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第22章 相似形
类型之一 比例线段与比例性质
1.如果x∶(x+y)=3∶5,那么x∶y等于( )
A. B. C. D.
2.如图22-X-1,直线l1∥l2∥l3,直线AC分别交直线l1,l2,l3于点A,B,C,直线DF分别交直线l1,l2,l3于点D,E,F.若DE=3,EF=6,AB=4,则AC的长是( )
A.6 B.8 C.9 D.12
图22-X-1
3.如图22-X-2,在▱ABCD中,AC与BD相交于点O,E是OD的中点,连接AE并延长交CD于点F,则DF∶FC等于( )
A.1∶4 B.1∶3 C.1∶2 D.1∶1
图22-X-2
4.如图22-X-3,在△ABC中,AM∶MD=4∶1,BD∶DC=2∶3,求AE∶EC的值.
图22-X-3
类型之二 相似三角形的判定与性质
5.如图22-X-4,在大小为4×4的正方形网格中,是相似三角形的是( )
图22-X-4
A.①和② B.②和③
C.①和③ D.②和④
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6.如果两个相似三角形的面积比是1∶2,那么它们的周长比是( )
A.1∶2 B.1∶4 C.1∶ D.2∶1
7.在△ABC与△A′B′C′中,有下列条件:(1)=;(2)=;(3)∠A=∠A′;(4)∠C=∠C′.如果从中任取两个条件组成一组,那么能判断△ABC∽△A′B′C′的共有( )
A.1组 B.2组 C.3组 D.4组
8.如图22-X-5,在直角梯形ABCD中,AB=7,AD=2,BC=3,若在线段AB上取一点P,使得以P,A,D为顶点的三角形和以P,B,C为顶点的三角形相似,则这样的P点有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
图22-X-5
9.[2016·泰安]如图22-X-6,△ABC是边长为4的等边三角形,P为BC边上的任意一点(不与点B,C重合),且∠APD=60°,PD交AB于点D,设BP=x,BD=y,则y关于x的函数图象大致是( )
图22-X-6
图22-X-7
10.[2016·宿州二模]在▱ABCD中,M,N是AD边上的三等分点,连接BD,MC相交于点O,则S△MOD∶S△COB=________.
11.如图22-X-8,在矩形ABCD中,AB=10 cm,AD=20 cm,两只小虫P和Q分别从点A,B同时出发沿AB,BC向终点B,C方向前进,小虫P的速度为1 cm/s,小虫Q的速度为2 cm/s.它们同时出发多少秒时,以P,B,Q为顶点的三角形与以A,C,D为顶点的三角形相似?
图22-X-8
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12.如图22-X-9所示,先把一张矩形纸片ABCD对折,设折痕为MN,再把点B叠在折痕线上,得到△ABE,过点B折纸片使点A叠在直线AD上,得折痕PQ.
(1)求证:△PBE∽△QAB.
(2)你认为△PBE和△BAE相似吗?如果相似,给出证明;如果不相似,请说明理由.
图22-X-9
类型之三 相似三角形的实际应用
13.如图22-X-10,身高为1.5米的某学生想测量一棵大树的高度,她沿着树影BA由B向A走去.当走到C点时,她的影子顶端正好与树的影子顶端重合,测得BC=3米,CA=1米,则树的高度为( )
A.3米 B.4米
C.4.5米 D.6米
图22-X-10
14.如图22-X-11,为了估计河的宽度,在河的对岸选定一个目标点P,在近岸取点Q和S,使点P,Q,S在一条直线上,且直线PS与河垂直,在过点S且与PS垂直的直线a上选择适当的点T,PT与过点Q且与PS垂直的直线b的交点为R.如果QS=60 m,ST=120 m,QR=80 m,则河的宽度PQ为( )
A.40 m B.60 m
C.120 m D.180 m
图22-X-11
15.如图22-X-12,
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小军在地面上合适的位置平放了一块平面镜(平面镜的高度忽略不计),刚好在平面镜中的点C处看到旗杆顶部E,此时小军的站立点B与点C的水平距离为2 m,旗杆底部D与点C的水平距离为12 m.若小军的眼睛距离地面的高度为1.5 m(即AB=1.5 m),则旗杆的高度为________m.
图22-X-12
16.如图22-X-13所示的示意图,某校数学兴趣小组利用自制的直角三角形硬纸板DEF来测量操场旗杆AB的高度,他们通过调整测量位置,使斜边DF与地面保持平行并使直角边DE与旗杆顶点A在同一直线上,已知DE=0.5米,EF=0.25米,且测点D到地面的距离DG=1.5米,到旗杆的水平距离DC=25米,求旗杆AB的高度.
图22-X-13
类型之四 位似图形的性质及作法
17.如图22-X-14,在平面直角坐标系中,矩形OABC的顶点O在坐标原点,边OA在x轴上,OC在y轴上,如果矩形OA′B′C′与矩形OABC关于点O位似,且矩形OA′B′C′的面积等于矩形OABC面积的,那么点B′的坐标是( )
A.(-2,3) B.(2,-3)
C.(3,-2)或(-2,3) D.(-2,3)或(2,-3)
图22-X-14
18.如图22-X-15所示,正方形OEFG和正方形ABCD是位似图形,若点F的坐标为(-1,1),点C的坐标为(-4,2),则这两个正方形的位似中心的坐标是____________.
图22-X-15
19.[2017·包河区二模]如图22-X-16,在边长为1个单位的小正方形组成的网格中,给出了格点四边形ABCD(顶点是网格线的交点)和直线l,按要求画图.
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(1)作出四边形ABCD关于直线l成轴对称的四边形A′B′C′D′;
(2)以B为位似中心,在点B的下方将四边形ABCD放大2倍得到四边形A1B1C1D1,画出四边形A1B1C1D1.
图22-X-16
类型之五 阅读理解型的相似问题
20.如图22-X-17(a),P为△ABC所在平面上一点,且∠APB=∠BPC=∠CPA=120°,则点P叫做△ABC的费马点.
(1)如果△ABC是锐角三角形,点P为△ABC的费马点,且∠ABC=60°.
①求证:△ABP∽△BCP;
②若PA=3,PC=4,则PB=________.
(2)如图(b),已知△ABC是锐角三角形,分别以AB,AC为边向外作△ABE和△ACD,△ABE和△ACD均为等边三角形,且CE和BD相交于点P.
①求∠CPD的度数;
②求证:点P为△ABC的费马点.
图22-X-17
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21.[2016·宁波]从三角形(不是等腰三角形的)一个顶点引出一条射线与对边相交,顶点与交点之间的线段把这个三角形分割成两个小三角形,如果分得的两个小三角形中一个为等腰三角形,另一个与原三角形相似,我们把这条线段叫做这个三角形的完美分割线.
(1)如图22-X-18①,在△ABC中,CD为∠ACB的平分线,∠A=40°,∠B=60°,求证:CD为△ABC的完美分割线;
(2)在△ABC中,若∠A=48°,CD是△ABC的完美分割线,且△ACD为等腰三角形,求∠ACB的度数;
(3)如图22-X-18②,△ABC中,AC=2,BC=,CD是△ABC的完美分割线,且△ACD是以CD为底边的等腰三角形,求完美分割线CD的长.
图22-X-18
类型之六 数学活动
22.类比、转化、从特殊到一般等思想方法,在数学学习和研究中经常用到,如下是一个案例,请补充完整.
原题:如图22-X-19①,在▱ABCD中,E是BC边的中点,F是线段AE上一点,BF的延长线交射线CD于点G.若=3,求的值.
(1)尝试探究
在图22-X-19①中,过点E作EH∥AB,交BG于点H,则AB和EH的数量关系是________,CG和EH的数量关系是________,的值是________.
(2)类比延伸
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如图22-X-19②,在原题的条件下,若=m(m>0),则的值是____________(用含m的代数式表示),试写出解答过程.
(3)拓展迁移
如图22-X-19③,四边形ABCD中,DC∥AB,E是BC延长线上的一点,AE和BD相交于点F.
若=a,=b(a>0,b>0),则的值是________(用含a,b的代数式表示).
图22-X-19
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1.D [解析] ∵x∶(x+y)=3∶5,∴5x=3x+3y,整理,得2x=3y,∴x∶y=3∶2.
2.D [解析] ∵l1∥l2∥l3,
∴=,即=.
∴BC=8,
∴AC=AB+BC=12.
故选D.
3.C [解析] 在▱ABCD中,AB∥CD,则△DFE∽△BAE,∴=.
∵O为对角线的交点,∴DO=BO.
又∵E为OD的中点,∴DE=BD,
则DE∶BE=1∶3,∴DF∶AB=1∶3.
∵CD=AB,∴DF∶CD=1∶3,
∴DF∶FC=1∶2.
4.解:如图,过点D作DF∥ BE交AC于点F,则EF∶FC=BD∶DC,AM∶MD=AE∶EF.
∵BD∶DC=2∶3,
∴EF∶FC=2∶3.
设EF=2a,则CF=3a.
∵AM∶MD=4∶1,∴AE∶EF=4∶1,
∴AE=8a,∴AE∶EC=8a∶5a=8∶5.
5.C
6.C [解析] ∵两个相似三角形的面积比是1∶2,
∴这两个相似三角形的相似比是1∶,
∴它们的周长比是1∶.
故选C.
7.C [解析] 共有3组,其组合分别是(1)和(2),根据是三边成比例的两个三角形相似;
(2)和(4),根据是两边成比例且夹角相等的两个三角形相似;
(3)和(4),根据是两角分别相等的两个三角形相似.
8.C [解析] ①当△DAP∽△CBP时,AD∶AP=BC∶BP,即=,解得AP=;
②当△DAP∽△PBC时,AD∶AP=BP∶BC,即=,解得AP=1或AP=6.
综上可得,这样的点P有3个.
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9.C [解析] ∵△ABC是等边三角形,
∴∠B=∠C=60°.
又∵∠BPD+∠APD=∠C+∠CAP,∠APD=60°,
∴∠BPD=∠CAP,∴△BPD∽△CAP,
∴BP∶AC=BD∶PC.
∵△ABC的边长为4,
BP=x,BD=y,
∴x∶4=y∶(4-x),
∴y=-x2+x.
故选C.
10.4∶9或1∶9 [解析] 已知M,N是AD边上的三等分点.
(1)当=时,如图①所示.
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,
∴△MOD∽△COB,
∴S△MOD∶S△COB=()2=4∶9.
(2)当=时,如图②所示.
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,
∴△MOD∽△COB,
∴S△MOD∶S△COB=()2=1∶9.
故答案为4∶9或1∶9.
11.解:设它们同时出发t s时,以P,B,Q为顶点的三角形与以A,C,D为顶点的三角形相似,则AP=t cm,BQ=2t cm,PB=(10-t)cm.
(1)当△PBQ∽△ADC时,有=,
即=,解得t=2;
(2)当△PBQ∽△CDA时,有=,
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即=,解得t=5.
综上可得,当它们同时出发2 s或5 s时,以P,B,Q为顶点的三角形与以A,C,D为顶点的三角形相似.
12.解:(1)证明:∵∠PBE+∠ABQ=180°-90°=90°,∠PBE+∠PEB=90°,
∴∠ABQ=∠PEB.
又∵∠BPE=∠AQB=90°,
∴△PBE∽△QAB.
(2)相似.
证明:∵△PBE∽△QAB,∴=.
由折叠可知BQ=PB,
∴=,即=.
又∵∠ABE=∠BPE=90°,
∴△PBE∽△BAE.
13.D
14.C [解析] ∵RQ⊥PS,TS⊥PS,
∴RQ∥TS,
∴△PQR∽△PST,
∴=,即=,
∴PQ=120(m).
故选C.
15.9 [解析] 由题意可得AB=1.5 m,BC=2 m,DC=12 m.
易得△ABC∽△EDC,
则=,即=,解得ED=9.
故答案为9.
16.解:∵∠ADC=∠FDE,∠ACD=∠FED=90°,∴△ACD∽△FED,
∴=,即=,
解得AC=12.5.
∵AB⊥BG,DG⊥BG,DC⊥AB,
∴∠ABG=∠BGD=∠DCB=90°,
∴四边形BGDC是矩形,
∴BC=DG=1.5,
∴AB=AC+BC=12.5+1.5=14(米).
答:旗杆AB的高度是14米.
17.D [解析] ∵矩形OA′B′C′与矩形OABC关于点O位似,∴矩形OA′B′C′∽矩形OABC.∵矩形OA′B′C′的面积等于矩形OABC面积的,
∴矩形OA′B′C′与矩形OABC的相似比为1∶2.∵点B的坐标为(-4,6),∴点B′的坐标是(-2,3)或(2,-3).
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故选D.
18.(2,0)或(-,) [解析] ①当两个位似图形在位似中心同旁时,位似中心就是CF与x轴的交点.设直线CF所对应的函数表达式为y=kx+b,将C(-4,2),F(-1,1)代入,
得解得
即y=-x+.令y=0,得x=2,
∴点O′的坐标是(2,0).
②当位似中心点O′在两个正方形之间时,可求得直线OC所对应的函数表达式为y=-x,直线DE所对应的函数表达式为y=x+1.联立得解得即点O′的坐标是(-,).
综上可知,点O′的坐标为(2,0)或(-,).
19.解:(1)如图,四边形A′B′C′D′即为所求.
(2)如图,四边形A1B1C1D1即为所求.
20.解:(1)①证明:∵∠PAB+∠PBA=180°-∠APB=60°,∠PBC+∠PBA=∠ABC=60°,
∴∠PAB=∠PBC.
又∵∠APB=∠BPC=120°,
∴△ABP∽△BCP.
②∵△ABP∽△BCP,∴=,
∴PB2=PA·PC=12,∴PB=2 .
(2)①如图,∵△ABE与△ACD都为等边三角形,
∴BAE=∠CAD=60°,AE=AB,AC=AD,
∴∠BAE+∠BAC=∠CAD+∠BAC,
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即∠EAC=∠BAD.
在△ACE与△ADB中,∵
∴△ACE≌△ADB,∴∠1=∠2.
∵∠3=∠4,∴∠CPD=∠5=60°.
②证明:如图,连接AP,设AC与BD交于点F.
易证△ADF∽△PCF,∴=.
又∵∠AFP=∠CFD,
∴△AFP∽△DFC,
∴∠APF=∠DCF =60°.
∴∠APC=∠CPD+∠APF=60°+60°=120°.同理可得∠BPA=120°,
∴∠BPC=360°-∠BPA-∠APC=120°,
∴点P为△ABC的费马点.
21.解:(1)证明:如图①.
∵∠A=40°,∠B=60°,
∴∠ACB=80°,
∴△ABC不是等腰三角形.
∵CD平分∠ACB,
∴∠ACD=∠BCD=∠ACB=40°,
从而∠ACD=∠A=40°,
∴△ACD为等腰三角形.
∵∠BCD=∠A=40°,∠CBD=∠ABC,
∴△BCD∽△BAC,
∴CD是△ABC的完美分割线.
(2)(i)当AD=CD时,如图①,∠ACD=∠A=48°.
∵△BDC∽△BCA,
∴∠BCD=∠A=48°,
∴∠ACB=∠ACD+∠BCD=48°+48°=96°.
(ii)当AD=AC时,如图②,∠ACD=∠ADC==66°.
∵△BDC∽△BCA,
∴∠BCD=∠A=48°,
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∴∠ACB=∠ACD+∠BCD=66°+48°=114°.
(iii)当AC=CD时,如图③,∠ADC=∠A=48°.
∵△BDC∽△BCA,
∴∠BCD=∠A=48°.
∵∠ADC应大于∠BCD,∴此种情况不存在.
综上可知∠ACB的度数为96°或114°.
(3)由已知得AC=AD=2.
∵△BCD∽△BAC,
∴=.设BD=x,从而=,
即()2=x(x+2).
∵x>0,∴x=-1,即BD=-1.
∵△BCD∽△BAC,∴=,
即=,
∴CD=×2=-.
22.[解析] (1)体现了“特殊”的情形,=3是一个确定的数值.如图a,过点E作AB的平行线,构造相似三角形,利用相似三角形和中位线的性质,分别将各相关线段统一用EH来表示,即可求得比值.
(2)体现了“一般”的情形,=m不再是一个确定的数值,但(1)问中的方法仍适用,如图b所示.
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(3)体现了“类比”与“转化”的情形,将(1)(2)问中的方法推广转化到梯形中,如图c所示.
解:(1)AB=3EH CG=2EH
(2) 过点E作EH∥AB,交BG于点H,则△ABF∽EHF,∴==m,则AB=m·EH,CD=m·EH.易得EH为△BCG的中位线,则CG=2EH.∴==.
(3)ab
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