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专题 01 三角形证明之等腰三角形证明
题型一 等腰三角形的性质
1.如图,在 中, , 为斜边 上的两个点,且 , ,则 的度数为
A. B. C. D.
【解答】解:设 , ,则 , .
,
,
,
.
在 中, ,
,
解得 ,
.故选: .
2.如图, 中, ,点 在 边上,且 ,则 的度数为
A. B. C. D.
【解答】解: ,
,
,
, ,
设 ,则 , ,
可得 ,
解得: ,
则 ,
故选: .
3.已知 , 是一个等腰三角形的两边长,且满足 ,则这个等腰三角形的周长为
10 或 11 .
【解答】解: ,
,
,
解得, , ,
当 是腰长时,等腰三角形的周长 ,
当 是腰长时,等腰三角形的周长 ,
故答案为:10或11.
4.已知两个等腰 , 有公共顶点 , ,连接 , 是 的中点,连接 、 .
(1)如图1,当 与 在同一直线上时,求证: ;
(2)如图1,若 , ,求 , 的长;
(3)如图2,当 时,求证: .
【解答】(1)证明:如图1中,延长 交 于点 .
与 均为等腰直角三角形,
,
点 为线段 的中点,
又 点 为线段 的中点,
为 的中位线,
.
(2)解:如答图 中,延长 交 于点 ,则 与 为等腰直角三角形,, ,
点 为 中点,又点 为 中点,
.
分别延长 与 交于点 ,则 与 均为等腰直角三角形,
, ,
点 为 中点,
又点 为 中点,
.
, ,
,
.
(3)证明:如图2中,延长 交 于点 ,连接 ,则 与 均为等腰直角三角形.
, ,
点 为 中点,
又点 为 中点,
.延长 与 交于点 ,连接 ,则 与 均为等腰直角三角形,
, ,
点 为 中点,
又点 为 中点,
.
在 与 中,
,
,
,
.
5.如图,已知 和 都是等腰直角三角形, , , .连接
交 于 ,连接 交 于 , 与 交点为 ,连接 .
(1)如图1,求证: ;
(2)如图1,求证: 是 的平分线;
(3)如图2,当 , 时,求 的长.
【解答】(1)证明:如图1.
, ,
.
在 和 中,,
,
.
,
.
.
(2)证明:如图1,作 于 , 于 .
由(1)知 ,
, ,
.
点 在 的平分线上.
即 是 的平分线.
(3)如图2.
, ,
.
,
.
在 中
, , ,
.
,
.
在 中
, ,.
.
题型二 等腰三角形的判定
6.下列说法中错误的是
A.三角形的一个外角大于任何一个内角
B.三角形的中线、角平分线、高线都是线段
C.任意三角形的内角和都是
D.三角形按边分可分为三边都不相等的三角形和等腰三角形
【解答】解: 、三角形的一个外角大于与它不相邻的任何一个内角,故说法错误,符合题意;
、三角形的中线、角平分线、高线都是线段,说法正确,不合题意
,故本选项不合题意;
、任意三角形的内角和都是 ,说法正确,不合题意;
、三角形按边分可分为三边都不相等的三角形和等腰三角形,说法正确,不合题意;
故选: .
7.如图, 等腰直角三角形 中, , 、 分别为 、 边上的点,
, 交 于点 ,过点 作 交 的延长线于点 ,交 于
点 .
(1) 求证: 为等腰三角形;
(2) 判断线段 、 与 的数量关系并证明你的结论 .【解答】(1) 证明: 等腰直角三角形 中, ,
, ,
又 , ,
,
,
,
, ,
,
,
,
,
, 为等腰三角形 .
(2) 答: 线段 、 与 的数量关系为 .
证明: 过点 作 的垂线, 交 的延长线于点 . (见 右图), ,
.
,
,
,
, ,
由 (1) 可得 ,
,
又 ,
,
, ,
又 ,
,
,
又 ,
.题型三 等腰三角形的性质与判定的综合
8.如图,已知点 为 内一点, 平分 , , .若 , ,
则 的长为 .
【解答】解:如图,延长 交 于 ,
,
,
平分 ,
,
,
,
,
,
,,
,
,
由勾股定理得: .
故答案为: .
9.如图, 中, , , , 与 的平分线交于点 , ,
,则
A. B. C. D.
【解答】解: , ,
, ,
平分 , 平分 ,
, ,
, ,
, ,
,
故选: .
10.如图,已知 的面积为12, 平分 ,且 于点 ,则 的面积是
A.10 B.8 C.6 D.4
【解答】解:延长 交 于 ,平分 ,
,
,
,
在 和 中,
,
,
,
, ,
,
故选: .
11.如图, 中, , , 是 的角平分线, ,则 的最大值
为 1 0 .
【解答】解:如图:延长 , 交点于 ,
平分 ,
,
,,
在 和 中,
,
,
, ;
,
,即 ;
,
,
当 时, 面积最大,
即 最大面积 .
故答案为10.
12.如图,在 中, 、 分别是 和 的平分线, 于 ,交 于 ,
于 ,交 于 , , , , ,结论① ;② ;
③ ;④ .其中不正确的有A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【解答】解:① 平分 ,
,
,
,
,
,
,
①正确;
②同理得: ,
,
,
②正确;
③ ,
由①知: , ,
中, ,
,
,
③正确;
④当 时, ,
,
,则 与 不相等,
④不正确;
所以本题不正确的有④,
故选: .
13.如图, 中, , 是角平分线, , , 、 为垂足,对于结论:① ;② ;③ 上任一点到 、 的距离相等;④ 上任一点到 、 的距离相
等.其中正确的是
A.仅①② B.仅③④ C.仅①②③ D.①②③④
【解答】解: 是角平分线, , , 、 为垂足,
,且 上任一点到 、 的距离相等;
又 ,根据三线合一的性质,
可得 垂直平分
,
上任一点到 、 的距离相等.
故选: .
14.如图,已知 ,点 、 、 在射线 上,点 、 、 在射线 上;△
、△ 、△ 均为等边三角形.若 ,则△ 的边长为
A. B. C. D.
【解答】解: △ 为等边三角形, ,
, ,同理: ,
,
.
以此类推可得△ 的边长为 ,
故选: .
15.如图,已知等腰 中, , , 于点 ,点 是 延长线上一点,
点 是线段 上一点, ,下面的结论:① ;② 是等边三角形;
③ ;④ ,其中正确的个数是
A.1 B.2 C.3 D.4
【解答】解:如图1,连接 ,
, ,
, ,
,
,
,
, ,
;
故①正确;
,
,
,
,
,,
是等边三角形;
故②正确;
如图2,在 上截取 ,
,
是等边三角形,
, ,
,
,
,
,
在 和 中,
,
,
,
;
故③正确;
如图3,过点 作 于 ,
, ,
,
,
,
;
故④正确.
故选: .16.如图,在 中, , 是 上任意一点,过 分别向 , 引垂线,垂足分别为 ,
, 是 边上的高.
(1) , , 的长之间存在着怎样的等量关系?并加以证明;
(2)若 在底边的延长线上,(1)中的结论还成立吗?若不成立,又存在怎样的关系?请说明理由.
【解答】解:(1) .
证明:连接 ,
则 ,即 ,
,
.
(2)当点 在 延长线上时,(1)中的结论不成立,但有 .
理由:连接 ,则 ,
即
,
,
即 .
同理当 点在 的延长线上时,则有 ,说明方法同上.题型四 等腰三角形的分类讨论
17.若 的三边分别为 , ,8,且 为等腰三角形,则 的周长为 2 9 或 .
【解答】解:当 时,
解得 ,
则 ,
,构不成三角形,
时,不成立;
当 时,
解得, ,
则 ,
此时 的周长为: ,
当 时,
解得, ,
则 ,此时 的周长为: ,
所以, 的周长为29或 ,
故答案为29或 .
18.在等腰 中, , 上的中线 将三角形周长分为15和21两部分,则这个三角形的底
边 长为 1 6 或 8 .
【解答】解: 是等腰 的中线,
设 ,则 ,
又知 将三角形周长分为15和21两部分,
可知分为两种情况,
① ,即 ,解得 ,此时 ;
② ,即 ,解得 ;此时等腰 的三边分别为14,14,8.
经验证,这两种情况都是成立的.
这个三角形的底边长为8或16.
故答案为:16或8.
19.已知等腰三角形的周长是12,设腰长为 ,底边长为 ,那么 关于 的函数关系式为
(写出自变量 的取值范围).
【解答】解:由题意得: ,
,
根据三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边可得: , ,
,
故答案为 .20.如图,在 中, , ,点 在线段 上运动 不与 、 重合),连接 ,
作 , 交线段 于 ,在点 的运动过程中, 的形状也在改变,当 是等腰三
角形时, 的度数是 或 .
【解答】解: ,
,
①当 时, ,
,
此时不符合;
②当 时,即 ,
,
;
;
③当 时, ,
,
;
当 是等腰三角形时, 的度数是 或 ,
故答案为: 或 .
21.在 中, , 的垂直平分线与 所在直线相交所得的锐角为 ,则底角 的度数
是 或 .
【解答】解:当 为锐角三角形时,
如图1,设 的垂直平分线交线段 于点 ,交 于点 ,, ,
,
,
;
当 为钝角三角形时,
如图2,设 的垂直平分线交 于点 ,交 于点 ,
, ,
,
,
,
,
;
综上可知 的度数为 或 ,
故答案为: 或 .
题型五 等腰三角形存在性问题
22.在平面直角坐标系中,点 坐标为 ,点 在 轴上运动,当以点 , 、 为顶点的三角形为
等腰三角形时,点 的个数为
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
【解答】解:如图,当 时,可得 、 满足条件;
当 时,可得 满足条件;
当 时,可得 满足条件,
故选: .
23.如图,在 中, 为钝角, , ,点 从点 出发以 的速度向点
运动,点 同时从点 出发以 的速度向点 运动,其中一个动点到达端点时,另一个动点也随之停
止运动.当 是等腰三角形时,运动的时间是
A. B. C. D.
【解答】解:设运动的时间为 ,
在 中, , ,
点 从点 出发以每秒 的速度向点 运动,点 从点 同时出发以每秒 的速度向点 运动,
当 是等腰三角形时, ,
,
即 ,
解得 .故选: .
24.如图,在平面直角坐标系中,已知点 ,点 是 轴上的一个动点,当 是等腰三角形时,
点 的坐标为 , , , , .
【解答】解: 时, ;
时, , , , .
,设 点坐标为 ,即 ,解得 , , ,
故答案为: , , , , , , .
25.在平面直角坐标系中点 、 分别是 轴、 轴上的点且点 坐标是 , .点 在线
段 上,是靠近点 的三等分点.点 是 轴上的点,当 是等腰三角形时,点 的坐标是
或 或 或 . .
【解答】解: 点 坐标是 , ,
, ,点 在线段 上,是靠近点 的三等分点,
,
过点 作 ,
,
,
为等腰三角形,
当 时,点 的坐标为 或 ;
当 时,点 在 的垂直平分线上,
, ,
,
,
,
,
,
当 时, ,
,
当 为等腰三角形时,点 的坐标为 或 或 或 ,
故答案为: 或 或 或 .
26.如图,正方形 边长为2, 为 上一动点,作 于 ,连接 .当 是以为腰的等腰三角形时, 的长为 或 2 .
【解答】解:过 作 于 ,
四边形 是正方形,
, ,
,
,
,
,
当 是以 为腰的等腰三角形时,此时只能 ,
,
,
,
,
,
,
,
设 ,则 ,在 中,由勾股定理得: ,
,
,
解得: ,
,
,
,
当 与 重合,则 与 重合, 是以 为腰的等腰三角形,此时 ,
故答案为: 或2.
27.如图,在平面直角坐标系 中,一次函数 的图象与 轴交于点 ,与 轴交于点 ,
且与正比例函数 的图象交于点 .
(1)求一次函数 的函数关系式;
(2)求 的面积;
(3)若点 在第二象限, 是以 为直角边的等腰直角三角形,直接写出点 的坐标.
【解答】解:(1) 点 在正比例函数 的图象上,
,得 ,点 的坐标为
点 , 在一次函数 的图象上,
,解得 ,
故一次函数的解析式为: ;
(2)在一次函数 中,令 ,则 ,解得 ,
点 的坐标为
即 ,
点 的坐标为
;
(3)过点 作 轴于点 ,过点 作 轴于点 ,如图,
点 在第二象限, 是以 为直角边的等腰直角三角形,
,
, ,
,
在 和 中,
,
,
, ,即可得出点 的坐标为 ;
同理可得出: ,
, ,
点 的坐标为 .
综上可知点 的坐标为 或 .
28.如图1,平面直角坐标系中,直线 交 轴于点 ,交 轴正半轴于点 .
(1)求点 的坐标;
(2)如图2,直线 交 轴负半轴于点 ,且 , 为线段 上一点,过点 作 轴的平行线
交直线 于点 ,设点 的横坐标为 ,线段 的长为 ,求 与 之间的函数关系式;
(3)在(2)的条件下, 为 延长线上一点,且 ,在线段 上是否存在点 ,使 是
以 为斜边的等腰直角三角形,若存在,请求出点 的坐标;若不存在,请说明理由.【解答】解:(1) 交 轴于点 ,
, ,
直线 解析式为 ,令 , ,
.
(2) , ,
, ,
,
,
,
点 ,
设直线 解析式为 ,
,
,
直线 解析式为 ,
在直线 上,
可设点 ,
轴,且点 在 上,
,(3)过点 作 于 ,
,
轴,
,
,
,
,
, ,
过点 作 于 ,过点 作 于点 ,
,
四边形 是矩形,
,
可设 ,
是以 为斜边的等腰直角三角形,
, ,
,
,
,
,
,, ,
,
,
,
,
,
,
即 ,
在直线 上,
,
, , , , .
29.如图,在平面直角坐标系中, 是坐标原点,直线 与 轴、 轴分别交于 , 两点,
且 ,点 是直线 上的一个动点,连接 .
(1)求 点的坐标和 的值;
(2)求 的面积 与 之间的函数关系式;
(3)探索:
①当点 运动到什么位置时, 的面积是 ?
②在①的情形下, 轴上是否存在一点 ,使 是等腰三角形?若存在,请写出满足条件的所有 点
的坐标;若不存在,请说明理由.【解答】解:(1) ,
, ,
解得 , ,
,
点 , ;
把点 代入 得, ,
解得: ,
(2)直线解析式为 ,
当点 在 轴上方时,即: ,
,
的面积 ,
当点 在 轴下方时,即: ,
,
的面积 ,
(3)当点 在 轴上方时,即: 时,① 面积 ,
当 时, ,
解得: ,
此时 ,
则点 的坐标为 ;
②存在这样的点 .理由如下:
由②知, 的坐标是 ,则 .
如图,
当 是 的顶角顶点时 , 的坐标是 或 ,
当 是 的顶角顶点时 , 与过 的与 轴垂直的直线对称,则 的坐标是 ;
当 是 的顶角顶点时 ,设 ,则
,
解得, ,
则 .
综上所述,符合条件的点 的坐标是: 或 或 或当点 在 轴下方时,即: ,
① 面积 ,
当 时, ,
解得: ,
此时 ,
则点 的坐标为 ;
②不存在这样的点 .理由如下:
由②知, 的坐标是 ,
点 在 轴上,而点 , 也在 轴上,不能构成三角形;
综上所述,符合条件的点 的坐标是: 或 或 或
30.如图1,一次函数 的图象与 轴交于点 ,与 轴交于点 ,与正比例函数 的
图象交于点 .
(1)求一次函数的解析式及点 的坐标;
(2)在 轴上是否存在一点 ,使 是等腰三角形,若存在,请直接写出点 的坐标,若不存在,请
说明理由;
(3)如图 2,过点 作 轴于点 ,点 是线段 上一点, 是 轴正半轴上一点,且
,连接 ,求 的面积的最大值.
【解答】解:(1)将点 、 的坐标代入一次函数表达式得 ,解得 ,故一次函数表达式为: ,
则 ,解得 ,
故点 ;
(2)设点 ,而点 、 的坐标分别为 、 ,
则 ,同理 , ,
当 时,则 ,解得: 或3(舍去 ;
当 时,同理可得: ;
当 时,同理可得: ;
故点 的坐标为 或 或 或 ;
(3)过点 作 轴于点 ,
设: , , 点 ,故 ,
将 围绕点 旋转 得到 ,
则 ,
,
而 , ,
的面积 的面积,当 的面积最小时, 的面积最大,
,
最小时, 的面积最小,
当 时, 的值最小(备注),
,
解得 ,
故 的面积的最大值为 .
备注:设两直角边分别为 , ,斜边为 ,
,
,
当且仅当 时取到最小值,
最小值 ,
即等腰直角的时候的斜边才是最小的.
31.如图1,平面直角坐标系中,直线 交 轴于点 ,交 轴正半轴于点 .
(1)求 的面积;
(2)如图2,直线 交 轴负半轴于点 , , 为线段 (不含 , 两点)上一点,过点
作 轴的平行线交线段 于点 ,设点 的横坐标为 ,线段 的长为 ,求 与 之间的函数关系
式;
(3)在(2)的条件下, 为线段 延长线上一点,且 ,在直线 上方的直线 上是否存
在点 ,使 是以 为斜边的等腰直角三角形?若存在,请求出点 的坐标;若不存在,请说明
理由.【解答】解:(1) 交 轴于点 ,
,
解得 ,
直线 解析式为 ,
令 , , ;
, ,
, ,
,
;
(2) , ,
,
,
点 ,
设直线 解析式为 ,
,,
直线 解析式为 ,
在直线 上,
可设点 ,
轴,且点 在 上,
,
;
(3)过点 作 于 ,
,
轴,
,,
,
在 与 中,
,
,
, ,
过点 作 于 ,过点 作 于点 ,
,
四边形 是矩形,
,可设 ,
是等腰直角三角形,
, ,
,
,
,
,
, ,
,
,
,,
,
,
即 ,
在直线 上,
,
,
, .
32.如图(1), 中, , , , 的平分线 交 于 ,过
点作与 垂直的直线 .动点 从点 出发沿折线 以每秒1个单位长度的速度向终点 运
动,运动时间为 秒,同时动点 从点 出发沿折线 以相同的速度运动,当点 到达点 时 、
同时停止运动.
(1)求 、 的长;
(2)设 的面积为 ,求 与 的函数关系式;
(3)当 在 上 在 上运动时,如图(2),设 与 交于点 ,当 为何值时, 为等
腰三角形?求出所有满足条件的 值.【解答】(1)解: , , ,
,
,
由勾股定理得: ,
平分 ,
,
,
在 中, ,
,
,
答: , .
(2)解:①当 在 上, 在 上时, ,
则 , ,
过 作 于 ,
,
,
, ,
,
即 ;②当 在 上, 在 上时 ,
过 作 于 ,过 作 于 ,
, ,
,
, ,
,
,
, ,
,
即 .
④当 时, 在 点, 在 上,如图(3)
过 作 于 , 于 ,
,由(1)知 ,,
有勾股定理得: ,
,
,
;
综合上述: 与 的函数关系式是: ;
.
(3)解:如图(2), ,
,
, ,
,
平分 ,
,
,
① 时,
,
,,
,
解得: ,
② 时,
此时 ,
,
,
此时不存在;
③ 时,
过 作 于 ,
, ,
,
, ,
, ,
,
,
,
,
,
解得:
综合上述:当 为 或 时, 是等腰三角形.
33.如图,正方形 的边 , 在坐标轴上,点 的坐标为 .点 从点 出发,以每秒1个单位长度的速度沿 轴向点 运动;点 从点 同时出发,以相同的速度沿 轴的正方向运动,规定点
到达点 时,点 也停止运动.连接 ,过 点作 的垂线,与过点 平行于 轴的直线 相交于点
. 与 轴交于点 ,连接 .设点 运动的时间为 .
(1) 的度数为 ,点 的坐标为 (用 表示);
(2)当 为何值时, 为等腰三角形?
(3)探索 周长是否随时间 的变化而变化?若变化,说明理由;若不变,试求这个定值.
【解答】解:(1)如图1,
由题可得: (秒
.
四边形 是正方形,
,
.
,
.
.
, ,
.
在 和 中,.
, .
, ,
.
,
.
点 坐标为 .
故答案为: , .
(2)①若 ,则 ,
②若 ,
则 .
.
.
在 和 中,
.
.
点 与点 重合 .
点 与点 重合 .点 ,
.
此时 .
③若 ,
在 和 中,
.
.
,
.
.
,
.
延长 到点 ,使得 ,连接 ,如图2所示.
在 和 中,
.
, .
, ,
.
.
.
在 和 中,.
.
.
.
.
解得:
综上所述,当 为0秒或4秒或 秒时, 为等腰三角形.
(3) ,
.
周长是定值,该定值为8.
题型六 等边三角形的性质与判定
34.等边 的边长为 6, 是 边上的中线, 是 上的动点, 是 边上的动点,则的最小值 ,若 , 的最小值为 .
【解答】解:如图1,
是等边三角形, 是 边上的中线,
,
点 与点 关于直线 对称,
过 作 交 于 ,
此时, 的值最小, 的最小值 ,
是等边三角形,
,
, , ,
;
的最小值 ;
如图2所示,在 上取 ,连接 ,过点 作 .
为等边三角形,
.
, 是 边上的中线,
.
在△ 和 中, ,
△ ,
.
由两点之间线段最短可知:当 、 、 在一条直线上时, 有最小值.,
在 △ 中, ,
, .
, .
.
在 △ 中, .
.
故答案为: , .
35.如图,直线 交 轴于点 ,交 轴于点 ,点 和点 关于 轴对称,连接 ,点
是 外一点, ,点 是 上一点,点 是 上一点,且 ,连接 , .
若 ,则 的值为 1 6 .
【解答】解: 直线 交 轴于点 ,交 轴于点 ,
, , ,点 和点 关于 轴对称,
,
,
,
,
,
是等边三角形,
,
如图,连接 、 ,
,
,
根据三角形的外角,得
,
,
在 和 中,
,
,
, ,
,
,
是等边三角形,
, ,,
,
在 中,根据勾股定理,得
,
.
故答案为:16.
36.如图,在 中, , , ,点 是 上的动点,连接 ,以 为
边作等边 ,连接 ,则点 在运动过程中,线段 长度的最小值是 .
【解答】解:如图,取 的中点 ,连接 , .
, ,
,
,
,
是等边三角形,
,
,
,, ,
,
,
当 时, 的值最小,
在 中, , ,
,
的最小值为 .
37.如图, 在平面直角坐标系中, 已知点 , 为等边三角形, 是 轴上一个
动点 (不 与原点 重合) ,以线段 为一边在其右侧作等边三角形 .
(1) 求点 的坐标;
(2) 在点 的运动过程中, 的大小是否发生改变?如不改变, 求出其大小;如改变,
请说明理由 .
(3) 连接 ,当 时, 求 点的坐标 .
【解答】解: (1) 如图 1 ,过点 作 轴于点 ,
为等边三角形, 且 ,, ,
,而 ,
, ,
点 的坐标为 , ;
(2) ,始终不变 . 理由如下:
、 均为等边三角形,
、 、 ,
,
在 与 中,
,
,
;
(3) 当点 在 轴负半轴上时, 点 在点 的下方,
, , .
又 ,可求得 ,由 (2) 可知, ,
,
此时 的坐标为 , .
当点 在 轴正半轴时, 点 必在第一象限, 和 不可能平行;
38.如图1,将两个完全相同的三角形纸片 和 重合放置,其中 , .
(1)操作发现如图2,固定 ,使 绕点 顺时针旋转.当点 恰好落在 边上时.
①线段 与 的位置关系是 .(不需证明)②设 的面积为 , 的面积为 ,则 与 的数量关系是 ,证明你的结论;
(2)猜想论证
当 绕点 旋转到图3所示的位置时,小明猜想(1)中 与 的数量关系仍然成立,并尝试分别作
出了 和 中 , 边上的高,请你证明小明的猜想.
【解答】解:(1)① ,
理由如下:如图2, 绕点 旋转点 恰好落在 边上,
,
,
是等边三角形,
,
又 ,
,
;
② , ,
,
,
根据等边三角形的性质可得, 的边 、 上的高相等,
的面积和 的面积相等(等底等高的三角形的面积相等),
即 ,
故答案为:① ;② ;
(2)如图3, 是由 绕点 旋转得到,, ,
, ,
,
在 和 中,
,
,
,
的面积和 的面积相等(等底等高的三角形的面积相等),
即 .