专题 17 等腰、等边三角形问题
一、等腰三角形
1. 定义:两边相等的三角形叫做等腰三角形,其中相等的两条边叫腰,第三条边叫底边,两腰的夹角叫顶
角,底边和腰的夹角叫底角.
2.等腰三角形的性质
性质 1:等腰三角形的两个底角相等(简称“等边对等角”).
性质 2:等腰三角形的顶角平分线、底边上的高、底边上的中线互相重合(简称“三线合一”).
3.等腰三角形的性质的作用
性质 1 证明同一个三角形中的两角相等.是证明角相等的一个重要依据.
性质 2 用来证明线段相等,角相等,垂直关系等.
4.等腰三角形是轴对称图形
等腰三角形底边上的高(顶角平分线或底边上的中线)所在直线是它的对称轴,通常情况只有一条对称
轴.
5.等腰三角形的判定
如果一个三角形中有两个角相等,那么这两个角所对的边也相等(简称“等角对等边”).
要点诠释:等腰三角形的判定是证明两条线段相等的重要定理,是将三角形中的角的相等关系转化为
边的相等关系的重要依据.等腰三角形的性质定理和判定定理是互逆定理.
二、等边三角形
1. 定义:三边都相等的三角形叫等边三角形.
专题知识回顾
2. 性质
性质 1:等边三角形的三个内角都相等,并且每一个角都等于 60°;
性质 2:等边三角形是轴对称图形,并且有三条对称轴,分别为三边的垂直平分线。
3.判定
(1) 三个角都相等的三角形是等边三角形;
(2) 有一个角是 60°的等腰三角形是等边三角形;
(3) 有两个角是 60°的三角形是等边三角形。
三、含 30 的直角三角形的性质
在直角三角形中,如果有一个锐角等于 30°,那么它对的等于的一半.
四、解题方法要领
1.等腰(边)三角形是一个特殊的三角形,具有较多的特殊性质,有时几何图形中不存在
等腰(边)三角形,可根据已知条件和图形特征,适当添加辅助线,使之构成等腰(边)三角形,然后利
用其定义和有关性质,快捷地证出结论。
2.常用的辅助线有:(1)作顶角的平分线、底边上的高线、中线。(2)在三角形的中线问
题上,我们常将中线延长一倍,这样添辅助线有助于我们解决有关中线的问题。
3.分类讨论是等腰三角形问题中常用的思想方法,在已知等腰三角形的边和角的情况下求其他三角形的边
或角,要对已知的边和角进行讨论,分类的标准一般是根据边是腰还是底来分类。
【例题 1】(2019•重庆)如图,在△ABC 中,AB=AC,D 是 BC 边上的中点,连结 AD,BE 平分∠ABC 交 AC 于
点 E,过点 E 作 EF∥BC 交 AB 于点 F.
0
专题典型题考法及解析
(1)若∠C=36°,求∠BAD 的度数;
(2)求证:FB=FE.
【答案】见解析。
【解析】(1)∵AB=AC,∴∠C=∠ABC,
∵∠C=36°,∴∠ABC=36°,
∵BD=CD,AB=AC,
∴AD⊥BC,∴∠ADB=90°,∴∠BAD=90°﹣36°=54°.
(2)证明:∵BE 平分∠ABC,
∴∠ABE=∠CBE= ∠ABC,
∵EF∥BC,∴∠FEB=∠CBE,
∴∠FBE=∠FEB,∴FB=FE.
【例题 2】(2019▪黑龙江哈尔滨)如图,在四边形 ABCD 中,AB=AD,BC=DC,∠A=60°,点 E 为 AD
边上一点,连接 BD.CE,CE 与 BD 交于点 F,且 CE∥AB,若 AB=8,CE=6,则 BC 的长为 .
【答案】2
【解析】连接 AC 交 BD 于点 O,由题意可证 AC 垂直平分 BD,△ABD 是等边三角形,可得∠BAO=∠DAO
=30°,AB=AD=BD=8,BO=OD=4,通过证明△EDF 是等边三角形,可得 DE=EF=DF=2,由勾股
定理可求 OC,BC 的长.如图,连接 AC 交 BD 于点 O
∵AB=AD,BC=DC,∠A=60°,
∴AC 垂直平分 BD,△ABD 是等边三角形
∴∠BAO=∠DAO=30°,AB=AD=BD=8,BO=OD=4
∵CE∥AB
∴∠BAO=∠ACE=30°,∠CED=∠BAD=60°
∴∠DAO=∠ACE=30°
∴AE=CE=6,∴DE=AD﹣AE=2
∵∠CED=∠ADB=60°
∴△EDF 是等边三角形,∴DE=EF=DF=2
∴CF=CE﹣EF=4,OF=OD﹣DF=2
∴OC= =2
∴BC= =2
【例题 3】(2019•黄石)如图,在△ABC 中,∠B=50°,CD⊥AB 于点 D,∠BCD 和∠BDC 的角平分线相
交于点 E,F 为边 AC 的中点,CD=CF,则∠ACD+∠CED=( )
A.125° B.145° C.175° D.190°
【答案】C
【解析】根据直角三角形的斜边上的中线的性质,即可得到△CDF 是等边三角形,进而得到∠ACD=60°,
根据∠BCD和∠BDC的角平分线相交于点E,即可得出∠CED=115°,即可得到∠ACD+∠CED=60°+115°
=175°.
∵CD⊥AB,F 为边 AC 的中点,
∴DF= AC=CF,
又∵CD=CF,
∴CD=DF=CF,
∴△CDF 是等边三角形,
∴∠ACD=60°,
∵∠B=50°,
∴∠BCD+∠BDC=130°,
∵∠BCD 和∠BDC 的角平分线相交于点 E,
∴∠DCE+∠CDE=65°,
∴∠CED=115°,
∴∠ACD+∠CED=60°+115°=175°,
故选:C.
一、选择题
1.(2019 宁夏) 如图,在△ABC 中, ,点 D 和 E 分别在 AB 和 AC 上,且 .连接 DE,
过点 A 的直线 GH 与 DE 平行,若 ,则 的度数为( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】】平行线的性质、等腰三角形的性质.
因 为 , 所 以 , 因 为 , 所 以
AC BC= AD AE=
40C∠ = ° GAD∠
40° 45° 55° 70°
AC BC= (180 ) 2 70BAC C∠ = ° − ∠ ÷ = ° (180 ) 2 70BAC C∠ = ° − ∠ ÷ = °
专题典型训练题
,因为 ,所以 ,故本题正确选项为
C.
2.(2019•浙江衢州)“三等分角”大约是在公元前五世纪由古希腊人提出来的。借助如图所示的“三等分角仪”
能三等分任一角。这个三等分角仪由两根有槽的棒 OA,OB 组成,两根棒在 O 点相连并可绕 O 转动,C 点
固定,OC=CD=DE,点 D,E 可在槽中滑动,若∠BDE=75°,则∠CDE 的度数是( )
A. 60° B. 65° C. 75° D. 80°
【答案】 D
【解析】考点是三角形内角和定理,三角形的外角性质,等腰三角形的性质 。
∵OC=CD=DE,
∴∠O=∠ODC,∠DCE=∠DEC,
设∠O=∠ODC=x,
∴∠DCE=∠DEC=2x,
∴∠CDE=180°-∠DCE-∠DEC=180°-4x,
∵∠BDE=75°,
∴∠ODC+∠CDE+∠BDE=180°,
即 x+180°-4x+75°=180°,
解得:x=25°,
∠CDE=180°-4x=80°.
3.(2019•湖南长沙)如图,Rt△ABC 中,∠C=90°,∠B=30°,分别以点 A 和点 B 为圆心,大于 AB
的长为半径作弧,两弧相交于 M、N 两点,作直线 MN,交 BC 于点 D,连接 AD,则∠CAD 的度数是( )
(180 ) 2 55ADC BAD∠ = ° − ∠ ÷ = ° / /GH DE 55GAD ADC∠ = ∠ = °
A.20° B.30° C.45° D.60°
【答案】B
【解析】在△ABC 中,∵∠B=30°,∠C=90°,
∴∠BAC=180°﹣∠B﹣∠C=60°,
由作图可知 MN 为 AB 的中垂线,
∴DA=DB,
∴∠DAB=∠B=30°,
∴∠CAD=∠BAC﹣∠DAB=30°
4.(2019•湖南长沙)如图,△ABC 中,AB=AC=10,tanA=2,BE⊥AC 于点 E,D 是线段 BE 上的一个动
点,则 CD+ BD 的最小值是( )
A.2 B.4 C.5 D.10
【答案】B
【解析】如图,作 DH⊥AB 于 H,CM⊥AB 于 M.由 tanA= =2,设 AE=a,BE=2a,利用勾股定理构
建方程求出 a,再证明 DH= BD,推出 CD+ BD=CD+DH,由垂线段最短即可解决问题.
如图,作 DH⊥AB 于 H,CM⊥AB 于 M.
∵BE⊥AC,∴∠ABE=90°,
∵tanA= =2,设 AE=a,BE=2a,
则有:100=a2+4a2,∴a2=20,
∴a=2 或﹣2 (舍弃),∴BE=2a=4 ,
∵AB=AC,BE⊥AC,CM⊥AC,
∴CM=BE=4 (等腰三角形两腰上的高相等))
∵∠DBH=∠ABE,∠BHD=∠BEA,
∴sin∠DBH= = = ,∴DH= BD,
∴CD+ BD=CD+DH,
∴CD+DH≥CM,∴CD+ BD≥4 ,
∴CD+ BD 的最小值为 4 .
5.(2019•湖南邵阳)如图,在 Rt△ABC 中,∠BAC=90°,∠B=36°,AD 是斜边 BC 上的中线,将△ACD
沿 AD 对折,使点 C 落在点 F 处,线段 DF 与 AB 相交于点 E,则∠BED 等于( )
A.120° B.108° C.72° D.36°
【答案】B
【解析】根据三角形内角和定理求出∠C=90°﹣∠B=54°.由直角三角形斜边上的中线的性质得出 AD=
BD=CD,利用等腰三角形的性质求出∠BAD=∠B=36°,∠DAC=∠C=54°,利用三角形内角和定理
求出∠ADC=180°﹣∠DAC﹣∠C=72°.再根据折叠的性质得出∠ADF=∠ADC=72°,然后根据三角
形外角的性质得出∠BED=∠BAD+∠ADF=108°.
∵在 Rt△ABC 中,∠BAC=90°,∠B=36°,
∴∠C=90°﹣∠B=54°.
∵AD 是斜边 BC 上的中线,
∴AD=BD=CD,
∴∠BAD=∠B=36°,∠DAC=∠C=54°,
∴∠ADC=180°﹣∠DAC﹣∠C=72°.
∵将△ACD 沿 AD 对折,使点 C 落在点 F 处,
∴∠ADF=∠ADC=72°,
∴∠BED=∠BAD+∠ADF=36°+72°=108°.
二、填空题
6.(2019•湖南怀化)若等腰三角形的一个底角为 72°,则这个等腰三角形的顶角为 .
【答案】36°.
【解析】根据等腰三角形的性质和三角形的内角和即可得到结论.
∵等腰三角形的一个底角为 72°,
∴等腰三角形的顶角=180°﹣72°﹣72°=36°
7.(2019•湖南邵阳)如图,将等边△AOB 放在平面直角坐标系中,点 A 的坐标为(4,0),点 B 在第一象
限,将等边△AOB 绕点 O 顺时针旋转 180°得到△A′OB′,则点 B′的坐标是 .
【答案】(﹣2,﹣2 ).
【解析】作 BH⊥y 轴于 H,如图,利用等边三角形的性质得到 OH=AH=2,∠BOA=60°,再计算出 BH,
从而得到 B 点坐标为(2,2 ),然后根据关于原点对称的点的坐标特征求出点 B′的坐标.
作 BH⊥y 轴于 H,如图,
∵△OAB 为等边三角形,
∴OH=AH=2,∠BOA=60°,
∴BH= OH=2 ,
∴B 点坐标为(2,2 ),
∵等边△AOB 绕点 O 顺时针旋转 180°得到△A′OB′,
∴点 B′的坐标是(﹣2,﹣2 ).
故答案为(﹣2,﹣2 ).
8.(2019•湖北天门)如图,为测量旗杆 AB 的高度,在教学楼一楼点 C 处测得旗杆顶部的仰角为 60°,在
四楼点 D 处测得旗杆顶部的仰角为 30°,点 C 与点 B 在同一水平线上.已知 CD=9.6m,则旗杆 AB 的高
度为 m.
【答案】14.4.
【解析】作 DE⊥AB 于 E,如图所示:
则∠AED=90°,四边形 BCDE 是矩形,
∴BE=CD=9.6m,∠CDE=∠DEA=90°,
∴∠ADC=90°+30°=120°,
∵∠ACB=60°,∴∠ACD=30°,
∴∠CAD=30°=∠ACD,∴AD=CD=9.6m,
在 Rt△ADE 中,∠ADE=30°,
∴AE= AD=4.8m,
∴AB=AE+BE=4.8m+9.6m=14.4m
9.(2019▪贵州毕节)如图,以△ABC 的顶点 B 为圆心,BA 长为半径画弧,交 BC 边于点 D,连接 AD.若∠
B=40°,∠C=36°,则∠DAC 的大小为 .
【答案】34°.
【解析】根据三角形的内角和得出∠BAC=180°﹣∠B﹣∠C=104°,根据等腰三角形两底角相等得出∠
BAD=∠ADB=(180°﹣∠B)÷2=70°,进而根据角的和差得出∠DAC=∠BAC﹣∠BAD=34°.
∵∠B=40°,∠C=36°,
∴∠BAC=180°﹣∠B﹣∠C=104°
∵AB=BD
∴∠BAD=∠ADB=(180°﹣∠B)÷2=70°,
∴∠DAC=∠BAC﹣∠BAD=34°
10. (2019•湖北武汉)如图,在▱ABCD 中,E.F 是对角线 AC 上两点,AE=EF=CD,∠ADF=90°,∠BCD
=63°,则∠ADE 的大小为 .
【答案】21°.
【解析】设∠ADE=x,由等腰三角形的性质和直角三角形得出∠DAE=∠ADE=x,DE= AF=AE=EF,
得出 DE=CD,证出∠DCE=∠DEC=2x,由平行四边形的性质得出∠DCE=∠BCD﹣∠BCA=63°﹣x,
得出方程,解方程即可.
设∠ADE=x,
∵AE=EF,∠ADF=90°,
∴∠DAE=∠ADE=x,DE= AF=AE=EF,
∵AE=EF=CD,
∴DE=CD,
∴∠DCE=∠DEC=2x,
∵四边形 ABCD 是平行四边形,
∴AD∥BC,
∴∠DAE=∠BCA=x,
∴∠DCE=∠BCD﹣∠BCA=63°﹣x,
∴2x=63°﹣x,
解得:x=21°,
即∠ADE=21°.
11.(2019 黑龙江绥化)如图,在△ABC 中,AB=AC,点 D 在 AC 上,且 BD=BC=AD,则∠A=______度.
【答案】16
【解析】∵BD=AD,设∠A=∠ABD=x,∴∠BDC=2x,∵BD=BC,∴∠C=∠BDC=2x,∵AB=AC,∴∠ABC=∠C=
2x,∴x+2x+2x=180°,∴x=36°.
三、解答题
12.(2019 湖北孝感)如图,已知∠C=∠D=90°,BC 与 AD 交于点 E,AC=BD,求证:AE=BE.
【答案】见解析。
【解析】由 HL 证明 Rt△ACB≌Rt△BDA 得出∠ABC=∠BAD,由等腰三角形的判定定理即可得出结论.
证明:∵∠C=∠D=90°,
∴△ACB 和△BDA 是直角三角形,
在 Rt△ACB 和 Rt△BDA 中,{AB = BA
AC = BD,
∴Rt△ACB≌Rt△BDA(HL),
∴∠ABC=∠BAD,
∴AE=BE.
13.(2019•杭州)如图,在△ABC 中,AC<AB<BC.
(1)已知线段 AB 的垂直平分线与 BC 边交于点 P,连接 AP,求证:∠APC=2∠B.
(2)以点 B 为圆心,线段 AB 的长为半径画弧,与 BC 边交于点 Q,连接 AQ.若∠AQC=3∠B,求∠B 的度
数.
【答案】见解析。
【解析】(1)证明:∵线段 AB 的垂直平分线与 BC 边交于点 P,
∴PA=PB,∴∠B=∠BAP,
∵∠APC=∠B+∠BAP,∴∠APC=2∠B;
(2)根据题意可知 BA=BQ,∴∠BAQ=∠BQA,
∵∠AQC=3∠B,∠AQC=∠B+∠BAQ,∴∠BQA=2∠B,
∵∠BAQ+∠BQA+∠B=180°,
∴5∠B=180°,∴∠B=36°.
14.(2019•重庆)如图,在△ABC 中,AB=AC,AD⊥BC 于点 D.
(1)若∠C=42°,求∠BAD 的度数;
(2)若点 E 在边 AB 上,EF∥AC 交 AD 的延长线于点 F.求证:AE=FE.
【答案】见解析。
【解析】(1)∵AB=AC,AD⊥BC 于点 D,
∴∠BAD=∠CAD,∠ADC=90°,
又∠C=42°,
∴∠BAD=∠CAD=90°﹣42°=48°;
(2)∵AB=AC,AD⊥BC 于点 D,∴∠BAD=∠CAD,
∵EF∥AC,
∴∠F=∠CAD,∴∠BAD=∠F,∴AE=FE.
15.(2019•南岸区)如图,直线 AB∥CD,∠ACD 的平分线 CE 交 AB 于点 F,∠AFE 的平分线交 CA 延长线于
点 G.
(1)证明:AC=AF;
(2)若∠FCD=30°,求∠G 的大小.
【答案】见解析。
【解析】(1)证明:∵∠ACD 的平分线 CE 交 AB 于点 F,
∴∠ACF=∠DCF,
∵AB∥CD,
∴∠AFC=∠DCF,
∴∠ACF=∠AFC,
∴AC=AF;
(2)解:∵∠FCD=30°,AB∥CD,
∴∠ACD=∠GAF=60°,∠AFC=30°,
∵∠AFE 的平分线交 CA 延长线于点 G.
∴ =75°,
∴∠G=180°﹣∠GAF﹣∠AFG=180°﹣60°﹣75°=45°.
16.(2019•攀枝花)如图,在△ABC 中,CD 是 AB 边上的高,BE 是 AC 边上的中线,且 BD=CE.求证:
(1)点 D 在 BE 的垂直平分线上;
(2)∠BEC=3∠ABE.
【答案】见解析。
【解析】(1)连接 DE,
∵CD 是 AB 边上的高,∴∠ADC=∠BDC=90°,
∵BE 是 AC 边上的中线,∴AE=CE,∴DE=CE,
∵BD=CE,∴BD=DE,
∴点 D 在 BE 的垂直平分线上;
(2)∵DE=AE,∴∠A=∠ADE,
∵∠ADE=∠DBE+∠DEB,
∵BD=DE,∴∠DBE=∠DEB,∴∠A=∠ADE=2∠ABE,
∵∠BEC=∠A+∠ABE,∴∠BEC=3∠ABE.
17.(2019•湖北十堰)如图,△ABC 中,AB=AC,以 AC 为直径的⊙O 交 BC 于点 D,点 E 为 C 延长线上
一点,且∠CDE= ∠BAC.
(1)求证:DE 是⊙O 的切线;
(2)若 AB=3BD,CE=2,求⊙O 的半径.
【答案】见解析。
【解析】本题考查了圆的切线的判定定理、圆周角定理、等腰三角形的性质、三角形相似的判定和性质,
解题的关键是作出辅助线构造直角三角形或等腰三角形.
(1)如图,连接 OD,AD,
∵AC 是直径,
∴∠ADC=90°,
∴AD⊥BC,
∵AB=AC,
∴∠CAD=∠BAD= ∠BAC,
∵∠CDE= ∠BAC.
∴∠CDE=∠CAD,
∵OA=OD,
∴∠CAD=∠ADO,
∵∠ADO+∠ODC=90°,
∴∠ODC+∠CDE=90°
∴∠ODE=90°
又∵OD 是⊙O 的半径
∴DE 是⊙O 的切线;
(2)解:∵AB=AC,AD⊥BC,
∴BD=CD,
∵AB=3BD,
∴AC=3DC,
设 DC=x,则 AC=3x,
∴AD= =2 x,
∵∠CDE=∠CAD,∠DEC=∠AED,
∴△CDE∽△DAE,
∴ = ,即 = =
∴DE=4 ,x= ,
∴AC=3x=14,
∴⊙O 的半径为 7.
18.(2019•甘肃武威)如图,在△ABC 中,AB=AC,∠BAC=120°,点 D 在 BC 边上,⊙D 经过点 A 和点
B 且与 BC 边相交于点 E.
(1)求证:AC 是⊙D 的切线;
(2)若 CE=2 ,求⊙D 的半径.
【答案】见解析。
【解析】连接 AD,根据等腰三角形的性质得到∠B=∠C=30°,∠BAD=∠B=30°,求得∠ADC=60°,
根据三角形的内角和得到∠DAC=180°﹣60°﹣30°=90°,于是得到 AC 是⊙D 的切线;连接 AE,推出
△ADE 是等边三角形,得到 AE=DE,∠AED=60°,求得∠EAC=∠AED﹣∠C=30°,得到 AE=CE=2
,于是得到结论.
(1)证明:连接 AD,
∵AB=AC,∠BAC=120°,∴∠B=∠C=30°,
∵AD=BD,∴∠BAD=∠B=30°,∴∠ADC=60°,
∴∠DAC=180°﹣60°﹣30°=90°,∴AC 是⊙D 的切线;
(2)解:连接 AE,
∵AD=DE,∠ADE=60°,∴△ADE 是等边三角形,
∴AE=DE,∠AED=60°,∴∠EAC=∠AED﹣∠C=30°,
∴∠EAC=∠C,∴AE=CE=2 ,∴⊙D 的半径 AD=2 .
19. (2019•湖南衡阳)如图,在等边△ABC 中,AB=6cm,动点 P 从点 A 出发以 lcm/s 的速度沿 AB 匀速运
动.动点 Q 同时从点 C 出发以同样的速度沿 BC 的延长线方向匀速运动,当点 P 到达点 B 时,点 P、Q 同
时停止运动.设运动时间为以 t(s).过点 P 作 PE⊥AC 于 E,连接 PQ 交 AC 边于 D.以 CQ、CE 为边作
平行四边形 CQFE.
(1)当 t 为何值时,△BPQ 为直角三角形;
(2)是否存在某一时刻 t,使点 F 在∠ABC 的平分线上?若存在,求出 t 的值,若不存在,请说明理由;
(3)求 DE 的长;
(4)取线段 BC 的中点 M,连接 PM,将△BPM 沿直线 PM 翻折,得△B′PM,连接 AB′,当 t 为何值时,
AB'的值最小?并求出最小值.
【答案】见解析。
【解析】本题属于四边形综合题,考查了等边三角形的性质,平行四边形的判定和性质,翻折变换,全等
三角形的判定和性质,解直角三角形等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造全等三角形解决问
题,学会利用参数构建方程解决问题,属于中考压轴题.
(1)∵△ABC 是等边三角形,
∴∠B=60°,
∴当 BQ=2BP 时,∠BPQ=90°,
∴6+t=2(6﹣t),∴t=3,
∴t=3 时,△BPQ 是直角三角形.
(2)存在.
理由:如图 1 中,连接 BF 交 AC 于 M.
∵BF 平分∠ABC,BA=BC,
∴BF⊥AC,AM=CM=3cm,
∵EF∥BQ,
∴∠EFM=∠FBC= ∠ABC=30°,
∴EF=2EM,
∴t=2•(3﹣ t),
解得 t=3.
(3)如图 2 中,作 PK∥BC 交 AC 于 K.
∵△ABC 是等边三角形,∴∠B=∠A=60°,
∵PK∥BC,
∴∠APK=∠B=60°,∴∠A=∠APK=∠AKP=60°,
∴△APK 是等边三角形,∴PA=PK,
∵PE⊥AK,∴AE=EK,
∵AP=CQ=PK,∠PKD=∠DCQ,∠PDK=∠QDC,
∴△PKD≌△QCD(AAS),∴DK=DC,
∴DE=EK+DK= (AK+CK)= AC=3(cm).
(4)如图 3 中,连接 AM,AB′
∵BM=CM=3,AB=AC,∴AM⊥BC,
∴AM= =3 ,
∵AB′≥AM﹣MB′,∴AB′≥3 ﹣3,
∴AB′的最小值为 3 ﹣3.