折叠与图形存在性
【例 1】如图,在 Rt△ABC 中,∠ACB=90°,AC=2,BC=4,CD 是△ABC 的中线,E 是边 BC 上一动点,
将△BED 沿 ED 折叠,点 B 落在点 F 处,EF 交线段 CD 于 G,当△DFG 是直角三角形时,则 CE=
.
A
C B
D
E
F
G
【答案】1, 5 5
2
.
【解析】解:在 Rt△ABC 中,由勾股定理得:AB=2 5 ,
由折叠性质知∠F=∠B≠90°,分两种情况讨论,
(1)当∠FDG=90°时,
A
C B
D
E
F
G
∵D 是 Rt△ABC 斜边 AB 的中点,
∴CD=BD=AD= 5 ,
∴∠B=∠DCE=∠F,
∵∠DCE+∠GEC=∠F+∠FDG,
∴∠GEC=90°,
在 Rt△DFG 中,tan∠F= DG
DF
,
∴DG= 5
2
,
∴CG=CD-DG= 5
2
,
在 Rt△CEG 中,CE=CG·cos∠GCE= 5
2
× 4
2 5
=1;
(2)当∠FGD=90°时,
A
C B
D
E
F
G
由(1)知∠B=∠F=∠DCB,
由 BD=DF= 5 ,
∴DG=DF·sin∠F= 5 × 2
2 5
=1,
∴CG=CD-DG= 5 -1,
∴CE=CG÷cos∠DCB=( 5 -1)÷ 4
2 5
= 5 5
2
,
故答案为:1, 5 5
2
.
【变式 1-1】如图,在菱形 ABCD 中,∠DAB=45°,AB=8,点 P 为线段 AB 上一动点,过点 P 作 PE⊥AB
交直线 AD 于 E,沿 PE 将∠A 折叠,点 A 的对称点为点 F,连接 EF、DF、CF,当△CDF 是直角三角形时,AP=
.
【答案】 2 2 或 4 2 2 .
【解析】解:①如图,当 DF⊥AB 时,△CDF 是直角三角形,
∵在菱形 ABCD 中,AB=8,
∴CD=AD=AB=8,
在 Rt△ADF 中,AD=8,∠DAN=45°,DF=AF=4 2 ,
∴AP=2 2 ;
②如图,当 CF⊥AB 时,△DCF 是直角三角形,
在 Rt△CBF 中,∠CFB=90°,∠CBF=∠A=45°,BC=8,
∴BF=CF=4 2 ,
∴AF=AB+BF=8+4 2 ,
∴AP= 1
2
AF=4+2 2 ,
故答案为:4 或 4+2 2 .
【例 2】如图,矩形 ABCD 中,AB=2,AD=4,点 E 在边 BC 上,将△DEC 沿 DE 翻折后,点 C 落在点 C’处.
若△ABC’是等腰三角形,则 CE 的长为 .
A
B C
D
E
C'
【分析】根据△ABC’是等腰三角形,分①AB=AC’=2;②AC’=BC’,即 C’落在 AB 的垂直平分线上时;
③AB=BC’=2,三种情况讨论,逐一作出图形求解即可.
【答案】2 或 2 3
3
.
【解析】解:分三种情况讨论:
①AB=AC’=2,如图所示,
A
B C
D
E
C'
可得:四边形 CDC’E 是正方形,即 CE=2;
②AC’=BC’,即 C’落在 AB 的垂直平分线 MN 上时,如图所示,
A
B C
D
E
C'
MN
∴DM=1,C’D=2,
∴∠C’DM=30°,
即得:∠C’DC=60°,∠EDC=30°,
∴CE=CD·tan∠EDC
=2× 3
3
= 2 3
3
;
③AB=BC’=2,
此时作出 C’的运动轨迹,及以 B 为圆心,2 为半径的圆,发现二者不相交,如图所示,
A
B C
D
E
C'
C'运动轨迹
即此种情况不存在;
综上所述,答案为:2 或 2 3
3
.
【变式 2-1】如图所示,在△ABC 中,∠C=90°,AC≤BC,将△ABC 沿 EF 折叠,使点 A 落在直角边 BC
上的 D 点,设 EF 与 AB、AC 分别交于点 E、F,如果折叠后△CDF 和△BDE 均为等腰三角形,那么∠B=
.
【答案】45°或 30°.
【解析】解:若△CDF 是等腰三角形,∵∠C=90°,
∴∠CDF=∠CFD=45°,
由折叠性质知,∠A=∠FDE,∠B=∠EFD,
若△BDE 是等腰三角形,则:
(1)若 DE=BD,设∠B=∠DEB=x°,则∠A=∠FDE=90-x,
∵∠CDE=∠B+∠DEB,
∴45+90-x=x+x,解得:x=45,
即∠B=45°,
(2)若 DE=BE,
∠CDE=180°-∠BDE=180°-∠B,
∠CDE =45°+∠FDE=45°+∠A=45°+90°-∠B=135°-∠B,
∴不符合题意,
(3)若 BD=BE,设∠B=x,则∠BDE=∠BED=90°- 1
2
x,
∠CDE =45°+∠A=135°-x,
∠CDE =∠B+∠DEB=90°+ 1
2
x,
∴135°-x=90°+ 1
2
x,解得:x=30,
即∠B=30°,
综上所述,∠B 的度数为:45°或 30°.
【例 3】如图,在 Rt△ABC 中,∠ACB=90°,∠B=30°,AC=2,E 为斜边 AB 的中点,点 P 是射线 BC
上的一个动点,连接 AP、PE,将△AEP 沿着边 PE 折叠,折叠后得到△EPA′,当折叠后△EPA′与△BEP 的
重叠部分的面积恰好为△ABP 面积的四分之一,则此时 BP 的长为 .
【答案】2 或 2 3 .
【解析】解:∵∠ACB=90°,∠B=30°,AC=2,E 为 AB 的中点,
∴AB=4,AE= 1
2
AB=2,BC=2 3 .
(1)若点 A’落在 BC 上方时,连接 A′B,
由折叠可得 S△A′EP=S△AEP,A′E=AE=2,.
∵点 E 是 AB 的中点,
∴S△BEP=S△AEP= 1
2
S△ABP.
由题可得:S△EFP= 1
4
S△ABP,
∴S△EFP= 1
2
S△BEP= 1
2
S△AEP= 1
2
S△A′EP,
∴EF=BF,PF=A′F.
∴四边形 A′EPB 是平行四边形,
∴BP=A′E=2;
②若点 A’落在直线 BC 下方时,连接 AA′,交 EP 与 H,
.
可得:GP=BG,EG=1.
∵BE=AE,
∴EG= 1
2
AP=1,
∴AP=2
∴AP=AC,
即此时点 P 与点 C 重合,
∴BP=BC=2 3 .
故答案为:2 或 2 3 .
【变式 3-1】(2019·安阳二模)如图,在△ABC 中,∠C=90°,AB=5,BC=4.点 D 是边 AC 的中点,
点 E 在边 AB 上,将△ADE 沿 DE 翻折,使点 A 落在点 A′处,当线段 AE 的长为 时,A′E∥BC.
【答案】 1
2
或 9
2
.
【解析】解:分两种情况:
(1) 当 A'E∥BC 时,∠A'EG=∠B,
由折叠可得,∠A=∠A',
∵∠B+∠A=90°,
∴∠A'EG+∠A'=90°,
∴∠A'GE=90°,
∴△ABC∽△ADG,
∴ AG AD DG
AC AB BC
,
∵AD= 1
2
AC= 3
2
,
∴AG= 9
10
,DG= 6
5
,A'G= 3
10
,
设 AE=A'E=x,则 EG= 9
10
﹣x,
则 cos∠GEA’= 4
' 5
EG
A E
,
∴x= 1
2
,即 AE= 1
2
;
(2)当 A'E∥BC 时,∠AHE=∠C=90°,
A'H⊥CD,
设 AE=y,
由△AHE∽△ACB,得: AH AE EH
AC AB BC
∴AH= 3
5
y,HE= 4
5
y,
由折叠可得,A'E=AE=y,AD=A'D= 3
2
,
∴A'H= 1
5
y,DH= 3
5
y﹣ 3
2
,
sin∠DA’H= 4
' 5
DH
A D
,
可得:y= 9
2
,即 AE= 9
2
,
故答案为: 1
2
或 9
2
.
1.如图,在 Rt△ABC 中,∠ACB=90°,AB=5,AC=3,点 D 是 BC 上一动点,连结 AD,将△ACD 沿 AD 折
叠,点 C 落在点 C′,连结 C′D 交 AB 于点 E,连结 BC′.当△BC′D 是直角三角形时,DE 的长为 .
【答案】 3
2
或 3
4
.
【解析】解:(1)当点 E 与点 C′重合时,△BC′D 是直角三角形,
在 Rt△ABC 中,由勾股定理得:BC=4.
由翻折的性质可知;AE=AC=3,DC=DE,EB=2.
设 DC=ED=x,则 BD=4﹣x.
在 Rt△DBE 中,由勾股定理得:DE2+BE2=DB2,
即 x2+22=(4﹣x)2.
解得:x= 3
2
.
(2)当∠EDB=90 时,
由翻折的性质可知:AC=AC′,∠C=∠C′=90°.
可得:四边形 ACDC′为矩形.
∵AC=AC′,
∴四边形 ACDC′为正方形.
∴CD=AC=3.DB=BC﹣DC=1.
∵DE∥AC,
∴ 1
4
DE BD
AC BC
, 1
3 4
DE .
解得:DE= 3
4
.
(3)∵点 D 在 BC 上运动,
∴∠DBC′<90°,即∠DBC′不可能为直角.
故答案为: 3
2
或 3
4
.
2.(2019·洛阳三模)如图,已知 Rt△ABC 中,∠B=90°,∠A=60°,AB=3,点 M,N 分别在线段 AC,
AB 上,将△ANM 沿直线 MN 折叠,使点 A 的对应点 D 恰好落在线段 BC 上,若△DCM 为直角三角形时,
则 AM 的长为 .
【答案】2 或 3 3 3 .
【解析】解:∵在△CDM 中,∠C=30°,
∴分两种情况讨论△CDM 为直角三角形的情况,
(1)当∠CMD=90°时,如图所示,
A B
C
D
M
N
设 AM=x,则 DM=x,CM= 3 x,
∴x+ 3 x=6,解得:x= 3 3 3 ;
(2)当∠CDM=90°时,如图所示,
A B
C
DM
N
设 AM=x,则 CM=2x,DM=x,
∴x+2x=6,解得 x=2,
综上所述,答案为: 3 3 3 或 2.
3.如图,在矩形纸片 ABCD 中,已知 AB=6,BC=8,E 是边 AD 上的点,以 CE 为折痕折叠纸片,使点 D 落
在点 F 处,连接 FC,当△AEF 为直角三角形时,DE 的长为_________.
【答案】3 或 6.
【解析】解:由题意知,∠EAF≠90°,
(1)当∠AEF=90°时,
如下图所示,
A
B C
DE
F
由折叠知,CD=CF=DE=EF=6,
即 DE=6;
(2)当∠AFE=90°时,如下图所示,
A
B C
DE
F
此时点 F 落在对角线 AC 上,
AC=10,CF=6,AF=4,
设 DE=x,则 EF=x,AE=8-x,
在 Rt△AEF 中,由勾股定理得:
x2+42=(8-x)2,解得:x=3,
故答案为:3 或 6.
4.如图,在 Rt△ABC 中,∠A=90°,∠B=30°,BC= 3 +1,点 E、F 分别是 BC、AC 边上的动点,沿 E、
F所在直线折叠∠C,使点C的落对应点C'始终落在边AB上,若△BEC'是直角三角形时,则BC'的长为 .
【答案】 3 3
3
或 2.
【解析】解:∵∠B=30°,
∴分两种情况讨论:
①当∠BEC'=90°时,
BE= 3 C'E,
∵CE=C'E,BC= 3 +1,
∴BE= 3 ,C'E=1,
∴Rt△BEC'中,由勾股定理得:BC'=2;
②当∠BC'E=90°时,
BE=2C'E=2CE,BC= 3 +1,
∴BE= 2
3
×( 3 +1),C'E= 1
3
( 3 +1),
在 Rt△BEC’中,由勾股定理得:BC'= 3 3
3
;
综上所述,BC'的长为 3 3
3
或 2.
5.如图,在 Rt△ABC 中,AC=8,BC=6,点 D 为斜边 AB 上一点,DE⊥AB 交 AC 于点 E,将△AED 沿 DE
翻折,点 A 的对应点为点 F.如果△EFC 是直角三角形,那么 AD 的长为 .
【答案】 7
5
或 5.
【解析】解:在 Rt△ABC 中,AC=8,BC=6,
由勾股定理得:AB=10,
按直角顶点位置分类讨论,
①若∠CFE=90°,
∵在 Rt△ABC 中,∠ACB=90°,
∴∠CFB+∠EFD=∠B+∠A=90°,
由翻折知:∠A=∠EFD,AE=EF,
∴∠CFB=∠B,CF=BC=6,
在 Rt△CEF 中,有 CE2=EF2+CF2,
即 CE2=(8﹣CE)2+62,
∴CE= 25
4
,
∴AE= 7
4
,
由∠ADE=∠ACB=90°,
得△ADE∽△ACB,
∴ AE AD
AB AC
,
得:AD= 7
5
;
②当∠ECF=90°时,点 F 与 B 重合,
∴AD= 1
2
AB=5;
③当∠CEF=90°时,
则 EF∥BC,∠AFE=∠B,
∵∠A=∠AFE,
∴∠A=∠B,
∴AC=BC(与题设矛盾),这种情况不存在,
综上所述:如果△EFC 是直角三角形,AD 的长为 7
5
或 5.
故答案为: 7
5
或 5.
6.在 Rt△ABC 中,AC=3,AB=4,D 为斜边 BC 中点,E 为 AB 上一个动点,将△ABC 沿直线 DE 折叠,A、
C 的对应点分别为 A′、C′,EA′交 BC 于点 F,若△BEF 为直角三角形,则 BE 的长度为 .
【答案】 1
2
或 5
4
.
【解析】解:∵∠B≠90°,
∴分两种情况讨论:
①当∠BEF=90°时,
过 D 作 DM⊥AB 于 M,则∠EMD=90°,DM∥AC,D 为 BC 中点,
可得:M 为 AB 的中点,
∴BM= 1
2
AB=2,DM= 1
2
AC= 3
2
,
由折叠可得,∠MED= 1
2
∠AEF=45°,
∴△DEM 是等腰直角三角形,
∴EM=DM= 3
2
,
∴BE=2﹣ 3
2
= 1
2
;
②当∠BFE=90°时,连接 AD,A'D,
根据对称性可得:∠EAD=∠EA'D,AD=A'D
Rt△ABC 中,AC=3,AB=4,
由勾股定理得:BC=5,
Rt△ABC 中,D 为 BC 的中点,
∴AD=BD=A'D= 1
2
BC= 5
2
,
∴∠B=∠EAD=∠FA'D,
设 BE=x,则 BF=BE·cosB= 4
5
x,
∴DF=BD﹣BF= 5
2
﹣ 4
5
x,
由 sin∠FA'D=sinB,得:
5 4 5 3
2 5 2 5x ,
解得:x= 5
4
,即 BE= 5
4
,
综上所述,BE 的长度为 1
2
或 5
4
.
7.如图,在 Rt△ABC 中,∠C=90°,AC= 4 3 ,BC=4,点 D 是 AC 的中点,点 F 是边 AB 上一动点,沿
DF 所在直线把△ADF 翻折到△A′DF 的位置,若线段 A′D 交 AB 于点 E,且△BA′E 为直角三角形,则 BF 的
长为_________.
【答案】 28
5
或 6.
【解析】解:由分析知∠EBA’≠90°,分两种情况讨论:
(1)当∠BA’E=90°时,如图所示,
B
AC D
E F
A'
连接 BD,过 F 作 FH⊥AC 于 H,
B
AC D
E F
A'
H
可得:△BCD≌△BA’D,∠BDF=90°,
设 FH=x,则 AF=2x,AH= 3 x,DH=2 3 -x,BF=8-2x,
由勾股定理得:
BD2+DF2=BF2,DF2=DH2+FH2,
即 BD2+ DH2+FH2= BF2,
∴ 2 2228 2 3 8 2x x x ,
解得:x= 12
5
,
即 BF= 28
5
;
(2)当∠BEA’=90°时,如下图所示,
B
AC D
E F
A'
由折叠性质知,∠A=∠ADF=∠EDF=30°,
∵AD=2 3 ,
∴DE= 3 ,AE=3,
∴EF= 3
3
DE=1,
∴AF=2,
即 BF=6,
综上所述,BF 的值为 28
5
或 6.
8.如图,在 Rt△ABC 中,AB=3,BC=4,点 P 为 AC 上一点,过点 P 作 PD⊥BC 于点 D,将△PCD 沿 PD
折叠,得到△PED,连接 AE.若△APE 为直角三角形,则 PC= .
【答案】 35
32
或 125
32
.
【解析】解:若∠APE=90°,则∠CPD=∠EPD=45°,可得∠C=45°,与题意不符,
∴∠APE≠90°,
在 Rt△ABC 中,AB=3,BC=4,由勾股定理得:AC=5,
①当∠AEP=90°时,
设 PC=x,在 Rt△PDC 中,sinC= 3
5
,cosC= 4
5
,
所以 PD= 3
5
x,CD= 4
5
x,
由折叠知 DE=CD= 4
5
x ,
∴BE=BC﹣CE=4﹣ 8
5
x,
∵∠B=∠PDE,
∠BAE+∠AEB=90°,∠PED+∠AEB=90°,
∴∠BAE=∠PED=∠C,
tan∠BAE=tan∠C,
即
84 35
3 4
x
,
解得:x= 35
32
,
即 PC= 35
32
;
②当∠EAP=90°时,如下图,
A
B C
P
DE
设 PC=x,则 PE=x,PD= 3
5
x,CD= 4
5
x,CE= 8
5
x,BE= 8
5
x-4,
可证:∠AEB=∠C,
∴tan∠AEB= tan∠C,
∴ 3
4
BE
AB
,
即
8 4 35
3 4
x
,
解得:x= 125
32
即 PC= 125
32
,
综上所述,答案为: 35
32
或 125
32
.
9.如图,矩形 ABCD 中,AB=4,AD=6,点 E 为 AD 中点,点 P 为线段 AB 上一个动点,连接 EP,将△APE
沿 PE 折叠得到△FPE,连接 CE,CF,当△ECF 为直角三角形时,AP 的长为 .
【答案】1 或 9
4
.
【解析】解:由图可知,∠ECF≠90°,所以分两种情况讨论:
(1)当∠CFE=90°时,
由折叠可得,∠PFE=∠A=90°,AE=FE=DE,
∴∠CFP=180°,即点 P,F,C 在一条直线上,
∴Rt△CDE≌Rt△CFE,
∴CF=CD=4,
设 AP=FP=x,则 BP=4﹣x,CP=x+4,
在 Rt△BCP 中,BP2+BC2=PC2,
即(4﹣x)2+62=(x+4)2,
解得 x= 9
4
,即 AP= 9
4
;
(2)当∠CEF=90°时,
过 F 作 FH⊥AB 于 H,作 FQ⊥AD 于 Q,则∠FQE=∠D=90°,
∵∠FEQ+∠CED=∠ECD+∠CED,
∴∠FEQ=∠ECD,
∴△FEQ∽△ECD,
∴ FQ QE EF
DE CD CE
,
∴ 3
3 4 5
FQ QE ,
∴FQ= 9
5
,QE= 12
5
,
∴AQ=HF=3-QE= 3
5
,AH=QE= 9
5
,
设 AP=FP=x,则 HP= 9
5
﹣x,
在 Rt△PFH 中,HP2+HF2=PF2,
即( 9
5
﹣x)2+( 3
5
)2=x2,
解得 x=1,即 AP=1.
综上所述,AP 的长为 1 或 9
4
.
10.如图,已知 Rt△ABC 中,∠B=90°,∠A=60°,AC=2 3 +4,点 M、N 分别在线段 AC、AB 上,将
△ANM 沿直线 MN 折叠,使点 A 的对应点 D 恰好落在线段 BC 上,当△DCM 为直角三角形时,折痕 MN 的长
为 .
【答案】 2 3 4
3
或 6 .
【解析】解:∵∠C=30°,即 C 不可能是直角顶点,
∴分两种情况讨论:
(1)当∠CDM=90°时,
在 Rt△ABC 中,∠B=90°,∠A=60°,AC=2 3 +4,
∴∠C=30°,AB= 3 +2,
由折叠性质知,∠MDN=∠A=60°,
∴∠BDN=30°,
∴BN= 1
2
DN= 1
2
AN,
∴BN= 1
3
AB= 3 2
3
,
∴AN=2BN= 2 3 4
3
,
由∠DNB=60°,得:∠ANM=∠DNM=60°,
∴△AMN 是等边三角形,
∴AN=MN= 2 3 4
3
;
(2)当∠CMD=90°时,
由题可得,∠CDM=60°,∠A=∠MDN=60°,
∴∠BDN=60°,∠BND=30°,
∴BD= 1
2
DN= 1
2
AN,BN= 3 BD,
∴AN=2,BN= 3 ,BD=1,
∴CD=BC-BD= 3 AB-BD=2 3 +2,
∴DM=AM= 1
2
CD= 3 +1,
∴在 Rt△ANH 中,AH= 1
2
AN=1,NH= 3 ,
∴HM=AM-AH= 3 ,
在 Rt△HNM 中,由勾股定理得:MN= 6 ;
故答案为: 2 3 4
3
或 6 .
11.如图,正方形 ABCD 的边长是 16,点 E 在边 AB 上,AE=3,点 F 是边 BC 上不与点 B,C 重合的一个
动点,把△EBF 沿 EF 折叠,点 B 落在 B′处.若△CDB′恰为等腰三角形,则 DB′的长为 .
【答案】16 或 4 5 .
【解析】解:分三种情况讨论,
(1)当 B′D=B′C 时,
过 B′作 GH∥AD 交 AB、CD 于点 G、H,则∠B′GE=90°,
可得:GH 是 CD、AB 的垂直平分线,
∴AG=DH= 1
2
DC=8,
由 AE=3,AB=16,得 BE=13.
由翻折的性质,得 B′E=BE=13.
∴EG=AG﹣AE=8﹣3=5,
在 Rt△B’EG 中,由勾股定理得:B′G=12,
∴B′H=GH﹣B′G=16﹣12=4,
在 Rt△DB’H 中,由勾股定理得:DB′=4 5 ;
(2)当 DB′=CD 时,则 DB′=16.
(3)当 CB′=CD 时,则 CB=CB′,由翻折的性质,得 EB=EB′,
∴EC 垂直平分 BB′,
∵EF 是线段 BB′的垂直平分线,
∴点 F 与点 C 重合,此种情况不存在;
故答案为:16 或 4 5 .
12.如图,在 Rt△ABC 中,∠C=90°,BC=2 3 ,AC=2,点 D 是 BC 的中点,点 E 是边 AB 上一动点,
沿 DE 所在直线把△BDE 翻折到△B′DE 的位置,B′D 交 AB 于点 F.若△AB′F 为直角三角形,则 AE 的长
为 .
【答案】3 或 14
5
.
【解析】解:∵∠C=90°,BC=2 3 ,AC=2,
∴∠B=30°,AB=2AC=4,
∵点 D 是 BC 的中点,
∴DB=DC= 3 ,EB′=EB,∠DB′E=∠B=30°,
设 AE=x,则 BE=4﹣x,EB′=4﹣x,
由题意知∠B’AF≠90°,分两种情况讨论:
(1)当∠AFB′=90°时,
BF= 3
2
,EF= 3
2
﹣(4﹣x)=x﹣ 5
2
,
在 Rt△B′EF 中,∠EB′F=30°,
∴EB′=2EF,
即 4﹣x=2(x﹣ 5
2
),解得:x=3,即 AE=3;
(2)当∠AB’F=90°时,过 E 作 EH⊥AB’于 H,
∵DC=DB′,AD=AD,
∴Rt△ADB′≌Rt△ADC,
∴AB′=AC=2,
∵∠AB′E=∠AB′F+∠EB′F=90°+30°=120°,
∴∠EB′H=60°,∠HEB’=30°,
∴B′H= 1
2
B′E= 1
2
(4﹣x),EH= 3 B′H= 3
2
(4﹣x),
在 Rt△AEH 中,EH2+AH2=AE2,
∴ 3
4
(4﹣x)2+[ 1
2
(4﹣x)+2]2=x2,解得 x= 14
5
, AE= 14
5
.
故答案为 3 或 14
5
.