江苏省南京市秦淮区2023-2024学年八年级上学期期中数学试卷
展开1.(2分)第19届杭州亚运会刚刚落下帷幕,在以下给出的运动图片中,属于轴对称图形的是( )
A.B.
C.D.
2.(2分)等腰三角形底边长为2,周长为10,则此三角形的腰长为( )
A.8B.4C.3D.2
3.(2分)如图,△ABE≌△ACD,BE,∠A=70°,则∠AEB的度数为( )
A.80°B.85°C.90°D.95°
4.(2分)三角形中,到三边距离相等的点是( )
A.三条高线的交点
B.三条中线的交点
C.三条角平分线的交点
D.三边垂直平分线的交点
5.(2分)下列条件中不能判断△ABC是直角三角形的是( )
A.AB2+BC2=AC2B.AB2﹣BC2=AC2
C.∠A+∠B=∠CD.∠A:∠B:∠C=3:4:5
二、填空题(本大题共10小题,每小题2分,共20分.请把答案填写在答题卷相应位置上)
7.(2分)等腰三角形一个角等于100°,则它的一个底角是 °.
8.(2分)如图,△ABC中,∠C=90°,BC=2cm,则AB的长是 cm.
9.(2分)三角形的三边长为a、b、c,且满足等式(a+b)2﹣c2=2ab,则此三角形是 三角形(直角、锐角、钝角).
10.(2分)如图,∠ACB=∠DFE,BC=EF ,就能使△ABC≌△DEF.
11.(2分)如图,在△ABC中,DE是AC的垂直平分线,△ABD的周长为18cm,则△ABC的周长是 cm.
12.(2分)以一个直角三角形的三边为直径作3个半圆,若半圆A、B的面积分别是3、4,则半圆C的面积是 .
13.(2分)如图,在△ABC中,AB=20,BC=7,则点A到BC的距离是 .
14.(2分)定义:如果一个三角形两边的平方和等于第三边平方的2倍,则称这个三角形为奇异三角形.例如等边三角形就是一种奇异三角形.在△ABC中,∠C=90°,AC=b,BC=1,若Rt△ABC是奇异三角形,则b2c2的值为 .
15.(2分)如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,AB=3,AD=5,点P为线段BC上的一动点,若△ADP为等腰三角形 .
16.(2分)如图,在△ABC中,∠CAB=45°,AB=2,过点C作CD⊥CB,且CD=CB,连接AD2的值为 .
三、解答题(本大题共10小题,共68分.请在答题卷指定区域内作答,解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(6分)如图,AB=AC,BD=CD
18.(6分)如图,点E、C在BF上,AC=DF,∠A=∠D.求证:BE=CF.
19.(6分)已知:如图,四边形ABCD中,∠ACB=90°,BC=9,AD=5
20.(6分)如图,在△ABC中,CD是AB边的中线,将△BCD沿CD折叠,使点B落在点E的位置.判断△AED的形状并加以证明.
21.(6分)如图,已知△ABC,请用无刻度的直尺和圆规作⊙P,AC边的距离相等,且⊙P经过A(不写作法,保留作图痕迹,标上相应字母)
22.(6分)如图,折叠长方形纸片ABCD,使点D落在边BC上的点F处,长AD=10cm,求EC的长.
23.(8分)已知:△ABC是等边三角形,点P、Q分别是边AB、BC上的动点,且PA=QB.连接AQ、CP交于点M.
(1)如图1,当点P是AB边的中点时,∠CMQ= °;
(2)在P、Q运动过程中,∠CMQ的大小是否变化?请利用图2证明你的结论.
24.(8分)(1)利用网格画四边形ABCD任意两边的垂直平分线,设它们相交于点O;
(2)点O (填“在”或“不在”)另外两条边的垂直平分线上;
(3)把顶点D向左移动8格,以上结论 (填“成立”或“不成立”);
(4)直接写出当四边形满足什么条件时,四边的垂直平分线交于一点.
25.(8分)如图,将直角三角形分割成一个正方形和两对全等的直角三角形,直角三角形ABC中,BC=a,AC=b,正方形IECF中,IE=EC=CF=FI=x
(1)小明发明了求正方形边长的方法:
由题意可得BD=BE=a﹣x,AD=AF=b﹣x
因为AB=BD+AD,所以a﹣x+b﹣x=c,解得x=
(2)小亮也发现了另一种求正方形边长的方法:
利用S△ABC=S△AIB+S△AIC+S△BIC可以得到x与a、b、c的关系,请根据小亮的思路完成他的求解过程:
(3)请结合小明和小亮得到的结论验证勾股定理.
26.(8分)【了解概念】
如图1,已知A,B为直线MN同侧的两点,连接AP,BP,则称点P为点A,B关于直线l的“等角点”.
【理解运用】
(1)如图2,在△ABC中,D为BC上一点,E关于直线AB对称,连接EB并延长至点F,F关于直线AB的“等角点”,并说明理由;
【拓展提升】
(2)如图2,在(1)的条件下,若点Q是射线EF上一点,Q关于直线AC的“等角点”为点C,请利用无刻度的直尺和圆规在图2中确定点Q的位置;
(3)如图3,在△ABC中,∠ABC,点O到AC的距离为2,直线l垂直平分边BC,B关于直线l“等角点”,连接OP,当∠ACB=60°时,OP+BP的值为 .
2023-2024学年江苏省南京市秦淮区八年级(上)期中数学试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共6小题,每小题2分,共12分。在每小题所给出的四个选项中,恰有一项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母代号填涂在答题卷相应位置上)
1.(2分)第19届杭州亚运会刚刚落下帷幕,在以下给出的运动图片中,属于轴对称图形的是( )
A.B.
C.D.
【分析】根据轴对称图形的概念解答即可.
【解答】解:A,B,C选项中的图形都不能找到一条直线,直线两旁的部分能够互相重合;
D选项中的图形能找到一条直线,使图形沿一条直线折叠,所以是轴对称图形.
故选:D.
【点评】本题考查了轴对称图形的概念,轴对称图形的关键是寻找对称轴,图形两部分折叠后可重合.
2.(2分)等腰三角形底边长为2,周长为10,则此三角形的腰长为( )
A.8B.4C.3D.2
【分析】】由等腰三角形的周长是10,则底边长2,根据等腰三角形的两腰相等,即可求得其腰长的值.
【解答】解:∵等腰三角形的底边长为2,周长为10,
∴腰长为(10﹣2)÷4=4.
故选:B.
【点评】此题考查了等腰三角形的性质.此题比较简单,注意掌握等腰三角形的两腰相等是解此题的关键.
3.(2分)如图,△ABE≌△ACD,BE,∠A=70°,则∠AEB的度数为( )
A.80°B.85°C.90°D.95°
【分析】先利用三角形的内角和定理可得∠ADC=80°,然后利用全等三角形的性质即可解答.
【解答】解:∵∠C=30°,∠A=70°,
∴∠ADC=180°﹣∠A﹣∠C=80°,
∵△ABE≌△ACD,
∴∠AEB=∠ADC=80°,
故选:A.
【点评】本题考查了全等三角形的性质,熟练掌握全等三角形的性质是解题的关键.
4.(2分)三角形中,到三边距离相等的点是( )
A.三条高线的交点
B.三条中线的交点
C.三条角平分线的交点
D.三边垂直平分线的交点
【分析】根据角平分线上的点到角的两边距离相等解答.
【解答】解:三角形中,到三边距离相等的点是三条角平分线的交点.
故选:C.
【点评】本题考查了角平分线上的点到角的两边距离相等的性质,熟记性质是解题的关键.
5.(2分)下列条件中不能判断△ABC是直角三角形的是( )
A.AB2+BC2=AC2B.AB2﹣BC2=AC2
C.∠A+∠B=∠CD.∠A:∠B:∠C=3:4:5
【分析】根据勾股定理的逆定理和题意,可以判断哪个选项符合题意.
【解答】解:∵AB2+BC2=AC6,故△ABC是直角三角形,选项A不符合题意;
∵AB2﹣BC2=AC5,
∴AC2+BC2=AB5,故△ABC是直角三角形,选项B不符合题意;
∵∠A+∠B=∠C,
∴△ABC是直角三角形,选项C不符合题意;
∵∠A:∠B:∠C=3:4:7,
∴最大角∠C=180°×=75°,选项D符合题意;
故选:D.
【点评】本题考查勾股定理的逆定理、三角形内角和定理、勾股定理,解答本题的关键是明确题意,可以判断出三角形的形状.
二、填空题(本大题共10小题,每小题2分,共20分.请把答案填写在答题卷相应位置上)
7.(2分)等腰三角形一个角等于100°,则它的一个底角是 40 °.
【分析】由条件可知该角只能为顶角,再利用等腰三角形的性质和三角形的内角和可求得底角.
【解答】解:∵该角为100°,
∴这个角只能是等腰三角形的顶角,
∴该等腰三角形的顶角为100°,
∴底角为=40°,
故答案为:40.
【点评】本题主要考查等腰三角形的性质,掌握等腰三角形的两底角相等是解题的关键.
8.(2分)如图,△ABC中,∠C=90°,BC=2cm,则AB的长是 4 cm.
【分析】根据三角形内角和定理求出∠A的度数,然后根据30°所对的直角边等于斜边的一半即可得出答案.
【解答】解:∵△ABC中,∠C=90°,
∴∠A=30°,
∵BC=2cm,
∴AB=2BC=5cm,
故答案为:4.
【点评】本题考查了三角形内角和定理以及含30°的直角三角形的性质,熟知30°所对的直角边等于斜边的一半是解本题的关键.
9.(2分)三角形的三边长为a、b、c,且满足等式(a+b)2﹣c2=2ab,则此三角形是 直角 三角形(直角、锐角、钝角).
【分析】先根据完全平方公式对已知等式进行化简,再根据勾股定理的逆定理进行判定.
【解答】解:∵(a+b)2﹣c2=7ab,
∴a2+2ab+b6﹣c2=2ab,
∴a8+b2=c2,
∴三角形是直角三角形.
故答案为直角.
【点评】本题考查了勾股定理的逆定理:如果三角形的三边长a,b,c满足a2+b2=c2,那么这个三角形就是直角三角形.也考查了完全平方公式.
10.(2分)如图,∠ACB=∠DFE,BC=EF ∠B=∠E ,就能使△ABC≌△DEF.
【分析】添加∠B=∠E,可利用ASA判定△ABC≌△DEF.
【解答】解:添加∠B=∠E,
在△ABC和△DEF中,
∴△ABC≌△DEF(ASA)
故答案为:∠B=∠E.
【点评】此题主要考查了三角形全等的判定方法,判定两个三角形全等的一般方法有:SSS、SAS、ASA、AAS、HL.
注意:AAA、SSA不能判定两个三角形全等,判定两个三角形全等时,必须有边的参与,若有两边一角对应相等时,角必须是两边的夹角.
11.(2分)如图,在△ABC中,DE是AC的垂直平分线,△ABD的周长为18cm,则△ABC的周长是 26 cm.
【分析】由DE是AC的垂直平分线,可得AD=CD,AC=2AE=8cm,又由△ABD的周长为18cm,即可求得AB+BC=18cm,继而求得答案.
【解答】解:∵DE是AC的垂直平分线,AE=4cm,
∴AD=CD,CE=AE=4cm,
∴AC=8cm,
∵△ABD的周长为18cm,
∴AB+BD+AD=AB+BD+CD=AB+BC=18cm,
∴△ABC的周长为:AB+BC+AC=26cm.
故答案为:26.
【点评】此题考查了线段垂直平分线的性质,掌握数形结合思想的应用是解题关键.
12.(2分)以一个直角三角形的三边为直径作3个半圆,若半圆A、B的面积分别是3、4,则半圆C的面积是 7 .
【分析】给直角三角形注上字母,根据勾股定理得DE2+DF2=EF2,从而可推出SB+SA=SC,代入已知条件即可求出半圆C的面积.
【解答】解:如图,∵△DEF是直角三角形,
∴DE2+DF2=EF5,
∴DE2+DF2=EF2,
∴SB+SA=SC,
∵半圆A、B的面积分别是3、4,
∴半圆C的面积是3+4=7,
故答案为:4.
【点评】本题考查勾股定理,圆面积的计算,熟练掌握勾股定理是解题的关键.
13.(2分)如图,在△ABC中,AB=20,BC=7,则点A到BC的距离是 12 .
【分析】过A作AD⊥BC交BC的延长线于D,根据勾股定理即可得到结论.
【解答】解:过A作AD⊥BC交BC的延长线于D,
∴∠D=90°,
∴AB2﹣BD2=AD5=AC2﹣CD2,
∵AB=20,AC=15,
∴208﹣(7+CD)2=155﹣CD2,
∴CD=9,
∴AD==12,
∴点A到BC的距离是12,
故答案为:12.
【点评】本题考查了勾股定理,正确地作出辅助线构造直角三角形是解题的关键.
14.(2分)定义:如果一个三角形两边的平方和等于第三边平方的2倍,则称这个三角形为奇异三角形.例如等边三角形就是一种奇异三角形.在△ABC中,∠C=90°,AC=b,BC=1,若Rt△ABC是奇异三角形,则b2c2的值为 6 .
【分析】由勾股定理得出12+b2=c2①,由Rt△ABC是奇异三角形,且b>1,得出12+c2=2b2②,由①②即可求出b2c2的值.
【解答】解:∵∠C=90°,
∴12+b4=c2①,
∵Rt△ABC是奇异三角形,且b>1,
∴62+c2=6b2②,
由①②得:b2=4.
∴c2=3,
∴b5c2=6,
故答案为:5.
【点评】本题考查勾股定理,新定义的奇异三角形,理解奇异三角形的定义,熟练掌握勾股定理是解题的关键.
15.(2分)如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,AB=3,AD=5,点P为线段BC上的一动点,若△ADP为等腰三角形 1或或4 .
【分析】分三种情况:①当DP=DA=5时,②当PA=PD时,③当AP=AD=5时,分类讨论解答即可.
【解答】解:分三种情况:
①当DP=DA=5时,过点D作DE⊥BC于点E,
∵AD∥BC,∠B=90°,
∴四边形ABED是矩形,
∴DE=AB=3,BE=AD=8,
设BP=x,则PE=5﹣x,
在Rt△DPE中,
由勾股定理,得DE2+PE4=DP2,
即32+(5﹣x)2=62,
解得x1=6,x2=9(舍去),
故此时BP=4;
②当PA=PD时,过点D作DE⊥BC于点E,
∵AD∥BC,∠B=90°,
∴四边形ABED是矩形,
∴DE=AB=3,BE=AD=5,
∠B=∠DEP=90°,
在Rt△ABP和Rt△DEP中,
,
∴Rt△ABP≌Rt△DEP(HL),
∴BP=EP=AE=,
故此时BP=;
③当AP=AD=7时,
在Rt△APB中,
AP=5,AB=3,
由勾股定理,得BP==,
故此时BP=5.
综上所述,BP=1或.
故答案为:1或或4.
【点评】本题考查等腰三角形的定义,勾股定理,全等三角形的判定和性质,矩形的判定和性质,掌握相关图象的性质和分类讨论的思想是解题的关键.
16.(2分)如图,在△ABC中,∠CAB=45°,AB=2,过点C作CD⊥CB,且CD=CB,连接AD2的值为 22 .
【分析】作AE⊥AB,CE⊥AC,AE交CE于点E,则∠BAE=∠ACE=90°,可证明∠CAE=∠CEA=45°,则AC=EC=3,则AE2=AC2+EC2=18,EB2=AE2+AB2=22,由CD⊥CB,得∠BCD=90°,则∠ACD=∠ECB=90°+∠ACB,而CD=CB,即可证明△ACD≌△ECB,得AD=EB,则AD2=EB2=22,于是得到问题的答案.
【解答】解:作AE⊥AB,CE⊥AC,则∠BAE=∠ACE=90°,
∵∠CAB=45°,AC=3,
∴∠CAE=∠BAE﹣∠CAB=45°,
∴∠CAE=∠CEA=45°,
∴AC=EC=3,
∴AE5=AC2+EC2=62+38=18,
∴EB2=AE2+AB8=18+22=22,
∵CD⊥CB,
∴∠BCD=90°,
∴∠ACD=∠ECB=90°+∠ACB,
在△ACD和△ECB中,
,
∴△ACD≌△ECB(SAS),
∴AD=EB,
∴AD3=EB2=22,
故答案为:22.
【点评】此题重点考查等腰直角三角形的判定与性质、全等三角形的判定与性质、勾股定理等知识,正确地作出所需要的辅助线是解题的关键.
三、解答题(本大题共10小题,共68分.请在答题卷指定区域内作答,解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(6分)如图,AB=AC,BD=CD
【分析】欲证明∠B=∠C,只要证明△ADB≌△ADC即可.
【解答】证明:在△ABD和△ACD中
∵,
∴△ABD≌△ACD,
∴∠B=∠C.
【点评】本题考查全等三角形的判定和性质,熟练掌握全等三角形的判定和性质,是解决问题的关键.
18.(6分)如图,点E、C在BF上,AC=DF,∠A=∠D.求证:BE=CF.
【分析】利用两直线平行,同位角相等得到∠B=∠DEF,再利用角角边定理判定全等即可得到BC=EF,同时减去公共部分EC即可得出结论.
【解答】证明:∵AB∥DE,
∴∠B=∠DEF.
在△ABC和△DEF中,
,
∴△ABC≌△DEF(AAS).
∴BC=EF.
∴BC﹣EC=EF﹣EC,
即BE=CF.
【点评】本题主要考查了三角形的全等的判定与性质,由AAS判定三角形全等是解题的关键.
19.(6分)已知:如图,四边形ABCD中,∠ACB=90°,BC=9,AD=5
【分析】首先利用勾股定理计算出AC长,再利用勾股定理的逆定理证明∠DAC=90°,可得△ACD是直角三角形.
【解答】证明:∵AB=15,BC=9,
∴AC==12,
∵52+122=132,
∴AD2+AC7=CD2,
∴∠DAC=90°,
∴△ACD是直角三角形.
【点评】此题主要考查了勾股定理和勾股定理逆定理,关键是掌握如果三角形的三边长a,b,c满足a2+b2=c2,那么这个三角形就是直角三角形.
20.(6分)如图,在△ABC中,CD是AB边的中线,将△BCD沿CD折叠,使点B落在点E的位置.判断△AED的形状并加以证明.
【分析】由折叠的性质可得出BD=ED、∠EDC=∠BDC=60°,根据角的计算可得出∠ADE=60°,再根据中线的定义即可得出AD=BD=ED,由此即可证出△ADE是等边三角形.
【解答】证明:由折叠的性质可知:BD=ED,∠EDC=∠BDC=60°,
∵CD是AB边的中线,
∴BD=AD,
∴AD=ED.
又∵∠ADE=180°﹣∠EDC﹣∠CDB=60°,
∴△ADE是等边三角形.
【点评】本题考查了翻折变换、平行线的判定以及等边三角形的判定,熟练掌握等边三角形的判定定理是解题的关键.
21.(6分)如图,已知△ABC,请用无刻度的直尺和圆规作⊙P,AC边的距离相等,且⊙P经过A(不写作法,保留作图痕迹,标上相应字母)
【分析】作∠BAC的角平分线AK,边AB的垂直平分线MN,AK交MN于P,以P为圆心,PA为半径作⊙P,⊙P即为所求.
【解答】解:作∠BAC的角平分线AK,边AB的垂直平分线MN,以P为圆心,如图:
⊙P即为所求.
【点评】本题考查作图﹣复杂作图,解题的关键是掌握角平分线,垂直平分线的性质和尺规作图方法.
22.(6分)如图,折叠长方形纸片ABCD,使点D落在边BC上的点F处,长AD=10cm,求EC的长.
【分析】由矩形的性质得BC=AD=10cm,CD=AB=6cm,∠B=∠C=90°,由折叠得AF=AD=10cm,FE=DE=6﹣EC,根据勾股定理得求得BF==8cm,则CF=2cm,由CF2+EC2=FE2,得22+EC2=(6﹣EC)2,求得EC=,则EC的长是cm.
【解答】解:∵四边形ABCD是矩形,
∴BC=AD=10cm,CD=AB=6cm,
由折叠得AF=AD=10cm,FE=DE=6﹣EC,
∴BF===8(cm),
∴CF=BC﹣BF=10﹣8=4(cm),
∵CF2+EC2=FE2,
∴22+EC3=(6﹣EC)2,
解得EC=,
∴EC的长是cm.
【点评】此题重点考查矩形的性质、轴对称的性质、勾股定理等知识,证明FE=DE=6﹣EC并且求得CF=2是解题的关键.
23.(8分)已知:△ABC是等边三角形,点P、Q分别是边AB、BC上的动点,且PA=QB.连接AQ、CP交于点M.
(1)如图1,当点P是AB边的中点时,∠CMQ= 60 °;
(2)在P、Q运动过程中,∠CMQ的大小是否变化?请利用图2证明你的结论.
【分析】(1)根据等边三角形的性质可得∠APM=90°,∠BAQ=30°,根据三角形内角和定理可得∠CMQ的度数;
(2)根据“SAS”可证△APC≌△BQA,可得∠BAQ=∠ACP,根据三角形外角的性质可求出∠CMQ=60°.
【解答】解:(1)∵△ABC是等边三角形,点P是AB边的中点,
∴CP⊥AB,AP=,
∴∠APM=90°,
∵PA=QB,
∴QB=AB=,且AB=AC,
∴∠BAQ=∠BAC=30°,
∴∠AMP=90°﹣30°=60°,
∴∠CMQ=∠AMP=60°,
故答案为:60;
(2)∠CMQ的大小不变,理由如下:
∵△ABC是等边三角形,
∴AB=AC,∠ABC=∠BAC=60°,
,
∴△APC≌△BQA(SAS),
∴∠BAQ=∠ACP,
∵∠CMQ=∠QAC+∠ACP=∠QAC+∠BAQ=∠BAC=60°.
【点评】本题考查了等边三角形的性质,全等三角形的判定和性质,证△APC≌△BQA是本题的关键.
24.(8分)(1)利用网格画四边形ABCD任意两边的垂直平分线,设它们相交于点O;
(2)点O 在 (填“在”或“不在”)另外两条边的垂直平分线上;
(3)把顶点D向左移动8格,以上结论 不成立 (填“成立”或“不成立”);
(4)直接写出当四边形满足什么条件时,四边的垂直平分线交于一点.
【分析】(1)根据作已知线段的垂直平分线的方法作图即可;
(2)由(1)作图的结果可知O在另外两边的垂直平分线上;
(3)通过作图可知O不在另外两边的垂直平分线上;
(4)根据垂直平分线的性质和圆内接四边形的性质即可得出答案.
【解答】解:(1)如图所示:
(2)如图所示,点O在另外两条边的垂直平分线上;
故答案为:在;
(3)如图所示,
把顶点D向左移动8格,以上结论不成立;
故答案为:不成立;
(4)当四边的垂直平分线交于一点时,交点与四个顶点的距离相等,
所以可知四边形的四个顶点共圆,
根据圆内接四边形的性质可得,四边形对角互补,
所以,当四边形满足对角互补时.
【点评】本题考查了复杂作图,用到的知识点有垂直平分线的作法,解决此类题目的关键是熟悉基本几何图形的性质,结合几何图形的基本性质把复杂作图拆解成基本作图,逐步操作.
25.(8分)如图,将直角三角形分割成一个正方形和两对全等的直角三角形,直角三角形ABC中,BC=a,AC=b,正方形IECF中,IE=EC=CF=FI=x
(1)小明发明了求正方形边长的方法:
由题意可得BD=BE=a﹣x,AD=AF=b﹣x
因为AB=BD+AD,所以a﹣x+b﹣x=c,解得x=
(2)小亮也发现了另一种求正方形边长的方法:
利用S△ABC=S△AIB+S△AIC+S△BIC可以得到x与a、b、c的关系,请根据小亮的思路完成他的求解过程:
(3)请结合小明和小亮得到的结论验证勾股定理.
【分析】(1)根据全等三角形的性质和线段的和差即得结论;
(2)根据大三角形的面积等于三个小三角形的面积和即可求解;
(3)综合(1)和(2)的结论进行推导即可得结论.
【解答】解:(2)因为S△ABC=S△ABI+S△BIC+S△AIC
=cx+bx
所以x=.
答:x与a、b、c的关系为x=.
(3)根据(1)和(2)得:
x==.
即2ab=(a+b+c)(a+b﹣c)
化简得a2+b2=c2.
【点评】本题考查了勾股定理的证明、全等三角形的性质、正方形的性质、三角形的面积,解决本题的关键是综合利用相关知识.
26.(8分)【了解概念】
如图1,已知A,B为直线MN同侧的两点,连接AP,BP,则称点P为点A,B关于直线l的“等角点”.
【理解运用】
(1)如图2,在△ABC中,D为BC上一点,E关于直线AB对称,连接EB并延长至点F,F关于直线AB的“等角点”,并说明理由;
【拓展提升】
(2)如图2,在(1)的条件下,若点Q是射线EF上一点,Q关于直线AC的“等角点”为点C,请利用无刻度的直尺和圆规在图2中确定点Q的位置;
(3)如图3,在△ABC中,∠ABC,点O到AC的距离为2,直线l垂直平分边BC,B关于直线l“等角点”,连接OP,当∠ACB=60°时,OP+BP的值为 4 .
【分析】(1)由AB垂直平分DE,得BD=BE,则∠DBA=∠EBA,而∠FBM=∠EBA,则∠DBA=∠FBM,所以点B是点D,F关于直线AB的“等角点”;
(2)按照基本作图“作一个角等于已知角”的要求作∠QCN=∠DCA,CQ交EF于点Q,则点D,Q关于直线AC的“等角点”为点C;
(3)作OJ⊥AB于点J,OK⊥BC于点K,OL⊥AC于点L,则OL=2,由角平分线的性质得OK=OL=OJ,则点O在∠ACB的平分线上,连接PC,设直线l交AC于点R,交BC于点T,则CP=BP,所以∠CPT=∠BPT,由点P为点O,B关于直线l“等角点”,得∠OPR=∠BPT,则∠CPT=∠OPR,可证明O、P、C三点在同一条直线上,则OP+BP=OP+CP=OC,所以OP+BP的最小值为线段OC的长,可求得OC=2OL=4,于是得到问题的答案.
【解答】解:(1)点B是点D,F关于直线AB的“等角点”,
理由:∵点D,E关于直线AB对称,
∴AB垂直平分DE,
∴BD=BE,
∴∠DBA=∠EBA,
∵∠FBM=∠EBA,
∴∠DBA=∠FBM,
∴点B是点D,F关于直线AB的“等角点”.
(2)如图2,作法:1,以CD长为半径作弧、H;
2.连接GD,以GD长为半径作弧;
3.作射线CI交EF于点Q,
点Q就是所求的点.
理由:由作法得CG=CH=CD=CI,GD=HI,
在△CDG和△CIH中,
,
∴△CDG≌△CIH(SSS),
∴∠DCA=∠QCN,
∴点D,Q关于直线AC的“等角点”为点C,
∴点Q就是所求的点.
(3)如图3,作OJ⊥AB于点J,OL⊥AC于点L,
∵点O到AC的距离为3,
∴OL=2,
∵∠ABC,∠BAC的平分线交于点O,
∴OK=OJ,OL=OJ,
∴OK=OL,
∴点O在∠ACB的平分线上,
连接PC,设直线l交AC于点R,
∵直线l垂直平分边BC,
∴CP=BP,
∴∠CPT=∠BPT,
∵点P为点O,B关于直线l“等角点”,
∴∠OPR=∠BPT,
∴∠CPT=∠OPR,
∴∠CPT+∠OPT=∠OPR+∠OPT=180°,
∴O、P、C三点在同一条直线上,
∴OP+BP=OP+CP=OC,CO平分∠ACB,
∴OP+BP的最小值为线段OC的长,
∵∠ACB=60°,
∴∠OCL=∠OCB=∠ACB=30°,
∴OC=2OL=4,
∴OP+BP的最小值为7,
故答案为:4.
【点评】此题重点考查轴对称的性质、线段的垂直平分线的性质、等腰三角形的“三线合一”、角平分线的性质、直角三角形中30°角所对的直角边等于斜边的一半、两点之间线段最短等知识,此题综合性强,难度较大,正确地作出所需要的辅助线是解题的关键.
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