《中考课件初中数学总复习资料》题型09 几何类比、拓展、探究题(解析版).docx
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1、备战2020年中考数学十大题型专练卷题型09 几何类比、拓展、探究题一、解答题1如图1,()绕点顺时针旋转得,射线交射线于点(1)与的关系是 ;(2)如图2,当旋转角为60°时,点,点与线段的中点恰好在同一直线上,延长至点,使,连接与的关系是 ,请说明理由;如图3,连接,若,求线段的长度【答案】(1);(2)或,理由见解析;【分析】(1)如图1,与的交点记作点,由旋转的性质与三角形内角和定理得到,即可求解;(2)如图2,连接,由旋转的性质及全等三角形的性质得到,故,即可证明,再得到,即可得到结论;由得,由角度的关系得到,再 证明,再利用等腰三角形的性质得到,再利用直角三角形三角函数求
2、出,即可求出AE的长.【详解】解:(1)如图1,与的交点记作点,由旋转知,故答案为:;(2)或,理由:如图2,连接,由旋转知,是等边三角形,是的中点,(),或,故答案为:或;由知,由知,在中,在中,【点睛】此题主要考查全等三角形的判定与性质,解题的关键是熟知等腰三角形、直角三角形、相似三角形的判定与性质及三角函数进行求解.2(问题)如图1,在中,过点作直线平行于,点在直线上移动,角的一边始终经过点,另一边与交于点,研究和的数量关系(探究发现)(1)如图2,某数学兴趣小组运用“从特殊到一般”的数学思想,发现当点移动到使点与点重合时,通过推理就可以得到,请写出证明过程;(数学思考)(2)如图3,若
3、点是上的任意一点(不含端点),受(1)的启发,这个小组过点作交于点,就可以证明,请完成证明过程;(拓展引申)(3)如图4,在(1)的条件下,是边上任意一点(不含端点),是射线上一点,且,连接与交于点,这个数学兴趣小组经过多次取点反复进行实验,发现点在某一位置时的值最大若,请你直接写出的最大值【答案】【探究发现】(1)见解析;【数学思考】(2)见解析;【拓展引申】(3)时,有最大值为2【分析】根据等腰三角形的性质及平行的定义即可解得根据证明即可推出过点作交于点,连接,可证明,再推出即可得=,则.【详解】证明:【探究发现】(1),且即【数学思考】(2),且,【拓展引申】(3)如图4,过点作交于点,
4、连接,且,点,点,点,点四点共圆,且时,有最大值为2【点睛】本题考查等腰三角形,解题关键在于熟练掌握等腰三角形的性质.3小波在复习时,遇到一个课本上的问题,温故后进行了操作、推理与拓展 (1)温故:如图 1,在ABC中,ADBC 于点D,正方形PQMN 的边QM在BC上,顶点P ,N 分别在AB, AC上,若BC=6 ,AD=4,求正方形 PQMN的边长 (2)操作:能画出这类正方形吗?小波按数学家波利亚在怎样解题中的方法进行操作:如图 2,任意画ABC,在A
5、B上任取一点P,画正方形 PQMN ,使Q,M在BC边上, N在ABC 内,连结B N 并延长交AC 于点N,画NMBC于点M,NPNM 交AB于点P,PQBC 于点Q,得到四边形 PQMN小波把线段BN 称为“波利亚线” (3)推理:证明图2 中的四边形 PQMN 是正方形 (4)拓展:在(2)的条件下,于波利业线B N 上截取NE=NM ,连结EQ ,EM(如图 3)当tanNBM=
6、60;时,猜想QEM的度数,并尝试证明请帮助小波解决“温故”、“推理”、“拓展”中的问题【答案】(1)温故:;(3)推理:四边形PQMN为正方形.见解析;(4)拓展:猜想,理由见解析.【分析】(1)根据,列比例式求解即可;(3)由作法知四边形PQMN为矩形,通过三角形相似证明,从而,可证四边形PQMN为正方形;(4)可设MN=3k,.则,.根据两边对应成比例且夹角相等可证,从而.通过证明,可得.【详解】(1)温故:.即.解得.(2)推理:由画法可得.四边形PQMN为矩形,.,同理可得.,.四边形PQMN为正方形. (3)拓展:猜想,理由如下:由可设MN=3k,.则,.,.,.,.,.【点睛】本
7、题考查了正方形的性质,相似三角形的判定与性质,熟练掌握相似三角形的判定与性质是解答本题的关键.相似三角形的判定方法有:平行于三角形一边的直线和其他两边或两边延长线相交,所构成的三角形与原三角形相似;两角相等的两个三角形相似;两边对应成比例,且夹角相等的两个三角形相似判定即可;三边对应成比例的两个三角形相似.4问题提出:如图,图是一张由三个边长为 1 的小正方形组成的“L”形纸片,图是一张 a× b 的方格纸(a× b的方格纸指边长分别为 a,b 的矩形,被分成 a× b个边长为 1 的小正方形,其中 a2 , b2,且 a,b 为正整数) 把图放置在图中,使它恰好
8、盖住图中的三个小正方形,共有多少种不同的放置方法? 问题探究:为探究规律,我们采用一般问题特殊化的策略,先从最简单的情形入手,再逐次递进,最后得出一般性的结论探究一:把图放置在 2× 2的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,共有多少种不同的放置方法?如图,对于 2×2的方格纸,要用图盖住其中的三个小正方形,显然有 4 种不同的放置方法探究二:把图放置在 3×2的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,共有多少种不同的放置方法?如图,在 3×2的方格纸中,共可以找到 2 个位置不同的 2 ×2方格,依据探究一的结论可知,把图放置在 3
9、215;2 的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,共有 2 ×48种不同的放置方法探究三:把图放置在 a ×2 的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,共有多少种不同的放置方法?如图, 在 a ×2 的方格纸中,共可以找到_个位置不同的 2×2方格,依据探究一的结论可知,把图放置在 a× 2 的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,共有_种不同的放置方法 探究四:把图放置在 a ×3 的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,共有多少种不同的放置方法?如图,在 a ×3 的方格纸中,共可以找到_个位置不同的
10、2×2方格,依据探究一的结论可知,把图放置在 a ×3 的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,共有_种不同的放置方法问题解决:把图放置在 a ×b的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,共有多少种不同的放置方法?(仿照前面的探究方法,写出解答过程,不需画图)问题拓展:如图,图是一个由 4 个棱长为 1 的小立方体构成的几何体,图是一个长、宽、高分别为 a,b ,c (a2 , b2 , c2 ,且 a,b,c 是正整数)的长方体,被分成了a×b×c个棱长为 1 的小立方体在图的不同位置共可以找到_个图这样的几何体【答案】探究三:, ;
11、探究四:, ;问题解决:共有种不同的放置方法;问题拓展:8(a-1)(b-1)(c-1).【分析】对于图形的变化类的规律题,首先应找出图形哪些部分发生了变化,是按照什么规律变化的,通过分析找到各部分的变化规律后直接利用规律求解探寻规律要认真观察、仔细思考,善用联想来解决这类问题【详解】探究三:根据探究二,a×2的方格纸中,共可以找到(a-1)个位置不同的 2×2方格,根据探究一结论可知,每个2×2方格中有4种放置方法,所以在a×2的方格纸中,共可以找到(a-1)×4=(4a-4)种不同的放置方法;故答案为a-1,4a-4;探究四:与探
12、究三相比,本题矩形的宽改变了,可以沿用上一问的思路:边长为a,有(a-1)条边长为2的线段,同理,边长为3,则有3-1=2条边长为2的线段,所以在a×3的方格中,可以找到2(a-1)=(2a-2)个位置不同的2×2方格,根据探究一,在在a×3的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,共有(2a-2)×4=(8a-8)种不同的放置方法故答案为2a-2,8a-8;问题解决:在a×b的方格纸中,共可以找到(a-1)(b-1)个位置不同的2×2方格,依照探究一的结论可知,把图放置在a×b的方格纸中,使它恰好盖住其中的三个小正方形,
13、共有4(a-1)(b-1)种不同的放置方法;问题拓展:发现图示是棱长为2的正方体中的一部分,利用前面的思路,这个长方体的长宽高分别为a、b、c,则分别可以找到(a-1)、(b-1)、(c-1)条边长为2的线段,所以在a×b×c的长方体共可以找到(a-1)(b-1)(c-1)位置不同的2×2×2的正方体,再根据探究一类比发现,每个2×2×2的正方体有8种放置方法,所以在a×b×c的长方体中共可以找到8(a-1)(b-1)(c-1)个图这样的几何体;故答案为8(a-1)(b-1)(c-1)【点睛】此题考查了平面图形的有
14、规律变化,要求学生通过观察图形,分析、归纳并发现其中的规律,并应用规律解决问题是解题的关键5在中,于点,(1)如图1,点,分别在,上,且,当,时,求线段的长;(2)如图2,点,分别在,上,且,求证:;(3)如图3,点在的延长线上,点在上,且,求证:;【答案】(1) ;(2)见解析;(3)见解析.【分析】(1)根据等腰三角形的性质、直角三角形的性质得到 ADBDDC ,求出 MBD30°,根据勾股定理计算即可; (2)证明BDEADF,根据全等三角形的性质证明; (3)过点 M作 MEBC交 AB的延长线于 E,证明BMEAMN,根据全等三角形的性质得到 BEAN,根据等腰直角三角形的
15、性质、勾股定理证明结论【详解】(1)解:,由勾股定理得,即,解得,;(2)证明:,在和中,;(3)证明:过点作交的延长线于,则,在和中,【点睛】本题考查的是等腰直角三角形的性质、全等三角形的判定和性质、直角三角形 的性质,掌握全等三角形的判定定理和性质定理是解题的关键6如图,正方形和的边,在同一条直线上,且,取的中点,连接,(1)试证明,并求的值(2)如图,将如图中的正方形变为菱形,设,其它条件不变,问(1)中的值有变化吗?若有变化,求出该值(用含的式子表示);若无变化,说明理由【答案】(1)见解析;(2)(1)中的值有变化理由见解析;.【分析】(1)根据全等三角形的判定(AAS)和勾股定理即
16、可得到答案;(2)根据平行线的性质和三角函数,即可得到答案.【详解】(1)证明:如图1中,延长交的延长线于四边形,四边形都是正方形,连接,设,则,.(2)解:(1)中的值有变化理由:如图2中,连接,交于点,连接,交于,共线,与互相平分,点在直线上,四边形是矩形,设,则,易知,.【点睛】本题考查全等三角形的判定(AAS)、勾股定理、平行线的性质和三角函数,解题的关键是熟练掌握全等三角形的判定(AAS)、勾股定理、平行线的性质和三角函数.7定义:有一组邻边相等且对角互补的四边形叫做等补四边形理解:如图1,点在上,的平分线交于点,连接求证:四边形是等补四边形;探究:如图2,在等补四边形中连接是否平分
17、请说明理由运用:如图3,在等补四边形中,其外角的平分线交的延长线于点求的长【答案】(1)证明见解析;(2)平分,理由见解析;(3).【分析】由圆内接四边形互补可知,再证,即可根据等补四边形的定义得出结论;过点分别作于点,垂直的延长线于点,证,得到,根据角平分线的判定可得出结论;连接,先证推出再证利用相似三角形对应边的比相等可求出的长【详解】证明:四边形为圆内接四边形,四边形是等补四边形;平分,理由如下:如图2,过点分别作于点,垂直的延长线于点,则,四边形是等补四边形,又是的平分线,即平分如图3,连接,四边形是等补四边形,又,平分由知,平分又即【点睛】本题考查了新定义等补四边形,圆的有关性质,全
18、等三角形的判定与性质,角平分线的判定,相似三角形的判定与性质等,解题关键是要能够通过自主学习来进行探究,运用等8已知ABC内接于,的平分线交于点D,连接DB,DC(1)如图,当时,请直接写出线段AB,AC,AD之间满足的等量关系式: ;(2)如图,当时,试探究线段AB,AC,AD之间满足的等量关系,并证明你的结论;(3)如图,若BC=5,BD=4,求 的值【答案】(1)AB+AC=AD;(2);(3)【分析】(1)在AD上截取AE=AB,连接BE,由条件可知ABE和BCD都是等边三角形,可证明BEDBAC,可得DE=AC,则AB+AC=AD;(2)延长AB至点M,使BM=AC,连接DM,证明M
19、BDACD,可得MD=AD,证得AB+AC=;(3)延长AB至点N,使BN=AC,连接DN,证明NBDACD,可得ND=AD,N=CAD,证NADCBD,可得,可由AN=AB+AC,求出的值.【详解】解:(1)如图在AD上截取AE=AB,连接BE,BAC=120°,BAC的平分线交O于点D,DBC=DAC=60°,DCB=BAD=60°,ABE和BCD都是等边三角形,DBE=ABC,AB=BE,BC=BD,BEDBAC(SAS),DE=AC,AD=AE+DE=AB+AC;故答案为:AB+AC=AD(2)AB+AC=理由如下:如图,延长AB至点M,使BM=AC,连接
20、DM,四边形ABDC内接于O,MBD=ACD,BAD=CAD=45°,BD=CD,MBDACD(SAS),MD=AD,M=CAD=45°,MDADAM=,即AB+BM=,AB+AC=;(3)如图,延长AB至点N,使BN=AC,连接DN,四边形ABDC内接于O,NBD=ACD,BAD=CAD,BD=CD,NBDACD(SAS),ND=AD,N=CAD,N=NAD=DBC=DCB,NADCBD,又AN=AB+BN=AB+AC,BC=5,BD=4,【点睛】本题属于圆的综合题,考查了圆周角定理,全等三角形的判定与性质,相似三角形的判定和性质,等边三角形的判定与性质等知识,解题的关键
21、是正确作出辅助线解决问题9如图,在中,于点,于点,与交于点,于点,点是的中点,连接并延长交于点(1)如图所示,若,求证:;(2)如图所示,若,如图所示,若(点与点重合),猜想线段、与之间又有怎样的数量关系?请直接写出你的猜想,不需证明【答案】(1)见解析(2)【分析】(1)连接CF,由垂心的性质得出CFAB,证出CFBH,由平行线的性质得出CBH=BCF,证明BMHCMF得出BH=CF,由线段垂直平分线的性质得出AF=CF,得出BH=AF,AD=DF+AF=DF+BH,由直角三角形的性质得出AD=BD,即可得出结论;(2)同(1)可证:AD=DF+AF=DF+BH,再由等腰直角三角形的性质和含
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