴DG= BE=4,DG∥BE,
2
在△DBF和△ABF中,
{∠DBF=∠ABF
BF=BF ,
∠BFD=∠BFA
∴△DBF≌△ABF(SAS)
∴AF=FD,
∵DG∥BE,AF=FD,
1
∴FE= DG=2,
2
∴BF=BE﹣EF=6,
故答案是:6.
总结提升:本题考查的是三角形中位线定理、全等三角形的判定和性质,掌握三角形的中位线平行于第三边,且等于第三边的一半是解题的关键.
类型三 构造三角形的中位线
典例 4 (2022 春•吴中区校级期中)如图,在△ABC 中,BC=3,将△ABC 平移 5 个单位长度得到
△A B C ,点P、Q分别是AB、A C 的中点,PQ的取值范围 .
1 1 1 1 1
思路引领:取AC的中点M,A B 的中点N,连接PM,MQ,NQ,PN,根据平移的性质和三角形的三
1 1
边关系即可得到结论.
解:取AC的中点M,A B 的中点N,连接PM,MQ,NQ,PN,
1 1
∵将△ABC平移5个单位长度得到△A B C ,
1 1 1
∴B C =BC=3,PN=5,
1 1
∵点P、Q分别是AB、A C 的中点,
1 1
1 3
∴NQ= B C = ,
1 1
2 2
3 3
∴5- ≤PQ≤5+ ,
2 2
7 13
即 ≤PQ≤ ,
2 2
7 13
∴PQ的取值范围为 ≤PQ≤ ,
2 2
7 13
故答案为: ≤PQ≤ .
2 2总结提升:本题考查了平移的性质,三角形的三边关系,熟练掌握平移的性质是解题的关键.
典例5(2021秋•北海月考)如图,矩形纸片ABCD,AB=6cm,BC=8cm,E为边CD上一点,将△BCE
沿BE所在的直线折叠,点C恰好落在AD边上的点F处,过点F作FM⊥BE,垂足为点M,取AF的中
点N,连接MN,则MN=( )cm.
24
A.5 B.6 C. D.2√7
5
1
思路引领:连结AC,MC,可得MN是△ACF的中位线,则MN= AC,求出AC即可求解.
2
解:连结AC,MC,
由折叠可知,M是CF的中点,
∵N是AD的中点,
∴MN是△ACF的中位线,
1
∴MN= AC,
2
∵AB=6cm,BC=8cm,
在Rt△ABC中,AC 10,
=√AB2+BC2=
∴MN=5,
故选:A.
总结提升:本题考查图形的翻折变换,熟练掌握图形的折叠的性质,矩形的性质,三角形中位线的性质
是解题的关键.
针对训练1
1.(2021春•荔湾区期中)如图,在△ABC中,延长BC至D,使得CD= BC,过AC中点E作EF∥CD
2
(点F位于点E右侧),且EF=2CD,连接DF,若AB=6,则DF的长为 .
思路引领:延长FE交AB于H,求出H为AB的中点,求出BH长,求出BD=FH,根据平行四边形的
判定得出四边形BHFD是平行四边形,根据平行四边形的性质得出DF=BH即可.
解:
延长FE交AB于H,
∵E为AC的中点,EF∥CD,
∴H为AB的中点,
1
即AH=BH,EH= BC,
2
∵AB=6,
∴BH=3,
1 1
∵CD= BC,EF=2CD,EH= BC,
2 2
∴FH=BD,
∵FH∥BD,
∴四边形BHFD是平行四边形,
∴DF=BH=3,
故答案为:3.
总结提升:本题考查了三角形的中位线,平行四边形的性质和判定等知识点,能灵活运用定理进行推理
和计算是解此题的关键.
2.(2021•安徽二模)如图.在△ABC中,∠ACB=60°,AC=1,D是边AB的中点,E是边BC上一点.
若DE平分△ABC的周长,则DE的长为( )√3 √5 5
A.1 B. C. D.
2 2 3
思路引领:延长BC至M,使CM=CA,连接AM,作CN⊥AM于N,根据题意得到ME=EB,根据三
1
角形中位线定理得到DE= AM,根据等腰三角形的性质求出∠ACN,根据正弦的概念求出AN,计算即
2
可.
解:延长BC至M,使CM=CA,连接AM,作CN⊥AM于N,
∵DE平分△ABC的周长,
∴ME=EB,又AD=DB,
1
∴DE= AM,DE∥AM,
2
∵∠ACB=60°,
∴∠ACM=120°,
∵CM=CA,
∴∠ACN=60°,AN=MN,
√3
∴AN=AC•sin∠ACN= ,
2
∴AM=√3,
∵BD=DA,BE=EM,
√3
∴DE= ,
2
故选:B.总结提升:本题考查的是三角形中位线定理、等腰三角形的性质、解直角三角形的知识,掌握三角形中
位线定理、正确作出辅助线是解题的关键.
3.如图,点B为AC上一点,分别以AB,BC为边在AC同侧作等边△ABD和等边△BCE,点P、M、N分
别为AC,AD、CE的中点.
(1)求证:PM=PN;
(2)求∠MPN的度数.
思路引领:(1)连接DC和AE,AE交CD于点Q,证明△ABE≌△DBC,得到AE=DC,利用中位线
的性质证明PM=PN;
(2)根据中位线的性质把∠MPA+∠NPC转化成∠MCA+∠MAC,根据∠DMA=∠MCA+∠MAC可知求
出∠DMA度数即可.
(1)证明:连接DC和AE,AE交CD于点Q,
∵△ABD和△BCE都是等边三角形,
∴AB=DB,BE=BC,∠ABD=∠EBC=60°,
∴∠ABE=∠DBC=60°+∠DBE,
在△ABE和△DBC中,
¿,
∴△ABE≌△DBC(SAS),
∴AE=DC,
∵点P、M、N分别为AC,AD、CE的中点,
1 1
∴PN= AE,PM= DC,
2 2
所以PM=PN.
(2)解:∵P为AC中点,N为EC中点,
∴PN∥AE,∴∠NPC=∠EAC,
同理可得∠MPA=∠DCA,
∴∠MPA+∠NPC=∠EAC+∠DCA,
又∠DQA=∠EAC+∠DCA,
∴∠MPA+∠NPC=∠DQA,
∵△ABE≌△DBC,
∴∠QDB=∠BAQ,
∴∠DQA=∠DBA=60°,
∴∠MPA+∠NPC=60°,
∴∠MPN=180°﹣60°=120°.
总结提升:本题主要考查全等三角形的判定和性质、中位线的性质、等边三角形的性质,通过作辅助线
构造全等三角形是解题的关键.
类型四 中点四边形问题
1.(2020•菏泽)如果顺次连接四边形的各边中点得到的四边形是矩形,那么原来四边形的对角线一定满
足的条件是( )
A.互相平分 B.相等
C.互相垂直 D.互相垂直平分
思路引领:由于顺次连接四边各边中点得到的四边形是平行四边形,有对应边与原对角线平行,由矩形
的性质可知,应为对角线互相垂直的四边形.
解:由于E、F、G、H分别是AB、BC、CD、AD的中点,
根据三角形中位线定理得:EH∥FG∥BD,EF∥AC∥HG,
∴四边形EFGH是平行四边形,
∵四边形EFGH是矩形,即EF⊥FG,
∴AC⊥BD,
故选:C.总结提升:此题主要考查了矩形的性质(有一个角为直角的平行四边形为矩形),难度不大.
2.(2021春•青川县期末)如图,在菱形ABCD中,点E,F,G,H分别是边AB,BC,CD和DA的中点,
连接EF,FG,GH和HE.若EH=3EF,则下列结论正确的是( )
A.AB=√3EF B.AB=2√2EF C.AB=3EF D.AB=√10EF
思路引领:连接AC、BD交于O,根据菱形的性质得到AC⊥BD,OA=OC,OB=OD,根据三角形中
位线定理、矩形的判定定理得到四边形EFGH是矩形,根据勾股定理计算即可.
解:连接AC、BD交于O,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,OA=OC,OB=OD,
∵点E、F、G、H分别是边AB、BC、CD和DA的中点,
1 1
∴EF= AC,EF∥AC,EH= BD,EH∥BD,
2 2
∵EH=3EF,
∴OB=3OA,
∴AB OA,
=√OA2+OB2=√10
∴AB=√10EF,
故选:D.
总结提升:本题考查的是中点四边形,掌握菱形的性质、三角形中位线定理是解题的关键.
3.(2017春•新泰市期中)如图,E、F、G、H分别是BD、BC、AC、AD的中点,且AB=CD,下列结
论:
1
①EG⊥FH;②四边形EFGH是矩形;③HF平分∠EHG;④EG= (BC-AD);⑤四边形EFGH
2
是菱形.其中正确的是 .
思路引领:根据三角形的中位线平行于第三边并且等于第三边的一半与AB=CD可得四边形EFGH是菱
形,然后根据菱形的对角线互相垂直平分,并且平分每一组对角的性质对各小题进行判断.
解:∵E、F、G、H分别是BD、BC、AC、AD的中点,
1 1 1 1
∴EF= CD,FG= AB,GH= CD,HE= AB,
2 2 2 2
∵AB=CD,
∴EF=FG=GH=HE,
∴四边形EFGH是菱形,
∴①EG⊥FH,正确;
②四边形EFGH是矩形,错误;
③HF平分∠EHG,正确;
④当AD∥BC,如图所示:E,G分别为BD,AC中点,
∴连接CD,延长EG到CD上一点N,
1 1
∴EN= BC,GN= AD,
2 2
1
∴EG= (BC﹣AD),只有AD∥BC时才可以成立,而本题AD与BC很显然不平行,故本小题错误;
2
⑤四边形EFGH是菱形,正确.
综上所述,①③⑤共3个正确.
故答案为:①③⑤
总结提升:本题考查了三角形中位线定理与菱形的判定与菱形的性质,根据三角形的中位线定理与 AB
=CD判定四边形EFGH是菱形是解答本题的关键.4.(2021春•召陵区期末)如图,5个全等的阴影小正方形镶嵌于一个单位正方形内部,且互不相交,中
a-√2
间小正方形各边的中点恰为另外4个小正方形的一个顶点,若小正方形边长为 (a、b是正整数),
b
则a+b的值为 .
思路引领:连接MN,FH,由勾股定理可求FH的长,由三角形中位线定理可求MN的长,由题意列出
等式可求a,b的值,即可求解.
解:如图,连接MN,FH,
a-√2
∵正方形EFGH的边长为 ,
b
√2a-2
∴FH= ,
b
∵M,N是EF,EH的中点,
√2a-2
∴MN= ,
2b
∵AD=1,
a-√2 √2a-2
∴2× + =1,
b 2b
∴4a﹣2﹣2b+√2a﹣4√2=0,且a、b为正整数,
∴a=4,b=7,
∴a+b=11,
故答案为:11.总结提升:本题考查了中点四边形,正方形的性质,勾股定理,三角形中位线定理,求出MN的长是本
题的关键.
5.(2019•安徽一模)如图,在四边形ABCD中,AC=BD=8,E、F、G、H分别是边AB、BC、CD、DA
的中点,则EG2+FH2的值为 .
思路引领:连接HE、EF、FG、GH,根据三角形中位线定理、菱形的判定定理得到平行四边形HEFG
是菱形,根据菱形的性质、勾股定理计算即可.
解:连接HE、EF、FG、GH,
∵E、F分别是边AB、BC的中点,
1
∴EF= AC=4,EF∥AC,
2
1 1
同理可得,HG= AC=4,HG∥AC,EH= BD=4,
2 2
∴HG=EF,HG∥EF,
∴四边形HEFG为平行四边形,
∵AC=BD,
∴EH=EF,
∴平行四边形HEFG是菱形,
∴HF⊥EG,HF=2OH,EG=2OE,
∴OE2+OH2=EH2=16
∴EG2+FH2=(2OE)2+(2OH)2=4(OE2+OH2)=64,
故答案为:64.
总结提升:本题考查的是中点四边形,掌握三角形中位线定理、菱形的判定和性质定理是解题的关键.6.(2021秋•雁塔区校级月考)在四边形 ABCD中,AC=BD=8,E、F、G、H分别是AB、BC、CD、
DA的中点,则EG2+FH2的值为( )
A.64 B.18 C.36 D.48
思路引领:作辅助线,构建四边形EFGH,证明它是菱形,利用对角线互相垂直和勾股定理列等式,再
利用中位线性质等量代换可得结论.
解:连接EF、FG、GH、EH,
∵E、F、G、H分别是AB、BC、CD、DA的中点,
1 1
∴EF∥AC,HG∥AC,EF= AC,FG= BD,
2 2
∴EF∥HG,
同理EH∥FG,
∴四边形EFGH为平行四边形,
∵AC=BD,
∴EF=FG,
∴平行四边形EFGH为菱形,
∴EG⊥FH,EG=2OG,FH=2OH,
1
∴EG2+FH2=(2OE)2+(2OH)2=4(OE2+OH2)=4EH2=4×( BD)2=82=64;
2
故选:A.
总结提升:本题考查了中点四边形,运用了三角形中位线的性质,将三角形和四边形有机结合,把边的
关系由三角形转化为四边形中,可以证明四边形为特殊的四边形;对于线段的平方和可以利用勾股定理
来证明.7.(2021•江川区模拟)如图,在菱形ABCD中,边长为1,∠A=60˚,顺次连接菱形ABCD各边中点,
可得四边形A B C D ;顺次连接四边形A B C D 各边中点,可得四边形A B C D ;顺次连接四边形
1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2
A B C D 各边中点,可得四边形A B C D ;按此规律继续下去,…,则四边形A B C D 的面
2 2 2 2 3 3 3 3 2019 2019 2019 2019
积是 .
思路引领:利用已知数据求出菱形ABCD的面积,得到四边形A B C D 的面积等于矩形A B C D 的面
2 2 2 2 1 1 1 1
1 1
积的 ,同理可得四边形A B C D 的面积等于四边形A B C D 的面积 ,那么等于矩形A B C D 的面
3 3 3 3 2 2 2 2 1 1 1 1
2 2
1
积的( )2,同理可得四边形A B C D 的面积.
2019 2019 2019 2019
2
解:连接AC、BD.则AC⊥BD,
∵菱形ABCD中,边长为1,∠A=60°,
1 √3
∴S菱形ABCD = AC•BD=1×1×sin60°= ,
2 2
∵顺次连接菱形ABCD各边中点,可得四边形A B C D ,
1 1 1 1
∴四边形A B C D 是矩形,
1 1 1 1
1 1 1 1 √3 √3
矩形A
1
B
1
C
1
D
1
的面积=
2
AC•
2
BD =
4
AC•BD =
2
S菱形ABCD =
4
=
22
,
1 1 √3 √3
菱形A
2
B
2
C
2
D
2
的面积=
2
×矩形A
1
B
1
C
1
D
1
的面积=
4
S菱形ABCD ,=
8
=
23
,
√3
则四边形A B C D 的面积= ,
2019 2019 2019 2019 22020
√3
故答案为: .
22020总结提升:本题考查的是菱形以及中点四边形的性质,找到中点四边形的面积与原四边形的面积之间的
关系是解决本题的关.
8.(2022春•开封期末)如图,在△ABC中,BD,CE分别是边AC,AB上的中线,BD与CE相交于点
O,点M,N分别为BO,CO的中点,连接ED,EM,MN,ND.
(1)求证:四边形EMND是平行四边形.
(2)当△ABC的边满足 时,四边形EDNM为矩形.
思路引领:(1)由中位线定理,可得ED∥BC,MN∥BC,且都等于边长BC的一半.分析到此,此题
证明即可;
(2)当AB=AC时,由SAS证明△ABD≌△ACE,得出BD=CE,证出DM=EN,即可得出四边形
EDNM是矩形.
(1)证明:△ABC的边AC、AB上的中线BD、CE相交于点O,M、N分别是BO、CO的中点,
1
∴ED∥BC且ED= BC,
2
1
MN∥BC且MN= BC,
2
∴ED∥MN且ED=MN,
∴四边形MNDE是平行四边形;
(2)解:当AB=AC时,四边形EDNM为矩形.理由如下:
∵四边形MNDE是平行四边形,
∴OE=ON,OD=OM,
∵AB=AC,∴AE=AD,
在△ABD和△ACE中,
{
AB=AC
∠A=∠A,
AD=AE
∴△ABD≌△ACE(SAS),
∴BD=CE,
又∵OE=ON,OD=OM,OM=BM,ON=CN,
∴DM=EN,
∴四边形EDNM是矩形.
故答案为:AB=AC.
总结提升:本题考查了等腰三角形的性质、三角形中位线定理、矩形的判定、平行四边形的判定与性质、
全等三角形的判定与性质;熟练掌握等腰三角形的性质和三角形中位线定理,并能进行推理论证是解决
问题的关键.
9.(2022春•洪山区期末)给出下列定义:顺次连接任意一个四边形各边中点所得的四边形叫中点四边形.
(1)如图1,四边形ABCD中,点E,F,G,H分别为边AB,BC,DA的中点,则中点四边形EFGH
形状是 .
(2)如图2,点P是四边形ABCD内一点,且满足PA=PB,PC=PD,∠APB=∠CPD=90°,点E,
F,G,H分别为边AB,BC,CD,DA的中点,求证:中点四边形EFGH是正方形.
思路引领:(1)如图1中,连接BD,根据三角形中位线定理只要证明EH∥FG,EH=FG即可.
(2)首先证明四边形EFGH是菱形.再证明∠EHG=90°.利用△APC≌△BPD,得∠ACP=∠BDP,
即可证明∠COD=∠CPD=90°,再根据平行线的性质即可证明.
(1)证明:如图1中,连接BD.
∵点E,H分别为边AB,DA的中点,1
∴EH∥BD,EH= BD,
2
∵点F,G分别为边BC,CD的中点,
1
∴FG∥BD,FG= BD,
2
∴EH∥FG,EH=GF,
∴中点四边形EFGH是平行四边形.
故答案为平行四边形;
(2)四边形EFGH是正方形.
理由:如图2中,连接AC,BD.
∵∠APB=∠CPD,
∴∠APB+∠APD=∠CPD+∠APD,
即∠APC=∠BPD,
在△APC和△BPD中,
{
AP=PB
∠APC=∠BPD,
PC=PD
∴△APC≌△BPD,
∴AC=BD
∵点E,F,G分别为边AB,BC,CD的中点,
1 1
∴EF= AC,FG= BD,
2 2
∵四边形EFGH是平行四边形,
∴四边形EFGH是菱形.
如图2中,设AC与BD交于点O.AC与PD交于点M,AC与EH交于点N.
∵△APC≌△BPD,
∴∠ACP=∠BDP,
∵∠DMO=∠CMP,
∴∠COD=∠CPD=90°,
∵EH∥BD,AC∥HG,
∴∠EHG=∠ENO=∠BOC=∠DOC=90°,
∵四边形EFGH是菱形,∴四边形EFGH是正方形.
总结提升:本题考查平行四边形的判定和性质、全等三角形的判定和性质、菱形的判定和性质、正方形
的判定和性质等知识,解题的关键是灵活应用三角形中位线定理,学会添加常用辅助线,属于中考常考
题型.