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专题12四边形及应用(5年汇编)(浙江专用)(答案版)_2026秋初中教辅合集_2027学科网&_2027新好题汇编_2027新好题汇编2022-2026年中考数学真题分类汇编(浙江专用)

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专题12 四边形及应用
5 年真题1 年模拟
考点01
多边形与平行四边形
1.D
2.【答案】(1)
证明:∵ܣ∥ܤܥ,
∴סܣܤ〮סܥܤ,
∵סܣ〮סܥ,
∴ͳ㌠㌸ι െסܣܤ൅סܣ〮ͳ㌠㌸ι െסܥܤ൅סܥ,
即סܣܤ〮סܥܤ.
∴ܣܤ∥ܥ.
∴四边形ܣܤܥ是平行四边形.
(2)
如图,
四边形ܤ边ܨ就是所求作的菱形.
3.B
4.
【答案】(1)
如图所示:
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(2)
方法一:四边形ܤܥܰ和为所求作的四边形
方法二:四边形ܤܥܰ
是所求的四边形.
方法三:四边形和ܤܥ边是所求的四边形.
(3)答案不唯一,
方法一(图1),
∵ס和ܤ൅סܤ边〮ͳ㌠㌸ιǡס边ܥ൅סܰ边ܥ〮ͳ㌠㌸ι,
∴点和ǡǡ边ǡܰ
在同一直线上,
∵点ǡ边分别是ܣܤǡܣܥ的中点,
∴边为ᇞܣܤܥ的中位线,
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∴边∥ܤܥ且ܤܥ〮ʹ边.
∵和൅边ܰ
〮边,
∴和ܰ
〮和൅边൅边ܰ
〮ܤܥ且和ܰ
∥ܤܥ,
∴四边形和ܤܥܰ
为平行四边形.
∵ܣܨ٣ 边,ס和〮䁡㌸ι,
∴平行四边形和ܤܥܰ
为矩形.
方法二(图2),
∵ס边ܥ൅ס和边ܥ〮ͳ㌠㌸ιǡס边和ܥ൅סܰ和ܥ〮ͳ㌠㌸ι,
∴点ǡ边ǡ和ǡܰ
在同一直线上.
∵点ǡ边分别是ܣܤǡܣܥ的中点,
∴边为ᇞܣܤܥ的中位线,
∴边∥ܤܥ且ܤܥ〮ʹ边.
∵边ܰ
〮边,
∴ܰ
〮ܤܥ且ܰ
∥ܤܥ,
∴四边形ܤܥܰ
为平行四边形.
方法三(图3),
∵ס和ܰܤ൅סܤܰ〮ͳ㌠㌸ιǡסܰܤ൅סܤ边〮ͳ㌠㌸ι,
∴点和ǡܰǡǡ边在同一直线上.
∵点ǡ边分别是ܣܤǡܣܥ的中点,
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∴边为ᇞܣܤܥ的中位线,
∴边∥ܤܥ且ܤܥ〮ʹ边.
∵和〮边,
∴和边〮ܤܥ且和边∥ܤܥ,
∴四边形和ܤܥ边为平行四边形.
5.C
6.B
7.【详解】(1)解:(1)∵E,F 分别是ܣܥ,ܣܤ的中点,
∴边ܨ∥ܤܥ,
∴סܨ边䁡〮סᦙ䁡,ס边ܨ䁡〮סᦙ䁡,
∵O 是ܨ的中点,
∴ܨ䁡〮䁡,
∴ᇞ边ܨ䁡، ᇞᦙ䁡ሺAASሻ,
∴边ܨ〮ᦙ,
∴四边形边ܨᦙ是平行四边形.
(2)∵ܣ٣ ܤܥ,E 是ܣܥ中点,
∴边〮
ͳ
ʹ ܣܥ〮边ܥ,
∴ס边ܥ〮סܥ,
∴tanܥ〮tanס边ܥ〮
ͷ
ʹ,
∴
ܣ
ܥ〮
ͷ
ʹ,
∵ܣ〮ͷ,
∴ܥ〮ʹ,
∴边〮
ͳ
ʹ ܣܥ〮
ͳ
ʹ
ܣʹ ൅ܥʹ 〮
ͳ
ʹ ൈ
ͷʹ ൅ʹʹ 〮
ʹ䁡
ʹ .
∵四边形DEFG 为平行四边形,
∴ܨᦙ〮边〮
ʹ䁡
ʹ .
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考点02
矩形、菱形、正方形
1.C
2.ͳ㐱⸵ /
ͳ
⸵
3.D
4.D
5.D
6.【详解】解:(1)∵Rt ᇞܣܤ边和Rt ᇞܤܥܨ都是等腰直角三角形,
∴ܣ边〮ܤ边,ܤܨ〮ܥܨ,
∵ܣ边൅ܨܥ〮ͳͳcm,
∴ܤ边൅ܤܨ〮ͳͳcm,
即ܤ边൅ܤ边൅边ܨ〮ͳͳcm,
即ʹܤ边൅边ܨ〮ͳͳcm,
∵边ܨ〮⸵cm,
∴ܤ边〮㈮cm,
故答案为:4;
(2)设ܣᦙ〮ݔ,
∵
ᦙ
ᦙᦙ〮
ͷ
㈮,
∴可设ᦙ〮ͷ݇,ᦙᦙ〮㈮݇,
∵四边形边ܨᦙᦙ是正方形,
∴ᦙ边〮边ܨ〮ܨᦙ〮ᦙᦙ〮㈮݇,
∵Rt ᇞܣܤ边和Rt ᇞܤܥܨ都是等腰直角三角形,
∴ܣ边〮ܤ边,ܤܨ〮ܥܨ,סܣܤ边〮סܥܤܨ〮㈮ͷι,
∴ܥᦙ〮ܥܨ൅ᦙܨ〮ܤܨ൅㈮݇
〮ܤ边൅㌠݇
〮ܣᦙ൅ͳʹ݇
〮ݔ൅ͳʹ݇,
סܣܤܥ〮סܣܤ边൅סܥܤܨ〮㈮ͷι ൅㈮ͷι 〮䁡㌸ι,
∵四边形ܣܤܥ对角互补,
∴סܣܥ〮䁡㌸ι,
∴סܣᦙ൅סܥᦙ〮䁡㌸ι,
∵四边形边ܨᦙᦙ是正方形,
∴סܣᦙ〮סܥᦙ〮䁡㌸ι,
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∴סܣᦙ൅סܣᦙ〮䁡㌸ι,
∴סܣᦙ〮סܥᦙ,
∴tanסܣᦙ〮tanסܥᦙ,
∴
ᦙ
ܣᦙ〮
ܥᦙ
ᦙ,即
ͷ݇൅㈮݇
ݔ
〮
ݔ൅ͳʹ݇
ͷ݇
,
整理得:ݔʹ ൅ͳʹ݇ݔെ㈮ͷ݇ʹ 〮㌸,
解得ݔͳ 〮⸵݇,ݔʹ 〮െͳͷ݇(舍去),
∴tanסܣᦙ〮
ᦙ
ܣᦙ〮
䁡݇
⸵〮݇⸵.
故答案为:3.
7.
【详解】解:探究1:四边形ܥ边ᦙͳ是菱形,理由如下:
由图1 可知,ܥ∥边ᦙͳ,边∥ܥᦙͳ,
׵ ܥ边ᦙͳ为平行四边形.
׶桥梁的规格是相同的,
∴桥梁的宽度相同,即四边形ܥ边ᦙͳ每条边上的高相等,
∵
ܥ边ᦙͳ的面积等于边长乘这条边上的高,
׵ ܥ边ᦙͳ每条边相等,
׵ ܥ边ᦙͳ为菱形.
②如图1,过点ܥ作ܥ和٣ ܣܤ于点和.
由题意,得ܥܣ〮ܥܤǡܥ和〮ͳʹ,ܣܤ〮⸵ʹcm.
∴ܣ和〮
ͳ
ʹ ܣܤ〮ͳ͸.
在Rt ᇞܥܣ和中,ܥܣʹ 〮ܣ和ʹ ൅ܥ和ʹ,
∴ܥܣ〮
ͳ͸ʹ ൅ͳʹʹ 〮
㈮㌸㌸〮ʹ㌸.
∴݈〮ܥܣ൅ʹ 〮ʹʹcm.
故答案为:݈〮ʹʹcm.
探究2:①如图2,过点ܥ作ܥܰ
٣ ᦙͳᦙʹ于点ܰ
.
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由题意,得סᦙͳܥᦙʹ 〮ͳʹ㌸ιǡܥᦙͳ 〮ܥᦙʹǡܥܰ
〮⸵,
׵ סܥᦙͳܰ
〮⸵㌸ι.
׵ ܥᦙͳ 〮ʹܥܰ
〮͸ǡᦙͳܰ
〮
ܥܰ
tan⸵㌸ι 〮
⸵
⸵
⸵
〮⸵⸵.
又׶四边形ܥ边ᦙͳ是菱形,
∴边ᦙl 〮ܥᦙͳ 〮͸.
∴݈〮ʹ ʹ ൅͸ ൅⸵⸵〮ͳ͸ ൅͸ ⸵cm.
故答案为:݈〮ͳ͸ ൅͸ ⸵cm.
②如图3,过点ܥ作ܥܰ
٣ ᦙͳᦙʹ于点ܰ
.
由题意,形成的多边形为正݊
边形,
׵外角סܥᦙͳᦙʹ 〮
⸵͸㌸ι݊.
在Rt ᇞܥܰᦙͳ中,ᦙͳܰ
〮
ܥܰ
tanסܥᦙͳᦙʹ 〮
⸵
tan⸵͸㌸ι݊.
又׶ ܥᦙͳ 〮ܥᦙʹǡܥܰ
٣ ᦙͳᦙʹ,
∴ᦙͳᦙʹ 〮ʹᦙͳܰ
〮
͸
tan⸵͸㌸ι݊.
׵形成的多边形的周长为
͸݊
tan⸵͸㌸ι݊cm.
故答案为:
͸݊
tan⸵͸㌸ι݊cm.
8.
⸵⸵
͸ െ⸵⸵
9.
⸵
ʹ /
ͳ
ʹ
⸵
10.C
11.B
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12.【答案】
赞成小洁的说法,补充䁡ܣ〮䁡ܥ
证明:∵OB=OD,䁡ܣ〮䁡ܥǡ
׵ 四边形ܣܤܥ是平行四边形,
׶ AC⊥BD,
∴四边形ABCD 是菱形.
【分析】先由OB=OD,䁡ܣ〮䁡ܥǡ证明四边形ܣܤܥ是平行四边形,再利用对角线互相垂直,从而可
得结论.
考点03 四边形综合应用
1.C
2.【答案】(1)
证明:∵ܨᦙ٣ 边ܨ,ᦙ边〮ᦙᦙ,
∴ᦙ边〮ᦙܨ〮ᦙᦙ,
∴סᦙܨ边〮ס边.
∵四边形ܣܤܥ是矩形,
∴ܣܤ〮ܥ,סܣܤܥ〮סܥܤ〮䁡㌸ι,
∴ᇞܣܤܨ، ᇞܥ边AAS ,
∴ܤܨ〮ܥ边,
∴ܤܨെܤܥ〮ܥ边െܤܥ,即ܤ边〮ܥܨ.
(2)∵ܥ∥ܨᦙ,
∴ᇞܥ边׽ᇞᦙܨ边,
∴
边ܥ
边ܨ〮
ܥ
ܨᦙ.
∵ܥ〮ܣܤ,
∴
ܥ
ܨᦙ〮
ܣܤ
ܨᦙ〮
ͷ
͸.
设ܤ边〮ܥܨ〮ݔ,∵ܤܥ〮ܣ〮㈮,
∴ܥ边〮ݔ൅㈮,边ܨ〮ʹݔ൅㈮,
∴
ݔ൅㈮
ʹݔ൅㈮〮
ͷ
͸,
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解得ݔ〮ͳ,
∴边ܨ〮͸.
3.
【详解】(1)证明:׶四边形ܣܤܥ为矩形,
׵ ܣ∥ܤܥ,
׵ סᦙ边ܨ〮ס边ܨܤ,
׶四边形ܣܤܨ边与ܣԢܤԢܨ边关于边ܨ所在直线成轴对称,
׵ סܤܨ边〮ס边ܨᦙ,
׵ סᦙ边ܨ〮ס边ܨᦙ,
׵ ᦙ边〮ᦙܨ;
(2)解:如图,过点ᦙ作ᦙᦙ٣ ܤܥ于ᦙ,
设设ᦙ〮ݔ,则ܣ边〮ʹݔ,
׵ 边ᦙ〮㌠െ⸵ݔ〮ᦙܨ,
׶ סᦙᦙܥ〮סܥ〮ס〮䁡㌸ι,
׵四边形ᦙᦙܥ为矩形,
׵ ܥᦙ〮ܥ〮㈮,
׶点䁡为矩形ܣܤܥ的对称中心,
׵ ܣ边〮ܥܨ〮ʹݔ,
׵ ܨᦙ〮ܨܥെܥᦙ〮ݔ,
在Rt ᇞᦙᦙܨ中,ᦙܨʹ 〮ܨᦙʹ ൅ᦙᦙʹ,
可得方程㌠െ⸵ݔʹ 〮ݔʹ ൅㈮ʹ,
解得ݔͳ 〮⸵െ
⸵ǡݔʹ 〮⸵െ
⸵(此时ܣ边൐ܣ,故舍去0),
׵ ܣ边〮ʹݔ〮͸ െʹ ⸵;
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(3)解:①证明:过点䁡作䁡ܳ
٣ ܣ于ܳ
,连接䁡ܣǡ䁡ǡ䁡ᦙ,
׶点䁡为矩形ܣܤܥ的对称中心,
׵ 䁡边〮䁡ܨǡ䁡ܣ〮䁡,䁡ܳ
〮
ͳ
ʹ ܣܤ〮ʹ,
׶ ᦙ边〮ᦙܨ,
׵ ᦙ䁡٣ 边ܨ,
׵ סᦙ䁡ܳ
〮䁡㌸ι െס边䁡ܳ
〮סܳ边䁡,
׶ ס䁡ܳ边〮סᦙܳ䁡〮䁡㌸ι,
׵ᇞᦙ䁡ܳ
׾ᇞ䁡边ܳ,
׵
ᦙܳ
䁡〮ܳ
䁡ܳ
边ܳ,即ᦙܳ
ڄ 边ܳ
〮䁡ܳ
ʹ 〮㈮,
׵ 边ܳ
〮ܣܳ
െܣ边〮㈮െܽ,ᦙܳ
〮ܳ
െᦙ〮㈮െܾ,
׵ ㈮െܽ
㈮െܾ
〮㈮;
②如图,连接ܤԢǡ䁡ᦙǡ䁡ܤ,
由题意可得ܤܨ〮ܤԢܨ,
׶点䁡为矩形ܣܤܥ的对称中心,
׵ ܤܨ〮ܤԢܨ〮边,
同理可得䁡〮䁡ܤ〮䁡ܤԢ,
由(1)知ᦙܨ〮ᦙ边,
׵ ܤԢܨെᦙܨ〮边െᦙ边,
即ܤԢᦙ〮ᦙ,
׶ 䁡ᦙ〮䁡ᦙ,
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׵ᇞ䁡ᦙ، ᇞܤԢ䁡ᦙSSS ,
׵ ס䁡ᦙ〮ס䁡ܤԢᦙ,
׶ ᦙ〮ܤԢᦙǡסᦙ䁡〮סܤԢᦙᦙ,
׵ᇞᦙ䁡، ᇞܤԢᦙᦙASA ,
׵ 䁡〮ܤԢᦙǡᦙ䁡〮ᦙᦙ,
׵ 䁡െ䁡〮䁡ܤԢ െܤԢᦙ,
即䁡䁡〮䁡ᦙ,
׶ 䁡ᦙ〮䁡ᦙ,
׵ᇞ䁡ᦙ䁡، ᇞ䁡ᦙᦙSSS ,
׵ܵ
ᇞ䁡ᦙ䁡〮ܵ
ᇞ䁡ᦙᦙ,
׵ܵ
ͳ 〮ʹܵᇞ䁡ᦙ䁡,
׵ܵ
ͳܵ
ʹ 〮
ʹܵᇞ䁡ᦙ䁡ܵ
ʹ
,
׶ ס边ᦙܨ〮סᦙܤԢǡᦙ边〮ᦙܨǡᦙ〮ᦙܤԢ,
׵ סᦙ边ܨ〮סᦙܨ边〮סᦙܤԢ 〮סᦙܤԢ,
׵
䁡䁡
䁡〮
䁡ܨ
ܤԢ,
׶ܵ
ᇞ䁡ᦙ䁡ܵ
ʹ
〮
䁡䁡
ܤԢ,
׵ܵ
ͳܵ
ʹ 〮
ʹ䁡䁡
䁡〮
ʹ䁡ܨ
ܤԢ〮
边ܨ
ܤԢ,
׶ᇞ边ᦙܨ׾ᇞᦙܤԢ,
׵
边ܨ
ܤԢ〮
ᦙ边
ᦙ,
当ܽ
〮ͳ 时,由①可得㈮െͳ
㈮െܾ
〮㈮,
解得ܾ
〮
㌠
⸵,
׵ ܣ边〮ͳǡᦙ〮
㌠
⸵,
׵ ᦙ边〮ܣെܣ边െᦙ〮
ͳ⸵
⸵,
׵ܵ
ͳܵ
ʹ 〮
边ܨ
ܤԢ〮
ᦙ边
ᦙ〮
ͳ⸵
㌠.
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4.【答案】(1)
证明:∵四边形ABCD 是菱形,
∴BC=DC,AB∥CD,
∴∠BDC=∠CBD,∠BDC=∠ABD,
∴∠CBD=∠ABD=
ͳ
ʹ∠ABC,
∵ܤᦙ平分סܥܤ边交边于点G,
∴∠CBG=∠EBG=
ͳ
ʹ∠CBE,
∴∠CBD+∠CBG=
ͳ
ʹ(∠ABC+∠CBE)=
ͳ
ʹ×180°=90°,
∴∠DBG=90°;
(2)解:①如图1,连接AC 交BD 于点O,
∵四边形ABCD 是菱形,BD=6,
∴OD=
ͳ
ʹBD=3,AC⊥BD,
∴∠DOC=90°,
在Rt△DOC 中,OC=ܥʹ െ䁡ʹ〮ͷʹ െ⸵ʹ 〮㈮,
∴AC=2OC=8,
∴ܵ菱形ܣܤܥ〮
ͳ
ʹ ܣܥൈܤ〮
ͳ
ʹ ൈ㌠ൈ͸ 〮ʹ㈮,
即菱形ܣܤܥ的面积是24.
②如图2,连接AC,分别交BD、DE 于点O、H,
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∵四边形ABCD 是菱形,
∴AC⊥BD,
∵∠DBG=90°
∴BG⊥BD,
∴BG∥AC,
∴
ᦙ
ᦙ〮
䁡
ܤ〮
ͳ
ʹ,
∴DH=HG,DG=2DH,
∵DG=2GE,
∴EG=DH=HG,
∴
ᦙ
边ᦙ〮
ͳ
ʹ,
∵AB∥CD,
∴∠DCH=EAH,∠CDH=∠AEH,
∴△CDH∽△AEH,
∴
ܥᦙ
ܣᦙ〮
ᦙ
边ᦙ〮
ͳ
ʹ,
∴CH=
ͳ
⸵AC=
㌠
⸵,
∴OH=OC-CH=4-
㌠
⸵=
㈮
⸵,
∴tan∠BDE=
䁡ᦙ
䁡〮
㈮
䁡;
(3)如图3,过点G 作GT∥BC 交AE 于点T,此时ET=
ͳ㌸
⸵.
理由如下:由题(1)可知,当∠DAB 的大小发生变化时,始终有BG∥AC,
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∴△BGE∽△AHE,
∴
边ᦙ
ᦙᦙ〮
ܤ边
ܣܤ,
∵AB=BE=5,
∴EG=GH,
同理可得,△DOH∽△DBG,
∴
ᦙ
ᦙᦙ〮
䁡
ܤ䁡,
∵BO=DO,
∴DH=GH=EG,
∵GT∥BC,
∴GT∥AD,
∴△EGT∽△EDA,
∴
ᦙܶ
ܣ〮
边ᦙ
边〮
边ܶ
边ܣ〮
ͳ
⸵,
∵AD=AB=5,
∴GT=
ͷ
⸵,为定值,
此时ET=
ͳ
⸵AE=
ͳ
⸵(AB+BE)=
ͳ㌸
⸵.
1.C
2.A
3.D
4.ͷ െʹ ͷ/െʹ ͷ ൅ͷ
5.
ͳ⸵
㈮
6.【答案】(1)
证明:如图,连接ᦙ,
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根据题意可知,边〮ܨ〮ᦙ,
∵四边形ܣܤܥ是正方形,
∴ܣܤ〮ܤܥ〮ܥ〮ܣ,סܣ〮סܣܤܥ〮סܥ〮䁡㌸ι,
在Rt ᇞܣ边和Rt ᇞܥᦙ中,
边〮ᦙ
ܣ〮ܥ,
∴Rt ᇞܣ边،Rt ᇞܥᦙHL ,
∴ܣ边〮ܥᦙ,
∴ܤ边〮ܤᦙ,
∴ᇞ边ܤᦙ为等腰直角三角形;
(2)解:∵四边形ܣܤܥ是正方形,
∴ܣ〮ܣܤ〮ʹ,
∵点边为ܣܤ的中点,
∴ܣ边〮
ͳ
ʹ ܣܤ〮ͳ,
在Rt ᇞܣ边中,边〮
ܣ边ʹ ൅ܣʹ 〮
ͳʹ ൅ʹʹ 〮
ͷ,
∴边〮ܨ〮
ͷ,
在Rt ᇞܣܤ中,ܤ〮
ܣܤʹ ൅ܣʹ 〮
ʹʹ ൅ʹʹ 〮ʹ ʹ,
∴ܤܨ〮ܤെܨ〮ʹ ʹ െ
ͷ,
∴
ܤܨ
ܨ〮
ʹ ʹെͷ
ͷ
〮
ʹ ͳ㌸െͷ
ͷ
.
7.【详解】(1)׶四边形ܣܤܥ是
ܣܤܥ,
׵ ܣ䁡〮ܥ䁡,ܣܤ〮ܥ,ܣܤ∥ܥ,
׶点边是边ܣܤ的中点,
׵ ܣ边〮
ͳ
ʹ ܣܤ,
׶ ܣܤ∥ܥ,
׵ סܤܣ䁡〮סܥ䁡,
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在ᇞܣ边䁡和ᇞܥܨ䁡中,
סܤܣ䁡〮סܥ䁡
ܣ䁡〮ܥ䁡
סܣ䁡边〮סܥ䁡ܨ
,׵ᇞܣ边䁡، ᇞܥܨ䁡ASA ,
׵ ܣ边〮ܥܨ,
׶ ܣ边〮
ͳ
ʹ ܣܤ,ܣܤ〮ܥ,
׵ ܥܨ〮
ͳ
ʹ ܥ.
∴点ܨ是ܥ的中点.
(2)连接对角线ܣܥ,ܤ,交于点䁡,连接ܥ边,交ܤ䁡于点H,连接并延长ܣᦙ交ܤܥ于点G.
׶四边形ܣܤܥ是
ܣܤܥ,
׵ ܣ䁡〮ܥ䁡,即ܤ䁡是ᇞܣܤܥ的中线,
׶点边是边ܣܤ的中点,
∴ܥ边也是ᇞܣܤܥ的中线,
ܥ边、ܤ䁡的交点H 是ᇞܣܤܥ的重心,
∴ܣᦙ也是ᇞܣܤܥ的中线,
即点ᦙ是边ܤܥ的中点.
8.【详解】(1)解:∵以ܣܥ为直径作圆交ܤܥ于点ᦙ,
∴ܣᦙ٣ ܤܥ.
∵ܣܤ〮㈮㌸cm,sinסܣܤܥ〮sinͷ⸵ι 〮
ܣᦙ
ܣܤൎ㌸㌠,
∴ܣᦙൎ⸵ʹcm.
∵ܤܥ〮͸㌸cm,
∴
ܣܤܥ的面积ൎ͸㌸ൈ⸵ʹ 〮ͳ䁡ʹ㌸cmʹ.
(2)证明:连接䁡ᦙǡᦙᦙǡܥᦙ,则䁡ᦙ〮䁡ܥ,
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∵ܣᦙ平分סᦙܣܥ,
∴סᦙܣᦙ〮סܥܣᦙ,
∴סᦙ䁡ᦙ〮סܥ䁡ᦙ,
∴ᦙᦙ〮ܥᦙ,
∴䁡ᦙ٣ ܥᦙ,即边ܨ٣ ܤܥ.
∵四边形ܣܤܥ是平行四边形,
∴ܣܤ〮ܥ,ܣ〮ܤܥ,ܣ∥ܤܥ,䁡ܣ〮䁡ܥ,
∴סܣܥ〮סܤܥܣ,
∵סܣ䁡边〮סܥ䁡ܨ,
∴ᇞܣ䁡边، ᇞܥ䁡ܨSAS ,
∴ܣ边〮ܥܨ,
∴边〮ܤܨ,
∴ܣ边൅ܣܤ൅ܤܨ൅边ܨ〮ܥܨ൅ܥ൅边൅边ܨ.
∴边ܨ٣ ܤܥ且将
ܣܤܥ分成周长相等的两部分.
9.【答案】(1)
证明:∵ᦙܣ٣ ܣᦙ,ᦙܲ
٣ ᦙ,סܣᦙ〮䁡㌸ι
∴סܣᦙܲ
〮סᦙܣᦙ〮סᦙܲᦙ〮䁡㌸ι
∴四边形ܣᦙܲᦙ是矩形.
∵四边形ܣܤ边ܨ是正方形,
∴ܣܤ〮ܣܨ,סܤܣܨ〮סܤ〮〮סܣܨᦙ〮䁡㌸ι,
∵סܤܣܨ〮סᦙܣᦙ〮䁡㌸ι,
∴סܤܣᦙ൅סᦙܣܨ〮סᦙܣܨ൅סܨܣᦙ〮䁡㌸ι
∴סܤܣᦙ〮סܣᦙ.
在ᇞܣܤᦙ和ᇞܣܨᦙ中
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סܤ〮סܣܨᦙ
סܤܣᦙ〮סܨܣᦙ
ܣܤ〮ܣܨ
∴ᇞܣܤᦙ، ᇞܣܨᦙASA ,
∴ܣᦙ〮ܣᦙ,
∴四边形ܣᦙܲᦙ是正方形.
(2)解:设边ܥ〮ݔ,
׶ 四边形ܣܤ边ܨ是正方形,四边形ܣܤܥ是矩形,
׵ 边ܨ∥ܥ,即ܨ∥ᦙ边.
׵ סܨܳ
〮ס边ᦙܳ.
׶ܳ
为ᦙ中点,
׵ ܳ
〮ᦙܳ.
在ᇞܨܳ
和ᇞ边ᦙܳ
中:
סܨܳ
〮ס边ᦙܳ
סܨܳ〮ס边ܳᦙ
ܳ
〮ᦙܳ
׵ᇞܨܳ، ᇞ边ᦙܳሺAASሻ.
׵ ܨ〮ᦙ边〮ݔ.
׶ סܣᦙ〮䁡㌸ι,ܨᦙ٣ ܣ,
׵ סܣܨᦙ〮סܣᦙ〮䁡㌸ι.
׶ סܣᦙܨ൅סܨܣᦙ〮䁡㌸ι,סܣᦙ൅סܨܣᦙ〮䁡㌸ι,
׵ סܣᦙܨ〮סܣᦙ,
׵ᇞܣܨᦙ׾ᇞܣᦙ,
׵
ܣܨ
ܣᦙ〮
ܣᦙ
ܣ,
׵ ܣᦙʹ 〮ܣܨڄ ܣ.
׶ ܣܤ〮ͳ,四边形ܣܤ边ܨ为正方形,
׵ ܣܨ〮ͳ,ܣ〮ͳ ൅ݔ,
׵ ܣᦙʹ 〮ͳ ൅ݔ.
由(1)可知ܣᦙ〮ܣᦙ,
׵ ܣᦙʹ 〮ܣᦙʹ.
在Rt ᇞܣܤᦙ中,
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ܣᦙʹ 〮ܣܤʹ ൅ܤᦙʹ 〮ͳ ൅ሺͳ െݔሻʹ.
׵ ͳ ൅ݔ〮ͳ ൅ሺͳ െݔሻʹ,
整理得:ݔʹ െ⸵ݔ൅ͳ 〮㌸,
解得ݔͳ 〮
⸵൅ͷ
ʹ (舍去),ݔʹ 〮
⸵െͷ
ʹ .
׵ ܤܥ〮ܣ〮ͳ ൅ݔ〮ͳ ൅
⸵െͷ
ʹ
〮
ͷെͷ
ʹ .
10.【详解】(1)证明:׶ᇞܣܤܥ، ᇞ边ܨ,
׵ ܣܤ〮边,סܤܣܥ〮ס边ܨ,
在ᇞܣܤ和ᇞ边ܣ中,
ܣܤ〮边
סܤܣܥ〮ס边ܨ
ܣ〮ܣ
,
׵ᇞܣܤ، ᇞ边ܣ,
׵ ܤ〮ܣ边,
׵四边形ܣܤ边是平行四边形;
(2)①解:如下图所示,连接ܤ边交ܨܥ于点䁡,
׶ ܣܤ〮㌠,ܣܥ〮ͳ㌸,
׵ ܤܥ〮
ܣܥʹ െܣܤʹ 〮
ͳ㌸ʹ െ㌠ʹ 〮͸,
׶四边形ܣܤ边是菱形,
׵ ܣܤ〮ܤ〮边〮ܣ边〮㌠,ܤ边和ܣ互相垂直平分,
在Rt ᇞܣܤܥ中,סܣܤܥ〮䁡㌸ι,ܤܥ〮͸,ܣܤ〮㌠,
׵ tanסܤܣܥ〮
ܤ䁡
ܣ䁡〮
ܤܥ
ܣܤ〮
͸
㌠〮
⸵
㈮,
设ܤ䁡〮⸵ݔ,则ܣ䁡〮㈮ݔ,
׵ ܣܤ〮
ܤ䁡ʹ ൅ܣ䁡ʹ 〮
⸵ݔʹ ൅㈮ݔʹ 〮ͷݔ〮㌠,
׵ ݔ〮
㌠
ͷ,
׵ ܤ䁡〮⸵ݔ〮
ʹ㈮
ͷ ,ܣ䁡〮㈮ݔ〮
⸵ʹ
ͷ ,
׵ ܣ〮ʹܣ䁡〮
͸㈮
ͷ ,
׵ ܣܨ〮ܣെܨ〮
͸㈮
ͷ െͳ㌸〮
ͳ㈮
ͷ ;
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②解:如下图所示,延长ܤܥ交边于点ᦙ,
׶ᇞܣܤܥ، ᇞ边ܨ,
׵ סܣܥܤ〮סܨ边,
׵ ܤܥ∥边ܨ,
׶ ס边ܨ〮䁡㌸ι,
׵ סᦙܤ〮ס边ܨ〮䁡㌸ι,
׵ סܤᦙ边〮䁡㌸ι,
׵ ס边ܤᦙ൅סܤܥ䁡〮䁡㌸ι,סܥᦙ൅סܥᦙ〮䁡㌸ι,
׶ סܤܥ䁡〮סܥᦙ,
׵ ס边ܤᦙ〮סܥᦙ,
在ᇞ边ܤᦙ和ᇞܥᦙ中,
סܤᦙ边〮סᦙܥ〮䁡㌸ι
ס边ܤᦙ〮סܥᦙ
ܤ边〮ܥ
,
׵ᇞ边ܤᦙ، ᇞܥᦙ,
׵ ܤᦙ〮ᦙ,
׵ᇞܤᦙ是等腰直角三角形,
׵ סܤᦙ〮סܤᦙ〮㈮ͷι,
׶四边形ܣܤ边是菱形,
׵ ܣܤ∥边,סܣ边〮
ͳ
ʹ סܤᦙ〮ʹʹͷι,
׵ סܤܣܥ〮סܣ边〮ʹʹͷι.
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11.【答案】(1)证明:∵ܨ٣ ܣǡܨ边٣ ܣ边,סܣ〮䁡㌸ι,
∴ס〮ס边〮סܣ〮䁡㌸ι
∴四边形ܣܨ边是矩形,
∴סܨ〮䁡㌸ι,ܣ边∥ܨ
∵ܣܤ〮ܣܥ〮㈮,ܨᦙ〮ܨᦙ〮㈮,סܨ〮סܣ〮䁡㌸ι
∴ᇞܣܤܥǡ ᇞܨᦙᦙ是等腰直角三角形,
∴סܣܥܤ〮סܨᦙᦙ〮㈮ͷι,ܣܥ〮ᦙܨ〮㈮
∵和ǡܰ
分别为ܣǡܨ关于ܥܤǡᦙᦙ的对称点,
∴和ܥ〮ᦙܰ
〮㈮,ס和ܥܤ〮סܣܥܤ〮㈮ͷιǡסܰᦙᦙ〮סܨᦙᦙ〮㈮ͷι
∴סܣܥ和〮סܨᦙܰ
〮䁡㌸ι
∴和ܥ٣ ܣ边ǡᦙܰ
٣ ܨ
∵ܣ边∥ܨ,
∴ᦙܰ
٣ ܣ边
∴和ܥ∥ᦙܰ
∴四边形ܥ和ᦙܰ
是平行四边形
(2)解:四边形ܥ和ᦙܰ
能成为轴对称图形,
∵四边形ܥ和ᦙܰ
是平行四边形
∴当四边形ܥ和ᦙܰ
是轴对称图形时,四边形ܥ和ᦙܰ
为矩形或菱形,
如图所示,延长ܥ和交ܨ于点䁡,
∵和ᦙ是Rt ᇞ和䁡ᦙ的斜边,ܥ和൏ܣ,则סᦙ和ܥ്
䁡㌸ι
∴四边形ܥ和ᦙܰ
为轴对称图形时,四边形ܥ和ᦙܰ
为菱形,
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∴和ᦙ〮ܥ和〮㈮,
∵ס䁡ܥ边〮ס边〮סܨ〮䁡㌸ι,
∴四边形ܥ䁡边ܨ是矩形,同理可得四边形ܣܥ䁡是矩形,
∴䁡ܨ〮ܥ边ǡܥ䁡〮ܣ,
设ܥ边〮〮,则ܨ䁡〮ܥ边〮〮,䁡ᦙ〮䁡ܨെᦙܨ〮〮െ㈮,
和䁡〮䁡ܥെ和ܥ〮ܣെܣܤ〮ܤ〮ʹ
在Rt ᇞ和䁡ᦙ中,和ܥʹ 〮䁡和ʹ ൅䁡ᦙʹ
∴㈮ʹ 〮ʹʹ ൅〮െ㈮ʹ
∴〮െ㈮ʹ 〮ͳʹ
∴〮െ㈮〮േʹ ⸵
解得:〮〮㈮൅ʹ ⸵或㈮െʹ ⸵
即ܥ边〮㈮൅ʹ ⸵或㈮െʹ ⸵
12.【答案】(1)①∵四边形ܣܤܥ是菱形,
∴ܣܤ〮ܤܥ〮ܥ〮ܣ,ܣܤ∥ܥ,סܣܤܥ〮סܣܥ,
∵ܣ边٣ ܤܥ,
∴סܣ边ܤ〮䁡㌸ι,
∴ס边ܣ〮סܣ边ܤ〮䁡㌸ι,סܣܤ边൅סܤܣ边〮䁡㌸ι,
∴ס边ܣܨ൅סܨܣ〮䁡㌸ι,
∵ס边ܣܨ〮סܣܤܥ,
∴סܤܣ边〮סܨܣ,
在ᇞܣܤ边和ᇞܣܨ中,
סܤܣ边〮סܨܣ
ܣܤ〮ܣ
סܣܤ边〮סܣܨ
,
∴ᇞܣܤ边، ᇞܣܨASA ,
׵ ܣ边〮ܣܨ.
②如图,设ܣܥ与ܤ,边ܨ分别交于点䁡和点ᦙ,
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由①可知,ᇞܣܤ边، ᇞܣܨASA ,
∴ܤ边〮ܨ,
∴ܤܥെܤ边〮ܥെܨ,即ܥ边〮ܥܨ,
由①可知,ܣ边〮ܣܨ,
∴ܣܥ垂直平分边ܨ,
∵四边形ܣܤܥ是菱形,
∴ܣܥ٣ ܤ,
∴边ܨ∥ܤ,
∴ᇞܥ边ܨ׾ᇞܥܤ,
∴
ܥᦙ
ܥ䁡〮
边ܨ
ܤ〮
ʹ
ͷ,
设ܥᦙ〮ʹݔ,则䁡ܥ〮ͷݔ,
∴䁡ᦙ〮䁡ܥെܥᦙ〮ͷݔെʹݔ〮⸵ݔ,
∵四边形ܣܤܥ是菱形,
∴䁡ܣ〮䁡ܥ〮ͷݔ,
∴ܣᦙ〮䁡ܣ൅䁡ᦙ〮ͷݔ൅⸵ݔ〮㌠ݔ,ܣܥ〮ʹ䁡ܥ〮ͳ㌸ݔ,
∴
ܣᦙ
ܣܥ〮
㌠ݔ
ͳ㌸ݔ〮
㈮
ͷ,
∴ܵ
ᇞܣ边ܨܵ
菱形ܣܤܥ
〮
ͳ
ʹڄ边ܨڄܣᦙ
ͳ
ʹڄܣܥڄܤ〮
边ܨ
ܤڄ
ܣᦙ
ܣܥ〮
ʹ
ͷ ൈ
㈮
ͷ 〮
㌠
ʹͷ.
(2)解:∵四边形ܣܤܥ是菱形,
∴סܤܣܥ〮סܥܣ〮
ͳ
ʹ סܤܣ,ܣܤ∥ܥ,ܣ∥ܤܥ,
∴סܤܣܰ
〮סܣܰܥ,סܣ和〮סܣ和ܥ,
∵ס边ܣܨ〮
ͳ
ʹ סܤܣ,
∴ס边ܣܨ〮סܤܣܥ〮סܥܣ,
∴ס边ܣܨെסܰܣܥ〮סܤܣܥെסܰܣܥ,ס边ܣܨെסܥܣ和〮סܥܣെסܥܣ和,
∴סܤܣܰ
〮סܥܣ和,סܰܣܥ〮סܣ和,
∴סܥܣ和〮סܣܰܥ,סܰܣܥ〮סܣ和ܥ,
∴ᇞܣܥ和׾ᇞܰ
ܥܣ,
设边ܥ〮ݔ,则ܤ边〮͸ െݔ,
①如图ͳ,当ܣܰ
〮ܣ和时,ᇞܣܥ和، ᇞܰ
ܥܣ,
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∴ܣܥ〮ܰ
ܥ,
∴סܣܰܥ〮סܰܣܥ,
∴סܤܣܰ
〮סܰܣܥ,即ܣ边平分סܤܣܥ,
过点边作边ܲ
٣ ܣܤ于点ܲ
,作边ܳ
٣ ܣܥ于点ܳ
,
∴边ܲ
〮边ܳ,
∴ܵᇞܣܤ边ܵ
ᇞܣܥ边〮
ͳ
ʹܣܤڄ边ܲ
ͳ
ʹܣܥڄ边〮ܳ
ܣܤ
ܣܥ,
过点ܣ作ܣᦙ٣ ܤܥ于点ᦙ,
∵ܵᇞܣܤ边ܵ
ᇞܣܥ边〮
ͳ
ʹܤ边ڄܣᦙ
ͳ
ʹ边ܥڄܣᦙ〮
ܤ边
ܥ边,
∴
ܣܤ
ܣܥ〮
ܤ边
边ܥ,即
͸
⸵〮
͸െݔ
ݔ,
解得ݔ〮ʹ,即边ܥ〮ʹ;
②如图ʹ,当ܣܰ
〮和ܰ
时,סܰ和ܣ〮סܰܣ和,
∵ܣܤ〮ܤܥ,
∴סܤܣܥ〮סܤܥܣ,
∵סܤܣܥ〮סܰܣ和,
∴סܤܥܣ〮סܰ和ܣ,
∴ᇞܣܤܥ׾ᇞܣܰ和,
∴
ܣ和
ܣܰ
〮
ܣܥ
ܣܤ,
∵ᇞܣܥ和׾ᇞܰ
ܥܣ,
∴
ܣ和ܰ
ܣ〮
ܣܥܰ
ܥ,
∴ܥܰ
〮ܣܤ,
在ᇞܣܤ边和ᇞܰ
ܥ边中,
סͳ 〮ס边ܰܥ
סܣ边ܤ〮סܰ边ܥ
ܣܤ〮ܰ
ܥ
,
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∴ᇞܣܤ边، ᇞܰ
ܥ边AAS ,
∴ܤ边〮边ܥ,
∴͸ െݔ〮ݔ,
解得ݔ〮⸵,即边ܥ〮⸵;
③如图⸵,当ܣ和〮和ܰ
时,ס和ܰܣ〮סܰܣ和,
同理可得סܤܣܥ〮סܤܥܣ〮ס和ܰܣ〮סܰܣ和,
∴ᇞܣ和ܰ
׾ᇞܣܤܥ,
∴
ܣ和
ܣܰ
〮
ܣܤ
ܣܥ,
∵ᇞܣܥ和׾ᇞܰ
ܥܣ,
∴
ܣ和ܰ
ܣ〮
ܣܥܰ
ܥ,
∴
ܣܥܰ
ܥ〮
ܣܤ
ܣܥ,即
⸵ܰ
ܥ〮
͸
⸵,
∴ܥܰ
〮
⸵
ʹ,
∵סͳ 〮ס边ܰܥ,סܣ边ܤ〮סܰ边ܥ,
∵ᇞܣܤ边׾ᇞܰ
ܥ边,
∴
ܣܤ
ܥܰ
〮
ܤ边
边ܥ,即
͸
ͳͷ 〮
͸െݔ
ݔ,
解得ݔ〮
͸
ͷ,即边ܥ〮
͸
ͷ;
综上所述,边ܥ的长度为ʹ 或⸵或
͸
ͷ.
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13.【详解】(1)解:如图,
∵四边形ܣܤܥ是矩形,
∴סܣܤܥ〮䁡㌸ι,
在Rt ᇞܣܤܥ中,ܣܥ〮
ܣܤʹ ൅ܤܥʹ 〮
㈮ʹ ൅⸵ʹ 〮ͷ,
由折叠的性质可得,ܤԢܥ〮ܤܥ〮⸵,ܤ边〮ܤԢ边,ס边ܤԢܥ〮סܣܤܥ〮䁡㌸ι,
∴סܣܤԢ边〮ͳ㌠㌸ι െס边ܤԢܥ〮䁡㌸ι 〮סܣܤܥ,ܣܤԢ 〮ܣܥെܤԢܥ〮ʹ,
∵סܤԢܣ边〮סܤܣܥ,
∴ᇞܣܤԢ边׾ᇞܣܤܥ,
∴
ܤԢ边
ܤܥ〮
ܣܤԢ
ܣܤ,即
ܤԢ边
⸵〮
ʹ
㈮,
∴ܤԢ边〮
⸵
ʹ,
∵ܤ边〮ܤԢ边,
∴ܤ边〮
⸵
ʹ;
(2)解:①当ܣ〮ܣܤԢ时,如图,过点ܤԢ作ܥ的垂线,交ܥ于点ܨ,交ܣܤ于点ᦙ,设ܣᦙ〮ܽ
,ܤԢᦙܾ〮
,
∵四边形ܣܤܥ是矩形,
∴ܣ〮ܤܥ〮⸵,סܤܣ〮סܣܥ〮䁡㌸ι,
∴ܣܤԢ 〮ܣ〮⸵,
∵ܤԢܨ٣ ܥ,
∴四边形ܣܨᦙ是矩形,
∴ܨ〮ܣᦙ〮ܽ
,ܨᦙ〮ܣ〮⸵,סܨᦙܣ〮䁡㌸ι,
∴ܤԢܨ〮ܨᦙെܤԢᦙ〮⸵െܾ,ܥܨ〮ܥെܨ〮㈮െܽ,סܨᦙܤ〮ͳ㌠㌸ι െסܨᦙܣ〮䁡㌸ι,
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在Rt ᇞܣᦙܤ̵ 中,ܣᦙʹ ൅ܤԢᦙʹ 〮ܣܤԢʹ,
∴ܽʹ ൅ܾ
ʹ 〮䁡①,
由折叠的性质可得,ܤԢܥ〮ܤܥ〮⸵,ܤ边〮ܤԢ边,
在Rt ᇞܤ̵ ܥܨ中,ܥܨʹ ൅ܤԢܨʹ 〮ܤԢܥʹ,
∴㈮െܽ
ʹ ൅⸵െܾ
ʹ 〮䁡②,
联立①与②,得,ܽ
ʹ ൅ܾ
ʹ 〮䁡
㈮െܽ
ʹ ൅⸵െܾ
ʹ 〮䁡,
解得ܽ
〮
ʹ㌸െ⸵ͳͳ
ͳ㌸ܾ
〮
ͳͷ൅㈮ͳͳ
ͳ㌸
或ܽ
〮
ʹ㌸൅⸵ͳͳ
ͳ㌸ܾ
〮
ͳͷെ㈮ͳͳ
ͳ㌸
,
在Rt ᇞܤ̵ 边ᦙ中,边ᦙ〮ܣܤെܣᦙെܤ边〮㈮െܽ
െܤ边,ܤ边〮ܤԢ边,
∵边ᦙʹ ൅ܤԢᦙʹ 〮ܤԢ边ʹ,
∴㈮െܽ
െܤ边ʹ ൅ܾ
ʹ 〮ܤ边ʹ,
化简,得ܤ边〮ܽ
ʹ൅ܾʹ൅ͳ͸െ㌠ܽ
㌠െʹܽ
,
∵ܽʹ ൅ܾ
ʹ 〮䁡,
∴ܤ边〮
ʹͷെ㌠ܽ
㌠െʹܽ
〮㈮െ
͹
㌠െʹܽ,
当ܽ
〮
ʹ㌸െ⸵ͳͳ
ͳ㌸
时,ܤ边〮
͹ʹ൅ͳͷ ͳͳ
㈮⸵
,
当ܽ
〮
ʹ㌸൅⸵ͳͳ
ͳ㌸
时,ܤ边〮
͹ʹെͳͷ ͳͳ
㈮⸵
;
②当ܣ〮ܤԢ时,如图,过点ܤԢ作ܥ的垂线,交ܥ于点ܨ,交ܣܤ于点ᦙ,设ܣᦙ〮ܽ
,ܤԢᦙܾ〮
,
∵ܣ〮ܤԢ〮⸵,ܤԢܥ〮ܤܥ〮⸵,
∴ܤԢ〮ܤԢܥ,
∵ܤԢܨ٣ ܥ,
∴ܨ〮ܥܨ〮
ͳ
ʹ ܥ〮ʹ,
在Rt ᇞܤ̵ ܨ中,ܤԢܨ〮
ܤԢʹ െܨʹ 〮
⸵ʹ െʹʹ 〮
ͷ,
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∵四边形ܣܨᦙ是矩形,
∴ܣᦙ〮ܨ〮ʹ 〮ܽ
,ܨᦙ〮ܣ〮⸵,
∴ܤԢᦙ〮ܨᦙെܤԢܨ〮⸵െ
ͷ ܾ〮
,
由①可知,ܤ边〮ܽ
ʹ൅ܾʹ൅ͳ͸െ㌠ܽ
㌠െʹܽ
,
∴ܤ边〮
䁡െ⸵ͷ
ʹ
;
③当ܣܤԢ 〮ܤԢ时,如图,过点ܤԢ作ܥ的垂线,交ܥ于点ܨ,交ܣܤ于点ᦙ,设ܣᦙ〮ܽ
,ܤԢᦙܾ〮
,
∵四边形ܣܨᦙ是矩形,
∴סܨᦙܣ〮סܨᦙ〮䁡㌸ι,ܣᦙ〮ܨ〮ܽ
,ܨᦙ〮ܣ〮⸵,
在Rt ᇞܣܤ̵ ᦙ和Rt ᇞܤ̵ ܨ中,
ܣᦙ〮ܨ
ܣܤԢ 〮ܤԢ,
∴Rt ᇞܣܤ̵ ᦙ،Rt ᇞܤ̵ ܨHL ,
∴ܤԢᦙ〮ܤԢܨ〮
ͳ
ʹ ܨᦙ〮
⸵
ʹ ܾ〮
,
由折叠的性质可得,ܤԢܥ〮ܤܥ〮⸵,ܤ边〮ܤԢ边,
在Rt ᇞܤ̵ ܥܨ中,ܥܨ〮
ܤԢܥʹ െܤԢܨʹ 〮
⸵ʹ െ
⸵
ʹ
ʹ
〮
⸵⸵
ʹ ,
∴ܣᦙ〮ܨ〮ܥെܥܨ〮㈮െ
⸵⸵
ʹ 〮ܽ
,
由①可知,ܤ边〮ܽ
ʹ൅ܾʹ൅ͳ͸െ㌠ܽ
㌠െʹܽ
,
∴ܤ边〮
⸵;
综上所述,符合条件的ܤ边的长为
͹ʹ൅ͳͷ ͳͳ
㈮⸵
或
͹ʹെͳͷ ͳͳ
㈮⸵
或
䁡െ⸵ͷ
ʹ
或⸵;
(3)解:先探究ᇞܤԢܣ边面积最大的情况,
①当点ܤԢ在矩形ܣܤܥ的内部或边界时,如图,过点ܤԢ作ܥ的垂线,交ܥ于点ܨ,交ܣܤ于点ᦙ,
设ܣᦙ〮ܽ
,ܤ边〮ݔ,ܵᇞܤԢܣ边〮ݕ,则边ᦙ〮㈮െݔെܽ,ܣ边〮㈮െݔ,
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∵四边形ܣܨᦙ是矩形,
∴ܨ〮ܣᦙ〮ܽ
,ܣ〮ܨᦙ〮ʹ,
∴ܥܨ〮㈮െܽ,
由折叠的性质可得,ܤ边〮ܤԢ边〮ݔ,ܤܥ〮ܤԢܥ〮ʹ,סܥܤԢ边〮סܥܤ边〮䁡㌸ι,
∵ܤԢᦙ٣ ܥ,ܣܤ∥ܥ,
∴סܥܨܤԢ 〮סܤԢᦙ边〮䁡㌸ι,
∵סܥܤԢܨ൅ס边ܤԢᦙ〮סܤԢ边ᦙ൅ס边ܤԢᦙ〮䁡㌸ι,
∴סܥܤԢܨ〮סܤԢ边ᦙ,
∴ᇞܤԢܥܨ׾ᇞ边ܤԢᦙ,
∴
边ᦙ
ܤԢܨ〮
ܤԢᦙ
ܥܨ〮
ܤԢ边
ܤԢܥ〮
ݔ
ʹ,
∴ܤԢܨ〮
ʹ
ݔ㈮െݔെܽ
,ܤԢᦙ〮
ݔ
ʹ ㈮െܽ
,
∵ܨᦙ〮ܤԢᦙ൅ܤԢܨ〮ʹ,
∴
ݔ
ʹ ㈮െܽ
൅
ʹ
ݔ㈮െܽ
െݔ〮ʹ,
变形,得ܽ
〮
㈮ݔʹെ㌠ݔ൅ͳ͸
ݔʹ൅㈮
,
∴ܤԢᦙ〮
ݔ
ʹ ㈮െܽ
〮
㈮ݔʹ
ݔʹ൅㈮,
∴ݕ〮ܵ
ᇞܤԢܣ边〮
ͳ
ʹ ܣ边ڄ ܤԢᦙ〮
ͳ
ʹ ㈮െݔڄ
㈮ݔʹ
ݔʹ൅㈮〮
㌠ݔʹെʹݔ⸵
ݔʹ൅㈮,
∴ʹ െݕ〮ʹ െ
㌠ݔʹെʹݔ⸵
ݔʹ൅㈮
〮
ʹݔ⸵െ͸ݔʹ൅㌠
ݔʹ൅㈮
〮
ʹ ݔെʹ ʹ ݔ൅ͳ
ݔʹ൅㈮
,
∵ݔെʹ ʹ ൒㌸,ݔ൅ͳ ൐㌸,ݔʹ ൅㈮൐㌸,
∴ʹ െݕ〮
ʹ ݔെʹ ʹ ݔ൅ͳ
ݔʹ൅㈮
൒㌸,即ݕ൑ʹ,
当且仅当ݔ〮ʹ 时,ݕ取得最大值ʹ;
②当点ܤԢ在矩形ܣܤܥ的外部时,如图,过点ܤԢ作ܥ的垂线,交ܥ于点ܨ,交ܣܤ于点ᦙ,设ܣᦙ〮ܽ
,
ܤ边〮ݔ,ܵᇞܤԢܣ边〮ݕ,则边ᦙ〮ݔ൅ܽ
െ㈮,ܣ边〮㈮െݔ,
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同理①可得,ᇞܤԢܥܨ׾ᇞ边ܤԢᦙ,
∴
边ᦙ
ܤԢܨ〮
ܤԢᦙ
ܥܨ〮
ܤԢ边
ܤԢܥ〮
ݔ
ʹ,
∴ܤԢܨ〮
ʹ
ݔ㈮െݔെܽ
,ܤԢᦙ〮
ݔ
ʹ ㈮െܽ
,
∵ܨᦙ〮ܤԢᦙെܤԢܨ〮ʹ,
∴
ݔ
ʹ ㈮െܽ
െ
ʹ
ݔ㈮െܽ
െݔ〮ʹ,
变形,得ܽ
〮
㈮ݔʹെ㌠ݔ൅ͳ͸
ݔʹ൅㈮
,
∴ܤԢᦙ〮
ݔ
ʹ ㈮െܽ
〮
㈮ݔʹ
ݔʹ൅㈮,
∴ݕ〮ܵ
ᇞܤԢܣ边〮
ͳ
ʹ ܣ边ڄ ܤԢᦙ〮
㌠ݔʹെʹݔ⸵
ݔʹ൅㈮,
∵ʹ െݕ〮
ʹ ݔെʹ ʹ ݔ൅ͳ
ݔʹ൅㈮
൐㌸,
∴ݕ൏ʹ,
综上所述,当且仅当ݔ〮ʹ 时,ݕ取得最大值ʹ;
如图,
当ݔ〮ʹ 时,ܽ
〮
㈮ݔʹെ㌠ݔ൅ͳ͸
ݔʹ൅㈮
〮ʹ,
∴ܤԢܨ〮
ʹ
ݔ㈮െݔെܽ
〮㌸,即点ܤԢ落在边ܥ上,
∴ܤԢ〮ܣ边〮ʹ,
∵点和是ܤԢ的中点,
∴和〮
ͳ
ʹ ܤԢ〮ͳ,
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在Rt ᇞܣ和中,ܣ和〮
ܣʹ ൅和ʹ 〮
ʹʹ ൅ͳʹ 〮
ͷ;
再探究ס边和ܤԢ 〮䁡㌸ι的情况,
假设ס边和ܤԢ可以等于䁡㌸ι,如图,连接边,设ܤ边〮ܤԢ边〮ݔ,则ܣ边〮㈮െݔ,
∵ס边和ܤԢ 〮䁡㌸ι,
∴ס边和〮ͳ㌠㌸ι െס边和ܤԢ 〮䁡㌸ι 〮ס边和ܤԢ,
∵点和是ܤԢ的中点,
∴和〮ܤԢ和,
在ᇞ边和和ᇞܤԢ边和中,
和〮ܤԢ和
ס边和〮ס边和ܤԢ
边和〮边和
,
∴ᇞ边和، ᇞܤ̵ 边和SAS ,
∴边〮ܤԢ边〮ݔ,
在Rt ᇞܣ边中,ܣʹ ൅ܣ边ʹ 〮边ʹ,
∴ʹʹ ൅㈮െݔʹ 〮ݔʹ,
解得ݔ〮
ͷ
ʹ,
∴ܣ边〮㈮െݔ〮
⸵
ʹ,
∴假设成立,当ס边和ܤԢ 〮䁡㌸ι时,ܣ边〮
⸵
ʹ.