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第四讲 实验操作型问题
第1课时 折叠操作型问题
(50分)
一、选择题(每题6分,共12分)
1.[2017·长沙]如图4-1-1,将正方形ABCD折叠,使顶点A与CD边上的一点H重合(H不与端点C,D重合),折痕交AD于点E,交BC于点F,边AB折叠后与边BC交于点G.设正方形ABCD的周长为m,△CHG的周长为n,则的值为 ( B )
A.
B.
图4-1-1
C.
D.随H点位置的变化而变化
【解析】设CH=x,DE=y,则DH=-x,EH=-y,∵∠EHG=90°,∴∠DHE+∠CHG=90°,∵∠DHE+∠DEH=90°,∴∠DEH=∠CHG,又∵∠D=∠C=90°,△DEH∽△CHG, ∴==,即==,∴CG=,HG=,△CHG的周长为n=CH+CG+HG=,在Rt△DEH中,DH2+DE2=EH2,即+y2=,整理得-x2= ,∴n=CH+HG+CG= == ,
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∴ =.
2.[2017·赤峰]如图4-1-2,将边长为4的菱形ABCD纸片折叠,使点A恰好落在对角线的交点O处,若折痕EF=2,则∠A= ( A )
A.120° B.100° C.60° D.30°
图4-1-2 第2题答图
【解析】 如答图,连结AC,∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,∵A沿EF折叠与O重合,∴EF⊥AC,EF平分AO,∵AC⊥BD,∴EF∥BD,∴E,F分别为AB,AD的中点,∴EF为△ABD的中位线,∴EF=BD,∴BD=2EF=4 ,∴BO=2 ,∴AO==2,∴AO=AB,∴∠ABO=30°,∴∠BAO=60°,∴∠BAD=120°.
二、填空题(每题6分,共12分)
3.[2017·安徽]在三角形纸片ABC中,∠A=90°,∠C=30°,AC=30 cm,将该纸片沿过点B的直线折叠,使点A落在斜边BC上的一点E处,折痕记为BD(如图4-1-3①),剪去△CDE后得到双层△BDE(如图②),再沿着过△BDE某顶点的直线将双层三角形剪开,使得展开后的平面图形中有一个是平行四边形,则所得平行四边形的周长为__40或____cm.
【解析】 ∵∠A=90°,∠C=30°,AC=30,∴AB=10 ,∠ABC=60°,∵△ADB≌△EDB,∴∠ABD=∠EBD=∠ABC=30°,BE=AB=10 ,∴DE=10,BD=20,如答图①,平行四边形的边是DF,BF,且DF=BF=,∴平行四边形的周长= ,如答图②,平行四边形的边是DE,EG,且DE=EG=10,∴平行四边形的周长=40.综上所述,平行四边形的周长为40或 .
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图4-1-3 第3题答图
4.如图4-1-4①,在△ABC中,沿∠BAC的平分线AB1折叠,剪掉重叠部分;将余下部分沿∠B1A1C的平分线A1B2折叠,剪掉重叠部分;…;将余下部分沿∠BnAnC的平分线AnBn+1折叠,点Bn与点C重合,无论折叠多少次,只要最后一次恰好重合,我们就称△ABC是好三角形,∠BAC为该三角形的好角.
图4-1-4
小丽发现好三角形折叠的次数不同,∠B与∠C的数量关系就不同.并作出展示:
第一种好三角形:如图②,沿AD折叠1次,点B与点C重合;
第二种好三角形:如图③,沿着AB1,A1B2经过2次折叠.
(1)小丽展示的第一种好三角形中,∠B与∠C的数量关系是__∠B=∠C__;
(2)如果有一个好三角形ABC要经过5次折叠,最后一次恰好重合.则∠B与∠C的数量关系是__∠B=5∠C__.
【解析】 (1)∠B=∠C.如图②,沿AD折叠1次,点B与点C重合,则AB=AC.故∠B=∠C;
(2)如答图,根据折叠的性质知,∠B=∠AA1B1,∠C=∠A2B2C,∠A1 B1C=∠A1A2B2,
根据三角形的外角定理知,∠A1A2B2=∠C+∠A2B2C=2∠C;根据四边形的外角定理知,∠BAC+∠B+∠AA1B1-∠A1B1C=∠BAC+2∠B-2∠C=180°,根据三角形的内角和定理知,∠BAC+∠B+∠C=180°,∴∠B
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=3∠C;
第4题答图
由小丽展示的第一种好三角形知,当∠B=∠C时,∠BAC是△ABC的好角;由小丽展示的第二种好三角形知,当∠B=2∠C时,∠BAC是△ABC的好角;如答图,当∠B=3∠C时,∠BAC是△ABC的好角;故可推得若经过n次折叠∠BAC是△ABC的好角,则∠B与∠C(不妨设∠B>∠C)之间的数量关系为∠B=n∠C;所以一个好三角形ABC要经过5次折叠,最后一次恰好重合.则∠B与∠C的数量关系是∠B=5∠C.
三、解答题(共26分)
5.(12分)[2017·鄂州]如图4-1-5,将矩形ABCD沿对角线AC翻折,点B落在点F处,FC交AD于E.
图4-1-5
(1)求证:△AFE≌△CDE;
(2)若AB=4,BC=8,求图中阴影部分的面积.
解:(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,
∴AB=CD,∠B=∠D=90°,
∵将矩形ABCD沿对角线AC翻折,点B落在点F处,
∴∠F=∠B,AB=AF,∴AF=CD,∠F=∠D,
在△AFE与△CDE中,
∴△AFE≌△CDE;
(2)∵AB=4,BC=8,∴CF=AD=8,AF=CD=AB=4,
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∵△AFE≌△CDE,∴AE=CE,FE=DE,
∴DE2+CD2=CE2,即DE2+42=(8-DE)2,
∴DE=3,∴EF=3,
∴S阴影=S△ACE-S△AEF=×4×8-×4×3=10.
6.(14分)[2017·衡阳一模]如图4-1-6,将矩形ABCD沿MN折叠,使点B与点D重合.
(1)求证:DM=DN;
(2)当AB和AD满足什么数量关系时,△DMN是等边三角形?并说明你的理由.
图4-1-6 第6题答图
解:(1)证明:如答图,由题意知∠1=∠2,
又∵AB∥CD,得∠1=∠3,则∠2=∠3.故DM=DN;
(2)当AB=AD时,△DMN是等边三角形.
理由:如答图,连结BD.∵∠A=90°,AB= AD,
∴tan∠ABD==,∴∠ABD=30°,
∵BM=MD,∴∠ABD=∠MDB=30°,∴∠BMD=120°,
∴∠1=∠2=60°,又∵DM=DN,
∴△DMN是等边三角形.
(30分)
7.(15分)[2017·邵阳一模](1)操作发现:如图4-1-7,小明在矩形纸片ABCD的边AD上取中点E,将△ABE沿BE折叠后得到△GBE,且点G在矩形ABCD内部,将BG延长交DC于点F,认为GF=DF,你同意吗?说明理由;
(2)问题解决:保持(1)中条件不变,若DC=2FC,求的值.
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图4-1-7 第7题答图
解:(1)同意.理由:
如答图,连结EF,则∠EGF=∠D=90°.
∵点E是AD的中点,∴由折叠的性质知,EG=ED,
在Rt△EGF和Rt△EDF中,
∴Rt△EGF≌Rt△EDF(HL).
∴GF=DF;
(2)由(1)知,GF=DF.设FC=x,BC=y,则有AD=y.
∵DC=2FC,∴GF=DF=x,DC=AB=BG=2x,
∴BF=BG+GF=3x.在Rt△BCF中,由勾股定理,得BC2+CF2=BF2,即y2+x2=(3x)2.
∴y=2x,∴==.
8.(15分)[2017·兰山区模拟]已知:如图4-1-8,现有一张边长为4的正方形纸片ABCD,点P为正方形AD边上的一点(不与点A,点D重合),将正方形纸片折叠,使点B落在P处,点C落在G处,PG交DC于H,折痕为EF,连结BP,BH.
(1)求证:∠APB=∠BPH;
(2)当点P在边AD上移动时,△PDH的周长是否发生变化?并证明你的结论.
图4-1-8 第8题答图
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解:(1)证明:∵PE=BE,∴∠EBP=∠EPB.
又∵∠EPH=∠EBC=90°,
∴∠EPH-∠EPB=∠EBC-∠EBP,
即∠PBC=∠BPH,又∵AD∥BC,
∴∠APB=∠PBC,∴∠APB=∠BPH;
(2)△PHD的周长不变为定值8.证明:如答图,过B作BQ⊥PH,垂足为Q.由(1)知∠APB=∠BPH,在△ABP和△QBP中,
∴△ABP≌△QBP(AAS),
∴AP=QP,AB=QB,又∵AB=BC,
∴BC=BQ,又∵∠C=∠BQH=90°,BH=BH,
∴Rt△BCH≌Rt△BQH(HL).
∴CH=QH.∴△PHD的周长为PD+DH+PH=AP+PD+DH+HC=AD+CD=8.
(20分)
图4-1-9
9.(20分)[2016·十堰]如图4-1-9,将矩形纸片ABCD(AD>AB)折叠,使点C刚好落在线段AD上,且折痕分别与边BC,AD相交,设折叠后点C,D的对应点分别为点G,H,折痕分别与边BC,AD相交于点E,F.
(1)判断四边形CEGF的形状,并证明你的结论;
(2)若AB=3,BC=9,求线段CE的取值范围.
解:(1)四边形CEGF为菱形.
证明:∵四边形ABCD是矩形,∴AD∥BC,
∴∠GFE=∠FEC,
∵图形翻折后点G与点C重合,EF为折痕,
∴∠GEF=∠FEC,∴∠GFE=∠FEG,∴GF=GE,
∵图形翻折后EC与GE完全重合,
∴GE=EC,∴GF=EC,∴四边形CEGF为菱形;
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(2)如答图①,当点F与点D重合时,CE取最小值,
由折叠的性质,得CD=DG,∠CDE=∠GDE=45°,
∵∠ECD=90°,∴∠DEC=45°=∠CDE,
∴CE=CD=DG,
∵DG∥CE,∴四边形CEGD是正方形,
∴CE=CD=AB=3;
第9题答图
如答图②,当点G与点A重合时,CE取最大值,
由折叠的性质,得AE=CE,∵∠B=90°,
∴AE2=AB2+BE2,即CE2=32+(9-CE)2,∴CE=5,
∴线段CE的取值范围是3≤CE≤5.
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