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专题 01 勾股定理与几何综合的三种考法
类型一、翻折问题
例1.(三角形折叠)如图,三角形纸片中, , , ,折叠这个
三角形,使点B落在 的中点D处,折痕为 ,那么 的长为___________.
【答案】7
【分析】过点A作AH⊥BC于点H,过点D作DG⊥BC于点G,由 , ,
,可得AC的长,由点D是AC的中点,可得CD的长,再根据直角三角形的性质,
可求得DG,CG的长,进而可得BG的长,设BF=x,则FG= -x,FD=BF=x,在△DFG
中,由勾股定理列方程可求得答案.
【详解】解:如图,过点A作AH⊥BC于点H,过点D作DG⊥BC于点G,
∵ , ,
∴ ,
在Rt△AHC中,∠C=30°,
∴AC=2AH, ,
∴ ,
又∵点D是AC的中点,
∴ ,
∴ , ,
∴ ,设BF=x,则FG= -x,FD=BF=x,
在Rt△DFG中,由勾股定理可得,
,即 ,
解得x=7,
故答案为7
【点睛】本题考查等腰三角形的性质、含30°角的直角三角形的性质、折叠的性质、勾股定
理等,准确作出辅助线,构造出直角三角形是解题的关键.
例2.(四边形折叠)如图,在矩形ABCD中,AB=5,BC=6,点M,N分别在AD,BC
上,且3AM=AD,3BN=BC,E为直线BC上一动点,连接DE,将△DCE沿DE所在直线
翻折得到△ ,当点 恰好落在直线MN上时,CE的长为_______.
【答案】2.5或10
【分析】分两种情况: 点在线段 上;点 在 的延长线上.分别由折叠性质勾股定
理,矩形的性质进行解答.
【详解】解:设 ,则 ,
当 点在线段 上时,如图1,
矩形 中, ,BC=6,
, , ,
点 , 分别在 , 上,且 , ,
,
四边形 为平行四边形,,
四边形 是矩形,
,
由折叠知, ,
,
,
,
,
,
解得, ,即 ;
当 点在 的延长线上时,如图2,
矩形 中, ,BC=6,
, , ,
点 , 分别在 , 上,且 , , ,
四边形 为平行四边形,
,
四边形 是矩形,
,
由折叠知, ,
, ,
, , ,
解得, ,即 ;综上, 或10.
故答案为:2.5或10.
【点睛】本题主要考查了矩形的性质与判定,勾股定理,一元一次方程的应用,折叠的性
质,关键是分情况讨论.
【变式训练1】如图,在等腰 中, , ,点 和 分别是 和上两点,连接 ,将 沿 折叠,得到 ,点 恰好落在 的中点处,
与 交于点 ,则折痕 的长度为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】在 Rt 中, 求出 , 设 , 则 ,
在 中, 由勾股定理得 , 求得 , 在
中, 求出 , 过点 怍 于点 , 则 ,
设 , 则 , 在 Rt 中, , 可求
, 在 Rt 中, , 可求 , 则
.
【详解】解∶ 由折叠可知, ,
等腰Rt 中, ,
,
是 的中点,
,
在Rt 中, ,
, 设 , 则 , 在 中,
,
, , 在 Rt 中,
,
过点 作 于点 ,,
,
设 , 则 ,
在 Rt 中, ,
在 Rt 中, ,
,
,
,
故选∶ C.
【点睛】本题考查了勾股定理与折叠问题,等腰三角形的性质,掌握勾股定理是解题的关
键.
【变式训练2】如图, 纸片中, , , , ,点D
在边BC上,以AD为折痕 折叠得到 , 与边BC交于点E,若 为
直角三角形,则BD的长是______.【答案】 或
【分析】根据勾股定理求得 的长,然后由翻折的性质可知: ,然后
分 和 两种情况画出图形求解即可.
【详解】解:∵ 纸片中, , ,
∴ ,
∵以 为折痕, 折叠得到 ,
∴ , , .
当 时,如图1所示,
∵ ,
∴ .
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,∴ ;
当 时,如图2所示, C与点E重合,∵ ,∴ ,
设 ,则 ,
在 中, ,
∴ ,解得: ,∴ ,
综上所述, 的长为 或 ,
故答案为: 或 .
【点睛】本题考查了翻折的性质、勾股定理、三角形外角的性质、以及等腰三角形的判定,
根据勾股定理列出关于x的方程是解题的关键.
【变式训练3】如图,在正方形 中, ,点 是 的中点,连结 ,则
______;点F在边AB上,将△BCF沿CF折叠,点B恰好落在CE上的点G处,连
结EF,则 ______.
【答案】
【分析】可根据勾股定理求解 ;再根据折叠性质和勾股定理求得 ,再根据三
角形的面积公式求解即可.
【详解】解:∵在正方形 中, ,点 是 的中点,
∴ , , ,在 中, ;
由折叠性质得 , , ,∴ ,
由勾股定理得 ,
∴ ,解得 ,则 ,
∴ ,故答案为: ; .
【点睛】本题考查正方形的性质、勾股定理、折叠性质,熟练掌握勾股定理,利用勾股定
理建立方程求解是解答的关键.
类型二、最值问题
例1.(垂线段最值)如图, 中, , , ,点 在
上,将 沿 折叠,点 落在点 处, 与 相交于点 ,则 的最大值
为________.
【答案】
【分析】首先利用勾股定理求出 ,然后确定 取最大值时 最小,然后利用垂线段
最短解决问题.
【详解】解:在 中, , , ,
,
, ,
当 最小时, 最大,
当 时 最小,
又 ,解得 ,
的最小值为 ,的最大值为 ,
故答案为: .
【点睛】本题考查了翻折变换,涉及点到直线最短距离、勾股定理求线段长、等面积法求
线段长等知识,灵活运用勾股定理及翻折不变性是解题的关键.
例2.(几何意义最值)求代数式 的最小值_____.
【答案】10
【分析】把式子化为两点间距离公式,
,
即所求代数式的值可以看成平面直角坐标系中点 与点 、点 的距离之和,
设 关于 轴的对称点为 ,则 ,要求 的最小值,只需求
的最小值,根据线段的性质可得, 的最小值为线段 的长度,据此即可用勾股
定理求解.
【详解】解:把式子化为两点间距离公式,
,
即所求代数式的值可以看成平面直角坐标系中点 与点 、点 的距离之和,
如图所示,
设 关于 轴的对称点为 ,则 ,
要求 的最小值,只需求 的最小值,
根据线段的性质可得, 的最小值为线段 的长度,
, ,
,
即代数式 的最小值是10.
【点睛】本题考查的是勾股定理、用轴对称求最短路线问题的题目,掌握勾股定理和转化
思想的应用是解决此题的关键.
例3.(将军饮马最值)如图,点D是线段BC上的一个动点,过点D作 ,连接
AB,AC,E是线段AD上的一点,且 ,连接EB,EC,已知 , ,则 的最小值为________.
【答案】
【分析】延长 至点 ,使得 ,过点 作 ,并在该垂线上截取
,可证 ,得到 ,因此 ,当
与 在同一直线时, 为最小,过点 作 ,交 的延长线
于点F,构造出 ,利用勾股定理求出 的长,从而得到 的最小值.
【详解】如图,延长 至点 ,使得 ,过点 作 ,并在该垂线
上截取
∵ ,且
∴ ,
∵ ,
又
∴
∵ ,
∴
∵
∴
∴
∴
如下图,当 与 在同一直线时, 为最小过点 作 ,交 的延长线于点F
∵ , ,
∴四边形 为矩形
∴ ,
∴
∴在 中,
∴ 的最小值为 ,即 的最小值为 ,
故答案为: .
【点睛】本题考查两点之间线段最短,三角形全等的判定与性质,勾股定理,正确作出辅
助线是解题的关键.
【变式训练1】如图,C为线段BD上一动点,分别过点B,D作AB⊥BD,ED⊥BD,连接
AC,EC.已知AB=2,DE=1,BD=4,设CD=x.
(1)用含x的代数式表示AC+CE的值;
(2)探究:当点C满足什么条件时,AC+CE的值最小?最小值是多少?
(3)根据(2)中的结论,请构造图形求代数式 的最小值.
【答案】(1)
(2)5
(3)13
【分析】(1)由于△ABC和△CDE都是直角三角形,故AC,CE可由勾股定理求得;
(2)若点C不在AE的连线上,根据三角形中任意两边之和>第三边知,AC+CE>AE,故
当A、C、E三点共线时,AC+CE的值最小;
(3)由(1)(2)的结果可作BD=12,过点B作AB⊥BD,过点D作ED⊥BD,使AB=2,ED=3,连接AE交BD于点C,则AE的长即为代数式 的最小值,
然后构造矩形AFDB,Rt△AFE,利用矩形的直角三角形的性质可求得AE的值.
(1)
解:∵AB⊥BD,ED⊥BD
在 中,
∴AC= = ,
CE= = ,
∴AC+CE= ;
(2)当A、C、E三点共线时,AC+CE的值最小,
过A作AF⊥DE交ED的延长线于F,
∴DF=AB=2,∴AE= =5,∴AC+CE的最小值是5;
(3)如图2所示,作BD=12,过点B作AB⊥BD,过点D作ED⊥BD,使AB=2,ED=
3,连接AE交BD于点C,
设BC=x,则AE的长即为代数式 的最小值.
过点A作AF BD交ED的延长线于点F,得矩形ABDF,
则AB=DF=2,AF=BD=12,EF=ED+DF=3+2=5,
所以AE= = =13,
即 的的最小值为13.
【点睛】本题考查了最短路线问题,综合利用了勾股定理,及用数形结合的方法求代数式
的值的方法,利用两点之间线段最短是解决问题的关键.
【变式训练2】小明发现墙上有四边形涂鸦,如图,
, , ,现在小明想用一个最小的圆形纸板对其完全遮盖,则此圆形纸板的直径为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】过点 作 ,过点 作 ,连接 交 于点 ,根据勾股定理
求出 ,再证明 得 ,从而进一步可得结论.
【详解】解:过点 作 ,过点 作 ,连接 交 于点 ,如图,
在 中, ,
在 中, ,
∴
∵ ,
∴设 ,则 ,
∴
解得, ,
∴ ,
∴ ;
在 中, ,
在 中, ,
设 ,则同理可得, ,
解得, ,
∴
∴
∴
又 ,
∴ ,
∴ ,
又 ,
∴ ,
∴ ,
∴
∵ ,
∴最小的圆形纸板的直径应当为 才能完全遮盖四边形,
故选:D.
【点睛】本题主要考查了勾股定理,三角形全等的判定与性质,正确作出辅助线构造全等
三角形是解答本题的关键.
类型三、解三角形问题
例1.如图,在 中, , ,点D在AC上,且 ,点E是
AB上的动点,连接DE,点F,G分别是BC,DE的中点,连接AG,FG,当 时,
线段DE的长为( ).
A. B.2 C. D.4
【答案】B
【分析】连接DF,AF,EF,证明 ,根据全等三角形的性质得到,进而求出AE,根据勾股定理计算,得到答案.
【详解】解:连接DF,AF,EF,
在 中, , ,
,
点G是DE的中点,点F是BC的中点,
, , , ,
,
,
,
是直角三角形,且 ,
,
,
在 和 中,
,
,
,
,
在 中, ,
故选:B.
【点睛】本题考查的是全等三角形的判定和性质,正确作出辅助线、掌握直角三角形的性
质是解题的关键.
例2.如图,在 中, ,点 、 分别为 、 边的三等分点(靠近
点 ),已知 , ,则斜边 的长为_________.【答案】
【分析】设 , ,根据三等分点的定义可得 , ,根据
, , ,根据勾股定理可得 ,
,继而得到 ,最后再利用勾股定理得到 ,
代入计算即可得出结论.
【详解】解:设 , ,
∵点 、 分别为 、 边的三等分点(靠近点 ),
∴ , ,
在 中, , , ,
∵ , ,
∴ , ,
∴ ,
∴ ,
∴
,
∴斜边 的长为 .
故答案为: .
【点睛】本题考查勾股定理,三等分点,求代数式的值,运用了整体代入的思想.灵活运
用勾股定理是解题的关键.
【变式训练1】如图,四边形 中, , . ,若
,则 的长为______.【答案】
【分析】过点 作 于点 ,证明 ,可得 ,根
据 ,得出 ,进而在 中,勾股定理即可求解.
【详解】解:如图所示,过点 作 于点 ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
又∵ ,
∴
∴ ,
∵ ,
∴
∴ ,
在 中, , ,
∴ ,
故答案为: .
【点睛】本题考查了全等三角形的性质与判定,勾股定理,熟练掌握以上知识是解题的关
键.
【变式训练2】如图,在长方形ABCD中,点E是BC上一点,连结AE,以AE为对称轴作
△ABE的轴对称图形△AB′E,延长EB′恰好经过点D,过点E作EF⊥BC,垂足为E,交AB′
于点F,已知AB=9,AD=15,则EF=___.【答案】5
【分析】由轴对称的性质可知:AB′=AB=9,∠AB′E=∠B=90°,B′E=BE,∠B′AE=∠BAE,然
后根据勾股定理可得DB,BE的长,进而可得EF的长.
【详解】解:由轴对称的性质可知:AB′=AB=9,∠AB′E=∠B=90°,B′E=BE,
∠B′AE=∠BAE,
在Rt△ADB′中,根据勾股定理,得
DB′= =12,
∵BC=AD=15,
∴EC=BC-BE=15-BE,
在Rt△DEC中,DE=DB′+B′E=12+BE,DC=AB=9,
根据勾股定理,得
DE2=EC2+DC2,
∴(12+BE)2=(15-BE)2+92,
解得BE=3,
∵EF⊥BC,AB⊥BC,
∴EF∥AB,
∴∠FEA=∠BAE,
∵∠B′AE=∠BAE,
∴∠FEA=∠B′AE,
∴FA=FE,
∴FB′=AB′-AF=9-FE,
在Rt△EFB′中,根据勾股定理,得
EF2=FB′2+EB′2,
∴EF2=(9-FE)2+32,
解得EF=5.
故答案为:5.
【点睛】本题考查了矩形的性质,轴对称的性质,轴对称图形,解决本题的关键是掌握轴
对称的性质.
【变式训练3】如图, 与 均为直角三角形,且 ,
, ,点E是 的中点,则 的长为( )A. B. C.2 D.3
【答案】B
【分析】根据勾股定理和已知条件可得 , ,证明 ,得出
,求出 ,利用勾股定理求出 ,即可得出答案.
【详解】解:∵ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∵ ,
∴ , ,
设 的延长线交于点F,如图,
则 ,
∵点E是 的中点,
∴ ,
∴ ,
∴ , ,
∴ ,
则在直角三角形 中, ,
∴ ;
故选:B.
【点睛】本题考查了勾股定理和全等三角形的判定和性质,熟练掌握勾股定理、证明三角
形全等是解题的关键.
课后训练
1.如图,将矩形 沿直线 折叠,顶点D恰好落在 边上点F处,已知 ,,则图中阴影部分的面积为( )
A.20 B.24 C.28 D.30
【答案】D
【分析】根据矩形对边相等四角都是直角,折叠对应线段相等,得到 ,根据勾股定
理得到 , ,推出 ,根据三角形面积公式即得答案.
【详解】解:设 ,
∵矩形 中, ,且 ,
∴ ,
∵ , ,
由折叠的性质知, ,
∴ ,
∴
∵ , ,
∴ ,
解得, ,
∴ , ,
∴
.
故选:D.
【点睛】本题主要考查了矩形,折叠,勾股定理.解决问题的关键是熟练掌握矩形的边角
性质,折叠图形全等性质,勾股定理解直角三角形,三角形的面积公式.
2.如图,在 中, , , ,将 折叠,使点 恰好落在
边 上,与点 重合, 为折痕,则 的长等于__________.【答案】2.5
【分析】根据折叠得到 , ,设 ,则 ,根据勾
股定理求得 的值,再由勾股定理可列方程求解即可.
【详解】解:根据折叠可得 , ,
设 ,则 ,
在 中, , ,
在 中,由勾股定理得, ,解得
,故答案为:2.5
【点睛】本题考查的是翻折变换的性质,解题的关键是掌握折叠前后图形的形状和大小不
变,对应边和对应角相等,能熟练运用勾股定理列方程解决问题.
3.如图所示,将一张矩形纸片 先沿着 折叠,使点A刚好落在 边上点G处,
再沿着 折叠(其中点F为 上的一点),使点C恰好落在 上点H处,连接 ,
若 ,且 ,则 ______.
【答案】
【分析】由翻折性质可得 , 全等,由面积比可得
,在直角三角形 中可求 的长,由直角三角形 中可
求 .
【详解】解:由折叠可得: ,
∵ ,∴ ,
由翻折可得: ,
∴ , ,
∵ ,
∴ ,
∵由翻折性质可得: ,
∴ ,
∴
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴
∴ ,
∴ ,
∴ .
故答案为: .
【点睛】本题主要考查了翻折图形性质,矩形的性质,勾股定理,解决本题的关键是要熟
练掌握矩形的性质,勾股定理.
4.如图,在等腰直角 中, , ,将 沿某直线翻折,使得点
落在 的中点上,如果折痕与 的交点为 ,那么 的长为______.
【答案】
【分析】作 ,由题意可得AD=3,根据翻折变换的性质可得 ≌ ,由
全等三角形的性质可得DM=MB;然后根据等腰三角形的性质可得AG=DG,再根据勾股定
理可得 ;设GM=x,则MB=DM= ,可根据AB=AG+GM+MB求得GM,最后根据线段的和差即可解答.
【详解】解:如图, 折到 的中点 处,折痕为 ,作 ,
∴AD=CD=3
是 翻折而成,
≌ ,
∴DM=MB
∵等腰直角 中
,
∴AG=DG
∵作
∴ ,即 ,解得:
设GM=x,则MB=DM=
∵AB=AG+GM+MB
∴ ,解得:x=2
,
.
故答案为: .
【点睛】本题主要考查的是图形翻折变换的性质、勾股定理、线段的和差等知识点,掌握
折叠和全等三角形的关系是解答本题的关键.
5.如图,在 中, ,D在 上,将 沿直线
翻折后,点A落在点E处,如果 ,那么 的面积是___________.【答案】1
【分析】先根据勾股定理计算出AB=2,根据含30度的直角三角形三边的关系得到
∠BAC=30°,在根据折叠的性质得BE=BA=2,∠BED=∠BAD=30°,DA=DE,由于AD⊥ED
得 ,所以∠CBF=∠BED=30°,在Rt BCF中可计算出 , ,
则 ,在Rt DEF中计算出 , ,然后利用
计算即可.
【详解】解:∵∠C=90°,AC= ,BC=1,
∴ ,
∴∠BAC=30°,
∵ ADB沿直线BD翻折后,点A落在点E处,
∴BE=BA=2,∠BED=∠BAD=30°,DA=DE,
∵AD⊥ED,
∴ ,
∴∠CBF=∠BED=30°,
在Rt BCF中, , ,
∴ ,
在Rt DEF中, , ,
∴.
故答案为:1.
【点睛】本题考查了勾股定理,含30度的直角三角形三边的关系,平行线的性质及折叠问
题:折叠前后两图形全等,即对应线段相等;对应角相等.
6.如图,在四边形 中, ,连接 ,若
,则 ______.
【答案】
【分析】先过点D作 于点E,求出 , ,然后根据“
”证 ,得出 , ,最后再根据勾股定理计算 即
可.
【详解】解:过点D作 于点E,
∵ , ,
∴ ,
∴ , ,
∴ ,
在 和 中,
,
∴ ,
∴ , ,
在 中, ,
∴ ,
∴ ,
在 中, ,
∴ ,
在 中, ,
故答案为: .【点睛】本题考查了全等三角形和勾股定理的综合,正确构建辅助线证出
是解题的关键.
7.如图,在矩形 中, , ,点E在边 上,点A、D关于直线 的对
称点分别是点M、N.如果直线 恰好经过点C,那么 的长是__________.
【答案】
【分析】先根据题意画出图形,然后利用三角形勾股定理即可得到答案.
【详解】解:如图,
连接 ,则有四边形 ,四边形 相当于四边形 沿 边对折得
到.
已知 , ,则 , ,
在 中,
,
则 ,
设 ,则 , ,
在 中, ,
即 ,解得 ,
故答案为: .
【点睛】主要考查了三角形勾股定理的应用,三角形勾股定理是经常考查的一个知识点.
8.如图,在四边形 中, , ,垂足为E, ,
,若 , ,则AD的长为___________.
【答案】
【分析】延长 至F,使 ,连接 ,作 于H,如图所示:则
,证明 ,得出
,证出 ,得出 ,同理: ,设
,则 ,由勾股定理即可得出结果.
【详解】解:延长 至F,使 ,连接 ,作 于H,如图所示:
则 ,
∵ ,
∴ ,
在 和 中,
,
∴ ,∴ ,
∵ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,同理: ,
设 ,则 ,
在 中,由勾股定理得: ,
解得: ,
∴ ,
在 中,由勾股定理得: .
故答案为: .
【点睛】本题考查了全等三角形的判定与性质、勾股定理、矩形的性质、平行线的性质等
知识;熟练掌握勾股定理,证明三角形全等是解题的关键.
9.如图,如果四边形 中, , , ,且 ,
, ,则 ______.
【答案】7
【分析】如图:在DC上取一点G,使 ,然后证明 可得 ,
;然后再证明 可得 ,设 ,即 ,
,最后在 运用勾股定理列方程求解即可.
【详解】解:如图:在DC上取一点G,使 ,
∵ ,
∴ ,∵ ,
∴ ,
又∵ , ,
∴ ,
∴ , ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,即 ,
∴ ,
∴
设 ,即 ,
在 中,
∴ ,解得: .
∴ .
【点睛】本题主要考查了全等三角形的判定与性质、勾股定理等知识点,灵活运用全等三
角形的判定定理和性质定理是解答本题的关键.
10.如图,在矩形 中,已知 将矩形 折叠,使点 与点 重合,折痕
为 连接 的面积与 的面积比为 ,则 的值为______________.
【答案】
【分析】首先过点N作 于点 ,证明四边形CDNG为矩形,由折叠性质,证明
四边形AMCN为菱形,由 的面积与 的面积比为 ,可得DN:CM=1:4,然
后设 由勾股定理可求得MN,进而求得答案.
【详解】解:如图,过点 作 于点 .
四边形 是矩形,
四边形 是矩形, ,
由折叠的性质,可得 ..
四边形 是平行四边形
四边形 是菱形.
的面积与 的面积比为
设 则
.
在 中, .
在 中,
故答案为:
【点睛】折叠实质为几何图形中的轴对称变化,可以得全等的图形,相等的线段,相等的
角,结合条件平行,直角,可以得到等腰三角形,直角三角形,进而可以利用勾股定理,
相似等知识解决问题.
11.如图的实线部分是由 经过两次折叠得到的.首先将 沿高 折叠,使点
落在斜边上的点 处,再沿 折叠,使点 落在 的延长线上的点 处.若图中
, , ,则 的长为______.【答案】3
【分析】根据题意利用折叠后图形全等,并利用等量替换和等腰三角形的性质进行综合分
析求解.
【详解】解:由题意可知 ,
∵ , ,
∴ ,
∵ ,
∴ (等量替换), (三线合一),
∴
利用勾股定理假设 的长为m, ,则有 ,
解得 ,
所以 的长为3.
【点睛】本题考查几何的翻折问题,熟练掌握并综合利用等量替换和等腰三角形的性质以
及勾股定理分析是解题的关键.
12.如图,矩形 中, , ,点 为 上一个动点,把 沿 折叠,
当点 的对应点 落在 的角平分线上时, 的长为______.
【答案】 或
【分析】连接 ,过 作 ,交 于点 , 于点 ,作 交
于点 ,先利用勾股定理求出 ,再分两种情况利用勾股定理求出 .
【详解】解:如图,连接 ,过 作 ,交 于点 , 于点 ,作
交 于点点 的对应点 落在 的角平分线上, ,
设 ,则 , ,
又折叠图形可得 ,
,解得 或 ,即 或 .
在 中,设 ,
当 时, , , ,
,解得 ,即 ,
当 时, , , ,
,解得 ,即 .故答案为: 或 .
【点睛】本题主要考查了折叠问题,解题的关键是明确掌握折叠以后有哪些线段是对应相
等的.