本文內(nèi)容選自2021年盤錦中考數(shù)學(xué)幾何壓軸題。以正方形為背景,將等腰直角三角形進(jìn)行旋轉(zhuǎn),利用中點(diǎn)的性質(zhì)進(jìn)行求值。
【中考真題】
(2021·盤錦)如圖,四邊形是正方形,為等腰直角三角形,,點(diǎn)在上,點(diǎn)在上,為的中點(diǎn),連接,以,為鄰邊作,連接,,將繞點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)角為.
(1)如圖1,當(dāng)時(shí),與的關(guān)系為 .
(2)如圖2,當(dāng)時(shí),(1)中的結(jié)論是否成立?若成立,請寫出證明過程;若不成立,請說明理由.
(3)在的旋轉(zhuǎn)過程中,當(dāng)的頂點(diǎn)落在正方形的邊上,且,時(shí),連接,請直接寫出的長.
【分析】
(1)線段的關(guān)系分為數(shù)量關(guān)系與位置關(guān)系,觀察易得它們垂直且相等。可以通過全等進(jìn)行證明,只需用SAS證明△AGD≌△DNC即可。
(2)此類問題一般結(jié)論不會發(fā)生變化,證明方法依然類似。此時(shí)仍然有AG=NF=CN,AD=CD,那么關(guān)鍵還是證明∠DAG=∠DCN。由于平行四邊形的條件仍然成立,因此可以考慮利用平行進(jìn)行證明。
如圖,將EF往兩邊分別延長交AD、BC于點(diǎn)J、K。那么就可以得到∠DAG=∠J=∠JKC=45°﹣α=∠DCN。因此結(jié)論得證。
(3)本題其實(shí)不難,由于AG的長度始終不變,那么點(diǎn)G的軌跡為以A為圓心,AG為半徑的圓上運(yùn)動,當(dāng)點(diǎn)G落在AD、AB上時(shí)滿足條件。因此只需分為兩種情況討論即可。
①當(dāng)點(diǎn)G落在AD上時(shí),EF與AD平行。先畫出圖形如下,再用勾股定理進(jìn)行求解即可。
②當(dāng)點(diǎn)G落在AB上時(shí),EF與AB平行。再畫出第二種情況,用勾股定理求解。
【答案】解:(1)如圖1中,連接,,.
四邊形是正方形,
,,
,
,
,
,
,
,,
,,
,
,,共線,
四邊形是平行四邊形,,
四邊形是矩形,
,,
,
,
,
,,
,
,.
故答案為:,;
(2)結(jié)論成立.
理由:如圖2中,作直線交于,交于,連接.
四邊形是平行四邊形,
,,
,
,
,
,,
,,
,
,
,
,
,,
,
,,
,
,;
解法二:連接并延長與直線 交于點(diǎn),與交于點(diǎn),
與都是直角三角形,
,
,
,
,,
,
,,
,
,;
(3)如圖中,當(dāng)點(diǎn)落在上時(shí),
是等腰直角三角形,,
,
四邊形是平行四邊形,
,
,
,
.
如圖中,當(dāng)點(diǎn)落在上時(shí),
同法可證,,
,
,
,,
.
綜上所述,滿足條件的的值為或.
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