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【压轴之满分集训】专题03 几何图形中的有关计算(四大类)(解析版)【压轴之满分集训】专题03 几何图形中的有关计算(四大类)(解析版)
专题03 几何图形中的有关计算(四大类)
【典例分析】 【类型一:与动点有关的计算】 1.(2021•即墨区校级二模)如图,正方形ABCD的边长为3,∠DAC的平分线交DC于点E,若点P、Q分别是AD和AE上的动点,则DQ+PQ的最小值是( )
A.3 B.1.5 C.3 【答案】D 【解答】解:如图,在AC上取AD'=AD=3,作D'P⊥AD于P,交AE于Q. ∵AE平分∠DAC, ∴∠DAQ=∠D'AQ, ∴△DAQ≌△D'AQ(SAS), ∴DQ=D'Q, ∴DQ+PQ=D'Q+PQ≥D'P, ∴D'P=AP= 故选:D.
2.(2020•潮南区模拟)如图,在△ABC中,AB=AC,BC=4,面积是14,AC的垂直平分线EF分别交AC,AB边于E,F点.若点D为BC边的中点,点M为线段EF上一动点,则△CDM周长的最小值为( )
A.10 B.9 C.8 D.6 【答案】B 【解答】解:连接AD,AM, ∵△ABC是等腰三角形,点D是BC边的中点, ∴AD⊥BC, ∴S△ABC= ∵EF是线段AC的垂直平分线, ∴AM=CM, 当点M在AD上时,DM+CM最小,最小值为AD, ∴△CDM的周长最短=(CM+MD)+CD=AD+ 故选:B.
3.(2021•枣庄)如图,四边形ABCD是菱形,对角线AC,BD相交于点O,AC=6
A.3 【答案】A 【解答】解:如图,连接DE,
在△DPE中,DP+PE>DE, ∴当点P在DE上时,PD+PE的最小值为DE的长, ∵四边形ABCD是菱形, ∴AO=CO=3 ∴tan∠ABO= ∴∠ABO=60°, ∴△ABD是等边三角形, ∵点E是AB的中点, ∴DE⊥AB, ∵sin∠ABD= ∴ ∴DE=3 故选:A. 4.(2022•赤峰)如图,菱形ABCD,点A、B、C、D均在坐标轴上.∠ABC=120°,点A(﹣3,0),点E是CD的中点,点P是OC上的一动点,则PD+PE的最小值是( )
A.3 B.5 C.2 【答案】A 【解答】解:根据题意得,E点关于x轴的对称点是BC的中点E',连接DE'交AC与点P,此时PD+PE有最小值为DE',
∵四边形ABCD是菱形,∠ABC=120°,点A(﹣3,0), ∴OA=OC=3,∠DBC=60°, ∴△BCD是等边三角形, ∴DE'=OC=3, 即PD+PE的最小值是3, 故选:A. 5.(2022•广安)如图,菱形ABCD的边长为2,点P是对角线AC上的一个动点,点E、F分别为边AD、DC的中点,则PE+PF的最小值是( )
A.2 B. 【答案】A 【解答】解:如图,取AB的中点T,连接PT,FT.
∵四边形ABCD是菱形, ∴CD∥AB,CD=AB, ∵DF=CF,AT=TB, ∴DF=AT,DF∥AT, ∴四边形ADFT是平行四边形, ∴AD=FT=2, ∵四边形ABCD是菱形,AE=DE,AT=TB, ∴E,T关于AC对称, ∴PE=PT, ∴PE+PF=PT+PF, ∵PF+PT≥FT=2, ∴PE+PF≥2, ∴PE+PF的最小值为2. 故选:A. 6.(2022•泰安)如图,四边形ABCD为矩形,AB=3,BC=4,点P是线段BC上一动点,点M为线段AP上一点,∠ADM=∠BAP,则BM的最小值为( )
A. 【答案】D 【解答】解:如图,取AD的中点O,连接OB,OM.
∵四边形ABCD是矩形, ∴∠BAD=90°,AD=BC=4, ∴∠BAP+∠DAM=90°, ∵∠ADM=∠BAP, ∴∠ADM+∠DAM=90°, ∴∠AMD=90°, ∵AO=OD=2, ∴OM= ∴点M在以O为圆心,2为半径的⊙O上, ∵OB= ∴BM≥OB﹣OM= ∴BM的最小值为 故选:D. 7.(鄂尔多斯)如图,直线y=﹣x+4与两坐标轴交A、B两点,点P为线段OA上的动点,连接BP,过点A作AM垂直于直线BP,垂足为M,当点P从点O运动到点A时,则点M运动路径的长为 .
【答案】 【解答】解:∵AM垂直于直线BP, ∴∠BMA=90°, ∴点M的路径是以AB的中点N为圆心,AB长的一半为半径的 连接ON, ∵直线y=﹣x+4与两坐标轴交A、B两点, ∴OA=OB=4, ∴ON⊥AB, ∴∠ONA=90°, ∵AB= ∴ON=2 ∴ 故答案为:
8.(2022•贺州)如图,在矩形ABCD中,AB=8,BC=6,E,F分别是AD,AB的中点,∠ADC的平分线交AB于点G,点P是线段DG上的一个动点,则△PEF的周长最小值为 .
【答案】 【解答】解:如图,在DC上截取DT,使得DT=DE,连接FT,过点T作TH⊥AB于点H.
∵四边形ABCD是矩形, ∴∠A=∠ADT=90°, ∵∠AHT=90°, ∴四边形AHTD是矩形, ∵AE=DE= ∴AH=DT=3,HF=AF﹣AH=4﹣3=1,HT=AD=6, ∴FT= ∵DG平分∠ADC,DE=DT, ∴E、T关于DG对称, ∴PE=PT, ∴PE+PF=PF+PT≥FT= ∵EF= ∴△EFP的周长的最小值为5+ 故答案为:5+ 9.(2020•广西)如图,在边长为2
【答案】 【解答】解:如图,作△CBD的外接圆⊙O,连接OB,OD,
∵四边形ABCD是菱形, ∴∠A=∠C=60°,AB=BC=CD=AD, ∴△ABD,△BCD都是等边三角形, ∴BD=AD,∠BDF=∠DAE, ∵DF=AE, ∴△BDF≌△DAE(SAS), ∴∠DBF=∠ADE, ∵∠ADE+∠BDE=60°, ∴∠DBF+∠BDP=60°, ∴∠BPD=120°, ∵∠C=60°, ∴∠C+∠DPB=180°, ∴B,C,D,P四点共圆, 由BC=CD=BD=2 ∵∠BOD=2∠C=120°, ∴点P的运动的路径的长= 故答案为 10.(2021•威海)如图,在正方形ABCD中,AB=2,E为边AB上一点,F为边BC上一点.连接DE和AF交于点G,连接BG.若AE=BF,则BG的最小值为 .
【答案】 【解答】解:如图,取AD的中点T,连接BT,GT, ∵四边形ABCD是正方形, ∴AD=AB=2,∠DAE=∠ABF=90°, 在△DAE和△ABF中,
∴△DAE≌△ABF(SAS), ∴∠ADE=∠BAF, ∵∠BAF+∠DAF=90°, ∴∠EDA+∠DAF=90°, ∴∠AGD=90°, ∵DT=AT, ∴GT= ∴BG≥BT﹣GT, ∴BG≥ ∴BG的最小值为 故答案为:
【类型二:与折叠有关的计算】 11.(2020•青岛)如图,将矩形ABCD折叠,使点C和点A重合,折痕为EF,EF与AC交于点O.若AE=5,BF=3,则AO的长为( )
A. 【答案】C 【解答】解:∵矩形ABCD, ∴AD∥BC,AD=BC,AB=CD, ∴∠EFC=∠AEF, 由折叠得,∠EFC=∠AFE, ∴∠AFE=∠AEF, ∴AE=AF=5, 由折叠得, FC=AF,OA=OC, ∴BC=3+5=8, 在Rt△ABF中,AB= 在Rt△ABC中,AC= ∴OA=OC=2 故选:C. 12.如图,在△ABC纸片中,∠B=30°,AB=AC=
A.3 B.6 C.π D.2π 【答案】C 【解答】解:过点A作AE⊥BC于点E, ∵∠B=30°,AB=AC= ∴BE=ABcos∠B= ∴BC=2BE=3, 由折叠的性质可得:∠BCB''=2∠ACB=60°, ∴B′的路径长= 故选:C.
13.(2022•宜宾)如图,在矩形纸片ABCD中,AB=5,BC=3,将△BCD沿BD折叠到△BED位置,DE交AB于点F,则cos∠ADF的值为( )
A. 【答案】C 【解答】解:∵四边形ABCD是矩形, ∴∠A=90°,AB∥CD,AD=BC=3,AB=CD=5, ∴∠BDC=∠DBF, 由折叠的性质可得∠BDC=∠BDF, ∴∠BDF=∠DBF, ∴BF=DF, 设BF=x,则DF=x,AF=5﹣x, 在Rt△ADF中,32+(5﹣x)2=x2, ∴x= ∴cos∠ADF= 故选:C. 14.(2022•毕节市)矩形纸片ABCD中,E为BC的中点,连接AE,将△ABE沿AE折叠得到△AFE,连接CF.若AB=4,BC=6,则CF的长是( )
A.3 B. 【答案】D 【解答】解:连接BF,交AE于O点,
∵将△ABE沿AE折叠得到△AFE, ∴BE=EF,∠AEB=∠AEF,AE垂直平分BF, ∵点E为BC的中点, ∴BE=CE=EF=3, ∴∠EFC=∠ECF, ∵∠BEF=∠ECF+∠EFC, ∴∠AEB=∠ECF, ∴AE∥CF, ∴∠BFC=∠BOE=90°, 在Rt△ABE中,由勾股定理得,AE= ∴BO= ∴BF=2BO= 在Rt△BCF中,由勾股定理得, CF= 故选:D. 15.(2022•湖州)如图,已知BD是矩形ABCD的对角线,AB=6,BC=8,点E,F分别在边AD,BC上,连结BE,DF.将△ABE沿BE翻折,将△DCF沿DF翻折,若翻折后,点A,C分别落在对角线BD上的点G,H处,连结GF.则下列结论不正确的是( )
A.BD=10 B.HG=2 C.EG∥FH D.GF⊥BC 【答案】D 【解答】解:∵四边形ABCD是矩形, ∴∠A=90°,BC=AD, ∵AB=6,BC=8, ∴BD= 故A选项不符合题意; ∵将△ABE沿BE翻折,将△DCF沿DF翻折,点A,C分别落在对角线BD上的点G,H处, ∴AB=BG=6,CD=DH=6, ∴GH=BG+DH﹣BD=6+6﹣10=2, 故B选项不符合题意; ∵四边形ABCD是矩形, ∴∠A=∠C=90°, ∵将△ABE沿BE翻折,将△DCF沿DF翻折,点A,C分别落在对角线BD上的点G,H处, ∴∠A=∠BGE=∠C=∠DHF=90°, ∴EG∥FH. 故C选项不符合题意; ∵GH=2, ∴BH=DG=BG﹣GH=6﹣2=4, 设FC=HF=x,则BF=8﹣x, ∴x2+42=(8﹣x)2, ∴x=3, ∴CF=3, ∴ 又∵ ∴ 若GF⊥BC,则GF∥CD, ∴ 故D选项符合题意. 故选:D. 16.(2021•天津)如图,在△ABC中,∠BAC=120°,将△ABC绕点C逆时针旋转得到△DEC,点A,B的对应点分别为D,E,连接AD.当点A,D,E在同一条直线上时,下列结论一定正确的是( )
A.∠ABC=∠ADC B.CB=CD C.DE+DC=BC D.AB∥CD 【答案】D 【解答】解:由旋转的性质得出CD=CA,∠EDC=∠BAC=120°, ∵点A,D,E在同一条直线上, ∴∠ADC=60°, ∴△ADC为等边三角形, ∴∠DAC=60°, ∴∠BAD=60°=∠ADC, ∴AB∥CD, 故选:D. 17.(2022•滨州)正方形ABCD的对角线相交于点O(如图1),如果∠BOC绕点O按顺时针方向旋转,其两边分别与边AB、BC相交于点E、F(如图2),连接EF,那么在点E由B到A的过程中,线段EF的中点G经过的路线是( )
A.线段 B.圆弧 C.折线 D.波浪线 【答案】A 【解答】解:建立如图平面直角坐标系,设正方形ABCD的边长为1,
∵四边形ABCD是正方形, ∴∠OAE=∠OBF=45°,OA=OB, ∵∠AOB=∠EOF=90°, ∴∠AOE=∠BOF, ∴△AOE≌△BOF(ASA), ∴AE=BF, 设AE=BF=a,则F(a,0),E(0,1﹣a), ∵EG=FG, ∴G( ∴点G在直线y=﹣x+ ∴点G的运动轨迹是线段, 故选:A. 18.(2022•眉山)如图,四边形ABCD为正方形,将△EDC绕点C逆时针旋转90°至△HBC,点D,B,H在同一直线上,HE与AB交于点G,延长HE与CD的延长线交于点F,HB=2,HG=3.以下结论:①∠EDC=135°;②EC2=CD•CF;③HG=EF;④sin∠CED=
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 【答案】D 【解答】解:∵△EDC旋转得到△HBC, ∴∠EDC=∠HBC, ∵ABCD为正方形,D,B,H在同一直线上, ∴∠HBC=180°﹣45°=135°, ∴∠EDC=135°,故①正确; ∵△EDC旋转得到△HBC, ∴EC=HC,∠ECH=90°, ∴∠HEC=45°, ∴∠FEC=180°﹣45°=135°, ∵∠ECD=∠ECF, ∴△EFC∽△DEC, ∴ ∴EC2=CD•CF,故②正确; 设正方形边长为a, ∵∠GHB+∠BHC=45°,∠GHB+∠HGB=45°, ∴∠BHC=∠HGB=∠DEC, ∵∠GBH=∠EDC=135°, ∴△GBH∽△EDC, ∴ ∵△HEC是等腰直角三角形, ∴ ∵∠GHB=∠FHD,∠GBH=∠HDF=135°, ∴△HBG∽△HDF, ∴ ∵HG=3, ∴HG=EF,故③正确; 过点E作EM⊥FD交FD于点M,
∴∠EDM=45°, ∵ED=HB=2, ∴ ∵EF=3, ∴ ∵∠DEC+∠DCE=45°,∠EFC+∠DCE=45°, ∴∠DEC=∠EFC, ∴ 综上所述:正确结论有4个, 故选:D. 19.(2022•单县一模)如图,将边长为8cm的正方形ABCD折叠,使点D落在AB边的中点E处,折痕为FH,点C落在Q处,EQ与BC交于点G,则△EBG的周长是 cm.
【答案】16 【解答】解:设EF=x, ∵EF=DF, ∴DF=x, 则AF=8﹣x;而AE=4, 由勾股定理得: x2=42+(8﹣x)2, 解得:x=5; AF=8﹣5=3; 由题意得: ∠GEF=∠D=90°,∠A=∠B=90°, ∴∠AEF+∠AFE=∠AEF+∠BEG, ∴∠AFE=∠BEG; ∴△AEF∽△BGE, ∴ ∴EG= ∴△EBG的周长= 故答案为16. 20.如图,在矩形ABCD中,AB=3,BC=5,点P在CD边上,联结AP.如果将△ADP沿直线AP翻折,点D恰好落在线段BC上,那么
【答案】 【解答】解:如图:
∵将△ADP沿直线AP翻折,点D恰好落在线段BC上的D', ∴AD'=AD=5,PD=PD',∠AD'P=∠D=90°, 在Rt△ABD'中,BD'= ∴CD'=BC﹣BD'=5﹣4=1, 设CP=x,则PD=PD'=3﹣x, 在Rt△CPD'中,CD'2+CP2=PD'2, ∴12+x2=(3﹣x)2, 解得x= ∴CP= ∴S△ADP= S四边形ABCP=S矩形ABCD﹣S△ADP=3×5﹣ ∴ 故答案为: 21.(2022•铜仁市)如图,在边长为2的正方形ABCD中,点E为AD的中点,将△CDE沿CE翻折得△CME,点M落在四边形ABCE内.点N为线段CE上的动点,过点N作NP∥EM交MC于点P,则MN+NP的最小值为 .
【答案】 【解答】解:作点P关于CE的对称点P′,
由折叠的性质知CE是∠DCM的平分线, ∴点P′在CD上, 过点M作MF⊥CD于F,交CE于点G, ∵MN+NP=MN+NP′≥MF, ∴MN+NP的最小值为MF的长, 连接DG,DM, 由折叠的性质知CE为线段DM的垂直平分线, ∵AD=CD=2,DE=1, ∴CE= ∵ ∴DO= ∴EO= ∵MF⊥CD,∠EDC=90°, ∴DE∥MF, ∴∠EDO=∠GMO, ∵CE为线段DM的垂直平分线, ∴DO=OM,∠DOE=∠MOG=90°, ∴△DOE≌△MOG, ∴DE=GM, ∴四边形DEMG为平行四边形, ∵∠MOG=90°, ∴四边形DEMG为菱形, ∴EG=2OE= ∴CG= ∵DE∥MF,即DE∥GF, ∴△CFG∽△CDE, ∴ ∴FG= ∴MF=1+ ∴MN+NP的最小值为 方法二:同理方法一得出MN+NP的最小值为MF的长,DO= ∴OC= ∵S△CDM= 即 ∴MF= ∴MN+NP的最小值为 故答案为: 【类型三:与旋转有关的计算】 22.(2020•桂林)如图,已知
A. 【答案】B 【解答】解:如图,设
∵圆O半径为5,所对的弦AB长为8,点P是 根据垂径定理,得 AC= OC= ∴PC=OP﹣OC=5﹣3=2, ∴AP= ∵将 ∴∠PAP′=∠BAB′=90°, ∴LPP′= 则在该旋转过程中,点P的运动路径长是 故选:B. 23.(2022•辽宁)如图,在正方形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,点E是OD的中点,连接CE并延长交AD于点G,将线段CE绕点C逆时针旋转90°得到CF,连接EF,点H为EF的中点.连接OH,则
【答案】 【解答】解:以O为原点,平行于AB的直线为x轴,建立直角坐标系,过E作EM⊥CD于M,过F作FN⊥DC,交DC延长线于N,如图:
设正方形ABCD的边长为2,则C(1,1),D(﹣1,1), ∵E为OD中点, ∴E(﹣ 设直线CE解析式为y=kx+b,把C(1,1),E(﹣
解得 ∴直线CE解析式为y= 在y= ∴G(﹣1, ∴GE= ∵将线段CE绕点C逆时针旋转90°得到CF, ∴CE=CF,∠ECF=90°, ∴∠MCE=90°﹣∠NCF=∠NFC, ∵∠EMC=∠CNF=90°, ∴△EMC≌△CNF(AAS), ∴ME=CN,CM=NF, ∵E(﹣ ∴ME=CN= ∴F( ∵H是EF中点, ∴H( ∴OH= ∴ 故答案为: 24.(2022•柳州)如图,在正方形ABCD中,AB=4,G是BC的中点,点E是正方形内一个动点,且EG=2,连接DE,将线段DE绕点D逆时针旋转90°得到线段DF,连接CF,则线段CF长的最小值为 .
【答案】2 【解答】解:连接DG,将DG绕点D逆时针旋转90°得DM,连接MG,CM,MF, 作MH⊥CD于H,
∵∠EDF=∠GDM, ∴∠EDG=∠FDM, ∵DE=DF,DG=DM, ∴△EDG≌△MDF(SAS), ∴MF=EG=2, ∵∠GDC=∠DMH,∠DCG=∠DHM,DG=DM, ∴△DGC≌△MDH(AAS), ∴CG=DH=2,MH=CD=4, ∴CM= ∵CF≥CM﹣MF, ∴CF的最小值为2 故答案为:2
【类型一:与图形构造有关的计算】 25.(2022•安顺模拟)如图,点A为等边三角形BCD外一点,连接AB、AD且AB=AD,过点A作AE∥CD分别交BC、BD于点E、F,若3BD=4AE,EF=5,则线段AE的长 .
【答案】15 【解答】解:方法一:如图,过点A作BC平行线AG交DC于点G,
∵AE∥CD, ∴四边形AECG是平行四边形, ∵AB=AD, ∴∠ABD=∠ADB, ∵△BCD是等边三角形, ∴∠DBC=∠BDC=60°, ∴∠ABE=∠ADG, ∵AE∥CD, ∴∠AEB=∠C, ∵AG∥BC, ∴∠AGD=∠C, ∴∠AEB=∠AGD, 在△AEB和△AGD中,
∴△AEB≌△AGD(AAS), ∴AE=AG, ∴四边形AECG是菱形, ∴AE=EC, ∴∠AEB=∠BCD=60°, ∴∠AEB=∠FBE=∠BFE=60°, ∴△BEF是等边三角形, ∴BE=BF=EF=5, ∵3BD=4AE, ∴ 设BD=4x,则AE=3x, ∵△BCD是等边三角形, ∴BC=CD=BD=4x, ∴CE=BC﹣BE=4x﹣5, ∴4x﹣5=3x, 解得x=5, ∴AE=3x=15, 方法二:如图,连接AC交BD于点O,
∵3BD=4AE, ∴ 设BD=4x,则AE=3x, ∵△BCD是等边三角形, ∴BC=CD=BD=4x,∠DCB=∠DBC=60°, ∵AB=AD,BC=CD, ∴AC是BD的垂直平分线, ∴OB=OD=2x,OC平分∠BCD, ∴∠DCO= ∵AE∥CD, ∴∠DCO=30°, ∴OC= ∵AE∥CD, ∴∠AEB=∠BCD=60°, ∴∠AEB=∠FBE=∠BFE=60°, ∴△BEF是等边三角形, ∴BE=BF=EF=5, ∴OF=OB﹣BF=2x﹣5,AF=AE﹣EF=3x﹣5, ∵∠AOF=∠COD,∠OAF=∠OCD, ∴△AOF∽△COD, ∴ ∴ 解得x=5,x=0(舍去), ∴AE=AF+EF=3x﹣5+5=3x=15. 故答案为:15. 26.(2021•碑林区校级模拟)如图,在▱ABCD中,点E是对角线AC上一点,过点E作AC的垂线,交边AD于点P,交边BC于点Q,连接PC、AQ,若AC=6,PQ=4,则PC+AQ的最小值为 .
【答案】2 【解答】解:过点A作AM∥PQ且AM=PQ,连接MP, ∵AM∥PQ且AM=PQ, ∴四边形AQPM是平行四边形, ∴AQ=MP, PC+AQ的最小值转化为MP+CP的最小值, 当M、P、C三点共线时,MP+CP的最小, ∵AM∥PQ,AC⊥PQ, ∴AM⊥AC, 在Rt△MAC中,MC= 故答案为:2
27.(2022•碑林区校级四模)如图,在四边形ABCD中,CD=1,AB=2BC=
【答案】2 【解答】解:如图,延长AB、DC交于点E,过点B作BF∥CD,截取BF=CD=1,过点F作FG⊥AB于点G,连接AF,则四边形BCDF为平行四边形,
∵∠ABC+∠BCD=225°,∠EBC+∠ABC+∠ECB+∠BCD=360°, ∴∠EBC+∠ECB=135°, ∴∠E=180°﹣135°=45°, ∵BF∥CD, ∴∠GBF=∠E=45°, ∵BF=CD=1,FG⊥AB, ∴BG=FG= ∵AB=2BC= ∴AG=AB﹣BG= ∴AF= ∵四边形BCDF为平行四边形, ∴FD=BC= ∴AB+BC+CD+AD= ∵AD≤AF+FD=1+ ∴四边形ABCD周长的最大值为 故答案为:2 28.如图,a=45°,BE=CD,BD=4,CE=4
【答案】4 【解答】解:如图,分别过D、E作AC、CD的平行线相交于点N,则四边形CDNE是平行四边形,过点N作NH⊥AB于H,
∴∠BEN=∠BFD=60°,且BE=CD=EN, ∴△BEN是等边三角形, ∴BN=BE=CD, ∵AC∥DN, ∴∠A=∠ADN=45°, ∴△HDN是等腰直角三角形, ∵DN=CE=4 ∴HN=4,DH=4, 在Rt△NBH中,BH=8,NH=4, ∴BN= ∴CD=4
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