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第二十章 勾股定理(高效培优单元自测·强化卷)
(考试时间:120分钟 试卷满分:120分)
一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目
要求的。)
1.以下列长度的三条线段围成的三角形是直角三角形的是( )
1 1 1
A.32、42、52 B. , , C.9,12,15 D.❑√3,❑√4,❑√5
3 4 5
【答案】C
【解答】解:A、∵(32)2+(42)2≠(52)2,
∴长度为32、42、52的三条线段不能围成直角三角形,不符合题意;
1 1 1
B、∵( )2+( )2≠( )2,
4 5 3
1 1 1
∴长度为 、 、 的三条线段不能围成直角三角形,不符合题意;
3 4 5
C、∵92+122=152,
∴长度为9、12、15的三条线段能围成直角三角形,符合题意;
D、∵(❑√3)2+(❑√4)2≠(❑√5)2,
∴长度为❑√3、❑√4、❑√5的三条线段不能围成直角三角形,不符合题意;
故选:C.
2.在△ABC中,∠C=90°,AB=6,BC=2,则AC2的值为( )
A.4 B.16 C.32 D.40
【答案】C
【解答】解:在△ABC中,∠C=90°,AB=6,BC=2,
∴AC2=AB2﹣BC2=36﹣4=32,
故选:C.
3.若△ABC的三边分别是a,b,c,则下列条件不能判断△ABC是直角三角形的是( )
A.∠A=∠B+∠C B.∠A:∠B:∠C=3:4:5
C.a=5,b=12,c=13 D.a=1,b=❑√2,c=❑√3
【答案】B
【解答】解:A、∵∠A=∠B+∠C,∠A+∠B+∠C=180°,
∴2∠A=180°,则∠A=90°,
∴△ABC是直角三角形,不符合题意;B、∵∠A:∠B:∠C=3:4:5,
∴设∠A=3k,∠B=4k,∠C=5k,则3k+4k+5k=12k=180°,
解得k=15°,
∴∠A=45°,∠B=60°,∠C=75°,
∴△ABC不是直角三角形,符合题意;
C、∵52+122=25+144=169,132=169,
∴52+122=132,
∴△ABC是直角三角形,不符合题意;
D、∵12+ (❑√2) 2= 1+ 2=3,(❑√3) 2=3,
∴12+ (❑√2) 2=(❑√3) 2 ,
∴△ABC是直角三角形,不符合题意,
故选:B.
4.如图,数轴上的点C表示的数是2,BC⊥OC于点C,且BC=1,连接OB,以点O为圆心,OB长为半
径画弧与数轴交于点A,则点A表示的数是( )
A.❑√5 B.−❑√5 C.2−❑√5 D.❑√5−2
【答案】A
【解答】解:由数轴上的点C表示的数是2,BC⊥OC于点C,且BC=1,以点O为圆心,OB长为半径
画弧,
得OA=OB=❑√12+22=❑√5,
则点A表示的数是❑√5.
故选:A.
5.如图,在△ABC和△ABD中,AB=AC=AD,AC⊥AD,AE⊥BC于点E,AE的反向延长线与BD交于
点F,连结CD,则线段BF,DF,CD三者之间的关系为( )A.BF﹣DF=CD B.BF+DF=CD
C.BF2+DF2=CD2 D.2BF﹣2DF=CD
【答案】C
【解答】解:如图,连接CF,
∵AC=AD,AC⊥AD,
∴∠ACD=45°=∠ADC,
∵AB=AC=AD,
∴∠ABC=∠ACB,∠ADB=∠ABD,
∵∠ABC+∠ACB+∠ADB+∠ABD+∠ACD+∠ADC=180°,
∴∠CBD=45°,
∵AB=AC,AE⊥BC,
∴AE是线段BC的垂直平分线,
∴BF=CF,
∴∠CBD=∠BCF=45°,即∠CFD=90°,
∴BF2+DF2=CD2=AC2+AD2.
故选:C.
6.如图,某港口P位于东西方向的海岸线上.“远航”号、“海天”号轮船同时离开港口,各自沿一固
定方向航行,“远航”号沿东北方向航行,每小时航行 16海里,“海天”号沿西北方向航行,每小时
航行12海里.它们离开港口1.5小时后分别位于点Q,R处,此时两船的距离是( )A.32海里 B.42海里 C.40海里 D.30海里
【答案】D
【解答】解:“远航”号沿东北方向航行,“海天”号沿西北方向航行,
∴∠1=∠2=45°,
∴∠RPQ=∠1+∠2=90°,
∵“远航”号每小时航行16海里,“海天”号每小时航行12海里,它们离开港口1.5小时,
∴PQ=16×1.5=24(海里),PR=12×1.5=18(海里),
在直角三角形PRQ中,由勾股定理得:QR=❑√PR2+PQ2=❑√242+182=30(海里),
∴此时两船的距离是30海里,
故选:D.
7.如图,在Rt△ABC中,分别以这个三角形的三边为边长向外侧作正方形,面积分别记为S ,S ,S ,若
1 2 3
S +S ﹣S =24,则图中阴影部分的面积为( )
3 2 1
A.6 B.12 C.10 D.8
【答案】A
【解答】解:在Rt△ABC中,由勾股定理得:AC2+AB2=BC2,
即S +S =S ,
1 2 3
∵S +S ﹣S =24,
3 2 1
∴S =12,
2
1
由图形可知,阴影部分的面积= S =6,
2 2
故选:A.
8.如图,将一根24cm长的筷子,置于一个底面直径为 15cm,高为8cm的圆柱形水杯中,设筷子露在杯
子外面的长度为hcm,则h的值最小为( )cm.A.7 B.8 C.16 D.17
【答案】A
【解答】解:如图,当筷子的底端在A点时,筷子露在杯子外面的长度最短,
在Rt△ABD中,AD=15cm,BD=8cm,
∴AB 17(cm),
=❑√AD2+BD2=❑√152+82=
∴此时h最小 =24﹣17=7(cm),
即h的值最小为7cm,
故选:A.
9.我国古代称直角三角形为“勾股形”,并且直角边中较短边为勾,另一直角边为股,斜边为弦.如图1
所示,数学家刘徽将“勾股形”分割成一个正方形和两对全等的直角三角形,后人借助这种分割方法所
得的图形证明了勾股定理.如图2所示长方形是由两个完全相同的“勾股形”拼接而成,若AC=6,
CD=2,则长方形的面积为( )
A.52 B.104 C.48 D.96
【答案】C
【解答】解:设BD=BE=x,
∵AC=6,CD=2,
∴AF=AC﹣CD=6﹣2=4,BC=x+2,
则AE=AF=4,
∴AB=x+4,由勾股定理得:AB2=AC2+BC2,即(x+4)2=62+(x+2)2,
解得:x=6,
∴BC=6+2=8,
∴长方形的面积为:6×8=48,
故选:C.
10.如图,△ABC与△ACD均为直角三角形,且∠ACB=∠CAD=90°,AD=2BC=6,AB:BC=5:3,
点E是BD的中点,则AE的长为( )
3 5
A. B. C.2 D.3
2 2
【答案】B
【解答】解:延长AE交BC的延长线于点F,
∵∠ACB=∠CAD=90°,
∴AD∥BF,
∴∠DAE=∠F,
∵点E是BD的中点,
∴DE=BE,
在△DAE和△BFE中,{
∠DAE=∠F
)
∠DEA=∠BEF ,
DE=BE
∴△DAE≌△BFE(AAS),
∴BF=AD=6,AE=FE,
∵AD=2BC=6,
∴BC=3,
∵AB:BC=5:3,
∴AB=5,
∵∠ACB=90°,
∴ ,∠ACF=90°,
AC=❑√AB2−BC2=❑√52−32=4
在Rt△ACF中,由勾股定理得 ,
AF=❑√AC2+CF2=❑√42+32=5
5
∴AE=FE= ,
2
故选:B.
11.如图,一个棱长为4cm的正方体盒子上,一只蚂蚁在D C 的中点M处,它到BB 的中点N的最短路
1 1 1
线是( )
A.8 B.2❑√5 C.2❑√10 D.4❑√2
【答案】D
【解答】解:①沿CC 展开,如图所示,
1
MN 2 (cm).
=❑√B N2+B M2=❑√22+62= ❑√10
1 1②沿B C 展开,MN 4 (cm),
1 1 =❑√M H2+N H2=❑√42+42= ❑√2
4❑√2<2❑√10,
∴最短路线长是4❑√2cm,
故选:D.
12.如图①的图案称“赵爽弦图”,是我国汉代数学家赵爽在注解《周髀算经》时给出的,它由四个全等
的直角三角形围成一个大正方形,中间是个小正方形,如图②是“赵爽弦图”经修饰后的图形,四边
形 ABCD 与四边形 EFGH 均为正方形,H 是 DE 的中点.若 AD 的长为 5,则阴影部分的面积为
( )
A.15 B.16 C.17 D.18
【答案】A
【解答】解:∵四边形ABCD与四边形EFGH均为正方形,点H是DE的中点,
∴E,F,G分别为AF,BG,CH的中点,
AE=EH=DH=HG=CG=FG=BF=EF,
1
∴S =S =S =S = S ,ED=2AE,
△AEH △DHG △CGF △BFE 2 正 方 形EFGH
∴S阴影 =3×S正方形EFGH ,
依题意,∠AED=90°,
∴AD2=DE2+AE2=4AE2+AE2=5AE2,
∵AD的长为5,
∴25=5AE2,
∴AE=❑√5(负值已舍去),
即EH=AE=❑√5,∴ S =(❑√5) 2=5 ,
正 方 形EFGH
∴S阴影 =3×5=15,
故选:A.
二、填空题(本题共6小题,每小题2分,共12分.)
13.在△ABC中,∠A,∠B,∠C的对边分别是a,b,c,已知∠C=90°,a:b=3:4,c=10,则a=
6 .
【答案】6.
【解答】解:∵a:b=3:4,
∴设a=3k,b=4k,
∵在△ABC中,∠A,∠B,∠C的对边分别是a,b,c,∠C=90°,
∴a2+b2=c2,
∵c=10,
∴(3k)2+(4k)2=102,
解得k=2(负值舍去),
∴a=3k=6,
故答案为:6.
14.如图,有两棵树,一棵高6米,另一棵高3米,两树相距4米,一只鸟从一棵树的最高处飞到另一棵
树的最高处,则小鸟至少飞行 5 米.
【答案】5.
【解答】解:由题意可知:AC=4米,BC=6﹣3=3(米),
由勾股定理得:AB 5(米),
=❑√AC2+BC2=❑√42+32=
则小鸟至少飞行5米,
故答案为:5.
15.如图,有一块四边形花圃ABCD,∠ADC=90°,AD=4m,AB=13m,BC=12m,DC=3m,该花圃的面积为 2 4 m2.
【答案】24
【解答】解:连接AC,
∵AD=4m,CD=3m,∠ADC=90°,
∴AC 5(m),
=❑√32+42=
1
△ACD的面积= ×3×4=6(m2),
2
在△ABC中,
∵AC=5m,BC=12m,AB=13m,
∴AC2+BC2=AB2,
∴△ABC为直角三角形,且∠ACB=90°,
1
∴直角△ABC的面积= ×12×5=30(m2),
2
∴四边形ABCD的面积=30﹣6=24(m2).
故答案为:24.
16.如图1,跷跷板是常见的一种游戏.跷跷板一端着地时如图2,支柱OM⊥地面MN,OA=OB,PC为
握把,且PC⊥AB于C,AC=40cm,OM=70cm.跷跷板可以绕点O转动,如图3是跷跷板水平时即
EF∥MN,此时点A、C、D、B对应点分别为点E、G、H、F,恰有AE=AG.则跷跷板AB的长为
265 cm.【答案】265.
【解答】解:由题意得,EG=AC=40cm,OE=OA,
过A作AP⊥EG于P,
∵AE=AG,
1
∴PE=PG= EG=20(cm),
2
∵EF∥MN,
∴AP=OM=70cm,
在Rt△APO中,AP2+PO2=AO2,
∴702+(AO﹣20)2=AO2,
265
∴AO= (cm),
2
∴AB=2OA=265(cm),
故答案为:265.
17.观察下列一组数:
列举:3、4、5,猜想:32=4+5;
列举:5、12、13,猜想:52=12+13;
列举:7、24、25,猜想:72=24+25;
…
列举:13、b、c,猜想:132=b+c;
请你分析上述数据的规律,结合相关知识求得b= 8 4 ,c= 8 5 .
【答案】84;85
32−1 32+1
【解答】解:在32=4+5中,4= ,5= ;
2 2
52−1 52+1
在52=12+13中,12= ,13= ;
2 2
…132−1 132+1
则在13、b、c中,b= =84,c= =85.
2 2
18.如图,点A是射线BM外一点,连接AB,若AB=5cm,点A到BM的距离为3cm,动点P从点B出发
25
沿射线BM以2cm/s的速度运动.设运动的时间为t秒,当△ABP为直角三角形时,t的值为 2 或
8
.
25
【答案】2或 .
8
【解答】解:过点A作AH⊥BM,
由条件可知AH=3cm,
∵AB=5cm,
根据勾股定理,得 ,
BH=❑√AB2−AH2=4cm
当∠APB=90°时,如图所示:
此时点P与点H重合,则BP=BH=4cm,
根据题意得2t=4,
解得t=2;
当∠BAP=90°时,如图所示:
∵AB=5cm,BP=2tcm,AH=3cm,BH=4cm,
∴HP=(2t﹣4)cm,
根据感觉到了可得:
AP2=BP2﹣AB2=4t2﹣25,AP2=AH2+HP2=9+(2t﹣4)2,
∴4t2﹣25=9+(2t﹣4)2,25
解得t= ;
8
25
综上所述,t的值为2或 ,
8
25
故答案为:2或 .
8
三、解答题(本题共8小题,共72分,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)
19.(8分)在Rt△ABC中,∠C=90°.
(1)若a=b=4,求c;
(2)若a=5,∠A=30°,求b,c.
【答案】(1)4❑√2;
(2)b=5❑√3,c=10.
【解答】解:(1)∵在Rt△ABC中,∠C=90°,a=b=4,
∴ ;
c=❑√a2+b2=❑√42+42=4❑√2
(2)在Rt△ABC中,∠C=90°.a=5,∠A=30°,
1
∴a= c,
2
∴c=2a=10,
∴ .
b=❑√c2−a2=❑√102−52=5❑√3
2 √x √1
29.(8分)已知一个三角形ABC的三边长分别为:AB= ❑√9x,BC=6❑ ,AC=2x❑ .
3 4 x
(1)判断三角形ABC的形状,并求它的周长(要求结果化简);
(2)求三角形ABC的面积.
【答案】(1)等腰三角形,周长为7❑√x;
3❑√7x
(2) .
4
【解答】解:(1)三角形ABC是等腰三角形;理由如下:2 √x √1
∵AB= ❑√9x=2❑√x,BC=6❑ =3❑√x,AC=2x❑ =2❑√x,
3 4 x
∴AB=AC,
∴三角形ABC是等腰三角形,
三角形ABC的周长=AB+BC+AC=2❑√x+3❑√x+2❑√x=7❑√x;
(2)如图,过A作AD⊥BC于D,BC=3❑√x,
3
∴BD=CD= ❑√x,
2
在直角三角形ABD中,由勾股定理得: √ 1 √ 3❑√x ❑√7x,
AD=❑ AB2−( BC) 2=❑(2❑√x) 2+( ) 2=
2 2 2
1 1 ❑√7x 3❑√7x
∴S = BC⋅AD= ×3❑√x× = .
△ABC 2 2 2 4
21.(8分)如图,某沿海城市A接到台风预警,在该市正南方向340km的B处有一台风中心,沿BC方
向以20km/h的速度移动,已知城市A到BC的距离AD为160km.
(1)台风中心经过多长时间从B点移到D点?
(2)如果在距台风中心200km的圆形区域内都将受到台风的影响,那么A市受到台风影响的时间持续
多少小时?
【答案】(1)台风中心经过15h从B点移到D点;
(2)A市受到台风影响的时间持续12h.
【解答】解:(1)由题意可知,AD⊥BC,AB=340km,AD=160km,
在Rt△ABD中, ,
BD=❑√AB2−AD2=300km∵300÷20=15,
∴台风中心经过15h从B点移到D点;
(2)如图,在射线BC上取点E、F,使得AE=AF=200km,
由AD⊥BC得DE=DF,
在Rt△AED中, ,
ED=❑√AE2−AD2=120km
∴EF=2ED=240km,
∴t=240÷20=12,
∴A市受到台风影响的时间持续12h.
22.(8分)【定义新知】
如果三角形有一边上的中线长恰好等于这边的长,那么称这个三角形为“奇异三角形”.
【应用探究】
(1)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=❑√3,AC=2.求证:△ABC是“奇异三角形”;
(2)已知,等腰△ABC是“奇异三角形”,AB=AC=20,求底边BC的长.(结果保留根号)
【答案】(1)见解析;
(2)10❑√6或8❑√5.
【解答】(1)证明:如图,BD为三角形ABC底边AC上的中线,
1
则CD= AC=1,
2
又∵BC=❑√3,∴BD AC,
=❑√12+(❑√3) 2=2=
∴△ABC是“奇异三角形”;
(2)解:分两种情况:如图,当腰上的中线BD=AC时,则AB=BD,过B作BE⊥AD于E
∵AB=AC=20,
1 1
∴BD=20,ED= AD= AC=5,
2 4
∴CE=10+5=15,
∴Rt△BDE中,BE2=BD2﹣DE2=375,
∴Rt△BCE中, ;
BC=❑√BE2+CE2=❑√375+225=❑√600=10❑√6
如图,当底边上的中线AD=BC 时,则AD⊥BC,且AD=2BD,
设BD=x,则x2+(2x)2=202,
∴x2=80,
又∵x>0,
∴x=❑√80=4❑√5,
∴BC=2x=8❑√5,
综上所述,底边BC的长为10❑√6或8❑√5.
23.(10分)如图,在△ABC中,∠C=90°,∠A=30°,BC=18cm,动点P从点A出发,以2cm/s的速
度沿AB向终点B运动,动点Q同时从点B出发,以1cm/s的速度沿BC向终点C运动,其中一点到达
终点时,另一点随之停止运动,设运动时间为ts.(1)求AC的长;
(2)P、Q在运动过程中,是否存在某一时刻,使得△PBQ是直角三角形?若存在,求出此时t的值;
若不存在,请说明理由.
【答案】(1)18❑√3cm;
72
(2)9或 .
5
【解答】解:(1)∵∠C=90°,∠A=30°,BC=18cm,
∴AB=2BC=36cm,
由勾股定理,得: ,
AC=❑√AB2−BC2=❑√362−182=18❑√3(cm)
(2)∵∠C=90°,∠A=30°,
∴∠B=90°﹣30°=60°,
当∠PQB=90°时,∠BPQ=90°﹣60°=30°,
1 1
∴BQ= BP,即t= ×(36−2t),
2 2
解得,t=9,
当∠QPB=90°时,∠BQP=90°﹣60°=30°,
∴B Q=2 B P,即t=2×(36﹣2t),
72
解得,t= ,
5
72
综上所述,t为9或 时,△PBQ是直角三角形.
5
24.(10分)当直角三角形的三边长都是正整数时,我们称这三个数为勾股数.
如:3,4,5都是正整数,且32+42=52,所以3,4,5是勾股数.
(1)当n是大于1的整数时,2n,n2﹣1,n2+1是否是勾股数,说明理由;
n2−1 n2−1
(2)当n是大于1的奇数时,若n, ,x是勾股数,且x>n,x> ,求x.(用含n的式子
2 2
表示)
【答案】(1)2n,n2﹣1,n2+1是勾股数,理由见解析;n2+1
(2)x= .
2
【解答】解:(1)2n,n2﹣1,n2+1是勾股数,
理由:∵(2n)2+(n2﹣1)2
=4n2+n4﹣2n2+1
=n4+2n2+1
=(n2+1)2,
∴2n,n2﹣1,n2+1是勾股数;
n2−1 n2−1
(2)∵n, ,x是勾股数,且x>n,x> ,
2 2
n2−1
∴x2=n2+( )2
2
n4−2n2+1
=n2+
4
n4+2n2+1
=
4
(n2+1) 2
= ,
4
n2+1
∴x= .
2
25.(10分)小亮在网上搜索到下面的文字材料:在x轴上有两个点它们的坐标分别为(a,0)和(c,
0),则这两个点所成的线段的长为|a﹣c|;同样,若在y轴上的两点坐标分别为(0,b)和(0,d),
则这两个点所成的线段的长为|b﹣d|.如图,在直角坐标系中的任意两点P ,P 其坐标分别为(a,b)
1 2
和(c,d),分别过这两个点作两坐标轴的平行线,构成一个直角三角形,其中直角边 P Q=|a﹣c|,
1
P Q=|b﹣d|,利用勾股定理可得:线段P P 的长为 .
2 1 2 ❑√(a−c) 2+(b−d) 2
根据上面材料,回答下面的问题:
(1)在平面直角坐标系中,已知A(3,2),B(4,5)则线段AB的长为 ❑√10 ;
(2)若点C在y轴上,点D的坐标是(4,0),且CD=5,则点C的坐标是 ( 0 , 3 )或( 0 ,﹣
3 ) ;
(3)已知△ABC的三个顶点坐标分别为A(1,3),B(3,0),C(﹣2,1),请判断△ABC的形状,
并说明理由.【答案】(1)❑√10;
(2)(0,3)或(0,﹣3);
(3)△ABC是等腰直角三角形,理由见解答:
【解答】解:(1)∵A(3,2),B(4,5),
∴ ,
AB=❑√(3−4) 2+(2−5) 2=❑√(−1) 2+(−3) 2=❑√1+9=❑√10
故答案为:❑√10;
(2)设点C的坐标为(0,y),
∵点D的坐标是(4,0),且CD=5,
∴42+y2=52,
解得:y=3或y=﹣3,
∴点C的坐标为(0,3)或(0,﹣3);
故答案为:(0,3)或(0,﹣3);
(3)△ABC是等腰直角三角形,理由如下:
∵三个顶点坐标分别为A(1,3),B(3,0),C(﹣2,1),
∴ ,
AB=❑√(1−3) 2+(3−0) 2=❑√13
,
BC=❑√(3+2) 2+(0−1) 2=❑√26
,
AC=❑√(1+2) 2+(3−1) 2=❑√13
∴AC=AB, ,
AB2+AC2=(❑√13) 2+(❑√13) 2=26=(❑√26) 2=BC2
∴△ABC是等腰直角三角形.
26.(10分)我们把对角线互相垂直的四边形定义为垂美四边形.
(1)如图1,四边形ABCD为垂美四边形,若AB=a,BC=b,CD=c,DA=d,求证:a2+c2=b2+d2;(2)如图2,在长方形ABCD中,AB=10,AE⊥BD分别交BD、BC于点F、E,AD:BE=4:1,求
BE的长;
(3)在(2)的条件下求AF的长.
【答案】(1)见解答;
(2)5;
(3)4❑√5.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD为垂美四边形,
∴AC⊥BD,
在直角三角形AOB中,由勾股定理得:OA2+OB2=AB2=a2,
在直角三角形COD中,由勾股定理得:OD2+OC2=CD2=c2,
∴a2+c2=OA2+OB2+OD2+OC2;
同理:b2+d2=OA2+OB2+OD2+OC2,
∴a2+c2=b2+d2;
(2)解:如图2,在长方形ABCD中,AB=10,连接DE,
∴CD=AB=10,BC=AD,∠C=90°,
∵AD:BE=4:1,
设BE=x,则AD=BC=4x,EC=BC﹣BE=3x,
∵AE⊥BD,
∴四边形ABED是垂美四边形,
∴AB2+DE2=BE2+AD2,
∵DE2=CD2+EC2,∴102+102+(3x)2=x2+(4x)2,
解得:x=5(舍去负值),
即BE=5;
(3)解:∵BE=5,AD:BE=4:1,
∴AD=20,
在Rt△ABD中,由勾股定理得: ,
BD=❑√AB2+AD2=10❑√5
1 1
∵S = AB⋅AD= BD⋅AF,
△ABD 2 2
AB⋅AD 10×20
∴AF= = =4❑√5.
BD 10❑√5