人教版八年级下册第十八章 平行四边形18.2 特殊的平行四边形18.2.2 菱形随堂练习题
展开TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc13415" 【题型1 由菱形的性质求线段的长度】 PAGEREF _Tc13415 \h 1
\l "_Tc27525" 【题型2 由菱形的性质求角的度数】 PAGEREF _Tc27525 \h 2
\l "_Tc18762" 【题型3 由菱形的性质求面积】 PAGEREF _Tc18762 \h 3
\l "_Tc29906" 【题型4 由菱形的性质求点的坐标】 PAGEREF _Tc29906 \h 4
\l "_Tc31013" 【题型5 菱形判定的条件】 PAGEREF _Tc31013 \h 5
\l "_Tc5913" 【题型6 证明四边形是菱形】 PAGEREF _Tc5913 \h 6
\l "_Tc15722" 【题型7 菱形中多结论问题】 PAGEREF _Tc15722 \h 8
\l "_Tc1822" 【题型8 菱形的判定与性质综合】 PAGEREF _Tc1822 \h 9
【知识点1 菱形的定义】
有一组邻边相等的平行四边形叫做菱形.
【知识点2 菱形的性质】
①菱形具有平行四边形的一切性质;②菱形的四条边都相等;③菱形的两条对角线互相垂直,并且每一条对角线平分一组对角;④菱形是轴对称图形,它有2条对称轴,分别是两条对角线所在直线.
【题型1 由菱形的性质求线段的长度】
【例1】(2022•青县二模)如图,在菱形ABCD中,AB=BD=10,点F为AD的中点,FE⊥BD于E,则EF的长为( )
A.23B.52C.532D.53
【变式1-1】(2022春•北碚区校级期中)如图,菱形ABCD的对角线交于点O,过点A作AE⊥CD于点E,连接OE.若AB=3,OE=2,则DE的长度为( )
A.53B.32C.43D.142
【变式1-2】(2022春•江汉区期中)如图,菱形ABCD的对角线AC.BD相交于点O,过点D作DH⊥AB于点H,连接CH,若AB=2,AC=23,则CH的长是( )
A.5B.3C.7D.4
【变式1-3】(2022春•沙坪坝区校级期中)如图,在菱形ABCD中,对角线AC、BD相交于点O,点E、F分别是AB、AO的中点,连接EF、BF.若AF=1,AE=3,则FB的长为( )
A.32B.22C.7D.3
【题型2 由菱形的性质求角的度数】
【例2】(2022春•延津县期中)如图,在菱形ABCD中,直线MN分别交AB、CD、AC于点M、N和O,且AM=CN,连接BO.若∠OBC=65°,则∠DAC为( )
A.65°B.30°C.25°D.20°
【变式2-1】(2022•道里区二模)如图,四边形ABCD是菱形,对角线AC,BD相交于点O,DH⊥AB于点H,连接OH,∠CAD=20°,则∠DHO的度数是( )
A.20°B.25°C.30°D.40°
【变式2-2】(2021秋•泰和县期末)如图,在菱形ABCD中,点E是CD上一点,连接AE交对角线BD于点F,连接CF,若∠AED=50°,则∠BCF= 度.
【变式2-3】(2022•玄武区二模)如图,菱形ABCD和正五边形AEFGH,F,G分别在BC,CD上,则∠1﹣∠2= °.
【题型3 由菱形的性质求面积】
【例3】(2022•焦作模拟)如图,在菱形ABCD中,点E,F分别是边BC,CD的中点,连接AE,AF,EE若菱形ABCD的面积为16,则△AEF的面积为( )
A.4B.6C.8D.10
【变式3-1】(2022春•禹州市期中)如图,已知菱形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,点E,P,F分别是线段OB,CD,OD的中点,连接EP,PF,若AC=8,PE=210,则菱形ABCD的面积为( )
A.64B.48C.24D.16
【变式3-2】(2022•阿荣旗二模)两张菱形贺卡如图所示叠放,其中菱形ABCD的边长为6cm,∠BAD=60°,菱形A'B'C'D'可以看作是由菱形ABCD沿CA方向平移23cm得到,AD交C'D'于点E,则重叠部分的面积为( )cm2.
A.83B.93C.103D.113
【变式3-3】(2022•蓝田县二模)如图,在菱形ABCD中,∠A=120°,点P为边AB上一点(点P不与端点重合),连接CP,点E、F分别为AP、CP的中点,连接EF,若EF=2,则菱形ABCD的面积为( )
A.8B.83C.9D.93
【题型4 由菱形的性质求点的坐标】
【例4】(2022•东丽区一模)如图,四边形ABCD为菱形,A,B两点的坐标分别是(−23,2),(﹣1,−3),对角线相交于点O,则点C的坐标为( )
A.(−23,−2)B.(23,−2)C.(1,−3)D.(﹣1,3)
【变式4-1】(2022•太湖县校级一模)如图,在平面直角坐标系中、四边形OABC为菱形,O为原点,A点坐标为(8,0),∠AOC=60°,则对角线交点E的坐标为( )
A.(4,23)B.(23,4)C.(23,6)D.(6,23)
【变式4-2】(2022•西平县模拟)如图,在平面直角坐标系xOy中,菱形OABC的顶点B在x轴上,且OB=8cm,∠AOB=60°.点D从点O出发,沿O→A→B→C→O以2cm/s的速度做环绕运动,则第85秒时,点D的坐标为( )
A.(33,5)B.(3,33)C.(5,33)D.(33,3)
【变式4-3】(2022•巧家县二模)如图,菱形ABCD的四个顶点位于坐标轴上,对角线AC,BD交于原点O,线段AD的中点E的坐标为(−3,1),P是菱形ABCD边上的点,若△PDE是等腰三角形,则点P的坐标可能是 .
【知识点3 菱形的判定】
①一组邻边相等的平行四边形是菱形;②四条边都相等的四边形是菱形.
③对角线互相垂直的平行四边形是菱形(或“对角线互相垂直平分的四边形是菱形”).
【题型5 菱形判定的条件】
【例5】(2022春•房山区期中)在四边形ABCD中,对角线AC,BD交于点O.现存在以下四个条件:
①AB∥CD; ②AO=OC;③AB=AD;④AC平分∠DAB.
从中选取三个条件,可以判定四边形ABCD为菱形.则可以选择的条件序号是 (写出所有可能的情况).
【变式5-1】(2022•海淀区二模)如图,在平行四边形ABCD中,过AC中点O的直线分别交边BC,AD于点E,F,连接AE,CF.只需添加一个条件即可证明四边形AECF是菱形,这个条件可以是 (写出一个即可).
【变式5-2】(2022春•无锡期中)如图,已知点E、F分别是四边形ABCD的边AD、BC的中点,G、H分别是对角线BD、AC的中点,要使四边形EGFH是菱形,则四边形ABCD需满足的条件是( )
A.AB=CDB.AC=BDC.AC⊥BDD.AD=BC
【变式5-3】(2022•上海模拟)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,平行四边形BCDE的顶点E在边AB上,联结CE、AD.添加一个条件,可以使四边形ADCE成为菱形的是( )
A.CE⊥ABB.CD⊥ADC.CD=CED.AC=DE
【题型6 证明四边形是菱形】
【例6】(2022春•泗洪县期中)如图,点D、E、F分别是△ABC各边的中点,连接DE,EF,AE.
(1)求证:四边形ADEF为平行四边形;
(2)从下列条件①∠BAC=90°,②AE平分∠BAC,③AB=AC中选择一个添加到题干中,使得四边形ADEF为菱形.我选的是 (写序号),并证明.
【变式6-1】(2022•南京一模)如图,在▱ABCD中,E、F分别是AB、CD的中点,AF与DE相交于点G,CE与BF相交于点H.
(1)证明:四边形EHFG是平行四边形;
(2)当▱ABCD具备怎样的条件时,四边形EHFG是菱形?请直接写出条件,无需说明理由.
【变式6-2】(2022•盐城二模)如图,在平行四边形ABCD中,点O是BC的中点,连接DO并延长,交AB延长线于点E,连接BD,EC.
(1)求证:四边形BECD是平行四边形;
(2)若∠A=50°,则当∠ADE= °时,四边形BECD是菱形.
【变式6-3】(2022•静安区二模)已知:如图,在四边形ABCD中,点E、F分别是边BC、DC的中点,AE、AF分别交BD于点M、N,且BM=MN=ND,联结CM、CN.
(1)求证:四边形AMCN是平行四边形;
(2)如果AE=AF,求证:四边形ABCD是菱形.
【题型7 菱形中多结论问题】
【例7】(2022春•番禺区校级期中)如图,菱形ABCD中,∠BAD=60°,AC与BD交于点O,E为CD延长线上的一点,且CD=DE,连接BE分别交AC,AD于点F、G,连接OG,则下列结论:( )
①OG=12AB;
②与△EGD全等的三角形共有2个;
③S四边形ODEG=S四边形ABOG;
④由点A、B、D、E构成的四边形是菱形;
A.①③④B.①④C.①②③D.②③④
【变式7-1】(2022春•下城区校级月考)如图,平行四边形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,BD=2AD,E,F,G分别是OC,OD,AB的中点.下列结论正确的是( )
①EG=EF;
②△EFG≌△GBE;
③FB平分∠EFG;
④EA平分∠GEF;
⑤四边形BEFG是菱形.
A.③⑤B.①②④C.①②③④D.①②③④⑤
【变式7-2】(2022•泰安一模)如图,在菱形ABCD中,AB=BD,E,F分别是AB,AD上的点(不与端点重合),且AE=DF,连接BF,DE相交于点G,连接CG与BD相交于点H.下列结论:①DE=BF;②∠BGE=60°;③CG⊥BD;④若AF=2DF,则BG=6GF.其中正确结论的序号是( )
A.①②B.①②④C.②③④D.①③④
【变式7-3】(2022•天桥区一模)如图,△ABC是边长为1的等边三角形,D,E为线段AC上两动点,且∠DBE=30°,过点D,E分别作AB,BC的平行线相交于点F,分别交BC,AB于点H,G.现有以下结论:①S△ABC=34;②当点D与点C重合时,FH=12;③AE+CD=3DE;④当AE=CD时,四边形BHFG为菱形.则其中正确的结论的序号是 .
【题型8 菱形的判定与性质综合】
【例8】(2022•巴彦县二模)如图,AB=BD,AC=CD,AD平分∠BAC,AD交BC于点O.
(1)如图1,求证:四边形ABDC是菱形;
(2)如图2,点E为BD边的中点,连接AE交BC于点F,若2∠FAO=∠ACD,在不添加任何辅助线和字母的条件下,请直接写出图2中所有面积是△ABF面积的整数倍的三角形.
【变式8-1】(2022•南岗区模拟)已知:BD是△ABC的角平分线,点E在AB边上,BE=BC,过点E作EF∥AC,交BD于点F,连接CF,DE.
(1)如图1,求证:四边形CDEF是菱形;
(2)如图2,当∠DEF=90°,AC=BC时,在不添加任何辅助线的情况下,请直接写出图2中度数为∠ABD的度数2倍的角.
【变式8-2】(2022春•东莞市期中)如图,在平行四边形ABCD中,CE平分∠BCD,交AB边于点E,EF∥BC,交CD于点F,点G是BC边的中点,连接GF,且∠1=∠2,CE与GF交于点M,过点M作MH⊥CD于点H.
(1)求证:四边形BCFE是菱形;
(2)若CH=1,求BC的长;
(3)求证:EM=FG+MH.
【变式8-3】(2022春•洪泽区期中)如图,在平行四边形ABCD中,∠BAD的平分线交BC于点E,交DC的延长线于F,以EC、CF为邻边作平行四边形ECFG,如图1所示.
(1)证明平行四边形ECFG是菱形;
(2)若∠ABC=120°,连接BG、CG、DG,如图2所示,
①求证:△DGC≌△BGE;
②求∠BDG的度数.
(3)若∠ABC=90°,AB=8,AD=14,M是EF的中点,如图3所示,求DM的长.
专题18.3 菱形的性质与判定【八大题型】
【人教版】
TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc13415" 【题型1 由菱形的性质求线段的长度】 PAGEREF _Tc13415 \h 1
\l "_Tc27525" 【题型2 由菱形的性质求角的度数】 PAGEREF _Tc27525 \h 4
\l "_Tc18762" 【题型3 由菱形的性质求面积】 PAGEREF _Tc18762 \h 8
\l "_Tc29906" 【题型4 由菱形的性质求点的坐标】 PAGEREF _Tc29906 \h 11
\l "_Tc31013" 【题型5 菱形判定的条件】 PAGEREF _Tc31013 \h 15
\l "_Tc5913" 【题型6 证明四边形是菱形】 PAGEREF _Tc5913 \h 18
\l "_Tc15722" 【题型7 菱形中多结论问题】 PAGEREF _Tc15722 \h 23
\l "_Tc1822" 【题型8 菱形的判定与性质综合】 PAGEREF _Tc1822 \h 32
【知识点1 菱形的定义】
有一组邻边相等的平行四边形叫做菱形.
【知识点2 菱形的性质】
①菱形具有平行四边形的一切性质;②菱形的四条边都相等;③菱形的两条对角线互相垂直,并且每一条对角线平分一组对角;④菱形是轴对称图形,它有2条对称轴,分别是两条对角线所在直线.
【题型1 由菱形的性质求线段的长度】
【例1】(2022•青县二模)如图,在菱形ABCD中,AB=BD=10,点F为AD的中点,FE⊥BD于E,则EF的长为( )
A.23B.52C.532D.53
【分析】证△ABD是等边三角形,得∠ABD=60°,AF=12AD=5,∠ABF=∠DBF=30°,再由勾股定理得BF=53,然后由含30°角的直角三角形的性质求解即可.
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=AD,
∵AB=BD=10,
∴AB=AD=BD=10,
∴△ABD是等边三角形,
∴∠ABD=60°,
∵点F为AD的中点,
∴AF=12AD=5,∠ABF=∠DBF=12∠ABD=30°,
∴BF=AB2−AF2=102−52=53,
∵FE⊥BD,
∴∠BEF=90°,
∴EF=12BF=532,
故选:C.
【变式1-1】(2022春•北碚区校级期中)如图,菱形ABCD的对角线交于点O,过点A作AE⊥CD于点E,连接OE.若AB=3,OE=2,则DE的长度为( )
A.53B.32C.43D.142
【分析】由直角三角形斜边上的中线性质得AC=2OE=22,则OA=12AC=2,再由勾股定理得OB=7,则BD=2OB=27,然后由菱形面积求出AE的长,即可解决问题.
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,
∴CD=AD=AB=3,OA=OC,OB=OD,BD⊥AC,
∵AE⊥CD,
∴∠AED=∠AEC=90°,
∴AC=2OE=22,
∴OA=12AC=2,
在Rt△AOB中,由勾股定理得:OB=AB2−OA2=32−(2)2=7,
∴BD=2OB=27,
∵S菱形ABCD=CD•AE=12AC•BD=12×22×27=214,
∴AE=2143,
∴DE=AD2−AE2=32−(2143)2=53,
故选:A.
【变式1-2】(2022春•江汉区期中)如图,菱形ABCD的对角线AC.BD相交于点O,过点D作DH⊥AB于点H,连接CH,若AB=2,AC=23,则CH的长是( )
A.5B.3C.7D.4
【分析】由菱形的性质得∠ADC=2∠BDA,AD=CD=AB=2,OA=OC=3,OB=OD,AC⊥BD,再由勾股定理得OB=1,则BD=2OB=2,得AB=AD=BD,然后由等边三角形的性质得∠ADH=30°,AH=1,进而由勾股定理得DH=3,求出∠CDH=90°,即可解决问题.
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,AB=2,AC=23,
∴∠ADC=2∠BDA,AD=CD=AB=2,OA=OC=3,OB=OD,AC⊥BD,
∴∠AOB=90°,
∴OB=AB2−OA2=22−(3)2=1,
∴BD=2OB=2,
∴AB=AD=BD,
∴△ABD是等边三角形,
∴∠BAD=∠BDA=60°,
∴∠ADC=2∠BDA=120°,
∵DH⊥AB,
∴∠ADH=12∠BDA=30°,AH=BH=12AB=1,
在Rt△ADH中,由勾股定理得:DH=AD2−AH2=22−12=3,
∵∠CDH=∠ADC﹣∠ADH=120°﹣30°=90°,
∴CH=CD2+DH2=22+(3)2=7,
故选:C.
【变式1-3】(2022春•沙坪坝区校级期中)如图,在菱形ABCD中,对角线AC、BD相交于点O,点E、F分别是AB、AO的中点,连接EF、BF.若AF=1,AE=3,则FB的长为( )
A.32B.22C.7D.3
【分析】根据菱形的性质和三角形中位线定理得出EF∥OB,进而利用勾股定理得出EF和BF即可.
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,
∵点E、F分别是AB、AO的中点,
∴EF∥OB,EF=12OB,
∴EF⊥AC,
在Rt△AEF中,EF=AE2−AF2=3−1=2,
∴OB=22,
在Rt△OFB中,OF=AF=1,
∴BF=OB2+OF2=8+1=3,
故选:D.
【题型2 由菱形的性质求角的度数】
【例2】(2022春•延津县期中)如图,在菱形ABCD中,直线MN分别交AB、CD、AC于点M、N和O,且AM=CN,连接BO.若∠OBC=65°,则∠DAC为( )
A.65°B.30°C.25°D.20°
【分析】由全等三角形的性质可证△AOM≌△CON,可得AO=CO,由等腰三角形的性质可得BO⊥AC,即可求解.
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB∥CD,AB=BC,BC∥AD,
∴∠MAO=∠NCO,∠BCA=∠CAD,
在△AOM和△CON中,
∠MAO=∠NCO∠AOM=∠CONAM=CN,
∴△AOM≌△CON(AAS),
∴AO=CO,
∵AB=BC,
∴BO⊥AC,
∴∠BCO=90°﹣∠OBC=25°=∠DAC,
故选:C.
【变式2-1】(2022•道里区二模)如图,四边形ABCD是菱形,对角线AC,BD相交于点O,DH⊥AB于点H,连接OH,∠CAD=20°,则∠DHO的度数是( )
A.20°B.25°C.30°D.40°
【分析】先根据菱形的性质得OD=OB,AB∥CD,BD⊥AC,则利用DH⊥AB得到DH⊥CD,∠DHB=90°,所以OH为Rt△DHB的斜边DB上的中线,得到OH=OD=OB,利用等腰三角形的性质得∠1=∠DHO,然后利用等角的余角相等即可求出∠DHO的度数
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,
∴OD=OB,AB∥CD,BD⊥AC,
∵DH⊥AB,
∴DH⊥CD,∠DHB=90°,
∴OH为Rt△DHB的斜边DB上的中线,
∴OH=OD=OB,
∴∠1=∠DHO,
∵DH⊥CD,
∴∠1+∠2=90°,
∵BD⊥AC,
∴∠2+∠DCO=90°,
∴∠1=∠DCO,
∴∠DHO=∠DCA,
∵四边形ABCD是菱形,
∴DA=DC,
∴∠CAD=∠DCA=20°,
∴∠DHO=20°,
故选:A.
【变式2-2】(2021秋•泰和县期末)如图,在菱形ABCD中,点E是CD上一点,连接AE交对角线BD于点F,连接CF,若∠AED=50°,则∠BCF= 度.
【分析】由“SAS”可证△ADF≌△CDF,可得∠DAF=∠DCF,由三角形内角和定理和平行线的性质可求解.
【解答】解:方法1:
∵四边形ABCD是菱形,
∴AD=CD,AD∥BC,∠ADF=∠CDF,
在△ADF和△CDF中,AD=CD∠ADF=∠CDFDF=DF,
∴△ADF≌△CDF(SAS),
∴∠DAF=∠DCF,
∵∠AED=50°,
∴∠DAE+∠ADE=180°﹣50°=130°,
∴∠ADE+∠DCF=130°,
∵AD∥BC,
∴∠ADE+∠BCD=180°,
∴∠ADE+∠BCF+∠DCF=180°,
∴∠BCF=180°﹣130°=50°,
故答案为:50.
方法2:∵四边形ABCD是菱形,
∴BC=AB,∠CBF=∠ABF,AB∥CD,
∴∠BAE=∠AED=50°,
在△CBF和△ABF中,
CB=AB∠CBF=∠ABFBF=BF,
∴△CBF≌△ABF(SAS),
∴∠BCF=∠BAF=50°,
故答案为:50°.
【变式2-3】(2022•玄武区二模)如图,菱形ABCD和正五边形AEFGH,F,G分别在BC,CD上,则∠1﹣∠2= °.
【分析】过M作EM∥BC,由正五边形的性质得∠AEF=∠EAH=108°,再由菱形的性质得AD∥BC,则AD∥EM,然后由平行线的性质得∠2=72°﹣∠AEM,∠1=108°﹣∠AEM,即可解决问题.
【解答】解:如图,过M作EM∥BC,
∵五边形AEFGH是正五边形,
∴∠AEF=∠EAH=15×(5﹣2)×180°=108°,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AD∥BC,
∴AD∥EM,
∴∠AEM+∠DAE=180°,
即∠AEM+∠2+∠EAH=180°,
∴∠2=180°﹣∠AEM﹣∠EAH=180°﹣∠AEM﹣108°=72°﹣∠AEM,
∵EM∥BC,
∴∠1+∠AEM=108°,
∴∠1=108°﹣∠AEM,
∴∠1﹣∠2=108°﹣∠AEM﹣(72°﹣∠AEM)=108°﹣∠AEN﹣72°+∠AEM=36°,
故答案为:36.
【题型3 由菱形的性质求面积】
【例3】(2022•焦作模拟)如图,在菱形ABCD中,点E,F分别是边BC,CD的中点,连接AE,AF,EE若菱形ABCD的面积为16,则△AEF的面积为( )
A.4B.6C.8D.10
【分析】连接AC、BD,交于点O,AC交EF于点G,根据菱形性质可得菱形面积公式,然后根据三角形中位线定理得EF与BD关系,最后根据三角形面积公式代入计算可得答案.
【解答】解:连接AC、BD,交于点O,AC交EF于点G,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AO=OC,菱形ABCD的面积=12AC×BD,
∵点E、F分别是边BC、CD的中点,
∴EF∥BD,EF=12BD,
∴AC⊥EF,AG=3CG,
设AC=a,BD=b,
∴12ab=16,即ab=32,
∴△AEF的面积=12AG×EF=12×34a×12b=316ab=6.
故选:B.
【变式3-1】(2022春•禹州市期中)如图,已知菱形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,点E,P,F分别是线段OB,CD,OD的中点,连接EP,PF,若AC=8,PE=210,则菱形ABCD的面积为( )
A.64B.48C.24D.16
【分析】根据菱形的性质得出AC⊥BD,进而利用三角形中位线定理和菱形的性质解答即可.
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,OA=OC,OB=OD,
∵点E,P,F分别是线段OB,CD,OD的中点,
∴PF∥AC,PF=12OC=14AC=2,
∴PF⊥BD,
∴EF=PE2−PF2=(210)2−22=6,
∴BD=2EF=12,
∴菱形ABCD是面积=12AC⋅BD=12×8×12=48,
故选:B.
【变式3-2】(2022•阿荣旗二模)两张菱形贺卡如图所示叠放,其中菱形ABCD的边长为6cm,∠BAD=60°,菱形A'B'C'D'可以看作是由菱形ABCD沿CA方向平移23cm得到,AD交C'D'于点E,则重叠部分的面积为( )cm2.
A.83B.93C.103D.113
【分析】根据题意和题目中的数据,可以计算出AC′和EF的长,然后即可计算出重叠部分的面积.
【解答】解:连接AC,BD,AC和BD交于点O,连接EF交AC于点O,交AB于点F,如图所示,
∵菱形ABCD的边长为6cm,∠BAD=60°,
∴AD=AB=6cm,AC⊥BD,∠DAO=30°,
∴△DAB是等边三角形,DO=3cm,
∴AO=AD2−DO2=62−32=33(cm),
∴AC=63cm,
∵CC′=23cm,
∴AC′=43cm,
∴AH=23cm,
∴EH=2cm,
∴EF=4cm,
∴重叠部分的面积为:AC′⋅EF2=43×42=83(cm2),
故选:A.
【变式3-3】(2022•蓝田县二模)如图,在菱形ABCD中,∠A=120°,点P为边AB上一点(点P不与端点重合),连接CP,点E、F分别为AP、CP的中点,连接EF,若EF=2,则菱形ABCD的面积为( )
A.8B.83C.9D.93
【分析】连接AC,BD交于点O,根据三角形中位线定理可得AC=4,然后根据菱形的性质可得△ADC是等边三角形,利用含30度角的直角三角形可得OD,进而可以解决问题.
【解答】解:如图,连接AC,BD交于点O,
∵点E、F分别为AP、CP的中点,EF=2,
∴AC=2AE=4,
在菱形ABCD中,AB∥CD,AD=CD,AC⊥BD,
∵∠BAD=120°,
∴∠ADC=60°,
∴△ADC是等边三角形,
∴AD=AC=4,
∵四边形ABCD是菱形,
∴OA=OC=2,AC⊥BD,∠ADO=30°,
∴OD=3OA=23,
∴BD=2OD=43,
则菱形ABCD的面积=12×AC•BD=12×4×43=83.
故选:B.
【题型4 由菱形的性质求点的坐标】
【例4】(2022•东丽区一模)如图,四边形ABCD为菱形,A,B两点的坐标分别是(−23,2),(﹣1,−3),对角线相交于点O,则点C的坐标为( )
A.(−23,−2)B.(23,−2)C.(1,−3)D.(﹣1,3)
【分析】由菱形的性质可得AO=CO,BO=DO,即可求解.
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AO=CO,BO=DO,
∵A,B两点的坐标分别是(−23,2),(﹣1,−3),
∴点C(23,﹣2),点D(1,3),
故选B.
【变式4-1】(2022•太湖县校级一模)如图,在平面直角坐标系中、四边形OABC为菱形,O为原点,A点坐标为(8,0),∠AOC=60°,则对角线交点E的坐标为( )
A.(4,23)B.(23,4)C.(23,6)D.(6,23)
【分析】过点E作EF⊥x轴于点F,由直角三角形的性质求出EF长和OF长即可.
【解答】解:过点E作EF⊥x轴于点F,
∵四边形OABC为菱形,∠AOC=60°,
∴∠AOE=12∠AOC=30°,∠FAE=60°,
∵A(8,0),
∴OA=8,
∴AE=12AO=4,
∴AF=12AE=2,EF=AE2−AF2=42−22=23,
∴OF=AO﹣AF=8﹣2=6,
∴E(6,23),
故选:D.
【变式4-2】(2022•西平县模拟)如图,在平面直角坐标系xOy中,菱形OABC的顶点B在x轴上,且OB=8cm,∠AOB=60°.点D从点O出发,沿O→A→B→C→O以2cm/s的速度做环绕运动,则第85秒时,点D的坐标为( )
A.(33,5)B.(3,33)C.(5,33)D.(33,3)
【分析】由题意可得点D在AB上,且AD=2cm,由直角三角形的性质可求解.
【解答】解:∵四边形OABC是菱形,
∴AO=AB=BC=OC,
∵∠AOB=60°,
∴△AOB是等边三角形,
∴AO=AB=BC=OC=8cm,
∵沿O→A→B→C→O以2cm/s的速度做环绕运动,
∴环绕一圈需要16秒,
∵85÷16=5•••5,
∴点D在AB上,且AD=2cm,
∴BD=6cm,
如图,过点D作DH⊥OB于H,
∵∠ABO=60°,DH⊥OB,
∴∠BDH=30°,
∴BH=3cm,DH=3BH=33cm,
∴OH=5cm,
∴点D(5,33),
故选:C.
【变式4-3】(2022•巧家县二模)如图,菱形ABCD的四个顶点位于坐标轴上,对角线AC,BD交于原点O,线段AD的中点E的坐标为(−3,1),P是菱形ABCD边上的点,若△PDE是等腰三角形,则点P的坐标可能是 .
【分析】根据菱形的性质和等腰三角形的判定和性质分三种情况解答即可.
【解答】解:若△PDE是等腰三角形,以DE为半径,D为圆心,得出点P1,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AD=DC=AB=BC,AC⊥BD,
∵线段AD的中点E的坐标为(−3,1),
∴点P1的坐标为(3,1),
∴AD=4,OD=2,OA=23,
若△PDE是等腰三角形,以DE为半径,E为圆心,得出点P2,
∴点P2的坐标为(−3,﹣1),
若△PDE是等腰三角形,以DE为底,DE的线段垂直平分线交BC于点P3,
∴点P3的坐标为(32,﹣32),
综上所述,点P的坐标可能是(3,1)或(−3,﹣1)或(32,﹣32),
故答案为:(3,1)或(−3,﹣1)或(32,﹣32).
【知识点3 菱形的判定】
①一组邻边相等的平行四边形是菱形;②四条边都相等的四边形是菱形.
③对角线互相垂直的平行四边形是菱形(或“对角线互相垂直平分的四边形是菱形”).
【题型5 菱形判定的条件】
【例5】(2022春•房山区期中)在四边形ABCD中,对角线AC,BD交于点O.现存在以下四个条件:
①AB∥CD; ②AO=OC;③AB=AD;④AC平分∠DAB.
从中选取三个条件,可以判定四边形ABCD为菱形.则可以选择的条件序号是 (写出所有可能的情况).
【分析】根据角平分线定义得到∠DAO=∠BAO,根据全等三角形的性质得到DO=CB,根据平行四边形的性质得到四边形ABCD是平行四边形,根据菱形的判定定理即可得到结论.
【解答】解:如:若②AO=OC;③AB=AD;④AC平分∠DAB,
则四边形ABCD是菱形,
证明:∵AC平分∠DAB,
∴∠DAO=∠BAO,
在△AOD和△AOB中,
AD=AB∠DAO=∠BAOAO=AO,
∴△AOD≌△AOB(ASA),
∴DO=CB,
∵AO=OC,
∴四边形ABCD是平行四边形,
又∵AB=AD,
∴四边形ABCD是菱形,
若①AB∥CD; ②AO=OC;④AC平分∠DAB或①AB∥CD; ③AB=AD;④AC平分∠DAB或 ②AO=OC;③AB=AD;④AC平分∠DAB.都可以判定四边形ABCD为菱形.
故答案为:①②③或②③④或①②④或①③④或②③④.
【变式5-1】(2022•海淀区二模)如图,在平行四边形ABCD中,过AC中点O的直线分别交边BC,AD于点E,F,连接AE,CF.只需添加一个条件即可证明四边形AECF是菱形,这个条件可以是 (写出一个即可).
【分析】证△AOF≌△OCE(AAS),得OF=OE,再证四边形AECF是平行四边形,然后由菱形的判定即可得出结论.
【解答】解:只需添加一个条件即可证明四边形AECF是菱形,这个条件可以是:AE=AF,理由如下:
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,
∴∠OAF=∠OCE,∠OFA=∠OEC,
∵O是AC的中点,
∴OA=OC,
在△AOF和△OCE中,
∠OAF=∠OCE∠OFA=∠OECOA=OC,
∴△AOF≌△OCE(AAS),
∴OF=OE,
∴四边形AECF是平行四边形,
又∵AE=AF,
∴平行四边形AECF是菱形,
故答案为:AE=AF(答案不唯一).
【变式5-2】(2022春•无锡期中)如图,已知点E、F分别是四边形ABCD的边AD、BC的中点,G、H分别是对角线BD、AC的中点,要使四边形EGFH是菱形,则四边形ABCD需满足的条件是( )
A.AB=CDB.AC=BDC.AC⊥BDD.AD=BC
【分析】由点E、F分别是四边形ABCD的边AD、BC的中点,G、H分别是对角线BD、AC的中点,根据三角形中位线的性质,可得EG=FH=12AB,EH=FG=12CD,又由当EG=FH=GF=EH时,四边形EGFH是菱形,即可求得答案.
【解答】解:∵点E、F分别是四边形ABCD的边AD、BC的中点,G、H分别是对角线BD、AC的中点,
∴EG=FH=12AB,EH=FG=12CD,
∵当EG=FH=GF=EH时,四边形EGFH是菱形,
∴当AB=CD时,四边形EGFH是菱形.
故选:A.
【变式5-3】(2022•上海模拟)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,平行四边形BCDE的顶点E在边AB上,联结CE、AD.添加一个条件,可以使四边形ADCE成为菱形的是( )
A.CE⊥ABB.CD⊥ADC.CD=CED.AC=DE
【分析】设AC于ED交于点O,证明△AOE≌△COD,可得OA=OC,可以判断四边形ADCE是平行四边形,再根据一组邻边相等的平行四边形是菱形即可解决问题.
【解答】解:添加CD=CE,可以使四边形ADCE成为菱形,理由如下:
如图,设AC于ED交于点O,
∵四边形BCDE是平行四边形,
∴DE∥BC,BE∥CD,
∴∠AOE=∠ACB=90°,
∴AC⊥DE,
∵CD=CE,
∴OD=OE,
∵AB∥CD,
∴∠EAO=∠DCO,
在△AOE和△COD中,
∠EAO=∠DCO∠AOE=∠CODOE=OD,
∴△AOE≌△COD(AAS),
∴OA=OC,
∵OD=OE,
四边形ADCE是平行四边形,
∵CE=CD,
∴四边形ADCE是菱形.
因为添加其他条件,都不可以使四边形ADCE成为菱形.
故选:C.
【题型6 证明四边形是菱形】
【例6】(2022春•泗洪县期中)如图,点D、E、F分别是△ABC各边的中点,连接DE,EF,AE.
(1)求证:四边形ADEF为平行四边形;
(2)从下列条件①∠BAC=90°,②AE平分∠BAC,③AB=AC中选择一个添加到题干中,使得四边形ADEF为菱形.我选的是 (写序号),并证明.
【分析】(1)根据三角形中位线定理可证;
(2)若选②AE平分∠BAC,在(1)中ADEF为平行四边形基础上,再证一组邻边相等即证明AF=EF;若选③AB=AC:根据三角形中位线定理即可证明.
【解答】(1)证明:已知D、E、F为AB、BC、AC的中点,
∴DE为△ABC的中位线,根据三角形中位线定理,
∴DE∥AC,DE=12AC=AF.
即DE∥AF,DE=AF,
∴四边形ADEF为平行四边形.
(2)解:选②AE平分∠BAC证明①四边形ADEF为菱形,
∵AE平分∠BAC,
∴∠DAE=∠FAE,
又∵ADEF为平行四边形,
∴EF∥DA,
∴∠DAE=∠AEF,
∴∠FAE=∠AEF,
∴AF=EF,
∴平行四边形ADEF为菱形.
选③AB=AC证明①四边形ADEF为菱形,
∵EF∥AB,EF=12AB,DE∥AC,DE=12AC,
又∵AB=AC,
∴EF=DE,
∴平行四边形ADEF为菱形.
故答案为:②、①.
【变式6-1】(2022•南京一模)如图,在▱ABCD中,E、F分别是AB、CD的中点,AF与DE相交于点G,CE与BF相交于点H.
(1)证明:四边形EHFG是平行四边形;
(2)当▱ABCD具备怎样的条件时,四边形EHFG是菱形?请直接写出条件,无需说明理由.
【分析】(1)先证四边形AECF是平行四边形,得AF∥CE.同理:DE∥BF,再由平行四边形的判定即可得出结论;
(2)证△EBC≌△FCB(SAS),得CE=BF,∠ECB=∠FBC,得BH=CH,再证EH=FH,即可得出结论.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB∥CD,AB=CD,
∵E、F分别是AB、CD的中点,
∴AE=12AB,CF=12CD,
∴AE=CF,
∴四边形AECF是平行四边形,
∴AF∥CE.
同理:DE∥BF,
∴四边形EHFG是平行四边形;
(2)解:当▱ABCD是矩形时,四边形EHFG是菱形.理由如下:
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠ABC=∠DCB=90°,
∵E、F分别是AB、CD的中点,
∴EE=12AB,CF=12CD,
∴BE=CF,
在△EBC与△FCB中,
BE=CF∠ABC=∠DCBBC=CB,
∴△EBC≌△FCB(SAS),
∴CE=BF,∠ECB=∠FBC,
∴BH=CH,
∴CE﹣CH=BF=BH,
即EH=FH,
∴平行四边形EHFG是菱形.
【变式6-2】(2022•盐城二模)如图,在平行四边形ABCD中,点O是BC的中点,连接DO并延长,交AB延长线于点E,连接BD,EC.
(1)求证:四边形BECD是平行四边形;
(2)若∠A=50°,则当∠ADE= °时,四边形BECD是菱形.
【分析】(1)由AAS证明△BOE≌△COD,得出OE=OD,即可得出结论;
(2)先由平行四边形的性质得∠BCD=∠A=50°,AB∥CD,则∠ADC=180°﹣∠A=130°,再由菱形的性质得BC⊥DE,则∠COD=90°,得∠ODC=90°﹣∠BCD=40°,即可求解.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD为平行四边形,
∴AB∥DC,AB=CD,
∴∠OEB=∠ODC,
又∵O为BC的中点,
∴BO=CO,
在△BOE和△COD中,
∠OEB=∠ODC∠BOE=∠CODBO=CO,
∴△BOE≌△COD(AAS);
∴OE=OD,
∴四边形BECD是平行四边形;
(2)解:
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴∠BCD=∠A=50°,AB∥CD,
∴∠ADC=180°﹣∠A=130°,
∵四边形BECD是菱形,
∴BC⊥DE,
∴∠COD=90°,
∴∠ODC=90°﹣∠BCD=40°,
∴∠ADE=∠ADC﹣∠ODC=90°,
故答案为:90.
【变式6-3】(2022•静安区二模)已知:如图,在四边形ABCD中,点E、F分别是边BC、DC的中点,AE、AF分别交BD于点M、N,且BM=MN=ND,联结CM、CN.
(1)求证:四边形AMCN是平行四边形;
(2)如果AE=AF,求证:四边形ABCD是菱形.
【分析】证明:(1)由三角形中位线定理得ME∥NC,NF∥CM,再由平行四边形的判定即可得出结论;
(2)连接AC交BD于O,连接EF,由平行四边形的性质得AM=CN,OA=OC,OM=ON,再证四边形ABCD是平行四边形,然后由三角形中位线定理得EF∥BD,进而得∠AMN=∠ANM,则AM=AN,最后由等腰三角形的性质得AC⊥MN,即可得出结论..
【解答】证明:(1)∵点 E、F分别是边BC、DC的中点,BM=MN=ND,
∴ME是△BCN的中位线,NF是△CDM的中位线,
∴ME∥NC,NF∥CM,
∴四边形AMCN是平行四边形;
(2)如图,连接AC交BD于O,连接EF,
由(1)可知,四边形AMCN是平行四边形,
∴AM=CN,OA=OC,OM=ON,
∵BM=ND,
∴OM+BM=ON+ND,
即OB=OD,
∴四边形ABCD是平行四边形,
∵AE=AF,
∴∠AEF=∠AFE,
∵点E、F分别是边BC、DC的中点,
∴EF是△BCD的中位线,
∴EF∥BD,
∴∠AMN=∠AEF,∠ANM=∠AFE,
∴∠AMN=∠ANM,
∴AM=AN,
∵OM=ON,
∴AC⊥MN,
即AC⊥BD,
∴平行四边形ABCD是菱形.
【题型7 菱形中多结论问题】
【例7】(2022春•番禺区校级期中)如图,菱形ABCD中,∠BAD=60°,AC与BD交于点O,E为CD延长线上的一点,且CD=DE,连接BE分别交AC,AD于点F、G,连接OG,则下列结论:( )
①OG=12AB;
②与△EGD全等的三角形共有2个;
③S四边形ODEG=S四边形ABOG;
④由点A、B、D、E构成的四边形是菱形;
A.①③④B.①④C.①②③D.②③④
【分析】①由AAS证明△ABG≌△DEG,得出AG=DG,证出OG是△ACD的中位线,得出OG=12CD=12AB,①正确;
②先证四边形ABDE是平行四边形,再证△ABD、△BCD是等边三角形,得AB=BD=AD,因此OD=AG,则四边形ABDE是菱形,④正确;
③由菱形的性质得△ABG≌△BDG≌△DEG,再由SAS证明△BGA≌△COD,得△AOB≌△COB≌△COD≌△AOD≌△BGA≌△BGD≌△EGD,则②不正确;
由中线的性质和菱形的性质可得S△BOG=S△DOG,S△ABG=S△DGE,可得四边形ODEG与四边形OBAG面积相等,得出③正确.
【解答】解:∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=DA,AB∥CD,OA=OC,OB=OD,AC⊥BD,
∴∠BAG=∠EDG,△ABO≌△BCO≌△CDO≌△AOD(SSS),
∵CD=DE,
∴AB=DE,
在△ABG和△DEG中,
∠BAG=∠EDG∠AGB=∠DGEAB=DE,
∴△ABG≌△DEG(AAS),
∴AG=DG,
∴OG是△ACD的中位线,
∴OG=12CD=12AB,故①正确;
∵AB∥CE,AB=DE,
∴四边形ABDE是平行四边形,
∵∠BCD=∠BAD=60°,
∴△ABD、△BCD是等边三角形,
∴AB=BD=AD,∠ODC=60°,
∴OD=AG,四边形ABDE是菱形,故④正确;
∴AD⊥BE,
由菱形的性质得:△BGA≌△BGD≌△EGD(SSS),
在△BGA和△COD中,
AG=DO∠BAG=∠CDOAB=DC,
∴△BGA≌△COD(SAS),
∴△AOB≌△COB≌△COD≌△AOD≌△BGA≌△BGD≌△EGD,故②不正确;
∵OB=OD,
∴S△BOG=S△DOG,
∵四边形ABDE是菱形,
∴S△ABG=S△DGE,
∴四边形ODEG与四边形OBAG面积相等,故③正确;
故选:A.
【变式7-1】(2022春•下城区校级月考)如图,平行四边形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,BD=2AD,E,F,G分别是OC,OD,AB的中点.下列结论正确的是( )
①EG=EF;
②△EFG≌△GBE;
③FB平分∠EFG;
④EA平分∠GEF;
⑤四边形BEFG是菱形.
A.③⑤B.①②④C.①②③④D.①②③④⑤
【分析】由中点的性质可得出EF∥CD,且EF=12CD=BG,结合平行即可证得②正确,由BD=2BC得出BO=BC,即而得出BE⊥AC,由中线的性质可知GP∥BE,且GP=12BE,AO=EO,证△APG≌△EPG得出AG=EG=EF得出①正确,再证△GPE≌△FPE得出④再求,证出四边形BEFG是平行四边形,⑤③不正确;此题得解.
【解答】解:设GF和AC的交点为点P,如图:
∵E、F分别是OC、OD的中点,
∴EF∥CD,且EF=12CD,
∵四边形ABCD为平行四边形,
∴AB∥CD,且AB=CD,
∴∠FEG=∠BGE,
∵点G为AB的中点,
∴BG=12AB=12CD=FE,
在△EFG和△GBE中,BG=FE∠FEG=∠BGEGE=EG,
∴△EFG≌△GBE(SAS),即②正确,
∴∠EGF=∠GEB,GF=BE,
∴GF∥BE,
∵BD=2BC,点O为平行四边形对角线交点,
∴BO=12BD=BC,
∵E为OC中点,
∴BE⊥OC,
∴GP⊥AC,
∴∠APG=∠EPG=90°
∵GP∥BE,G为AB中点,
∴P为AE中点,即AP=PE,且GP=12BE,
在△APG和△EGP中,AP=EP∠APG=∠EPGGP=PG,
∴△APG≌△EPG(SAS),
∴AG=EG=12AB,
∴EG=EF,即①正确,
∵EF∥BG,GF∥BE,
∴四边形BGFE为平行四边形,
∴GF=BE,
∵GP=12BE=12GF,
∴GP=FP,
∵GF⊥AC,
∴∠GPE=∠FPE=90°
在△GPE和△FPE中,GP=FP∠GPE=∠FPEEP=EP,
∴△GPE≌△FPE(SAS),
∴∠GEP=∠FEP,
∴EA平分∠GEF,即④正确.
∵BG=FE,GF=BE,
∴四边形BEFG是平行四边形,
没有条件得出BEFG是菱形,⑤③不正确;
故选:B.
【变式7-2】(2022•泰安一模)如图,在菱形ABCD中,AB=BD,E,F分别是AB,AD上的点(不与端点重合),且AE=DF,连接BF,DE相交于点G,连接CG与BD相交于点H.下列结论:①DE=BF;②∠BGE=60°;③CG⊥BD;④若AF=2DF,则BG=6GF.其中正确结论的序号是( )
A.①②B.①②④C.②③④D.①③④
【分析】根据菱形的性质,再结合全等三角形的判定与性质,对每个结论一一判断求解即可.
【解答】解:①∵四边形ABCD是菱形,
∴AD=AB,
又 AB=BD,
∴AD=AB=BD,
∴△ABD是等边三角形,
∴∠A=∠ADB=60°,
在△AED与△DFB中,
AD=BD∠A=∠BDFAE=DF,
∴△AED≌△DFB(SAS),
∴DE=BF,
∴①符合题意;
②由①得△AED≌△DFB,
∴∠ADE=∠DBF,
∵△ABD是等边三角形,
∴∠ADB=60°,
∴∠BGE=∠BDE+∠DBF=∠BDE+∠ADE=∠ADB=60°,
∴②符合题意;
③当点E,F分别是AB,AD中点时,
由(1)知,△ABD,△BDC为等边三角形,
∵点E,F分别是AB,AD中点,
∴∠BDE=∠DBG=30°,
∴DG=BG,
在△GDC和△BGC中,
DG=BGDC=BCGC=GC,
∴△GDC≌△BGC(SSS),
∴∠DCG=∠BCG,
∴CH⊥BD,
即CG⊥BD,
∴③不符合题意;
④过点F作FP∥AE交DE于P点,如图,
∵AF=2DF,
∴FP:AE=DF:DA=1:3,
∵AE=DF,AB=AD,
∴BE=2AE,
∴FP:BE=FP:2AE=1:6,
∵FP∥AE,
∴PF∥BE,
∴FG:BG=FP:BE=1:6,
即BG=6GF,故本选项符合题意;
所以,正确的结论是①②④,
故选:B.
【变式7-3】(2022•天桥区一模)如图,△ABC是边长为1的等边三角形,D,E为线段AC上两动点,且∠DBE=30°,过点D,E分别作AB,BC的平行线相交于点F,分别交BC,AB于点H,G.现有以下结论:①S△ABC=34;②当点D与点C重合时,FH=12;③AE+CD=3DE;④当AE=CD时,四边形BHFG为菱形.则其中正确的结论的序号是 .
【分析】①利用三角形的面积公式计算即可;
②依题意画出图形,利用等边三角形和平行线的性质求出FH即可;
③将△CBD绕点B逆时针旋转60°,得到△ABN,由“SAS”可证△DBE≌△NBE,可得DE=NE,在Rt△PNE中,利用勾股定理可得AE,CD,DE的关系,可判断③;
④先证△AGE,△DCH都是等边三角形,可得AG=AE=CH=CD,利用菱形的判定定理判定即可.
【解答】解:①过点A作AP⊥BC于点P,如图1:
∵△ABC是边长为1的等边三角形,AP⊥BC,
∴BP=12BC=12,
∴AP=AB2−BP2=32,
∴S△ABC=12BC×AP=12×1×32=34.故①正确;
②当点D与点C重合时,H,D,C三点重合,如图2:
∵∠DBE=30°,∠ABC=60°,
∴BE是∠ABC的平分线,
∵AB=BC,
∴AE=EC=12AC=12,
∵CF∥AB,
∴∠FCA=∠A=60°,
∵GF∥BC,
∴∠FEC=∠ACB=60°,
∴∠FCE=∠FEC=60°,
∴∠FCE=∠FEC=∠F=60°,
∴△EFC为等边三角形,
∴FC=EC=12,
即FH=12.故②正确;
③如图3,将△CBD绕点B逆时针旋转60°,得到△ABN,连接NE,过点N作NP⊥AC,交CA的延长线于P,
∴BD=BN,CD=AN,∠BAN=∠C=60°,∠CBD=∠ABN,
∵∠DBE=30°,
∴∠CBD+∠ABE=30°=∠ABE+∠ABN=∠EBN,
∴∠EBN=∠DBE=30°,
又∵BD=BN,BE=BE,
∴△DBE≌△NBE(SAS),
∴DE=NE,
∵∠NAP=180°﹣∠BAC﹣∠NAB=60°,
∴AP=12AN,NP=3AP=32AN=32CD,
∵NP2+PE2=NE2,
∴34CD2+(AE+12CD)2=DE2,
∴AE2+CD2+AE•CD=DE2,故③错误;
∵△ABC是等边三角形,
∴∠A=∠ABC=∠C=60°,
∵GF∥BH,BG∥HF,
∴四边形BHFG是平行四边形,
∵GF∥BH,BG∥HF,
∴∠AGE=∠ABC=60°,∠DHC=∠ABC=60°,
∴△AGE,△DCH都是等边三角形,
∴AG=AE,CH=CD,
∵AE=CD,
∴AG=CH,
∴BH=BG,
∴▱BHFG是菱形,故④正确,
故答案为:①②④.
【题型8 菱形的判定与性质综合】
【例8】(2022•巴彦县二模)如图,AB=BD,AC=CD,AD平分∠BAC,AD交BC于点O.
(1)如图1,求证:四边形ABDC是菱形;
(2)如图2,点E为BD边的中点,连接AE交BC于点F,若2∠FAO=∠ACD,在不添加任何辅助线和字母的条件下,请直接写出图2中所有面积是△ABF面积的整数倍的三角形.
【分析】(1)根据已知条件可得△ABC≌△DBC,推出AB=BD,AC=CD,再证明△ADB≌△ADC,推出AB=AC可得AB=BD=CD=AC即可得出结论;
(2)首先证明△ABD是等边三角形,得出∠ABC=∠DBC=12∠ABD=30°,∠FBA=∠FAB=30°,则FA=FB,由含30°角直角三角形的性质得出CF=2AF=2BF,推出BF=13BC,得出S△ABC=S△BCD=3S△ABF,S△ACF=2S△ABF,再证出S△ABC=S△ABD=S△ACD,即可得出结果.
【解答】(1)证明:在△ABC和△DBC中,AB=BDAC=CDBC=BC,
∴△ABC≌△DBC(SSS),
∴AB=BD,AC=CD,
∴∠BAD=∠BDA,∠CAD=∠CDA,
∵AD平分∠BAC,
∴∠BAD=∠CAD,
∴∠BAD=∠BDA=∠CAD=∠CDA,
在△ADB和△ADC中,
∠DAB=∠DACAD=AD∠ADB=∠ADC,
∴△ADB≌△ADC(ASA),
∴AB=AC,
∴AB=BD=CD=AC,
∴四边形ABCD是菱形;
(2)解:由(1)得:四边形ABCD是菱形,
∴AB=BD,AO=DO,BO=CO,AD⊥BC,∠ACB=∠DCB=12∠ACD,
∴∠AOF=∠AOC=∠COD=∠FOD=90°,
∵2∠FAO=∠ACD,
∴∠FAO=∠ACO=∠DCO,
∴∠AFO=∠ADC=∠ADB,
又∵∠AFO+∠EFO=180°,
∴∠EFO+∠EDO=180°,
∴∠FED+∠FOD=180°,
∴∠FEO=∠FOD=90°,
∵点E为BD边的中点,
∴BE=ED,
∴AB=AD,
∴AB=AD=BD,
∴△ABD是等边三角形,
∴∠ABC=∠DBC=12∠ABD=30°,
∴∠FBA=∠FAB=30°,
∴FA=FB,
在Rt△AFC中,CF=2AF=2BF,
∴BF=13BC,
∴S△ABC=S△BCD=12BC•AO=12×3BF•AO=3S△ABF,
S△ACF=12CF•AO=12×2BF•AO=2S△ABF,
∵S△ABD=S△ACD,S△ABO=12AO•BO=S△ACO=S△BDO=S△CDO,
∴S△ABC=S△ABD=S△ACD,
∴面积是△ABF面积的整数倍的三角形有△ABC、△BCD、△ABD、△ACD、△ACF.
【变式8-1】(2022•南岗区模拟)已知:BD是△ABC的角平分线,点E在AB边上,BE=BC,过点E作EF∥AC,交BD于点F,连接CF,DE.
(1)如图1,求证:四边形CDEF是菱形;
(2)如图2,当∠DEF=90°,AC=BC时,在不添加任何辅助线的情况下,请直接写出图2中度数为∠ABD的度数2倍的角.
【分析】(1)直接由SAS得出△BDE≌△BDC,得出DE=DC,∠BDE=∠BDC.再由SAS证明△BFE≌△BFC,得出EF=CF.由EF∥AC得出∠EFD=∠BDC,从而∠EFD=∠BDE,根据等角对等边得出DE=EF,从而DE=EF=CF=DC,由菱形的判定可知四边形CDEF是菱形;
(2)如图2,利用正方形的性质可得∠DFE=45°,然后证明∠FEB=∠CBE=2∠FBE即可.
【解答】(1)证明:在△BDE和△BDC中,
BE=BC∠EBF=∠CBFBD=BD,
∴△BDE≌△BDC(SAS);
∴DE=DC,∠BDE=∠BDC
同理△BFE≌△BFC,
∴EF=CF
∵EF∥AC
∴∠EFD=∠BDC,
∴∠EFD=∠BDE,
∴DE=EF,
∴DE=EF=CF=DC,
∴四边形CDEF是菱形;
(2)∵四边形CDEF是正方形,
∴∠CDE=∠DEF=2∠EFD=90°,
∵AC=BC,
∴∠A=∠CBE,
∵∠A+∠AED=180°﹣90°=90°,∠AED+∠FEB=90°,
∴∠A=∠FEB=∠CBE=2∠EBF,
∵∠ABD+∠FEB=∠DFE=45°,
∴∠ABD=15°,
∴∠FEB=30°,
∴∠A=∠ABC=∠FEB=30°,
∵△BFE≌△BFC,
∴∠FEB=∠FCB=30°,
综上所述,度数为∠ABD的度数2倍的角是∠A,∠ABC,∠FEB,∠FCB.
【变式8-2】(2022春•东莞市期中)如图,在平行四边形ABCD中,CE平分∠BCD,交AB边于点E,EF∥BC,交CD于点F,点G是BC边的中点,连接GF,且∠1=∠2,CE与GF交于点M,过点M作MH⊥CD于点H.
(1)求证:四边形BCFE是菱形;
(2)若CH=1,求BC的长;
(3)求证:EM=FG+MH.
【分析】(1)由在平行四边形ABCD中,EF∥BC,可得四边形BCFE是平行四边形,又由CE平分∠BCD,易得△BCE是等腰三角形,继而证得四边形BCFE是菱形;
(2)由∠1=∠2,可得∠ECF=∠2,即△CMF是等腰三角形,又由MH⊥CD,可得CF=2CH,继而求得BC的长;
(3)首先连接BF交CE于点O,易得△BCF是等边三角形,继而可得OM=MH,OE=FG,则可证得结论.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB∥CD,
∴∠1=∠ECF,
∵EF∥BC,
∴四边形BCFE是平行四边形,
∵CE平分∠BCD,
∴∠BCE=∠ECF,
∴∠BCE=∠1,
∴BC=BE,
∴四边形BCFE是菱形;
(2)∵∠1=∠ECF,∠1=∠2,
∴∠ECF=∠2,
∴CM=FM,
∵MH⊥CD,
∴CF=2CH=2×1=2,
∵四边形BCFE是菱形;
∴BC=CF=2;
(3)连接BF交CE于点O,
∵G是BC中点,
∴CG=12CB,
∵CH=12CF,
∴CG=CH,
在△CGM和△CHM中,
CM=CM∠GCM=∠HCMCG=CH,
∴△CGM≌△CHM(SAS),
∴∠CGM=∠CHM=90°,
即FG⊥BC,
∴CF=BF,
∵BC=CF,
∴BC=CF=BF,
∴△BCF是等边三角形,
∴∠BFC=60°,
∴∠2=∠BFG=30°,
∵BF⊥CE,
∴OM=MH,
∵OE=OC=FG,
∴EM=FG+MH.
【变式8-3】(2022春•洪泽区期中)如图,在平行四边形ABCD中,∠BAD的平分线交BC于点E,交DC的延长线于F,以EC、CF为邻边作平行四边形ECFG,如图1所示.
(1)证明平行四边形ECFG是菱形;
(2)若∠ABC=120°,连接BG、CG、DG,如图2所示,
①求证:△DGC≌△BGE;
②求∠BDG的度数.
(3)若∠ABC=90°,AB=8,AD=14,M是EF的中点,如图3所示,求DM的长.
【分析】(1)平行四边形的性质可得AD∥BC,AB∥CD,再根据平行线的性质证明∠CEF=∠CFE,根据等角对等边可得CE=CF,再有条件四边形ECFG是平行四边形,可得四边形ECFG为菱形,即可解决问题;
(2)先判断出∠BEG=120°=∠DCG,再判断出AB=BE,进而得出BE=CD,即可判断出△BEG≌△DCG(SAS),再判断出∠CGE=60°,进而得出△BDG是等边三角形,即可得出结论;
(3)首先证明四边形ECFG为正方形,再证明△BME≌△DMC可得DM=BM,∠DMC=∠BME,再根据∠BMD=∠BME+∠EMD=∠DMC+∠EMD=90°可得到△BDM是等腰直角三角形,由等腰直角三角形的性质即可得到结论.
【解答】解:(1)证明:
∵AF平分∠BAD,
∴∠BAF=∠DAF,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,AB∥CD,
∴∠DAF=∠CEF,∠BAF=∠CFE,
∴∠CEF=∠CFE,
∴CE=CF,
又∵四边形ECFG是平行四边形,
∴四边形ECFG为菱形;
(2)①∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB∥DC,AB=DC,AD∥BC,
∵∠ABC=120°,
∴∠BCD=60°,∠BCF=120°
由(1)知,四边形CEGF是菱形,
∴CE=GE,∠BCG=12∠BCF=60°,
∴CG=GE=CE,∠DCG=120°,
∵EG∥DF,
∴∠BEG=120°=∠DCG,
∵AE是∠BAD的平分线,
∴∠DAE=∠BAE,
∵AD∥BC,
∴∠DAE=∠AEB,
∴∠BAE=∠AEB,
∴AB=BE,
∴BE=CD,
∴△DGC≌△BGE(SAS);
②∵△DGC≌△BGE,
∴BG=DG,∠BGE=∠DGC,
∴∠BGD=∠CGE,
∵CG=GE=CE,
∴△CEG是等边三角形,
∴∠CGE=60°,
∴∠BGD=60°,
∵BG=DG,
∴△BDG是等边三角形,
∴∠BDG=60°;
(3)方法一:如图3中,连接BM,MC,
∵∠ABC=90°,四边形ABCD是平行四边形,
∴四边形ABCD是矩形,
又由(1)可知四边形ECFG为菱形,
∠ECF=90°,
∴四边形ECFG为正方形.
∵∠BAF=∠DAF,
∴BE=AB=DC,
∵M为EF中点,
∴∠CEM=∠ECM=45°,
∴∠BEM=∠DCM=135°,
在△BME和△DMC中,
∵BE=CD∠BEM=∠DCMEM=CM,
∴△BME≌△DMC(SAS),
∴MB=MD,
∠DMC=∠BME.
∴∠BMD=∠BME+∠EMD=∠DMC+∠EMD=90°,
∴△BMD是等腰直角三角形.
∵AB=8,AD=14,
∴BD=265,
∴DM=22BD=130.
方法二:过M作MH⊥DF于H,
∵∠ABC=90°,四边形ABCD是平行四边形,
∴四边形ABCD是矩形,
又由(1)可知四边形ECFG为菱形,
∠ECF=90°,
∴四边形ECFG为正方形,
∴∠CEF=45°,
∴∠AEB=∠CEF=45°,
∴BE=AB=8,
∴CE=CF=14﹣8=6,
∵MH∥CE,EM=FM,
∴CH=FH=12CF=3,
∴MH=12CE=3,
∴DH=11,
∴DM=112+32=130.
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