2020年中考数学选择填空压轴题 专题8 几何变换问题
专题08 几何变换问题
例1.如图,斜边长12cm,∠A=30°的直角三角尺ABC绕点C顺时针方向旋转90°至△A′B′C的位置,再沿CB向左平移使点B′落在原三角尺ABC的斜边AB上,则三角尺向左平移的距离为______________.(结果保留根号)
同类题型1.1 把图中的一个三角形先横向平移x格,再纵向平移y格,就能与另一个三角形拼合成一个四边形,那么x+y( )
A.是一个确定的值 B.有两个不同的值 C.有三个不同的值 D.有三个以上不同的值
同类题型1.2 已知:如图△ABC的顶点坐标分别为A(-4,-3),B(0,-3),C(-2,1),如将B点向右平移2个单位后再向上平移4个单位到达B1 点,若设△ABC的面积为S1 ,△AB1 C的面积为S2 ,则S1 ,S2 的大小关系为( ) A.S1>S2 B.S1=S2 C.S1<S2 D.不能确定
例2. 如图,P是等边△ABC外一点,把BP绕点B顺时针旋转60°到BP′,已知∠AP′B=150°,P′A:P′C=2:3,则PB:P′A是( ) A.2 :1 B.2:1 C.5 :2 D.3 :1
同类题型2.1 如图,△ABC为等边三角形,以AB为边向形外作△ABD,使∠ADB=120°,再以点C为旋转中心把△CBD旋转到△CAE,则下列结论:①D、A、E三点共线;②DC平分∠BDA;③∠E=∠BAC;④DC=DB+DA,其中正确的有( )
2020
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
同类题型2.2 如图,在正方形ABCD中,O是对角线AC与BD的交点,M是BC边上的动点(点M不与B,C重合),CN⊥DM,CN与AB交于点N,连接OM,ON,MN.下列五个结论:①△CNB≌△DMC;②△CON≌△DOM;
1222
③△OMN∽△OAD;④AN+CM=MN ;⑤若AB=2,则S△OMN 的最小值是 ,其中正确结论的个数是( )
2
A.2 B.3 C.4 D.5
同类题型2.3 在平面直角坐标系中,已知点A(3,0),B(0,4),将△BOA绕点A按顺时针方向旋转得△CDA,使点B在直线CD上,连接OD交AB于点M,直线CD的解析式为__________.
同类题型2.4 如图,在矩形ABCD中,AB=5,BC=3,将矩形ABCD绕点B按顺时针方向旋转得到矩形GBEF,点A落在矩形ABCD的边CD上,连结CE,CF,若∠CEF=α,∠CFE=β,则tanα﹒tanβ=___________.
同类题型2.5 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,将△ABC绕顶点C逆时针旋转得到△A′B′C,M是BC的中点,P是A′B′的中点,连接PM,若BC=2,∠BAC=30°,则线段PM的最大值是_____.
同类题型2.6 如图1,一副含30°和45°角的三角板ABC和DEF叠合在一起,边BC与EF重合,BC=EF
2020
=12,点G为边EF的中点,边FD与AB相交于点H,如图2,将三角板DEF绕点G按顺时针方向旋转到60°的过程中,BH的最大值是_________,点H运动的路径长是_________.
例3.如图,折叠菱形纸片ABCD,使得AD的对应边A1D1 过点C,EF为折痕,若∠B=60°,当A1 E⊥AB时, 的值等于( ) A.
3 6
B.
3-1
6
C.3+1
8
D.3-1
2
BEAE
同类题型3.1 如图,正方形ABCD中,AD=4,点E是对角线AC上一点,连接DE,过点E作EF⊥ED,交AB于点F,连接DF,交AC于点G,将△EFG沿EF翻折,得到△EFM,连接DM,交EF于点N,若点F是AB边的中点,则△EMN的周长是_____________.
同类题型3.2 如图,∠MON=40°,点P是∠MON内的定点,点A、B分别在OM,ON上移动,当△PAB周长最小时,则∠APB的度数为( ) A.20° B.40° C.100° D.140°
同类题型3.3 如图,矩形纸片ABCD中,G、F分别为AD、BC的中点,将纸片折叠,使D点落在GF上,得到△HAE,再过H点折叠纸片,使B点落在直线AB上,折痕为PQ.连接AF、EF,已知HE=HF,下列结论:
AD2 3
①△MEH为等边三角形;②AE⊥EF;③△PHE∽△HAE;④= ,其中正确的结论是( )
AB5
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.①②③④
同类题型3.4 △ABC中,∠BAC=90°,AB=3,AC=4,点D是BC的中点,将△ABD沿AD翻折得到△AED.连CE,则线段CE的长等于_______.
2020
专题08 几何变换问题
例1.如图,斜边长12cm,∠A=30°的直角三角尺ABC绕点C顺时针方向旋转90°至△A′B′C的位置,再沿CB向左平移使点B′落在原三角尺ABC的斜边AB上,则三角尺向左平移的距离为______________.(结果保留根号)
解:如图:连接B′B″,
∵在Rt△ABC中,AB=12,∠A=30°,
1
∴BC= AB=6,AC=63 ,
2
∴B′C=6,
∴AB′=AC-B′C=63 -6, ∵B′C∥B″C″,B′C=B″C″, ∴四边形B″C″CB′是矩形, ∴B″B′∥BC,B″B′=C″C, ∴△AB″B′∽△ABC, AB′B″B′∴= ,
ACBC63-6B″B′即:= ,
663
解得:B″B′=6-23 .
∴C″C=B″B′=6-23 .
同类题型1.1 把图中的一个三角形先横向平移x格,再纵向平移y格,就能与另一个三角形拼合成一个四边形,那么x+y( ) A.是一个确定的值 B.有两个不同的值 C.有三个不同的值 D.有三个以上不同的值
解:(1)当两斜边重合的时候可组成一个矩形,此时x=2,y=3, x+y=5;
(2)当两直角边重合时有两种情况,①短边重合,此时x=2,y=3,x+y=5; ②长边重合,此时x=2,y=5,x+y=7. 综上可得:x+y=5或7.
2020
选B.
同类题型1.2 已知:如图△ABC的顶点坐标分别为A(-4,-3),B(0,-3),C(-2,1),如将B点向右平移2个单位后再向上平移4个单位到达B1 点,若设△ABC的面积为S1 ,△AB1 C的面积为S2 ,则S1 ,S2 的大小关系为( ) A.S1>S2 B.S1=S2 C.S1<S2 D.不能确定
1
解:△ABC的面积为S1= ×4×4=8,
2
将B点平移后得到B1 点的坐标是(2,1),
1
所以△AB1 C的面积为S2= ×4×4=8,
2
所以S1=S2 . 选B.
同类题型1.3 同类题型1.4
例2. 如图,P是等边△ABC外一点,把BP绕点B顺时针旋转60°到BP′,已知∠AP′B=150°,P′A:P′C=2:3,则PB:P′A是( ) A.2 :1 B.2:1 C.5 :2 D.3 :1
解:如图,连接AP,∵BP绕点B顺时针旋转60°到BP′,
∴BP=BP′,∠ABP+∠ABP′=60°, 又∵△ABC是等边三角形,
∴AB=BC,∠CBP′+∠ABP′=60°, ∴∠ABP=∠CBP′, 在△ABP和△CBP′中, BP=BP′
∵∠ABP=∠CBP′, AB=BC
∴△ABP≌△CBP′(SAS), ∴AP=P′C,
∵P′A:P′C=2:3,
3
∴AP= P′A,
2
连接PP′,则△PBP′是等边三角形,
2020
∴∠BP′P=60°,PP′=PB, ∵∠AP′B=150°,
∴∠AP′P=150°-60°=90°, ∴△APP′是直角三角形,
3
设P′A=x,则AP= x,
2根据勾股定理,PP′=则PB=
5
x, 2
5
x:x=5 :2. 2
AP-P′A=
22
9225
x-x= x, 42
∴PB:P′A=
选C.
同类题型2.1 如图,△ABC为等边三角形,以AB为边向形外作△ABD,使∠ADB=120°,再以点C为旋转中心把△CBD旋转到△CAE,则下列结论:①D、A、E三点共线;②DC平分∠BDA;③∠E=∠BAC;④DC=DB+DA,其中正确的有( ) A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
解:①设∠1=x度,则∠2=(60-x)度,∠DBC=(x+60)度,故∠4=(x+60)度, ∴∠2+∠3+∠4=60-x+60+x+60=180度, ∴D、A、E三点共线;
②∵△BCD绕着点C按顺时针方向旋转60°得到△ACE, ∴CD=CE,∠DCE=60°, ∴△CDE为等边三角形, ∴∠E=60°,
∴∠BDC=∠E=60°,
∴∠CDA=120°-60°=60°, ∴DC平分∠BDA; ③∵∠BAC=60°, ∠E=60°, ∴∠E=∠BAC.
④由旋转可知AE=BD, 又∵∠DAE=180°, ∴DE=AE+AD.
∵△CDE为等边三角形, ∴DC=DB+BA.
同类题型2.2 如图,在正方形ABCD中,O是对角线AC与BD的交点,M是BC边上的动点(点M不与B,C
2020
重合),CN⊥DM,CN与AB交于点N,连接OM,ON,MN.下列五个结论:①△CNB≌△DMC;②△CON≌△DOM;
1222
③△OMN∽△OAD;④AN+CM=MN ;⑤若AB=2,则S△OMN 的最小值是 ,其中正确结论的个数是( )
2
A.2 B.3 C.4 D.5
解:∵正方形ABCD中,CD=BC,∠BCD=90°, ∴∠BCN+∠DCN=90°, 又∵CN⊥DM,
∴∠CDM+∠DCN=90°, ∴∠BCN=∠CDM,
又∵∠CBN=∠DCM=90°, ∴△CNB≌△DMC(ASA),故①正确;
根据△CNB≌△DMC,可得CM=BN, 又∵∠OCM=∠OBN=45°,OC=OB, ∴△OCM≌△OBN(SAS), ∴OM=ON,∠COM=∠BON,
∴∠DOC+∠COM=∠COB+∠BPN,即∠DOM=∠CON, 又∵DO=CO,
∴△CON≌△DOM(SAS),故②正确; ∵∠BON+∠BOM=∠COM+∠BOM=90°,
∴∠MON=90°,即△MON是等腰直角三角形, 又∵△AOD是等腰直角三角形, ∴△OMN∽△OAD,故③正确; ∵AB=BC,CM=BN, ∴BM=AN,
222
又∵Rt△BMN中,BM+BN=MN ,
222
∴AN+CM=MN ,故④正确; ∵△OCM≌△OBN,
∴四边形BMON的面积=△BOC的面积=1,即四边形BMON的面积是定值1, ∴当△MNB的面积最大时,△MNO的面积最小, 设BN=x=CM,则BM=2-x,
112
∴△MNB的面积=x(2-x)=-x +x,
22
1
∴当x=1时,△MNB的面积有最大值 ,
2
11
此时S△OMN 的最小值是1-= ,故⑤正确;
22
2020
综上所述,正确结论的个数是5个, 选D.
同类题型2.3 在平面直角坐标系中,已知点A(3,0),B(0,4),将△BOA绕点A按顺时针方向旋转得△CDA,使点B在直线CD上,连接OD交AB于点M,直线CD的解析式为__________.
解:∵△BOA绕点A按顺时针方向旋转得△CDA,
∴△BOA≌△CDA, ∴AB=AC,OA=AD,
∵B、D、C共线,AD⊥BC, ∴BD=CD=OB,
∵OA=AD,BO=CD=BD, ∴OD⊥AB,
设直线AB解析式为y=kx+b,
3k+b=0
把A与B坐标代入得: ,
b=4
k=-4
3,解得:
b=4
4
∴直线AB解析式为y=- x+4,
33
∴直线OD解析式为y= x,
44y=-x+4
3
联立得:,
3y=x448x=254836
解得:,即 M( , ),
362525y=25
∵M为线段OD的中点,
9672∴D( , ),
2525
设直线CD解析式为y=mx+n,
96m+n=72
25,把B与D坐标代入得:25
n=4
2020
7
解得:m=- ,n=4,
24
7
则直线CD解析式为y=- x+4.
24
同类题型2.4 如图,在矩形ABCD中,AB=5,BC=3,将矩形ABCD绕点B按顺时针方向旋转得到矩形GBEF,点A落在矩形ABCD的边CD上,连结CE,CF,若∠CEF=α,∠CFE=β,则tanα﹒tanβ=___________.
解:过C点作MN⊥BF,交BG于M,交EF于N,
由旋转变换的性质可知,∠ABG=∠CBE,BA=BG=5,BC=BE=3,
22
由勾股定理得,CG=BG+DG =4, ∴DG=DC-CG=1,
22
则AG=AD+DG=10 ,
BABG= ,∠ABG=∠CBE, BCBE∴△ABG∽△CBE, CEBC3∴== , AGAB5
∵
310
解得,CE= ,
5
∵∠MBC=∠CBG,∠BMC=∠BCG=90°, ∴△BCM∽△BGC, CMBCCM3∴= ,即= , CGBG45
12∴CM= ,
5
∴MN=BE=3,
123
∴CN=3-= ,
55229
∴EN=CE-CN= ,
5
2020
916
∴FN=EF-EN=5-= ,
55
33
CNCN551
∴tanα﹒tanβ=﹒=×= .
ENFN91616
55
同类题型2.5 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,将△ABC绕顶点C逆时针旋转得到△A′B′C,M是BC的中点,P是A′B′的中点,连接PM,若BC=2,∠BAC=30°,则线段PM的最大值是_____.
解:如图连接PC.
在Rt△ABC中,∵∠A=30°,BC=2, ∴AB=4,
根据旋转不变性可知,A′B′=AB=4, ∴A′P=PB′,
1
∴PC= A′B′=2,
2
∵CM=BM=1,
又∵PM≤PC+CM,即PM≤3,
∴PM的最大值为3(此时P、C、M共线).
同类题型2.6 如图1,一副含30°和45°角的三角板ABC和DEF叠合在一起,边BC与EF重合,BC=EF=12,点G为边EF的中点,边FD与AB相交于点H,如图2,将三角板DEF绕点G按顺时针方向旋转到60°的过程中,BH的最大值是_________,点H运动的路径长是_________.
解:如图1中,作HM⊥BC于M,设HM=a,则CM=HM=a.
2020
在Rt△ABC中,∠ABC=30°,BC=12, 在Rt△BHM中,BH=2HM=2a,BM=3 a, ∵BM+FM=BC, ∴3 a+a=12, ∴a=6 3 -6,
∴BH=2a=12 3 -12.
如图2中,当DG⊥AB时,易证GH1 ⊥DF,此时BH1 的值最小,易知BH1=BK+KH1=3 3 +3,
∴HH1=BH-BH1=9 3 -15,
当旋转角为60°时,F与H2 重合,此时BH的值最大,易知最大值BH2=6 3 , 观察图象可知,在∠CGF从0°到60°的变化过程中,
点H相应移动的路径长=2HH1+HH2=18 3-30+[6 3-(12 3-12)]=12 3 -18.
例3.如图,折叠菱形纸片ABCD,使得AD的对应边A1D1 过点C,EF为折痕,若∠B=60°,当A1 E⊥AB时, 的值等于( ) A.
3 6
B.
3-1
6
C.3+1
8
D.3-1
2
BEAE
解:如图所示,延长AB,D1A1 交于点G,
2020
∵A1 E⊥AB,∠EA1 C=∠A=120°, ∴∠G=120°-90°=30°, 又∵∠ABC=60°,
∴∠BCG=60°-30°=30°, ∴∠G=∠BCG=30°, ∴BC=BG=BA,
设BE=1,AE=x=A1 E,则AB=1+x=BC=BG,A1 G=2x, ∴GE=1+x+1=x+2,
222
∵Rt△A1 GE中,A1E+GE=A1G ,
222∴x+(x+2)=(2x) , 解得x=1+3 ,(负值已舍去) ∴AE=1+3 , BE13-1∴== , AE1+32
选D.
同类题型3.1 如图,正方形ABCD中,AD=4,点E是对角线AC上一点,连接DE,过点E作EF⊥ED,交AB于点F,连接DF,交AC于点G,将△EFG沿EF翻折,得到△EFM,连接DM,交EF于点N,若点F是AB边的中点,则△EMN的周长是_____________.
解:解法一:如图1,过E作PQ⊥DC,交DC于P,交AB于Q,连接BE,
∵DC∥AB, ∴PQ⊥AB,
∵四边形ABCD是正方形, ∴∠ACD=45°,
2020
∴△PEC是等腰直角三角形, ∴PE=PC,
设PC=x,则PE=x,PD=4-x,EQ=4-x, ∴PD=EQ,
∵∠DPE=∠EQF=90°,∠PED=∠EFQ, ∴△DPE≌△EQF, ∴DE=EF, ∵DE⊥EF,
∴△DEF是等腰直角三角形, 易证明△DEC≌△BEC, ∴DE=BE, ∴EF=BE, ∵EQ⊥FB,
1
∴FQ=BQ= BF,
2
∵AB=4,F是AB的中点, ∴BF=2,
∴FQ=BQ=PE=1,
∴CE=2 ,PD=4-1=3,
22
Rt△DAF中,DF=4+2=25 , DE=EF=10 , 如图2,∵DC∥AB,
∴△DGC∽△FGA, CGDCDG4
∴=== =2, AGAFFG2
∴CG=2AG,DG=2FG,
125∴FG=×25= ,
3322
∵AC=4+4=42 ,
282∴CG=×42= ,
338252
∴EG=-2= ,
33
连接GM、GN,交EF于H, ∵∠GFE=45°,
∴△GHF是等腰直角三角形,
25310
∴GH=FH== ,
32∴EH=EF-FH=10-
10210
= , 33
2020
由折叠得:GM⊥EF,MH=GH=∴∠EHM=∠DEF=90°, ∴DE∥HM,
∴△DEN∽△MNH,
10 , 3
DEEN= , MHNH10EN∴= =3,
10NH∴
3
∴EN=3NH,
210
∵EN+NH═EH= ,
3∴EN=
10 , 2
2101010
∴NH=EH-EN=-= ,
326
Rt△GNH中,GN=GH+NH=
22
(
10210252
)+()= , 366
由折叠得:MN=GN,EM=EG,
10525252+10++= ; 2632
解法二:如图3,过G作GK⊥AD于K,作GR⊥AB于R, ∴△EMN的周长=EN+MN+EM=
∵AC平分∠DAB, ∴GK=GR,
1
S△ADG2AD﹒KGAD4∴=== =2, S△AGF1AF2
AF﹒GR21
S△ADG2DG﹒h∵= =2, S△AGF1
GF﹒h2
DG =2, GFS△DNFDFDN同理,== =3,
S△MNFFMMN∴
其它解法同解法一,
10525252+10++= ; 2632
解法三:如图4,过E作EP⊥AP,EQ⊥AD, 可得:∴△EMN的周长=EN+MN+EM=
2020
∵AC是对角线, ∴EP=EQ,
易证△DQE和△FPE全等,
∴DE=EF,DQ=FP,且AP=EP, 设EP=x,则DQ=4-x=FP=x-2, 解得x=3,所以PF=1,
22
∴AE=3+3=32 , ∵DC∥AB,
∴△DGC∽△FGA,
282
∴同解法一得:CG=×42= ,
338252
∴EG=-2= ,
33
142
,
33
过G作GH⊥AB,过M作MK⊥AB,过M作ML⊥AD, 则易证△GHF≌△FKM全等,
42
∴GH=FK= ,HF=MK= ,
33
410210
∵ML=AK=AF+FK=2+= ,DL=AD-MK=4-= ,
3333
即DL=LM, ∴∠LDM=45°
∴DM在正方形对角线DB上, 过N作NI⊥AB,则NI=IB, 设NI=y, ∵NI∥EP
AG=AC=
∴
∴= , 31
解得y=1.5,
所以FI=2-y=0.5, ∴I为FP的中点, ∴N是EF的中点,
10
∴EN=0.5EF= ,
2
∵△BIN是等腰直角三角形,且BI=NI=1.5,
31022325
∴BN=2 ,BK=AB-AK=4-= ,BM=2 ,MN=BN-BM=2-2=2 ,
2333236
NIFI= EPFPy2-y 2020
∴△EMN的周长=EN+MN+EM=
10525252+10++= . 2632
同类题型3.2 如图,∠MON=40°,点P是∠MON内的定点,点A、B分别在OM,ON上移动,当△PAB周长最小时,则∠APB的度数为( ) A.20° B.40° C.100° D.140°
解:如图所示:
分别作点P关于OM、ON的对称点P′、P″,连接OP′、OP″、P′P″,P′P″交OM、ON于点A、B, 连接PA、PB,此时△PAB周长的最小值等于P′P″. 如图所示:由轴对称性质可得,
OP′=OP″=OP,∠P′OA=∠POA,∠P″OB=∠POB, 所以∠P′OP″=2∠MON=2×40°=80°,
所以∠OP′P″=∠OP″P′=(180°-80°)÷2=50°, 又因为∠BPO=∠OP″B=50°,∠APO=∠AP′O=50°, 所以∠APB=∠APO+∠BPO=100°. 选C.
同类题型3.3 如图,矩形纸片ABCD中,G、F分别为AD、BC的中点,将纸片折叠,使D点落在GF上,得到△HAE,再过H点折叠纸片,使B点落在直线AB上,折痕为PQ.连接AF、EF,已知HE=HF,下列结论:
AD2 3
①△MEH为等边三角形;②AE⊥EF;③△PHE∽△HAE;④= ,其中正确的结论是( )
AB5
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.①②③④
解:∵矩形纸片ABCD中,G、F分别为AD、BC的中点,
∴GF⊥AD,
由折叠可得,AH=AD=2AG,∠AHE=∠D=90°,
2020
∴∠AHG=30°,∠EHM=90°-30°=60°, ∴∠HAG=60°=∠AED=∠MEH,
∴△EHM中,∠EMH=60°=∠EHM=∠MEH, ∴△MEH为等边三角形,故①正确; ∵∠EHM=60°,HE=HF, ∴∠HEF=30°,
∴∠FEM=60°+30°=90°,即AE⊥EF,故②正确; ∵∠PEH=∠MHE=60°=∠HEA,∠EPH=∠EHA=90°, ∴△PHE∽△HAE,故③正确; 设AD=2=AH,则AG=1,
∴Rt△AGH中,GH=3AG=3 ,
AH2
Rt△AEH中,EH==3 =HF,
335
∴GF=3 =AB,
3
AD223== ,故④正确, AB55
33
综上所述,正确的结论是①②③④, 选D.
同类题型3.4 △ABC中,∠BAC=90°,AB=3,AC=4,点D是BC的中点,将△ABD沿AD翻折得到△AED.连CE,则线段CE的长等于_______.
解:如图连接BE交AD于O,作AH⊥BC于H. ∴
在Rt△ABC中,∵AC=4,AB=3,
22
∴BC=3+4 =5, ∵CD=DB,
5
∴AD=DC=DB= ,
2
11
∵﹒BC﹒AH= ﹒AB﹒AC, 22
12∴AH= ,
5
∵AE=AB,DE=DB=DC,
∴AD垂直平分线段BE,△BCE是直角三角形, 11
∵﹒AD﹒BO= ﹒BD﹒AH, 22
12∴OB= ,
5
24
∴BE=2OB= ,
5
227
在Rt△BCE中,EC=BC-BE= .
5
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