北师大版九年级上册2 矩形的性质与判定教案
展开第2讲
讲
矩形的性质与判定
概 述
【教学建议】
矩形这种图形在生活中也比较常见,并且在七八年级甚至小学阶段均有涉及,在教学过程中,结合现实生活中的矩形物体和复习回顾学过的矩形知识,将使学生对矩形有一个更深刻的认识..
【知识导图】
教学过程
一、导入
【教学建议】
在这一部分知识的学习中,要重视学生灵活运用所学知识点的能力培养.
在小学阶段的学习中我们已经学习过了矩形的性质和判定,在本讲中我们将会更加深入地学习矩形,矩形在初中数学四边形题型中占据了非常重要的位置.
二、知识讲解
考点1 矩形的定义和性质
有三个角是直角的四边形是矩形;
①矩形的对角线相等且互相平分;
②矩形的四个角都是直角;
考点2 矩形的判定
①有一个角是90°的平行四边形;
②对角线相等的平行四边形;
③四个角都是直角的四边形;
④对角线相等且互相平分的四边形.
三 、例题精析
类型一 矩形的定义与性质
例题1
如图,矩形ABCD的周长为18cm,M是CD的中点,且AM⊥BM,则矩形ABCD的两邻边长分别是( )
A.3cm和6cm B.6cm和12cm C.4cm和5cm D.以上都不对
【解析】A
首先证得△ADM≌△BCM,可得出∠AMD=∠BMC,由此可求出两角的度数,即可得出DM、MC的长,由此得解.
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠D=∠C=90°,AD=BC,
又∵M是CD的中点
∴MD=MC,
∴△ADM≌△BCM,
∴∠AMD=∠BMC
∵AM⊥BM,
∴∠AMD=∠BMC=45°,
∴AD=DM,BC=CM,
∵矩形ABCD的周长为18cm,
∴AD=3cm,DC=6cm,
故选A.
【总结与反思】此题运用了矩形的定义与性质:四个角都是90°.
类型二 直角三角形斜边上的中线的性质与判定
例题1
如图,∠MON=90°,矩形ABCD的顶点A、B分别在边OM,ON上,当B在边ON上运动时,A随之在边OM上运动,矩形ABCD的形状保持不变,其中AB=2,BC=1,运动过程中,点D到点O的最大距离为【 】
A. B. C. D.
【解析】A
如图,取AB的中点E,连接OE、DE、OD,
∵OD≤OE+DE,
∴当O、D、E三点共线时,点D到点O的距离最大,
此时,∵AB=2,BC=1,∴OE=AE=AB=1.
DE=,
∴OD的最大值为:.故选A.
【总结与反思】 此题是对直角三角形斜边上的中线的性质的灵活运用.
类型三 矩形中的折叠问题
例题1
如图,将矩形ABCD沿EF折叠,使顶点C恰好落在AB边的中点C′上.若AB=6,BC=9,则BF的长为( )
A、4 B、3 C、4.5 D、5
【解析】A
由折叠可得,BC’= 3,BF+FC’= 9,
根据勾股定理可得:在△C’BF中,
BF=4
故选A.
【总结与反思】根据折叠的性质和勾股定理即可解出此题.
类型四:矩形的性质与判定
例题1
如图,四边形ABCD的对角线AC、BD交于点O,BE⊥AC于E,DF⊥AC于
F,点O既是AC的中点,又是EF的中点.
(1)求证:△BOE≌△DOF;
(2)若OA=BD,则四边形ABCD是什么特殊四边形?请说明理由.
【解析】解:(1)证明:∵BE⊥AC.DF⊥AC,∴∠BEO=∠DFO=90°.
∵点O是EF的中点,∴OE=OF.
又∵∠DOF=∠BOE,∴△BOE≌△DOF(ASA).
(2)四边形ABCD是矩形.理由如下:
∵△BOE≌△DOF,∴OB=OD.
又∵OA=OC,∴四边形ABCD是平行四边形.
∵OA=BD,OA=AC,∴BD=AC.∴平行四边形ABCD是矩形.
(1)根据垂直可得∠BEO=∠DFO=90°,再由点O是EF的中点可得OE=OF,再加上对顶角
∠DOF=∠BOE,可利用ASA证明△BOE≌△DOF.
(2)根据△BOE≌△DOF可得DO=BO,再加上条件AO=CO可得四边形ABCD是平行四边形,再证明DB=AC,可根据对角线相等的平行四边形是矩形证出结论.
【总结与反思】根据矩形的性质即可解出此题.
类型五:与矩形对角线相关的拓展问题
例题1
如图,在矩形ABCD中,AB=3,AD=4,P是AD上的动点,PE⊥AC于E,PF⊥BD 于F,则PE+FF的值是( )
A、 B、2 C、 D、
A
【解析】B
连接OP,过D作DM⊥AC于M,求出AC长,根据三角形的面积公式求出CM的值,根据代入求出PE+PF=DM即可.
连接OP,过D作DM⊥AC于M,
∵四边形ABCD是矩形,
∴AO=OC=AC,OD=OB=BD,AC=BD,∠ADC=90°
∴OA=OD,
由勾股定理得:
,
,
,
即,
故选B.
【总结与反思】根据矩形对角线相等且互相平分即可解出此题.
四 、课堂运用
基础
1.若矩形的对角线长为4cm,一条边长为2cm,则此矩形的面积为( )
A.8cm2 B.4cm2 C.2cm2 D.8cm2
2.如图,在矩形ABCD中,点E,F分别在BC,CD上,将△ABE沿AE折叠,使点B落在AC上的点B′处,又将△CEF沿EF折叠,使点C落在EB′与AD的交点C′处.则BC:AB的值为 .
答案与解析
1.【答案】B
【解析】先根据矩形的性质及勾股定理求出另一条边长,再根据矩形的面积公式即可求得结果.
由题意得,另一条边长,‘
则此矩形的面积为,
故选B.
2.【答案】
【解析】
连接CC′,
∵将△ABE沿AE折叠,使点B落在AC上的点B′处,又将△CEF沿EF折叠,使点C落在EB′与AD的交点C′处,
∴EC=EC′,∴∠EC′C=∠ECC′,
∵∠DC′C=∠ECC′,∴∠EC′C=∠DC′C.
∴CC′是∠EC'D的平分线.
∵∠CB′C′=∠D=90°,C′C=C′C,∴△CB′C′≌△CDC′(AAS).∴CB′=CD.
又∵AB′=AB,∴B′是对角线AC中点,即AC=2AB.∴∠ACB=30°.
∴tan∠ACB=tan30°=.∴BC:AB=.
巩固
1.如图,在矩形ABCD中,对角线AC、BD相交于点O,∠AOB=60°,AE平分∠BAD,AE交BC于E,则∠BOE的度数是_______________.
2.如图,∠MON=90°,边长为2的等边三角形ABC的顶点A、B分别在边OM,ON上当B在边ON上运动时,A随之在边OM上运动,等边三角形的形状保持不变,运动过程中,点C到点O的最大距离为
3.矩形ABCD中,AD=5,AB=3,将矩形ABCD沿某直线折叠,使点A的对应点A′落在线段BC上,再打开得到折痕EF.
(1)当A′与B重合时(如图1),EF= ;当折痕EF过点D时(如图2),求线段EF的长;
(2)①观察图3和图4,设BA′=x,①当x的取值范围是 时,四边形AEA′F是菱形;②在①的条件下,利用图4证明四边形AEA′F是菱形.
答案与解析
1.【答案】75°
【解析】根据矩形的对角线相等,结合∠AOB=60°,得△AOB为等边三角形,则∠AB0=60°,BO=AB,从而得到∠EB0=30°,再根据AE平分∠BAD,结合矩形的性质可得△ABE为等腰直角三角形,则AB=BE=BO,即可求得结果.
∵矩形ABCD,
∴AO=BO,∠ABE=∠BAD=90°,
∵∠A0B=60°,
∴△AOB为等边三角形,
∴∠AB0=60°,BO=AB,
∴∠EB0=∠ABE-∠AB0=30°,
∵AE平分∠BAD,
∴∠BAE=45°,
∵∠ABE=90°,
∴△ABE为等腰直角三角形,
∴AB=BE,
∵BO=AB,
∴BO=BE,
∵∠EB0=30°,
∴∠BOE=75°
2.【答案】1+
【解析】如图,取AB的中点D.连接CD.根据三角形的边角关系得到OC小于等于OD+DC,只有当O、D及C共线时,OC取得最大值,最大值为OD+CD,由等边三角形的边长为2,根据D为AB中点,得到BD为1,根据三线合一得到CD垂直于AB,在直角三角形BCD中,根据勾股定理求出CD的长,在直角三角形AOB中,OD为斜边AB上的中线,根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半可得OD等于AB的一半,由AB的长求出OD的长,进而求出DC+OD,即为OC的最大值.
解答:解:如图,取AB的中点D,连接CD.
∵△ABC是等边三角形,且边长是2,∴BC=AB=1,
∵点D是AB边中点,
∴BD=AB=1,
∴CD=,即CD=;
连接OD,OC,有OC≤OD+DC,
当O、D、C共线时,OC有最大值,最大值是OD+CD,
由(1)得,CD=,
又∵△AOB为直角三角形,D为斜边AB的中点,
∴OD==1,
∴OD+CD=1+,即OC的最大值为1+.
3.【答案】(1)当A′与B重合时,EF=5,当折痕EF过点D时EF= ,(2)①,②证明见解析
【解析】解:(1)5.
由折叠(轴对称)性质知A′D=AD=5,∠A=∠EA′D=900.
在Rt△A′DC中,DC=AB=2,∴ .
∴A′B=BC-A′C=5-4=1.
∵∠EA′B+∠BEA′=∠EA′B+∠FA′C=900, ∴∠BEA′=∠FA′C.
又 ∵∠B=∠C=900,∴Rt△EBA′∽Rt△A′CF.∴,即
∴ .
在Rt△A′EF中,.
(2)①.
②证明:由折叠(轴对称)性质知∠AEF=∠FEA′,AE=A′E,AF=A′F.
又 ∵AD∥BC,∴∠AFE=∠FEA′ .∴∠AEF=∠AFE .
∴AE=AF.∴AE=A′E=AF=A′F.
∴四边形AEA′F是菱形.
(1)根据折叠和矩形的性质,当A′与B重合时(如图1),EF= AD=5.根据折叠和矩形的性质,以及勾股定理求出A′B、A′F和FC的长,由Rt△EBA′∽Rt△A′CF求得,在Rt△A′EF中,由勾股定理求得EF的长.
(2)①由图3和图4可得,当时,四边形AEA′F是菱形.
②由折叠和矩形的性质,可得AE=A′E,AF=A′F.由平行和等腰三角形的性质可得AE=AF.从而AE=A′E=AF=A′F.根据菱形的判定得四边形AEA′F是菱形.
拔高
1、如图,在平面直角坐标系中,已知矩形OABC的两个顶点A、B 的坐标分别A、B,∠CAO=30°.
(1)求对角线AC所在的直线的函数表达式;
(2)把矩形OABC以AC所在的直线为对称轴翻折,点O落在平面上的点D处,求点D的坐标;
(3)在平面内是否存在点P,使得以A、O、D、P为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
答案与解析
1.【答案】见解析
【解析】(1)由题意得,OA=2,∠CAO=30°,
则OC=OAtan∠CAO=2,
即点C的坐标为(0,2),
设直线AC的解析式为:y=kx+b,将点A及点C的坐标代入得:
解得:
故直线AC的函数表达式为:y=x+2.
(2)过点D作DE⊥OA于点E,
∵∠CAO=30°,
∴∠DAE=60°,
又∵AD=AO=2,
∴DE=3,AE=,
∴OE=,
故点D的坐标为(-,3).
(3)①当AD为平行四边形的一边时,点P的位置有两个,分别为P1、P2,
当点P位于P1位置时,DP1=AO,
此时可得点P的坐标为(,3);
当点P位于P2位置时,
∵OD=AD,△AOD是等边三角形,
∴点P2与点D关于x轴对称,
此时可得点P的坐标为(-,-3);
②当AD为平行四年行的对角线时,点P的位置有一个,在P3的位置,
此时DP3=AO,
故可得点P的坐标为(-3,3).
综上可得存在点P的坐标,使得以A、O、D、P为顶点的四边形为平行四边形,点P的坐标为(,3)或(-,-3)或(-3,3).
五 、课堂小结
本节的重要内容:矩形的性质与判定.
①四个角都是直角的四边形是矩形;
②在已知是平行四边形的情况下,要证明是矩形,只要证明一个角是90°或对角线长度相等;
③对角线相等且互相平分的四边形是矩形.
六 、课后作业
基础
1、矩形两条对角线的夹角是60°,若矩形较短的边长为4cm,则对角线长 .
2、如图,在△ABC中,D是BC边上的一点,E是AD的中点,过A点作BC的平行线交CE的延长线于F,且AF=BD,连接BF.
(1)求证:D是BC的中点
(2)如果AB=AC,试判断四边形AFBD的形状,并证明你的结论.
答案与解析
1.【答案】8cm
【解析】先根据题意画出图形,根据矩形的性质结合两条对角线的夹角是60°,可得△AOB为等边三角形,即可求得结果.
∵四边形ABCD为矩形,
∴OA=OB,
∵两对角线的夹角为60°,
∴△AOB为等边三角形,
∴OA=OB=AB=4cm,
∴AC=BD=8cm,
即对角线的长度为8cm
2.【答案】见解析
【解析】(1)根据两直线平行,内错角相等求出∠AFE=∠DCE,然后利用“角角边”证明△AEF和△DEC全等,根据全等三角形对应边相等可得AF=CD,再利用等量代换即可得证;
(2)先利用一组对边平行且相等的四边形是平行四边形证明四边形AFBD是平行四边形,再根据一个角是直角的平行四边形是矩形,可知∠ADB=90°,由等腰三角形三线合一的性质可知必须是AB=AC.
(1)∵AF∥BC,
∴∠AFE=∠DCE,
∵E是AD的中点,
∴AE=DE,
∵∠AEF=∠DEC,
∴△AEF≌△DEC(AAS),
∴AF=CD,
∵AF=BD,
∴BD=CD,
∴D是BC的中点;
(2)四边形AFBD是矩形.
∵AF∥BD,AF=BD,
∴四边形AFBD是平行四边形,
∵AB=AC,BD=CD,
∴∠ADB=90°,
∴▱AFBD是矩形.
巩固
1.如图,在平面直角坐标系中,矩形ABCD的顶点A、B、C的坐标分别为(0,0)、(20,0)、(20,10).在线段AC、AB上各有一动点M、N,则当BM+MN为最小值时,点M的坐标是________.
2.已知如图,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,四边形OABC是矩形,点A、C的坐标分别为A(20,0),C(0,8),点D是OA的中点,点P在BC边上运动,当△ODP是腰长为10的等腰三角形时,点P的坐标为________.
3.(1)操作发现
如图,矩形ABCD中,E是AD的中点,将△ABE沿BE折叠后得到△GBE.且点G在矩形ABCD内部.小明将BG延长交DC于点F,认为GF=DF,你同意吗?请说明理由.
(2)问题解决保持(1)中的条件不变,若DF=4 , CD=9 ,求的值.
(3)类比探究保持(1)中的条件不变,若DC=2DF,求的值.
答案与解析
1.【答案】(12,6)
【解析】 思路:先确定点M、N的位置:作点B关于AC的对称点B′,过点B′作B′N⊥OB于N,B′N交AC于M.连接OB′,交DC于P,再根据矩形、轴对称、等腰三角形的性质得出PA=PC,那么在Rt△ADP中,运用勾股定理求出PA的长,然后由cs∠B′ON=cs∠OPD,求出ON的长,由tan∠MON=tan∠OCD,求出MN的长,即可得出点M的坐标.
解答:如图,作点B关于AC的对称点B′,过点B′作B′N⊥OB于N,B′N交AC于M,则B′N=B′M+MN=BM+MN,B′N的长就是BM+MN的最小值.
连接OB′,交DC于P.
∵四边形ABCD是矩形,
∴DC∥AB,
∴∠BAC=∠PCA,
∵点B关于AC的对称点是B′,
∴∠PAC=∠BAC,
∴∠PAC=∠PCA,
∴PA=PC.
令PA=x,则PC=x,PD=20-x.
在Rt△ADP中,∵PA2=PD2+AD2,
∴x2=(20-x)2+102,
∴x=12.5.
∵cs∠B′ON=cs∠OPD,
∴ON:OB′=DP:OP,
∴ON:20=7.5:12.5,
∴ON=12.
∵tan∠MON=tan∠OCD,
∴MN:ON=OD:CD,
∴MN:12=10:20,
∴MN=6.
∴点M的坐标是(12,6).
故答案为(12,6).
2.【答案】(6,8)或(4,8),(16,8)
【解析】分为三种情况①OP=OD=10,②DP=OD=10,③OP=DP=10,根据勾股定理求出CP,OM即可.
解答:∵A(20,0),C(0,8),四边形OABC是矩形,D是OA的中点,
∴OC=8,OD=10,∠OCB=∠COD=90°,
①OP=OD=10,
由勾股定理得:CP==6,
即P的坐标是(6,8);
②DP=OD=10,
过P作PM⊥OA于M,
则PM=OC=8,由勾股定理得:DM==6,
OM=10-6=4,
即P的坐标是(4,8)或(16,8);
③OP=DP=10,此时DM=OD=6,即OD≠10,即此时不存在;
故答案为:(6,8)或(4,8).
3.【答案】(1)同意.证明 Rt△EGF ≌ Rt△EDF得GF = DF. (2) (3)=
【解析】(1)同意;理由如下:将△ABE沿BE折叠后得到△GBE,所以;矩形ABCD中,E是AD的中点,所以EG=ED,;又因为EF是的公共边,且是斜边,所以Rt△EGF ≌ Rt△EDF,所以GF = DF.
(2)矩形ABCD中,AB=CD,AD=BC,;将△ABE沿BE折叠后得到△GBE,△ABE△GBE,AB=BG=9;由(1)知证明 Rt△EGF ≌ Rt△EDF得GF = DF,GF=4;所以BF=BG+GE=9+4=13;CF=CD-DF=9-4=5;在Rt△BFC中由勾股定理得BC=,所以=
(3)若DC=2DF,所以F是DC的中点,DF=CF
矩形ABCD中,AB=CD,AD=BC,;将△ABE沿BE折叠后得到△GBE,△ABE△GBE,AB=BG
,BG=AB=2DF;由(1)知证明 Rt△EGF ≌ Rt△EDF得GF = DF;所以BF=BG+GE=3DF;;在Rt△BFC中由勾股定理得BC=,所以=
拔高
1.课本中,把长与宽之比为的矩形纸片称为标准纸.请思考解决下列问题:
(1)将一张标准纸ABCD(AB<BC)对开,如图1所示,所得的矩形纸片ABEF是标准纸.请给予证明.
(2)在一次综合实践课上,小明尝试着将矩形纸片ABCD(AB<BC)进行如下操作:
第一步:沿过A点的直线折叠,使B点落在AD边上点F处,折痕为AE(如图2甲);
第二步:沿过D点的直线折叠,使C点落在AD边上点N处,折痕为DG(如图2乙),此时E点恰好落在AE边上的点M处;
第三步:沿直线DM折叠(如图2丙),此时点G恰好与N点重合.
请你探究:矩形纸片ABCD是否是一张标准纸?请说明理由.
(3)不难发现:将一张标准纸按如图3一次又一次对开后,所得的矩形纸片都是标准纸.现有一张标准纸ABCD,AB=1,BC=,问第5次对开后所得标准纸的周长是多少?探索直接写出第2012次对开后所得标准纸的周长.
2.【问题情境】如图1,在△ABC中,AB=AC,点P为边BC上的任一点,过点P作PD⊥AB,PE⊥AC,垂足分别为D、E,过点C作CF⊥AB,垂足为F.求证:PD+PE=CF.
【结论运用】如图2,将矩形ABCD沿EF折叠,使点D落在点B上,点C落在点C′处,点P为折痕EF上的任一点,过点P作PG⊥BE、PH⊥BC,垂足分别为G、H,若AD=8,CF=3,求PG+PH的值;
【迁移拓展】图3是一个航模的截面示意图.在四边形ABCD中,E为AB边上的一点,ED⊥AD,EC⊥CB,垂足分别为D、C,且AD·CE=DE·BC,AB=8,AD=3,BD=7;M、N分别为AE、BE的中点,连接DM、CN,求△DEM与△CEN的周长之和.
答案与解析
1.【答案】见解析
【解析】(1)证明见解析(2)是标准纸,理由见解析(3),
【解析】解:(1)证明: ∵矩形ABCD是标准纸,∴.
由对开的含义知:AF=BC,∴.
∴矩形纸片ABEF也是标准纸.
(2)是标准纸,理由如下:
设AB=CD=a,由图形折叠可知:DN=CD=DG=a,DG⊥EM.
∵由图形折叠可知:△ABE≌△AFE,∴∠DAE=∠BAD=45°.
∴△ADG是等腰直角三角形.
∴在Rt△ADG中,AD=,
∴,∴矩形纸片ABCD是一张标准纸.
(3)对开次数:
第一次,周长为:,
第二次,周长为:,
第三次,周长为:,
第四次,周长为:,
第五次,周长为:,
第六次,周长为:,
…
∴第5次对开后所得标准纸的周长是:,
第2012次对开后所得标准纸的周长为:.
(1)根据,得出矩形纸片ABEF也是标准纸.
(2)利用已知得出△ADG是等腰直角三角形,得出,即可得出答案.
(3)分别求出每一次对折后的周长,从而得出变化规律求出即可:观察变化规律,得
第n次对开后所得标准纸的周长=
2.【答案】 【问题情境】见解析;【结论运用】;【迁移拓展】.
【解析】思路:【问题情境】连接AP,利用可证得CF=PD+PE;
【结论运用】过点E作EQ⊥BC,垂足为Q,根据条件求出BF,BE的长,从而证明BE=BF后,直接利用【问题情境】中的结论可得出,而 EQ=CD=4;
【迁移拓展】延长AD、BC交于点F,作BH⊥AF,垂足为H,证明△ADE∽△BCE得出∠A=∠CBE从而FA=FB,然后应用问题情境中的结论可得:,设DH=x,根据勾股定理求出x的值,然后可求图中各条线段的长,最后将△DEM与△CEN的周长之和转化为DE+EC+AB的值即可.
解:【问题情境】连接AP,
∵PD⊥AB,PE⊥AC,CF⊥AB,且,
∴.∵AB=AC,∴CF=PD+PE.
【结论运用】过点E作EQ⊥BC,垂足为Q,如图
∵四边形ABCD是矩形,∴AD=BC,∠C=∠ADC=90°.
∵AD=8,CF=3,∴.
由折叠可得:DF=BF,∠BEF=∠DEF.∴DF=5.
∵∠C=90°,∴.
∵EQ⊥BC,∠C=∠ADC=90°,∴∠EQC=90°=∠C=∠ADC.
∴四边形EQCD是矩形.
∴EQ=DC=4.
∵AD∥BC,∴∠DEF=∠EFB.∵∠BEF=∠DEF,∴∠BEF=∠EFB.
∴BE=BF.
由问题情境中的结论可得:.
∴.∴PG+PH的值为4.
【迁移拓展】延长AD、BC交于点F,作BH⊥AF,垂足为H,如图⑤.
∵,∴.∵ED⊥AD,EC⊥CB,
∴∠ADE=∠BCE=90°.
∴△ADE∽△BCE.
∴∠A=∠CBE.∴FA=FB.
由问题情境中的结论可得:.
设DH=x,则AH=AD+DH=x+3.
∵BH⊥AF,∴∠BHA=90°.∴.
∵AB=8,AD=3,BD=7,
∴72-x2=82-(3+x)2.解得:.
∴BH2=BD2-DH2=49-1=48.∴BH=.∴
ED+EC=.
∵,且M、N分别为AE、BE的中点,
∴,.
∴△DEM与△CEN的周长之和=DE+DM+EM+CN+EN+EC
=DE+AE+BE+EC
=DE+AB+EC
=DE+EC+AB
=
七 、教学反思
适用学科
初中数学
适用年级
初三
适用区域
北师版区域
课时时长(分钟)
120
知识点
矩形的性质
直角三角形斜边上的中线的性质与判定
矩形中的折叠问题
矩形的性质与判定
与矩形对角线相关的拓展问题
教学目标
1、掌握矩形的性质与判定.
2、学会应用矩形的性质解决最值问题
教学重点
能熟练掌握矩形的性质与判定.
教学难点
矩形综合题.
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