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第18 章 平行四边形(单元测试·拔尖卷)
一、单选题(本大题共10小题,每小题3分,共30分)
1.有一条以互相平行的直线 为岸的河流,其两侧有村庄 和村庄 ,现在要在河上建一座桥梁
(桥与河岸垂直),使两村庄之间的路程最短,从作图痕迹上来看,正确的是( )
A. B. C. D.
2.四边形的两条对角线( )时,连接四条边的中点,得到的新四边形是矩形.
A.垂直 B.相等 C.垂直平分 D.相等平分
3.如图,四边形ABCD为平行四边形,若将△ACB沿对角线AC翻折得到△ACE,连接ED,则图中
与∠CAD度数一定相等(除∠CAD外)的角的个数有( )
A.2个 B.4个 C.5个 D.7个
4.如图, 的面积为8, 均是等边三角形,当 时,四边形
的面积为( )
A.8 B.16 C. D.12
5.如图,△ABC中,BD平分∠CBA,CE平分∠ACB的外角,AD垂直BD于D,AE垂直CE于E,
AB=c,AC=b,BC=a,则DE=( )A. B. C. D.
6.三国时期,我国数学家赵爽创造了一副“勾股图方图”,证明了勾股定理,它由4个全等的直角三
角形拼成一个大正方形和一个小正方形,如图大正方形 的面积为5,小正方形 的面积为1,
分别取 和 的中点M,N,连接 ,则 的长为 ( )
A. B.2 C. D.3
7.如图,点 为平面直角坐标系第一象限内一点, 轴于点 , 轴于点 , 平分
, 于点 ,则 的值是( )
A.1 B.2 C. D.
8.如图,菱形ABCD中, , ,点M是边CD的中点,直线EF分别与 、 交于
点 、 ,若点 与点 关于直线 对称,则 的值为( )A.2 B. C. D.
9.在认识特殊平行四边形时,小红用四根长度均为 的木条首尾相接,钉成正方形 ,转动
这个四边形,使它的形状改变,当转动到四边形 时,测得 ,则 ,C之间的距离比变形
前A,C之间的距离短( )
A. B. C. D.
10.如图,在 中, 于点 ,交 于点 , ,四边形 和
都是正方形(正方形的四边相等,四个内角都是直角),下列四个说法:
(1) ;
(2)若连接 ,则 且 ;
(3) 的面积为18,且被直线 平分;
(4)若连接 ,则四边形 的面积为90.
其中正确的说法个数有( )
A.1 B.2 C.3 D.4二、填空题(本大题共8小题,每小题4分,共32分)
11.在 中, ,点E在直线 上, , ,点F是 的中点, 平
分 ,则 .
12.如图,已知 ,延长直角边 至点 ,使 , 为直角边 上的点,且 ,
连接 , , 分别为 , 的中点,连接 ,则 .
13.如图,A点坐标为 , 为 轴负半轴上一个动点,以 为直角顶点, 为腰作等腰
按逆时针排列,若点 在第四象限,过 作 轴于点 ,则 的值为 .
14.如图,菱形 的边长为5,将一个直角的顶点放置在菱形的中心 处,此时直角的两边分别
交边 , 丁点 , ,当 时, 的长为2,则 的长是 .
15.如图,在矩形 中, .半径为10的 在线段 上移
动,并与 交于点 ( 在圆心 的下方,圆心 在 上), 为 上任意一点,连接 .
则 的最小值为 .16.如图,有两个全等的矩形纸片, ,点O都是两矩形对角线的交点,固定矩形
,使矩形 绕着点O顺时针任意旋转,它们重叠的菱形面积记为S,则S的取值范围是
.
17.如图,在正方形 中, 为 边上的一点, 交 于点 ,连接 交 于点
为 的中点,连接 .下列说法:① ;② ;③ ;④
;其中正确的序号有 .
18.如图,在平面直角坐标系中,正方形 的两邻边分别在坐标轴的正半轴上,E为x轴正半轴
上一动点,连 ,过点B作 交y轴于点F,连 ,以 , 为邻边构造平行四边形 ,
已知 .(1)当E为 的中点时,点F坐标为 .
(2)在点E运动过程中, 最小值为 .
三、解答题(本大题共6小题,共58分)
19.(8分)如图,已知 .
(1)尺规作图:过点A作直线 (保留作图痕迹,不写作法);
(2)在l上截取 (点D在点A的右侧),连接 ,线段 与 相于点O, 过点O且
与线段 分别交于点E,F.请在(1)图中补全图形,并求证: .
20.(8分)如图,已知 , 的平分线和 的平分线相交于点E,连接 并延长
交 于点D,且D恰好为 的中点.
(1)求证: ;
(2)求证: .21.(10分)如图,矩形 中, , ,点E,F分别在边 , 上,且 .
(1)如图1,连接 ,当四边形 为菱形时,求 的长;
(2)点M,N在对角线 上, 顺次连接E、M、F、N,当四边形 为矩形时,
求 的长.
22.(10分)如图1,在边长为2的正方形 中,点 是射线 上一动点,连接 ,以 为
边在直线 右侧作正方形 .
(1)当点 在线段 上,连接 ,求证: ;
(2)当点 是线段 中点,连接 ,求线段 的长;
(3)如图2,点 在线段 的延长线上,连接 ,若 的延长线恰好经过 的中点 ,求线段
的长.23.(10分)如图1,在平行四边形 中,E,F分别为 , 的中点,连接 , .
(1)求证: ;
(2)如图2,连接 ,且 ,O为 的中点.
① 的中点为M,连接 , ,试判断四边形 的形状,并说明理由;
②如图3, 平分 交 于点G,连接GO,若 , ,求 的长.
24.(12分)已知正方形 ,点 分别在边 、 上,连接 ,且 .
(1)如图1,求证: ;
(2)如图2,连接 交 于点 ,过点 作 于点 ,交 于点 ,连接 ,
求证: ;
(3)如图3,在 (2)的条件下,连接 交 于点 ,过点 作 于点 ,交 的
延长线于点 ,若 , ,求 的长.参考答案:
1.D
【分析】根据轴对称确定最短路线,即可得到答案.
解:根据轴对称确定最短路线问题,过村庄 作河岸的垂线并且等于河的宽度,
然后与村庄 连接与河岸 相交于一点 ,
过点 作 与 相交于点 ,连接 ,则 即为最短路径,
如图 所示,
故选:D.
【点拨】本题考查了轴对称确定最短路线问题,利用的原理为平行四边形的对边相等,难度较大.
2.A
【分析】根据题意画出相应的图形,如图所示,由 为三角形 的中位线,根据中位线定理得到
与 平行,根据两直线平行,同位角相等得到 ,同理根据三角形中位线定理得到
与 平行,再根据两直线平行,同位角相等及等量代换得到 ,得到四边形 是矩形.
解:如图,
,设 相交于点O,
,
又 点 、 分别是 、 边的中点,
是三角形 的中位线,
,
,
又 点 、 分别是 、 各边的中点,
是三角形 的中位线,
,
,
∴
即四边形 是矩形.
故选:A.【点拨】此题考查了矩形的性质,三角形的中位线定理,以及平行线的性质.这类题的一般解法是:
借助图形,充分抓住已知条件,找准问题的突破口,由浅入深多角度,多侧面探寻,联想符合题设的有关
知识,合理组合发现的新结论.
3.B
【分析】设AD与CE交于点O,由平行四边形的性质和折叠的性质得到证明△AOE≌△COD,△OAC
和△OED都是等腰三角形即可得到答案.
解:设AD与CE交于点O,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB=CD,∠B=∠ODC, ,BC=AD,
∴∠CAD=∠ACB,
由折叠的性质可得:AE=AB,∠B=∠AEO,BC=CE,
∴AE=CD,∠AEO=∠CDO,AD=CE,
又∵∠AOE=∠COD,
∴△AOE≌△COD(AAS),
∴OD=OE,
∴OA=OC,
∴∠CAD=∠ACO,∠OED=∠ODE,
∵∠AOC=∠EOD,
∴∠OED+∠ODE=∠OAC+∠OCA,
∴∠CAD=∠ACO=∠OED=∠ODE,
∴与∠CAD度数一定相等的角的个数为4个,
故选B.
【点拨】本题主要考查了平行四边形的性质,折叠的性质,全等三角形的性质与判定,等腰三角形的
性质与判定,证明出△AOE≌△COD是解题的关键.
4.B
【分析】先根据等边三角形的性质证明 ,从而可得 ,同理可得 ,因此四边形 是平行四边形.再证 三点共线, 三点共线.从而可得 与 底相同,
高相同,由此可求得 的面积.
解:
和 都是等边三角形,
,
,
即 ,
,
.
是等边三角形,
,
.
同理可得 ,
∴四边形 是平行四边形.
,
,
三点共线, 三点共线.
作 于G, 于H,
则 ,
且 ,
.
,
.
故选:B.
【点拨】本题主要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,平行四边形的判定.解题的关键是要证明 与 底相同,高相同.
5.B
【分析】延长AE交BC的延长线与点M,通过证明△ACE≌△MCE得到E是AM的中点,AC=MC,同
理延长AD交BC于F,证明D是AF的中点,AB=BF,则DE是三角形的中位线,利用三角形的中位线定
理求解.
解:延长AE交BC的延长线与点M,延长AD交BC于F,
∵CE⊥AE,CE平分∠ACM,
∴∠AEC=∠MEC=90°,∠ACE=∠MCE,
在△ACE和△MCE中,
,
∴△ACE≌△MCE(ASA),
∴AC=MC=b,AE=EM,
同理,AB=BF=c,AD=DF,
∴DE是△AFC的中位线,
∴DE FM,
∵CF=BC﹣BF=a﹣c,
∴FM=MC+CF=b+(a﹣c)=a+b﹣c.
∴DE (a+b﹣c).
故选:B.
【点拨】此题考查的是全等三角形的判定与性质、三角形中位线的性质,熟知全等三角形的判定与性
质及三角形中位线的性质并作出正确的辅助线是解题的关键.
6.C
【分析】设4个全等的直角三角形中较短的直角边长为x,根据勾股定理解 求出x的值,作交 的延长线于点K,易证四边形 是矩形,再用勾股定理解 即可.
解: 大正方形 的面积为5,小正方形 的面积为1,
, ,
设4个全等的直角三角形中较短的直角边长为x,即 ,
则 ,
在 中,由勾股定理得: ,
,
解得 ,
,
M,N分别是 和 的中点,
, .
如图,作 交 的延长线于点K,
则 ,
四边形 是矩形,
, , ,
,
,
故选C.
【点拨】本题考查勾股定理中的弦图问题,涉及矩形的判定与性质,解题的关键是求出全等直角三角
形中较短的直角边长.
7.D【分析】延长 交 轴于点 ,证四边形 是矩形,得 ,再证 ,
, ,从而代入即可得解.
解:延长 交 轴于点 ,如图,
∵ 轴, 轴, ,
∴四边形 是矩形,
∴ .
∵ 平分 , ,
∴ .
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ .
∵ 轴,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
故选:D.
【点拨】本题主要考查了直角三角形的两锐角互余、角平分线的定义、等角对等边、勾股定理以及矩
形的判定及性质,熟练掌握矩形的判定及性质以及等角对等边是解题的关键.
8.C
【分析】利用勾股定理得出 的长,再利用菱形的性质以及等边三角形的性质得出 ,进而得出答案.
解:如图所示:延长 ,过点 作 于点 ,连接 , , ,
,四边形 是菱形,
,
,
设 ,则 , ,
,
,
,
解得: ,
故 ,
连接 ,
, ,
是等边三角形,
是 的中点,
,
, ,
,
设 ,则 ,
故 ,
解得: ,
的值为: .
故选:C.【点拨】本题主要考查了菱形的性质、等边三角形的判定与性质以及勾股定理,利用勾股定理得出
的长是解题关键.
9.D
【分析】本题考查了正方形的性质,菱形的判定与性质,连接 , 交 于点O,先利用勾
股定理求出 ,由题意易得四边形 是菱形,推出 与 互相垂直且平分,利用勾股定理求出
,易得 ,即可得出结果.
解:如图,连接 , 交 于点O,
四边形 是正方形,且边长为 ,
,
由题意知四边形 是菱形,且边长为 ,
与 互相垂直且平分,
,
,
中, ,
,
,
故选:D.
10.D【分析】由正方形的性质可得 ,再由 ,
,即可判断(1);证明 即可得到 ,再根据角之间的
关系可得 ,即可判断(2);作 交 于 , 交 于 ,证明
, , ,得到三角形之间的面积关系,即可
判断(3);作 交 于 , 交 于 ,则 ,证明 ,
,得到三角形之间的面积关系,再由 ,进行计算即
可得到答案.
解: 四边形 和 都是正方形,
, , ,
, ,
,故(1)正确,符合题意;
在 和 中,
,
,
, ,
如图,令 和 交于点 , 和 交于点 ,
,
, ,
,,
,
,故(2)正确,符合题意;
作 交 于 , 交 于 ,
四边形 是正方形,
, ,
,
,
, ,
,
,
,
在 和 中,
,
,
, ,
同理可得: ,
, ,
,
,
,
,
, ,
,,故(3)正确,符合题意;
作 交 于 , 交 于 ,则 ,
四边形 为梯形,
同理证得: , ,
, , , , , ,
,故(4)正确,符合题意;
综上所述,正确的有(1)(2)(3)(4),共4个,
故选:D.
【点拨】本题考查了正方形的性质、全等三角形的判定与性质、三角形面积公式,熟练掌握正方形的
性质以及三角形全等的判定与性质,找准个图形之间的面积关系,添加适当的辅助线,是解此题的关键.
11. 或【分析】分两种情况,画出图形,根据勾股定理解三角形全等的性质求解.
解:(1)当E再线段 上时:如图1,
延长 AF交 的延长线于M,过E作 于G
设 ,则
在 中, , ,
,
平分
∴4+x+4=3x,
解得:
在 中, ,
,
.
当E在 的延长线上时,如图2,延长 交 的延长线于M,过E作 于G,
设 ,则
在 中, , ,,
平分
解得:
在 中, ,
,
故答案为 或 .
【点拨】本题考查了平行四边形的性质,本题的解题关键在于熟练掌握勾股定理和三角形全等的性质.
运用了数形结合的思维.
12.
【分析】本题考查三角形中位线定理,勾股定理等知识.连接 ,取 中点 ,连接 , ,
由三角形中位线定理推出 , , , ,再证明 ,根据勾股定
理即可求出 的长.
解:连接 ,取 中点 ,连接 , , 交 于点H.∵ , 分别为 , 的中点,
是 的中位线, 是 的中位线,
, , , ,
∵ ,
∴ ,
∵ ,
,
∴在 中, .
故答案为:
13.
【分析】如图:作 于 ,先证 可得 ,再说明 ,然后
证明四边形 是矩形得到 ,最后根据 即可解答.
解:如图:作 于 ,
是等腰直角三角形,
, ,
,
,,
,
,
的坐标是 ,
,
,
,
四边形 是矩形,
,
.
故答案为: .
【点拨】本题主要考查了矩形的判定与性质、全等三角形的判定与性质等知识点,正确作出辅助线、
构造全等三角形和矩形是解答本题的关键.
14.
【分析】连接 ,则 过点O,先证明 是 的中位线,再根据中位线性质求出 ,再在
中,根据勾股定理即可求出结果.
解:连接 ,则 过点O,
,
,
在菱形 中, ,
是 的中位线,
,在 中, .
故答案为: .
【点拨】本题考查了菱形的性质,中位线的性质,勾股定理,本题的关键是辅助线的作法.
15.
【分析】本题主要考查最短问题,熟练掌握题意是解题的关键.根据题意可得点 在对角线上时
最小.
解:根据题意可得点 在对角线上时, 最小,
,
.
,
当 是直径且在对角线上时, 的值最小,
即
故答案为: .
16.
【分析】根据菱形的面积等于边长×高,菱形的高为矩形的宽,是定值,得到当菱形的边长最短和边
长最长时,菱形的面积最小和最大,进而得到当菱形的变成为矩形的宽时,菱形的边最短,菱形长的对角
线和矩形的对角线重合时,边长最长,进行求解即可.
解:∵菱形的高为矩形的宽,
∴当菱形的边长最短时,菱形的面积最小,此时菱形的边长为矩形的宽,如图:∴ 的最小值为 ;
当当菱形的边长最长时,菱形的面积最大,此时菱形的一条对角线与矩形的对角线重合,如图:
设菱形的变成为 ,则: ,
∴ ,
在 中, ,即: ,
∴ ,
此时: ,
∴ .
【点拨】本题考查菱形性质,矩形的性质,勾股定理.熟练掌握相关性质,确定 的最大值和最小值,
是解题的关键.
17.①②③④
【分析】过点 作 于点 ,交 于点 ,连接 , 绕点 顺时针旋转 至
,过点 作 ,使得 ,连接 ,根据正方形的性质,利用全等三角形即可求
解.
解:①∵四边形 是正方形
∴故①正确;
②过点 作 于点 ,交 于点 ,连接 ,如图:
由正方形的对称性可知:
∴四边形 是矩形
且 为 的中点
是等腰直角三角形
∴
故②正确;③ 绕点 顺时针旋转 至 ,如上图:
∴
故③正确;
④过点 作 ,使得 ,连接 ,如上图:
是等腰直角三角形
∴
故④正确;
故答案为:①②③④
【点拨】本题考查了正方形的旋转、全等三角形的判定于性质、勾股定理等.熟记相关结论,作出辅
助线是解题关键.
18.
【分析】(1)根据正方形的性质得出 , ,
根据垂直得出 ,再证明 ,得出 ,求出 ,即可得出答案;(2)根据(1)可知: ,设 ,得出 ,在 中,
,求出 ,根据配方法可得 的最小值,
再根据平行四边形的性质即可得出答案.
(1)解:∵四边形 是正方形,
∴ , ,
∴ , ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∵E为 的中点, ,
∴ ,
∴ ,
∴ ;
故答案为: ;
(2)根据(1)可知: ,
设 ,
∵E为x轴正半轴上一动点,∴ ,
在 中, ,
∴ ,
根据配方法可知: 的最小值为:18,
∵四边形 是平行四边形,
∴ ,
故答案为: .
【点拨】本题考查正方形的性质,平行四边形的性质,勾股定理,掌握这些知识点是解题的关键.
19.(1)见分析;(2)见分析
【分析】(1)作法一:利用平行四边形的性质完成;
作法二:利用平行线的判定完成,
(2)按照题目条件补全图形即可;先证明四边形 是平行四边形,再证明 即可
完成证明.
(1)解:两种作法如下:
如图所示,直线l是过点A且平行于 的直线.
(2)解:补全的图形如下:
(注:补全图形并字母标注正确).
证明:∵ ,
∴四边形 是平行四边形,
∴又∵
∴
∴
【点拨】本题考查了尺规作图—作已知直线的平行线,平行四边形的判定与性质,全等三角形的判定
与性质等知识,掌握这些知识是关键.
20.(1)见分析;(2)见分析
【分析】(1)根据等腰三角形与角平分线的定义推出 ,根据等腰三角形三线合一的性质得
出 ,再根据 可证明结论;
(2)根据(1)的距离得出 ,再根据平行四边形的判定证明四边形 是平行四边形即可
得出结论.
(1)解:证明:(1)∵ 平分 ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∵ 平分 , ,
∴ ,
在 和 中,
,
∴ ;
(2)由(1)知, ,
∴ ,
∵D是 的中点,
∴ ,
∴ ,
又∵ ,
∴四边形 是平行四边形,∴ .
【点拨】本题考查了全等三角形的判定与性质,平行四边形的判定与性质,等腰三角形的性质,熟练
掌握各性质定理是解题的关键.
21.(1) 的长为6;(2) 的长为 或
【分析】(1)由四边形 是矩形, , ,得到 ,由四边形
是菱形,则 ,得到 ,则 ,解得 即可;
(2)分 和 两种情况分别进行求解即可.
解:(1)∵四边形 是矩形, , ,
∴ ,
∵四边形 是菱形,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴解得 ,
∴ 的长为6.
(2)当 时,如图2,作 于点G,
∵ ,
∴ ,
∵四边形 是矩形,
∴ ,
∵ ,∴四边形 是矩形,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ;
当 时,如图3,作 于点H,
∵ ,
∴四边形 是矩形,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
综上所述, 的长为 或 .
【点拨】此题考查了矩形的判定和性质、菱形的性质、勾股定理等知识,熟练掌握矩形的判定和性质、
菱形的性质是解题的关键.22.(1)见分析;(2) ;(3)
【分析】(1)连接 ,可证得 ,即可证得结论;
(2)过点 作 ,垂足为点 ,可证得 ,得出 ,
即可求解;
(3)在 的延长线取一点 ,使得 ,连接 ,证明 ,再证明
为等腰直角三角形,进而得 ,即可求解.
解:(1)证明:如图,连接 ,
∵四边形 和四边形 都是正方形
∴ , ,
∴
在 和 中,
∴
∴
(2)解:过点 作 ,垂足为点
∵四边形 和四边形 都是正方形∴ ,
∴
在 和 中,
∴
∴ ,
∴
∴
∵点 是线段 中点,且正方形 的边长为2
∴
∴
(3)解:在 的延长线取一点 ,使得 ,连接
∵ 是 中点
∴
在 和 中,
∴
∴ ,
∴∴
∵
∴
∴ 为等腰直角三角形
∴
∴
∴ ,
∴
∴
∴
【点拨】本题考查了正方形的性质,等腰三角形的性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理等知识,
熟练掌握全等三角形的性质是解题关键.
23.(1)见分析;(2)①四边形 是菱形,见分析.② 12
【分析】(1)根据一组对边平行且相等的四边形是平行四边形判定证明即可.
(2)① 根据三角形中位线定理,结合菱形的判定证明即可.
② 过点G作 于点N,过点O作 于点M,利用角的平分线性质定理,三角形全等的
判定和性质,平行线分线段成比例定理,三角形中位线定理计算即可.
解:(1)∵平行四边形 ,
∴ , ,
∵ E,F分别为 , 的中点,
∴ ,
∴ , ,
∴四边形 是平行四边形,
∴ .
(2)①四边形 是菱形.理由如下:
∵E为 的中点,O为 的中点.
∴ ;∵E为 的中点, 的中点为M,.
∴ ;
∴四边形 是平行四边形;
∵ ,
∴ ,
∴四边形 是菱形.
②过点G作 于点N,过点O作 于点M,
∵E为 的中点, , ,
∴ , ,
∵ 平分 , ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ , ,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,∵ ,
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ .
【点拨】本题考查了平行四边形的判定和性质,菱形的判定,角的平分线性质定理,三角形全等的判
断和性质,三角形中位线定理,等腰三角形的三线合一性质,熟练掌握菱形的判定,中位线定理,三角形
全等的判定和性质是解题的关键.
24.(1)见分析;(2)见分析;(3)8
【分析】(1)根据正方形性质,得 , ,得证 ,结合两个
锐角互余,推出 ,即可作答.
(2)易证 ,过 作 于 , 于 ,可证明四边形 是矩形,
进行角的运算,得 ,即可作答.
(3)设 , ,得 ,则 ,结合
, , ,根据勾股定理,列式计算,即可作答.
解:(1)证明: 四边形 是正方形,
, ,
,
,
,
设 , 交于点M,
在 中, ,在 中, ,
,
(2)证明: 四边形 是正方形
, ,
,
,
,
过 作 于 , 于 ,
,
∴ ,
,
,
,
四边形 是矩形,
,
,
,
,
,
,(3)证明: ,
,
设 ,
,
,
,
,
,
设 ,
,
,
,
;
在 上取一点 ,使 ,
连接 ,
易证 ,
, ,
,
,
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在 , ,
解得 ,;
【点拨】本题考查了全等三角形的判定与性质综合:直角三角形的两个锐角互余、正方形和矩形的性
质、勾股定理,难度较大,综合性较强,解题关键是正确作出辅助线证明全等.