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2024甘肅中考數(shù)學(xué)二輪專(zhuān)題訓(xùn)練幾何綜合探究折疊問(wèn)題典例精講例2(一題多設(shè)問(wèn))【問(wèn)題解決】在矩形ABCD中,點(diǎn)E、F分別是BC、AD上兩點(diǎn),且AF=CE,將矩形ABCD沿EF折疊后,進(jìn)行以下探究:(1)如圖①,當(dāng)點(diǎn)E與點(diǎn)C重合,點(diǎn)F與點(diǎn)A重合,將矩形ABCD沿AC折疊,點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為B′,B′C與AD交于點(diǎn)G,求證:△AGC為等腰三角形;【思維教練】要證△AGC為等腰三角形,可結(jié)合折疊的性質(zhì),通過(guò)證三角形全等得到邊相等求證.例2題圖①(2)如圖②,將矩形ABCD沿EF折疊,點(diǎn)A的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為A′,點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為B′,B′E與AD交于點(diǎn)H,求證:HF=HE;【思維教練】要證邊相等,可結(jié)合折疊的性質(zhì)證明角相等即可.例2題圖②(3)如圖③,將矩形ABCD沿EF折疊,點(diǎn)A的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為A′,點(diǎn)B恰好與點(diǎn)D重合,連接BF,求證:四邊形BEDF為菱形;【思維教練】要證四邊形BEDF為菱形,可根據(jù)題目已知條件,先證明四邊形是平行四邊形,再結(jié)合折疊的性質(zhì)證明平行四邊形是菱形.例2題圖③【問(wèn)題探索】(4)如圖④,將矩形ABCD沿EF折疊,點(diǎn)A的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為A′,點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為B′,A′B′與AD、CD交于點(diǎn)M、P,延長(zhǎng)EB′交AD的延長(zhǎng)線(xiàn)于點(diǎn)N,若AF=CE,求證:點(diǎn)P在線(xiàn)段EF的垂直平分線(xiàn)上;【思維教練】可通過(guò)構(gòu)造等腰三角形,利用三線(xiàn)合一結(jié)合折疊的性質(zhì)證明求解.例2題圖④(5)如圖⑤,點(diǎn)E,F(xiàn)分別在BC,AD上,且F為AD的中點(diǎn),BC=3BE,連接EF,將矩形ABCD沿EF折疊,點(diǎn)A恰好落在BC邊上的點(diǎn)G處,求cos∠EGF的值;【思維教練】結(jié)合矩形和折疊的性質(zhì),通過(guò)作輔助線(xiàn)構(gòu)造等角,將∠EGF轉(zhuǎn)換到直角三角形中求解.例2題圖⑤【拓展應(yīng)用】(6)如圖⑥,將平行四邊形ABCD沿EF折疊,點(diǎn)A的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為A′,點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為B′,A′B′與AD、CD交于H、M,B′E與CD交于點(diǎn)N,若AF=CE,F(xiàn)D=4,點(diǎn)H為FD的中點(diǎn),求EN的長(zhǎng).【思維教練】通過(guò)等角代換結(jié)合已知條件,證明三角形全等,得到邊相等求解.例2題圖⑥針對(duì)訓(xùn)練1.【問(wèn)題解決】(1)如圖①,在平行四邊形紙片ABCD(AD>AB)中,將紙片沿過(guò)點(diǎn)A的直線(xiàn)折疊,使點(diǎn)B落在AD上的點(diǎn)B′處,折線(xiàn)AE交BC于點(diǎn)E,連接B′E.求證:四邊形ABEB′是菱形.【規(guī)律探索】(2)如圖②,在平行四邊形紙片ABCD(AD>AB)中,將紙片沿過(guò)點(diǎn)P的直線(xiàn)折疊,點(diǎn)B恰好落在AD上的點(diǎn)Q處,點(diǎn)A落在點(diǎn)A′處,得到折痕FP,那么△PFQ是等腰三角形嗎?請(qǐng)說(shuō)明理由.【拓展應(yīng)用】(3)如圖③,在矩形紙片ABCD(AD>AB)中,將紙片沿過(guò)點(diǎn)P的直線(xiàn)折疊,得到折痕FP,點(diǎn)B落在紙片ABCD內(nèi)部點(diǎn)B′處,點(diǎn)A落在紙片ABCD外部點(diǎn)A′處,A′B′與AD交于點(diǎn)M,且A′M=B′M.已知:AB=4,AF=2,求BP的長(zhǎng).第1題圖2.實(shí)踐與探究操作一:如圖①,已知正方形紙片ABCD,將正方形紙片沿過(guò)點(diǎn)A的直線(xiàn)折疊,使點(diǎn)B落在正方形ABCD的內(nèi)部,點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為點(diǎn)M,折痕為AE,再將紙片沿過(guò)點(diǎn)A的直線(xiàn)折疊,使AD與AM重合,折痕為AF,則∠EAF=________度;操作二:如圖②,將正方形紙片沿EF繼續(xù)折疊,點(diǎn)C的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為點(diǎn)N.我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)點(diǎn)E的位置不同時(shí),點(diǎn)N的位置也不同.當(dāng)點(diǎn)E在BC邊的某一位置時(shí),點(diǎn)N恰好落在折痕AE上,則∠AEF=______度;在圖②中,運(yùn)用以上操作所得結(jié)論,解答下列問(wèn)題:(1)設(shè)AM與NF的交點(diǎn)為點(diǎn)P,求證:△ANP≌△FNE;(2)若AB=eq\r(3),則線(xiàn)段AP的長(zhǎng)為_(kāi)_______.第2題圖3.【問(wèn)題解決】(1)如圖①,在矩形紙片ABCD中,E是BC邊的中點(diǎn),將△ABE沿AE折疊得到△AFE,點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)F恰好落在AD邊上,請(qǐng)你判斷四邊形ABEF的形狀,并說(shuō)明理由;【問(wèn)題探索】(2)如圖②,在矩形紙片ABCD中,E是BC邊的中點(diǎn),將△ABE沿AE折疊得到△AFE,點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)F在矩形紙片ABCD的內(nèi)部,延長(zhǎng)AF交CD于點(diǎn)G,求證:FG=CG;【拓展應(yīng)用】(3)如圖③,在正方形紙片ABCD中,E是BC邊的中點(diǎn),將△ABE沿AE折疊得到△AFE,點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)F落在正方形紙片ABCD內(nèi),延長(zhǎng)AF交CD于點(diǎn)G,若AB=4,求線(xiàn)段FG的長(zhǎng).第3題圖4.綜合與實(shí)踐問(wèn)題情境:數(shù)學(xué)活動(dòng)課上,老師出示了一個(gè)問(wèn)題:如圖①,在ABCD中,BE⊥AD,垂足為E,F(xiàn)為CD的中點(diǎn),連接EF,BF,試猜想EF與BF的數(shù)量關(guān)系,并加以證明;獨(dú)立思考:(1)請(qǐng)解答老師提出的問(wèn)題;實(shí)踐探究:(2)希望小組受此問(wèn)題的啟發(fā),將?ABCD沿著B(niǎo)F(F為CD的中點(diǎn))所在直線(xiàn)折疊,如圖②,點(diǎn)C的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為C′,連接DC′并延長(zhǎng)交AB于點(diǎn)G,請(qǐng)判斷AG與BG的數(shù)量關(guān)系,并加以證明;問(wèn)題解決:(3)智慧小組突發(fā)奇想,將?ABCD沿過(guò)點(diǎn)B的直線(xiàn)折疊,如圖③,點(diǎn)A的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為A′,使A′B⊥CD于點(diǎn)H,折痕交AD于點(diǎn)M,連接A′M,交CD于點(diǎn)N.該小組提出一個(gè)問(wèn)題:若此?ABCD的面積為20,邊長(zhǎng)AB=5,BC=2eq\r(5),求圖中陰影部分(四邊形BHNM)的面積.請(qǐng)你思考此問(wèn)題,直接寫(xiě)出結(jié)果.第4題圖5.【推理】如圖①,在正方形ABCD中,點(diǎn)E是CD上一動(dòng)點(diǎn),將正方形沿著B(niǎo)E折疊,點(diǎn)C落在點(diǎn)F處,連接BE,CF,延長(zhǎng)CF交AD于點(diǎn)G.(1)求證:△BCE≌△CDG;【運(yùn)用】(2)如圖②,在【推理】條件下,延長(zhǎng)BF交AD于點(diǎn)H.若eq\f(HD,HF)=eq\f(4,5),CE=9,求線(xiàn)段DE的長(zhǎng);【拓展】(3)將正方形改成矩形,同樣沿著B(niǎo)E折疊,連接CF,延長(zhǎng)CF,BF交直線(xiàn)AD于G,H兩點(diǎn),若eq\f(AB,BC)=k,eq\f(HD,HF)=eq\f(4,5),求eq\f(DE,EC)的值(用含k的代數(shù)式表示).備用圖第5題圖6.問(wèn)題情境在綜合實(shí)踐課上,老師讓同學(xué)們以“直角三角形的折疊”為主題開(kāi)展數(shù)學(xué)活動(dòng).如圖①,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=8,AC=4.點(diǎn)D是邊BC上一動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)E在邊AB上,將△ABC沿DE折疊,點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為F.探索發(fā)現(xiàn)(1)如圖②,當(dāng)點(diǎn)D與點(diǎn)C重合時(shí),若點(diǎn)E為邊AB的中點(diǎn),連接AF,試判斷四邊形ADEF的形狀,并說(shuō)明理由;(2)如圖③,當(dāng)點(diǎn)D為邊BC的中點(diǎn)時(shí),若此時(shí)點(diǎn)F恰好落在邊AB上,求四邊形ACDF的面積;解決問(wèn)題(3)在(2)的條件下,當(dāng)點(diǎn)F恰好落在∠ACB的平分線(xiàn)上(不與點(diǎn)C重合)時(shí),求折痕DE的長(zhǎng).第6題圖參考答案典例精講例2(1)證明:∵四邊形ABCD是矩形,∴AB=CD=AB′,∠B′=∠B=∠D=90°,又∵∠AGB′=∠CGD,∴△AGB′≌△CGD,∴AG=CG,∴△AGC為等腰三角形;(2)證明:∵四邊形ABCD是矩形,∴AD∥BC,∴∠DFE=∠BEF,由折疊可知∠BEF=∠B′EF,∴∠B′EF=∠DFE,∴HF=HE;(3)證明:∠A′DF+∠FDE=90°,∠FDE+∠CDE=90°,∴∠A′DF=∠CDE,又∵A′D=CD,∠A′=∠C,∴△A′DF≌△CDE,∴DF=DE,由折疊可知DE=BE,∴DF=BE,又∵DF∥BE,BE=DE,∴四邊形BEDF是菱形;(4)證明:如解圖①,連接PN并延長(zhǎng),連接PF,PE,∵AF=CE,∴BE=DF,∴B′E=BE=DF,∠DFE=∠BEF=∠B′EF,∴NF=NE,∴ND=NB′,∠NB′P=∠NDP=90°,NP=NP,∴△NB′P≌△NDP,∴∠B′N(xiāo)P=∠DNP,∴NP平分∠FNE,又∵NF=NE,∴點(diǎn)P在EF的垂直平分線(xiàn)上;例2題解圖①(5)解:如解圖②,連接AE,∵四邊形ABCD為矩形,∴AD∥BC,AD=BC,∴∠AFE=∠GEF,由折疊的性質(zhì)可知:∠AEF=∠GEF,AE=EG,∴∠AFE=∠AEF,∴AE=AF,∴AF=EG,∴四邊形AEGF是平行四邊形,∴AE∥FG,∴∠FGE=∠AEB,設(shè)BE=2x,則AD=BC=6x,AE=AF=EG=3x,在Rt△ABE中,cos∠AEB=eq\f(BE,AE)=eq\f(2x,3x)=eq\f(2,3),∴cos∠EGF=eq\f(2,3);例2題解圖②(6)解:如解圖③,連接AC交EF于點(diǎn)O,∵AF=CE,∴A′F=AF=CE,∵∠DMH=∠B′MN,∠B=∠D=∠B′,∴∠DHM=∠B′N(xiāo)M,∵∠A′HF=∠DHM,∠CNE=∠B′N(xiāo)M,∴∠A′HF=∠CNE,在△A′HF與△CNE中,eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(∠A′=∠ECN,∠A′HF=∠CNE,A′F=CE)),∴△A′HF≌△CNE,∴EN=FH=eq\f(1,2)FD=2.例2題解圖③針對(duì)訓(xùn)練1.(1)證明:∵由折疊的性質(zhì)得△BAE≌△B′AE,∴AB=AB′,BE=B′E,∠AEB=∠AEB′,∵AD∥BC,∴∠B′AE=∠AEB,∴∠B′AE=∠AEB′,∴AB′=B′E,∴AB=BE=B′E=AB′,∴四邊形ABEB′為菱形.(2)△PFQ是等腰三角形,理由:∵四邊形A′QPF是由四邊形ABPF折疊而來(lái),∴∠BPF=∠QPF,∵AD∥BC,∴∠BPF=∠QFP,∴∠QPF=∠QFP,∴QF=QP,∴△PFQ是等腰三角形.(3)解:如解圖,延長(zhǎng)PB′交AD于點(diǎn)N,∵∠FA′M=∠NB′M=90°,∠A′MF=∠B′MN,A′M=B′M,∴△A′MF≌△B′MN(ASA),∴B′N(xiāo)=A′F=AF=2,∵A′M=B′M=eq\f(1,2)A′B′=eq\f(1,2)AB=2,∴在Rt△A′MF與Rt△B′MN中,F(xiàn)M=NM=eq\r(22+22)=2eq\r(2),由(2)得,NP=NF=2MF=4eq\r(2),∴BP=B′P=NP-NB′=4eq\r(2)-2.第1題解圖2.解:操作一:45;【解法提示】由折疊的性質(zhì)得∠BAE=∠MAE,∠DAF=∠MAF,又∵∠BAD=90°,∴∠EAF=eq\f(1,2)∠BAM+eq\f(1,2)∠DAM=eq\f(1,2)∠BAD=45°.操作二:60;【解法提示】由折疊的性質(zhì)得∠AEB=∠AEF=∠CEF,∴∠AEF=eq\f(1,3)×180°=60°.(1)證明:∵四邊形ABCD是正方形,∴∠DAB=∠B=∠C=∠D=90°.由折疊的性質(zhì)得∠FNE=∠C=90°,∴∠ANP=∠FNE=90°.由操作一,得∠EAF=45°,∴∠AFN=∠FAN=45°,∴AN=FN.∵∠AMF=∠D=90°,∴∠EFN+∠FPM=90°.∵∠PAN+∠APN=90°,∠APN=∠FPM,∴∠PAN=∠EFN,∴△ANP≌△FNE(ASA);(2)2eq\r(3)-2.【解法提示】在Rt△ABE中,∵∠AEB=60°,AB=eq\r(3),∴AE=eq\f(\r(3),sin60°)=2.在Rt△FEN中,∵∠FEN=60°,∴FN=NE·tan60°=eq\r(3)NE,EF=2NE,∴AN=eq\r(3)NE,∵AE=AN+NE,∴(1+eq\r(3))NE=2.∴NE=eq\r(3)-1,由(1)知△ANP≌△FNE,∴AP=EF=2NE=2eq\r(3)-2.3.(1)解:四邊形ABEF是正方形.理由:∵四邊形ABCD是矩形,∴∠BAD=∠B=90°.由折疊的性質(zhì)可得∠AFE=∠B=90°,∴四邊形ABEF為矩形.∵AB=AF,∴四邊形ABEF為正方形;(2)證明:如解圖,連接EG,∵E是BC邊的中點(diǎn),∴BE=CE,由折疊的性質(zhì)可得EF=EB,∠AFE=∠B=90°,∴EF=EC,∠EFG=90°.∵EG=EG,∠C=∠EFG=90°,∴△ECG≌△EFG(HL),∴FG=CG;第3題解圖(3)解:∵四邊形ABCD為正方形,∴∠D=90°,AD=CD=AB=4.由折疊的性質(zhì)可得AF=AB=4.由(2)可得FG=CG,設(shè)CG=FG=x,則DG=4-x,AG=4+x,在Rt△ADG中,AD2+DG2=AG2,即42+(4-x)2=(4+x)2,解得x=1.∴FG=1.4.解:(1)EF=BF.證法一:如解圖①,分別延長(zhǎng)AD,BF相交于點(diǎn)M.第4題解圖①∵四邊形ABCD是平行四邊形,∴AD∥BC,∴∠1=∠C,∠M=∠2.∵F為CD的中點(diǎn),∴DF=CF,∴△MDF≌△BCF(AAS),∴FM=FB,即點(diǎn)F為BM的中點(diǎn),∴BF=eq\f(1,2)BM.∵BE⊥AD,∴∠BEM=90°,∴在Rt△BEM中,EF=eq\f(1,2)BM,∴EF=BF;證法二:如解圖②,過(guò)點(diǎn)F作FM⊥EB于點(diǎn)M,則∠EMF=90°.∵BE⊥AD,∴∠AEB=90°,∴∠AEB=∠EMF,∴AD∥FM.∵四邊形ABCD是平行四邊形,∴AD∥BC.∴AD∥FM∥BC.∴eq\f(EM,MB)=eq\f(DF,FC).∵F為CD的中點(diǎn),∴DF=FC.∴EM=MB.∵FM⊥EB,∴FM垂直平分EB.∴EF=BF;第4題解圖②(2)AG=BG.證法一:如解圖③,由折疊的性質(zhì)可知∠1=∠2=eq\f(1,2)∠CFC′,F(xiàn)C′=FC.∵F為CD的中點(diǎn),∴FC=FD=eq\f(1,2)CD,∴FC′=FD.∴∠3=∠4.∵∠CFC′=∠3+∠4,∴∠4=eq\f(1,2)∠CFC′.第4題解圖③∴∠4=∠1,∴DG∥FB.∵四邊形ABCD為平行四邊形,∴DC綊AB.∴四邊形DGBF為平行四邊形.∴BG=DF,∴BG=eq\f(1,2)CD=eq\f(1,2)AB,∴AG=BG;證法二:如解圖④,連接CC′交FB于點(diǎn)N.由折疊的性質(zhì)可知FC′=FC,CC′⊥FB.第4題解圖④∴∠C′N(xiāo)B=90°.∵F為CD的中點(diǎn),∴FC=FD=eq\f(1,2)CD,∴FC′=FD.∴∠1=∠2.∵FC′=FC.∴∠FC′C=∠FCC′.在△DC′C中,∠1+∠DC′C+∠DCC′=180°.∴∠1+∠2+∠FC′C+∠FCC′=180°.∴2∠2+2∠FC′C=180°.∴∠2+∠FC′C=90°,∴∠DC′C=90°,∴∠DC′C=∠C′N(xiāo)B,∴DG∥FB.∵四邊形ABCD是平行四邊形,∴DC綊AB.∴四邊形DGBF是平行四邊形.∴BG=DF,∴BG=eq\f(1,2)CD=eq\f(1,2)AB,∴AG=BG;(3)eq\f(22,3).【解法提示】如解圖⑤,過(guò)點(diǎn)M作ME⊥A′B于點(diǎn)E,∵A′B⊥CD,∴S?ABCD=AB·BH=20,∵AB=5,∴BH=4,∴A′H=A′B-BH=1,∵BC=2eq\r(5),∴在Rt△BHC中,CH=eq\r(BC2-BH2)=2,∵四邊形ABCD是平行四邊形,∴∠A=∠C,∵∠A=∠A′,∴∠A′=∠C,又∵∠A′EM=∠CHB,∴△A′ME∽△CBH,∴eq\f(A′E,ME)=eq\f(CH,BH)=eq\f(1,2),設(shè)ME=x,則A′E=eq\f(1,2)x,∵A′B⊥CD,∴A′B⊥AB,∴∠ABA′=90°,由折疊的性質(zhì)可知∠ABM=∠MBE=45°,∴EB=ME=x,∵A′B=5,∴eq\f(1,2)x+x=5,解得x=eq\f(10,3).∵∠A′=∠C,∠A′HN=∠CHB,∴△A′N(xiāo)H∽△CBH,∴eq\f(A′H,NH)=eq\f(CH,BH)=eq\f(1,2),∵A′H=1,∴NH=2,∴S四邊形BHNM=S△A′MB-S△A′N(xiāo)H=eq\f(1,2)×5×eq\f(10,3)-eq\f(1,2)×1×2=eq\f(22,3).第4題解圖⑤5.(1)證明:如解圖①,∵△BFE是由△BCE折疊得到,∴BE⊥CF,∴∠ECF+∠BEC=90°,又∵四邊形ABCD是正方形,∴∠D=∠BCE=90°,∴∠ECF+∠CGD=90°,∴∠BEC=∠CGD.又∵BC=CD,∴△BCE≌△CDG(AAS);第5題解圖①(2)解:如解圖②,連接EH,由(1)得△BCE≌△CDG,∴CE=DG=9,由折疊的性質(zhì)得BC=BF,CE=FE=9,∴∠BCF=∠BFC,∵四邊形ABCD是正方形,∴AD∥BC,∴∠BCG=∠HGF,又∵∠BFC=∠HFG,∴∠HFG=∠HGF,∴HF=HG.∵eq\f(HD,HF)=eq\f(4,5),DG=9,∴HD=4,HF=HG=5,∵∠D=∠HFE=90°,∴HF2+FE2=DH2+DE2,∴52+92=42+DE2,∴DE=3eq\r(10)或DE=-3eq\r(10)(舍去);第5題解圖②(3)解:由已知eq\f(HD,HF)=eq\f(4,5),可設(shè)DH=4m,HG=5m,可令eq\f(DE,EC)=x,①當(dāng)點(diǎn)H在D點(diǎn)左邊時(shí),如解圖③,連接HE,第5題解圖③由(2)知HF=HG,∴DG=9m.由折疊的性質(zhì)得BE⊥CF,∴∠ECF+∠BEC=90°,又∵∠D=90°,∴∠ECF+∠CGD=90°,∴∠BEC=∠CGD,又∵∠BCE=∠D=90°,∴△CDG∽△BCE,∴eq\f(DG,CE)=eq\f(CD,BC),∵eq\f(CD,BC)=eq\f(AB,BC)=k,∴eq\f(9m,CE)=eq\f(k,1),∴CE=eq\f(9m,k)=FE,∴DE=eq\f(9mx,k),∵∠D=∠HFE=90°,∴HF2+FE2=DH2+DE2,∴(5m)2+(eq\f(9m,k))2=(4m)2+(eq\f(9mx,k))2,∴x=eq\f(\r(k2+9),3)或x=eq\f(-\r(k2+9),3)(舍去),∴eq\f(DE,EC)=eq\f(\r(k2+9),3);②當(dāng)點(diǎn)H在D點(diǎn)右邊時(shí),如解圖④,連接HE,第5題解圖④同理得HG=HF,∴DG=m,同理可得△BCE∽△CDG.可得CE=eq\f(m,k)=FE,∴DE=eq\f(mx,k),∵HF2+FE2=
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