正方形典型证明(1)

第七讲正方形的性质与判定一、知识点梳理1、平行四边形、矩形、菱形、正方形之间的关系二、典型例题类型一、正方形的判定方法一：矩形+一组邻边相等=正方形例1、如图，在△ABC中，∠BAC=90°，AB=AC，D是BC的中点，DE⊥AB，DF⊥AC，垂足分别为E，F，求证：四边形AEDF是正方形。

方法二：矩形+对角线互相垂直=正方形例2. 如图，已知四边形ABCD的对角线AC，BD相交于点O，且OA=OB=OC=OD=1.AB=2，求证：四边形ABCD是正方形。

方法三：菱形+一个内角是直角=正方形例3：如图，在菱形ABCD中，E，F是BC边上的两个点，且BE=CF，AF=DE，求证：四边形ABCD是正方形。

方法四：菱形+对角线相等=正方形例4：如图，在平行四边形ABCD中，对角线AC，BD相交于点O，已知点E是BD延长线上一点，且EA=EC，∠DAC=∠EAD+AED，求证：四边形ABCD是正方形。

变式练习1.如图，E，F，M，N分别是正方形ABCD四条边上的点，且AE=BF=CM=DN，试判断四边形EFMN是什么特殊的四边形，并说明理由。

类型二、正方形的性质类型一：角度的计算例5.如图，在正方形ABCD的外侧，作等边三角形ADE，AC，BE相交于点F，则∠ABE= 。

∠BFC= 。

类型二：求线段的长度例6..如图，已知正方形ABCD的边长为5，点E，F分别在AD，DC上，AE=DF=2，BE与AF相交于点G，点H为BF的中点，连接GH，则GH= 。

变式练习1、如图，在正方形ABCD的内侧，作等边三角形CDE，连接AE，则∠DAE= 。

2、如图，将正方形ABCD沿BE折叠，使点A落在对角线BD上的A'处，连接A'C，则∠BA'C= 。

3、正方形ABCD在平面直角坐标系的位置如图所示，已知点A的坐标为（0,4），点B的坐标为（-3,0），则点C的坐标是；点D的坐标是。

4、如图，正方形ABCD的边长为2，点E为边BC的中点，点P在对角线BD上移动，则PE+PC的最小值是。

专题5.3 正方形的性质与判定【十大题型】【浙教版】【题型1 正方形的性质（求角的度数）】 (1)【题型2 正方形的性质（求线段的长度）】 (3)【题型3 正方形的性质（求面积、周长）】 (4)【题型4 正方形的性质（探究数量关系）】 (6)【题型5 判定正方形成立的条件】 (10)【题型6 正方形判定的证明】 (12)【题型7 正方形的判定与性质综合】 (16)【题型8 探究正方形中的最值问题】 (19)【题型9 正方形在坐标系中的运用】 (20)【题型10 正方形中的多结论问题】 (23)【题型1 正方形的性质（求角的度数）】【例1】（2022春•建阳区期中）如图，在正方形ABCD中有一个点E，使三角形BCE是正三角形，求：（1）∠BAE的大小（2）∠AED的大小．【变式1-1】如图，已知正方形ABCD在直线MN的上方，BC在直线MN上，E是BC上一点，以AE为边在直线MN上方作正方形AEFG．（1）连接GD，求证：△ADG≌△ABE；（2）连接FC，观察并猜测∠FCN的度数，并说明理由．【变式1-2】（2022•武威模拟）如图，在正方形ABCD中，点E是对角线AC上的一点，点F在BC的延长线上，且BE＝EF，EF交CD于点G．（1）求证：DE＝EF；（2）求∠DEF的度数．【变式1-3】（2022春•新市区校级期末）如图，在给定的正方形ABCD中，点E从点B出发，沿边BC方向向终点C运动，DF⊥AE交AB于点F，以FD，FE为邻边构造平行四边形DFEP，连接CP，则∠DFE+∠EPC的度数的变化情况是（）A．一直减小B．一直减小后增大C．一直不变D．先增大后减小【题型2 正方形的性质（求线段的长度）】【例2】（2022春•牡丹江期末）如图，正方形ABCD的边长为10，点E，F在正方形内部，AE＝CF＝8，BE＝DF＝6，则线段EF的长为（）A．2√2B．4C．4−√2D．4+√2【变式2-1】（2022春•巴南区期末）如图，四边形ABCD是边长为4的正方形，点E在边CD上，且DE ＝1，作EF∥BC分别交AC、AB于点G、F，P、H分别是AG，BE的中点，则PH的长是（）A．2B．2.5C．3D．4【变式2-2】（2022•越秀区一模）将正方形ABCD与正方形BEFG按如图方式放置，点F、B、C在同一直线上，已知BG=√2，BC＝3，连接DF，M是DF的中点，连接AM，则AM的长是（）A．√102B．√3C．√132D．32【变式2-3】（2022春•吴中区校级期末）如图，在正方形ABCD中，AB＝4√5．E、F分别为边AB、BC的中点，连接AF、DE，点N、M分别为AF、DE的中点，连接MN，则MN的长度为．【题型3 正方形的性质（求面积、周长）】【例3】（2022春•鄞州区期末）有两个正方形A，B．现将B放在A的内部得图甲，将A，B构造新的正方形得图乙．若图甲和图乙中阴影部分的面积分别为1和12，若三个正方形A和两个正方形B得图丙，则阴影部分的面积为（）A．28B．29C．30D．31【变式3-1】（2022春•工业园区校级期中）如图，四边形ABCD为正方形，O为AC、BD的交点，△DCE 为Rt△，∠CED＝90°，OE＝2√2，若CE•DE＝3，则正方形ABCD的面积为（）A．5B．6C．8D．10【变式3-2】（2022•台州）如图，在正方形ABCD中，AB＝3，点E，F分别在CD，AD上，CE＝DF，BE，CF相交于点G．若图中阴影部分的面积与正方形ABCD的面积之比为2：3，则△BCG的周长为．【变式3-3】（2022•江北区一模）如图，以Rt△ABC的各边为边分别向外作正方形，∠BAC＝90°，连结DG，点H为DG的中点，连结HB，HN，若要求出△HBN的面积，只需知道（）A．△ABC的面积B．正方形ADEB的面积C．正方形ACFG的面积D．正方形BNMC的面积【题型4 正方形的性质（探究数量关系）】【例4】（2022秋•中原区校级月考）如图，线段AB＝4，射线BG⊥AB，P为射线BG上一点，以AP为边作正方形APCD，且点C、D与点B在AP两侧，在线段DP上取一点E，使∠EAP＝∠BAP，直线CE 与线段AB相交于点F（点F与点A、B不重合）．（1）求证：△AEP≌△CEP；（2）判断CF与AB的位置关系，并说明理由；（3）请直接写出△AEF的周长．【变式4-1】（2022春•雁塔区校级期末）在正方形ABCD中，∠MAN＝45°，该角可以绕点A转动，∠MAN的两边分别交射线CB，DC于点M，N．（1）当点M，N分别在正方形的边CB和DC上时（如图1），线段BM，DN，MN之间有怎样的数量关系？你的猜想是：，并加以证明．（2）当点M，N分别在正方形的边CB和DC的延长线上时（如图2），线段BM，DN，MN之间的数量关系会发生变化吗？证明你的结论．【变式4-2】（2022春•莆田期末）如图，已知正方形ABCD中，E为CB延长线上一点，且BE＝AB，M、N分别为AE、BC的中点，连DE交AB于O，MN交，ED于H点．（1）求证：AO＝BO；（2）求证：∠HEB＝∠HNB；（3）过A作AP⊥ED于P点，连BP，则PE−PA的值．PB【变式4-3】（2022春•鼓楼区校级期中）如图，正方形ABCD的对角线相交于点O．点E是线段DO上一点，连接CE．点F是∠OCE的平分线上一点，且BF⊥CF与CO相交于点G．点H是线段CE上一点，且CO＝CH．（1）若OF＝5，求FH的长；（2）求证：BF＝OH+CF．【题型5 判定正方形成立的条件】【例5】（2022春•海淀区校级期中）已知四边形ABCD为凸四边形，点M、N、P、Q分别为AB、BC、CD、DA上的点（不与端点重合），下列说法正确的是（填序号）．①对于任意凸四边形ABCD，一定存在无数个四边形MNPQ是平行四边形；②如果四边形ABCD为任意平行四边形，那么一定存在无数个四边形MNPQ是矩形；③如果四边形ABCD为任意矩形，那么一定存在一个四边形为正方形；④如果四边形ABCD为任意菱形，那么一定存在一个四边形为正方形．【变式5-1】（2022春•岳麓区校级月考）如图，E、F、G、H分别是AB、BC、CD、DA的中点．要使四边形EFGH是正方形，BD、AC应满足的条件是．【变式5-2】（2022春•汉寿县期中）如图，在▱ABCD中，对角线AC与BD相交于点O，点E，F在AC 上，且OE＝OF，连接DE并延长至点M，使DE＝ME，连接MF，DF，BE．（1）当DF＝MF时，证明：四边形EMBF是矩形；（2）当△DMF满足什么条件时，四边形EMBF是正方形？请说明理由．【变式5-3】（2022春•沛县期中）已知在△ABC中，D为边BC延长线上一点，点O是边AC上的一个动点，过O作直线MN∥BC，设MN与∠BCA的平分线相交于点E，与∠ACD的平分线相交于点F．（1）求证：OE＝OF；（2）试确定点O在边AC上的位置，使四边形AECF是矩形，并加以证明．（3）在（2）的条件下，且△ABC满足条件时，矩形AECF是正方形？．【题型6 正方形判定的证明】【例6】（2022春•虹口区期末）如图，在四边形ABCD中，AB∥CD，AD＝CD，E是对角线BD上的一点，且AE＝CE．（1）求证：四边形ABCD是菱形；（2）如果AB＝BE，且∠ABE＝2∠DCE，求证：四边形ABCD是正方形．【变式6-1】（2022春•宜城市期末）如图，四边形ABCD是平行四边形，连接对角线AC，过点D作DE ∥AC与BC的延长线交于点E，连接AE交DC于F．（1）求证：BC＝CE；（2）连接BF，若∠DAF＝∠FBE，且AD＝2CF，求证：四边形ABCD是正方形．【变式6-2】（2022秋•市南区期末）已知：在平行四边形ABCD中，分别延长BA，DC到点E，H，使得BE＝2AB，DH＝2CD．连接EH，分别交AD，BC于点F，G．（1）求证：AF＝CG；（2）连接BD交EH于点O，若EH⊥BD，则当线段AB与线段AD满足什么数量关系时，四边形BEDH 是正方形？【变式6-3】（2022•上海）已知：如图，四边形ABCD中，AD∥BC，AD＝CD，E是对角线BD上一点，且EA＝EC．（1）求证：四边形ABCD是菱形；（2）如果BE＝BC，且∠CBE：∠BCE＝2：3，求证：四边形ABCD是正方形．【题型7 正方形的判定与性质综合】【例7】（2022•威海）如图1，在正方形ABCD中，E，F，G，H分别为边AB，BC，CD，DA上的点，HA＝EB＝FC＝GD，连接EG，FH，交点为O．（1）如图2，连接EF，FG，GH，HE，试判断四边形EFGH的形状，并证明你的结论；（2）将正方形ABCD沿线段EG，HF剪开，再把得到的四个四边形按图3的方式拼接成一个四边形．若正方形ABCD的边长为3cm，HA＝EB＝FC＝GD＝1cm，则图3中阴影部分的面积为cm2．【变式7-1】（2022•萧山区模拟）如图，P为正方形ABCD内的一点，画▱P AHD，▱PBEA，▱PCFB，▱PDGC，请证明：以E，F，G，H为顶点的四边形是正方形．【变式7-2】（2022•萧山区模拟）已知：如图，边长为4的菱形ABCD的对角线AC与BD相交于点O，若∠CAD＝∠DBC．（1）求证：四边形ABCD是正方形．（2）E是OB上一点，BE＝1，且DH⊥CE，垂足为H，DH与OC相交于点F，求线段OF的长．【变式7-3】（2022春•潜山市期末）如图，已知四边形ABCD为正方形，AB＝3√2，点E为对角线AC上一动点，连接DE，过点E作EF⊥DE，交BC于点F，以DE、EF为邻边作矩形DEFG，连接CG．（1）求证：矩形DEFG是正方形；（2）探究：CE+CG的值是否为定值？若是，请求出这个定值；若不是，请说明理由．【题型8 探究正方形中的最值问题】【例8】（2022春•沙坪坝区校级月考）如图，在正方形ABCD中，M，N是边AB上的动点，且AM＝BN，连接MD交对角线AC于点E，连接BE交CN于点F，若AB＝3，则AF长度的最小值为．【变式8-1】（2022•泰山区一模）如图，M、N是正方形ABCD的边CD上的两个动点，满足AM＝BN，连接AC交BN于点E，连接DE交AM于点F，连接CF，若正方形的边长为2，则线段CF的最小值是（）A．2B．1C．√5−1D．√5−2【变式8-2】（2022•青山区模拟）已知矩形ABCD，AB＝2，AD＝4AB＝8，E为线段AD上一动点，以CE 为边向上构造正方形CEFG，连接BF，则BF的最小值是．【变式8-3】（2022•郧阳区模拟）如图，P A=2√2，PB=4√2，以AB为边作正方形ABCD，使得P、D两点落在直线AB的两侧，当∠APB变化时，则PD的最大值为．【题型9 正方形在坐标系中的运用】【例9】（2022春•市中区期末）在平面直角坐标系中，对于两个点P、Q和图形W，如果在图形W上存在点M、N（M、N可以重合）使得PM＝QN，那么称点P与点Q是图形W的一对平衡点．已知正方形的边长为2，一边平行于x轴，对角线的交点为点O，点D的坐标为（2，0）．若点E（x，2）与点D是正方形的一对平衡点，则x的取值范围为（）A．﹣3≤x≤3B．﹣4≤x≤4C．﹣2≤x≤2D．﹣5≤x≤5【变式9-1】（2022秋•永新县期末）如图，在平面直角坐标系中，四边形ABCD的顶点坐标分别是A（﹣2，0）、B（0，﹣2）、C（2，0）、D（0，2），求证：四边形ABCD是正方形．【变式9-2】（2022春•顺城区期末）如图，在平面直角坐标系xOy中，直线OC：yOC＝3x与直线AC：yAC＝﹣x+8相交于点C（2，6）．（1）点M从点O出发以每秒1个单位长度的速度沿x轴向右运动，点N从点A出发以每秒3个单位长度的速度沿x轴向左运动，两点同时出发．分别过点M，N作x轴的垂线，分别交直线OC，AC于点P，Q，请你在图1中画出图形，猜想四边形PMNQ的形状（点M，N重合时除外），并证明你的猜想；（2）在（1）的条件下，当点M运动秒时，四边形PMNQ是正方形（直接写出结论）．【变式9-3】（2022•河南模拟）如图，正方形OABC 中，点A （4，0），点D 为AB 上一点，且BD ＝1，连接OD ，过点C 作CE ⊥OD 交OA 于点E ，过点D 作MN ∥CE ，交x 轴于点M ，交BC 于点N ，则点M 的坐标为（ ）A ．（5，0）B ．（6，0）C ．（254，0）D ．（274，0） 【题型10 正方形中的多结论问题】【例10】（2022春•慈溪市期末）如图，正方形ABCD 中，点P 为BD 延长线上任一点，连结P A ，过点P 作PE ⊥P A ，交BC 的延长线于点E ，过点E 作EF ⊥BP 于点F ．下列结论：（1）P A ＝PE ； （2）BD ＝2PF ；（3）CE =√2PD ； （4）若BP ＝BE ，则PF =(√2+1)DF ．其中正确的个数为（ ）A ．1B ．2C ．3D ．4【变式10-1】（2022春•渝中区校级期中）如图，正方形ABCD 的边长为a ，点E 在边AB 上运动（不与点A ，B 重合），∠DAM ＝45°，点F 在射线AM 上，且AF =√2BE ，CF 与AD 相交于点G ．连接EC 、EF 、EG ．下列结论：①∠ECF ＝45°；②△AEG 的周长为（1+√22）a ；③BE 2+DG 2＝EG 2；④当G 是线段AD的中点时，BE =13a ．正确的个数是（ ）A．1个B．2个C．3个D．4个【变式10-2】（2022秋•三水区月考）如图，正方形ABCD中，在AD的延长线上取点E，F，使DE＝AD，DF＝BD，连接BF分别交CD，CE于H，G，下列结论：①HF＝2HG；②∠GDH＝∠GHD；③图中有8个等腰三角形；④S△CDG＝S△DHF．其中正确的结论个数是（）A．1个B．2个C．3个D．4个【变式10-3】（2022春•玉林期末）如图，正方形ABCD中，点E在边CD上，过点A作AF⊥AE交CB的延长线于点F，连接EF，AG平分∠F AE，AG分别交BC、EF于点G、H，连接EG、DH．则下列结论中：①BF＝DE；②∠EGC＝2∠BAG；③AD+DE=√3DH；④DE+BG＝EH；⑤若DE＝CE，则CE：CG：EG＝3：4：5，其中正确的结论有．。

专题1.4 正方形的性质与判定-重难点题型【北师大版】【题型1 正方形的性质（求角的度数）】【例1】（2021春•海珠区校级期中）如图，以正方形ABCD的一边AD为边向外作等边△ADE，则∠ABE 的度数是．【分析】由正方形的性质和等边三角形的性质可得AB＝AD＝AE，∠BAE＝150°，进而可求得∠ABE＝15°．【解答】解：∵四边形ABCD是正方形，∴AB＝AD，∠BAD＝90°，∵△ADE是等边三角形，∴AD＝AE，∠DAE＝60°，∴∠BAE＝∠BAD+DAE＝150°，AB＝AE，∴∠ABE＝∠AEB，∴∠ABE=12（180°﹣∠BAE）＝15°，故答案为：15°．【点评】本题考查了正方形的性质，等边三角形的性质，等腰三角形的性质，灵活运用这些性质进行推理是本题的关键．【变式1-1】（2021春•黄浦区期末）如图，E为正方形ABCD外一点，AE＝AD，BE交AD于点F，∠ADE ＝75°，则∠AFB＝°．【分析】根据等腰三角形的性质得∠AED＝∠ADE＝75°，由三角形内角和求出顶角∠DAE的度数，根据正方形的性质得△ABE为等腰三角形，再由直角三角形的两锐角互余得答案．【解答】解：∵AE＝AD，∴∠AED＝∠ADE＝75°，∴∠DAE＝180°﹣75°﹣75°＝30°，∵四边形ABCD是正方形，∴∠BAD＝90°，AB＝AD，∴AB＝AE，∴∠ABE＝∠AEB，∵∠BAE＝90°+30°＝120°，∴∠ABE=180°−120°2=30°，∴∠AFB＝90°﹣30°＝60°．故答案为：60．【点评】此题考查了正方形的性质，正方形的四个角都是直角，且各边都相等；在几何证明中常运用等边对等角和等角对等边来证明边相等或角相等；在三角形中，要熟练掌握三角形的内角和定理和直角三角形的两个锐角互余．【变式1-2】（2021春•海淀区校级月考）如图，在正方形ABCD内，以AB为边作等边△ABE，则∠BEG ＝°．【分析】本题通过正方形的性质得到AB＝BC＝CD＝DA，∠ABC＝∠BCD＝∠CDA＝∠DAB＝90°，在由等边三角形的性质得到AB＝AE＝BE，∠EAB＝∠ABE＝∠AEB＝60°．进而得到∠ADE＝∠AED＝75°，从而得到答案即可．【解答】解：∵四边形ABCD是正方形，∴AB＝BC＝CD＝DA，∠ABC＝∠BCD＝∠CDA＝∠DAB＝90°．又∵三角形ABE是等边三角形，∴AB＝AE＝BE，∠EAB＝∠ABE＝∠AEB＝60°．∴∠DAE＝∠DAB﹣∠EAB＝90°﹣60°＝30°，∴AE＝AD，∴∠ADE＝∠AED＝75°，∴∠BEG＝180°﹣∠DAE﹣∠AEB＝180°﹣75°﹣60°＝45°．故答案为：45．【点评】本题考查了正方形的性质，等边三角形的性质，熟练掌握基础知识是解题的关键．【变式1-3】（2021春•大兴区期中）在正方形ABCD外侧作直线AP，点B关于直线AP的对称点为E连接BE，DE，其中DE交直线AP于点F．连接AE，若∠P AB＝20°，求∠ADF的度数．【分析】由对称的性质可得AE＝AB，∠EAB＝40°，即可求得∠EAD的度数，根据正方形的性质可得∠ADF＝∠AED，进而可求解．【解答】解：∵点B关于直线AP的对称点为E，∴AP是对称轴，∴∠P AB＝∠P AE＝20°，∴∠EAB＝2∠BAP＝40°，AE＝AB，∵四边形ABCD是正方形，∴∠BAD＝90°，AB＝AD，∴∠EAD＝130°，∴AE＝AD，∴∠ADF＝∠AED，∴∠ADF=180°−130°2=25°．【点评】本题主要考查正方形的性质，对称的性质，等腰三角形的性质，证得AE＝AD是解题的关键．【题型2 正方形的性质（求线段的长度）】【例2】（2021春•崇川区校级月考）如图，正方形ABCD的边长为1，点E在对角线BD上，且∠BAE＝22.5°，则BE的长为．【分析】先由勾股定理求出BD，再求出AD＝ED，根据题意列方程即可得到结论．【解答】解：过E作EF⊥AB于F，设EF＝x，∵四边形ABCD是正方形，∴AB＝AD，∠BAD＝90°，∠ABD＝∠ADB＝45°，∴BD=√2AB=√2，EF＝BF＝x，∴BE=√2x，∵∠BAE＝22.5°，∴∠DAE＝90°﹣22.5°＝67.5°，∴∠AED＝180°﹣45°﹣67.5°＝67.5°，∴∠AED＝∠DAE，∴AD＝ED，∴BD＝BE+ED=√2x+1=√2，∴x＝1−√2 2，∴BE=√2−1，故答案为：√2−1．【点评】本题考查了正方形的性质、勾股定理、等腰直角三角形的性质、等腰三角形的判定；证明三角形是等腰三角形，列出方程是解决问题的关键．【变式2-1】（2021春•余杭区月考）边长为4的正方形ABCD中，点E、F分别是AB、BC的中点，连结EC、FD，点G，H分别是EC、DF的中点，连结GH，则GH的长为．【分析】连接CH并延长交AD于P，连接PE，根据正方形的性质得到/A＝90°，AD∥BC，AB＝AD＝BC＝4，根据全等三角形的性质得到PD＝CF＝2√2，根据勾股定理和三角形的中位线定理即可得到结论．【解答】解：连接CH并延长交AD于P，连接PE，∵四边形ABCD 是正方形，∴∠A ＝90°，AD ∥BC ，AB ＝AD ＝BC ＝4，∵E ，F 分别是边AB ，BC 的中点，∴AE ＝CF =12×4=2，∵AD ∥BC ，∴∠DPH ＝∠FCH ，在△PDH 和△CFH 中，{∠DPH =∠FCH ∠DHP =∠FHC DH =FH，∴△PDH ≌△CFH （AAS ），∴PD ＝CF ＝2，∴AP ＝AD ﹣PD ＝2，∴PE =√AP 2+AE 2=√22+22=2√2，∵点G ，H 分别是EC ，FD 的中点，∴GH =12EP =√2．【点评】本题考查了正方形的性质，全等三角形的判定和性质，解题的关键是掌握正方形的性质，全等三角形的判定和性质．【变式2-2】（2021春•南开区期中）如图，正方形ABCD 和正方形CEFG ，点G 在CD 上，AB ＝5，CE ＝2，T 为AF 的中点，求CT 的长．【分析】连接AC ，CF ，如图，根据正方形的性质得到AC =√2，AB ＝5√2，CF =√2CE ＝2√2，∠ACD ＝45°，∠GCF ＝45°，则利用勾股定理得到AF =√58，然后根据直角三角形斜边上的中线性质得到CT 的长．【解答】解：连接AC 、CF ，如图，∵四边形ABCD 和四边形CEFG 都是正方形，∴AC =√2AB ＝5√2，CF =√2CE ＝2√2，∠ACD ＝45°，∠GCF ＝45°，∴∠ACF ＝45°+45°＝90°，在Rt △ACF 中，AF =√(5√2)2+(2√2)2=√58，∵T 为AF 的中点，∴CT =12AF =√582，∴CT 的长为√582． 【点评】本题考查了正方形的性质：正方形的四条边都相等，四个角都是直角；正方形的两条对角线相等，互相垂直平分，并且每条对角线平分一组对角；正方形具有四边形、平行四边形、矩形、菱形的一切性质，也考查了直角三角形斜边上的中线性质．【变式2-3】（2021春•綦江区校级月考）正方形ABCD 的边长为3，E 、F 分别是AB 、BC 边上的点，且∠EDF ＝45°．（1）求证：EF ＝AE +CF ；（2）当AE ＝1时，求EF 的长．【分析】（1）延长BC 至H ，使CH ＝AE ，连接DH ，可得△DAE ≌△DCH ，则DE ＝DH ，∠ADE ＝∠CDH ；由于∠ADE +∠FDC ＝45°，所以∠FDC +∠HCD ＝45°，可得∠EDF ＝∠HDF ，这样△EDF ≌△HDF ，可得EF ＝FH ，结论得证；（2）设EF ＝x ，由（1）的结论可知CF ＝x ﹣1，BF ＝4﹣x ，在Rt △BEF 中，由勾股定理列出方程，解方程即可求解．【解答】解：（1）证明：延长BC 至H ，使CH ＝AE ，连接DH ，如图，∵四边形ABCD 是正方形，∴AD ＝CD ，∠A ＝∠DCE ＝90°．∴△DAE ≌△DCH （SAS ）．∴DE ＝DH ，∠ADE ＝∠CDH ．∵∠ADC ＝90°，∠EDF ＝45°，∴∠ADE +∠FDC ＝45°．∴∠FDC +∠CDH ＝45°．即∠FDH ＝45°．∴∠EDF ＝∠FDH ＝45°．在△EDF 和△HDF 中，{DE =DH ∠EDF =∠HDF DF =DF．∴△EDF ≌△HDF （SAS ）．∴EF ＝FH ．∵FH ＝FC +CH ＝FC +AE ，∴EF ＝AE +FC ．（2）设EF ＝x ，则FH ＝x ．∵正方形ABCD 的边长为3，∴AB ＝BC ＝3．∵AE ＝1，∴BE＝2，CH＝1．∴FC＝x﹣1．∴BF＝BC﹣CF＝3﹣（x﹣1）＝4﹣x．在Rt△BEF中，∵BE2+BF2＝EF2，∴22+（4﹣x）2＝x2．解得：x=5 2．∴EF=5 2．【点评】本题主要考查了正方形的性质，三角形的全等的判定与性质，勾股定理．证明一条线段等于两条线段的和的题目一般采用补短法或截长法，通过构造三角形的全等来解决．【题型3 正方形的性质（求面积、周长）】【例3】（2020春•仪征市期末）正方形ABCD中，AB＝4，点E、F分别在BC、CD上，且BE＝CF，线段BF、AE相交于点O，若图中阴影部分的面积为14，则△ABO的周长为．【分析】由“SAS”可证△ABE≌△BCF，可得S△ABE＝S△BCF，∠BAE＝∠CBF，可求S△ABO=12×（4×4﹣14）＝1，可得2AO•BO＝4，由勾股定理可求AO+BO的值，即可求解．【解答】解：∵四边形ABCD是正方形，∴AB＝BC，∠ABC＝∠BCD＝90°，又∵BE＝CF，∴△ABE≌△BCF（SAS），∴S△ABE＝S△BCF，∠BAE＝∠CBF，∴S△ABO＝S四边形ECFO，∠BAE+∠AEB＝90°＝∠CBF+∠AEB＝∠AOB，∵图中阴影部分的面积为14，∴S△ABO=12×（4×4﹣14）＝1，∴12×AO ×BO ＝1， ∴2AO •BO ＝4，∵AB 2＝AO 2+BO 2＝16，∴（AO +BO ）2＝20，∴AO +BO ＝2√5，∴△ABO 的周长＝AB +AO +BO ＝2√5+4，故答案为：2√5+4．【点评】本题考查了正方形的性质，全等三角形的判定和性质，勾股定理，求出AO +BO 的值是本题的关键．【变式3-1】（2021春•仓山区期中）如图，在正方形ABCD 中，AB ＝4，点E ，F 分别在CD ，AD 上，CE ＝DF ，BE ，CF 相交于点H ．若图中阴影部分的面积与正方形ABCD 的面积之比为3：4，则△BCH 的周长为（ ）A ．2√5−4B ．2√5C ．2√5+4D ．2√6+4【分析】先计算出正方形的面积，再由比例求出空白部分的面积，通过证明△BCE ≌△CDF 可求解S △BCH ，∠BHC ＝90°，再由勾股定理及完全平方公式可求解BH +CH 的长，即可求出△BCG 的周长﹒【解答】解：∵四边形ABCD 为正方形，BC ＝CD ＝AB ＝4，∠BCE ＝∠CDF ＝90°，∴S 正方形ABCD ＝16，∵S 阴影：S 正方形ABCD ＝3：4，∴S 阴影=34×16=12， ∴S 空白＝16﹣12＝4，在△BCE 和△CDF 中，{BC =CD ∠BCE =∠D =90°CE =DF，∴△BCE ≌△CDF （SAS ），∴S△BCH＝S四边形EDFH＝2，∠HBC＝∠DCF，∵∠DCF+∠HCB＝90°，∴∠HBC+∠HCB＝90°，∴∠BHC＝90°，∴BH2+CH2＝BC2＝16，BH•CH＝4，∴（BH+CH）2＝BH2+CH2+2BH•CH＝16+2×4＝24，∴BH+CH=2√6，∴△BCH的周长为BH+CH+BC=2√6+4，故选：D．【点评】本题考查了正方形的性质，全等三角形的判定与性质及面积的和差相关知识，关键是证明全等两个三角形面积全等，得到△BCH面积．【变式3-2】（2021春•海淀区校级期中）如图，在正方形ABCD中，对角线AC与BD相交于点O，E为BC上一点，CE＝6，F为DE的中点．若OF的长为1，则△CEF的周长为（）A．14B．16C．18D．12【分析】由正方形的性质及三角形的中位线可求得BE＝2，由直角三角形斜边上的中线可求得△CEF的周长为ED+EC，利用勾股定理可求解ED的长，进而可求解．【解答】解：在正方形ABCD中，BO＝DO，BC＝CD，∠BCD＝90°，∵F为DE的中点，∴OF为△DBE的中位线，ED＝2CF＝2EF，∴△CEF的周长为EF+EC+FC＝ED+EC，∵OF＝1，∴BE＝2OF＝2，∵CE＝6，∴BC＝BE+CE＝2+6＝8，∴CD＝BC＝8，在Rt△CED中，∠ECD＝90°，CD＝8，CE＝6，∴ED=√CD2+CE2=√82+62=10，∴△CEF的周长为EF+EC+FC＝ED+EC＝10+6＝16，故选：B．【点评】本题主要考查勾股定理，正方形的性质，三角形的中位线，求解ED的长是解题的关键．【变式3-3】（2021春•河西区期中）将5个边长为2cm的正方形按如图所示摆放，点A1，A2，A3，A4是正方形的中心，则这个正方形重叠部分的面积和为（）A．2cm2B．1cm2C．4cm2D．6cm2【分析】在正方形ABCD中，作A1E⊥AD，A1F⊥DC，即可证得：△A1EN≌△A1MF，则四边形A1MA2N的面积＝四边形EA1F A2的面积=14正方形ABCD的面积，据此即可求解．【解答】解：如图，在正方形ABCD中，作A1E⊥AD，A1F⊥DC，两边相交于M和N，∠A1EN＝∠A1MF＝90°，∠EA1N+∠ENA1＝90°，∠EA1N+∠F A1M＝90°，∴∠ENA1＝∠F A1M，A1E＝A1F，∴△A 1EN ≌△A 1MF （ASA ），∴四边形A 1MA 2N 的面积＝四边形EA 1F A 2的面积=14正方形ABCD 的面积，同理可证，另外三个阴影四边形的面积都等于14正方形ABCD 的面积， ∴图中重叠部分（阴影部分）的面积和＝正方形ABCD 的面积＝4cm 2，故选：C ．【点评】本题主要考查了正方形的性质，正确作出辅助线，证得：四边形A 1MA 2N 的面积＝四边形EA 1F A 2的面积=14正方形ABCD 的面积是解题的关键．【题型4 正方形的性质（探究数量关系）】【例4】（2020秋•和平区期末）如图，若在正方形ABCD 中，点E 为CD 边上一点，点F 为AD 延长线上一点，且DE ＝DF ，则AE 与CF 之间有怎样的数量关系和位置关系？请说明理由．【分析】延长AE 交CF 于点G ，根据四边形ABCD 是正方形，证明△ADE ≌△CDF ，进而可得AE ＝CF ，AE ⊥CF ．【解答】解：AE ＝CF ，AE ⊥CF ，理由如下：如图，延长AE 交CF 于点G ，∵四边形ABCD 是正方形，∴AD ＝CD ，∠ADC ＝∠CDE ＝90°，在△ADE 和△CDF 中，{AD =CD ∠ADE =∠CDF DE =DF，∴△ADE ≌△CDF （SAS ），∴AE ＝CF ，∠DAE ＝∠DCF ，∵∠DCF +∠F ＝90°，∴∠DAE +∠F ＝90°，∴AG ⊥CF ，即AE ⊥CF ．∴AE ＝CF ，AE ⊥CF ．【点评】本题考查了正方形的性质、全等三角形的判定与性质，解决本题的关键是掌握正方形的性质．【变式4-1】（2020春•西山区期末）如图（1），正方形ABCD 的对角线AC ，BD 相交于点O ，E 是AC 上一点，连接DE ，过点A 作AM ⊥DE ，垂足为M ，AM 与BD 相交于点F ．（1）直接写出OE 与OF 的数量关系： ；（2）如图（2）若点E 在AC 的延长线上，AM ⊥DE 于点M ，AM 交BD 的延长线于点F ，其他条件不变．试探究OE 与OF 的数量关系，并说明理由．【分析】（1）根据正方形的性质对角线垂直且平分，得到OB ＝OA ，又因为AM ⊥BE ，所以∠MEA +∠MAE ＝90°＝∠AFO +∠MAE ，从而求证出△AOF ≌△BOE ，得到OE ＝OF ．（2）由“ASA ”可证△AOF ≌△BOE ，得到OE ＝OF ．【解答】解：（1）∵正方形ABCD 的对角线AC 、BD 相交于点O ，AM ⊥DE ，∴∠AOD ＝∠DOE ＝∠AME ＝90°，OA ＝OD ，∴∠MEA +∠MAE ＝90°＝∠AFO +∠MAE ，∴∠AFO ＝∠MEA ，在△AOF 和△DOE 中，{∠AFO =∠MEA AO =DO ∠AOF =∠DOE =90°，∴△AOF ≌△BOE （ASA ），∴OE ＝OF ，故答案为：OE ＝OF ；（2）OE ＝OF ，理由如下：∵正方形ABCD 的对角线AC 、BD 相交于点O ，AM ⊥DE ，∴∠AOD ＝∠DOE ＝∠AME ＝90°，OA ＝OD ，∴∠MEA +∠MAE ＝90°＝∠AFO +∠MAE ，∴∠AFO ＝∠MEA ，在△AOF 和△DOE 中，{∠AFO =∠MEA AO =DO ∠AOF =∠DOE =90°，∴△AOF ≌△BOE （ASA ），∴OE ＝OF ．【点评】本题考查了正方形的性质，全等三角形的判定和性质，掌握全等三角形的判定定理是本题的关键．【变式4-2】（2020春•安阳县期末）四边形ABCD 是正方形，G 是直线BC 上任意一点，BE ⊥AG 于点E ，DF ⊥AG 于点F ，当点G 在BC 边上时（如图1），易证DF ﹣BE ＝EF ．（1）当点G 在BC 延长线上时，在图2中补全图形，写出DF 、BE 、EF 的数量关系，并证明．（2）当点G 在CB 延长线上时，在图3中补全图形，写出DF 、BE 、EF 的数量关系，不用证明．【分析】由ABCD 是正方形，得到AB ＝DA 、AB ⊥AD ，由BE ⊥AG 、DF ⊥AG ，结合题干得到∠ABE ＝∠DAF ，于是得出△ABE ≌△DAF ，即可AF ＝BE ．（1）同理证明△ABE ≌△DAF ，得AF ＝BE ，DF ＝AE ，根据图2可得结论；（2）同理证明△ABE ≌△DAF ，得AF ＝BE ，DF ＝AE ，根据图3可得结论．【解答】证明：如图1，∵ABCD 是正方形，∴AB ＝DA 、AB ⊥AD ．∵BE ⊥AG 、DF ⊥AG ，∴∠AEB ＝∠AFD ＝90°，又∵∠BAE +∠DAF ＝90°，∠BAE +∠ABE ＝90°，∴∠ABE ＝∠DAF ，在△ABE 和△DAF 中，{∠AEB =∠AFD ∠ABE =∠DAF AB =AD，∴△ABE ≌△DAF （AAS ），∴AF ＝BE ，DF ＝AE ，∴DF ﹣BE ＝AE ﹣AF ＝EF ．（1）如图2，DF 、BE 、EF 的数量关系是：BE ＝DF +EF ，理由是：∵ABCD 是正方形，∴AB ＝DA 、AB ⊥AD ．∵BE ⊥AG 、DF ⊥AG ，∴∠AEB ＝∠AFD ＝90°，又∵∠BAE +∠DAF ＝90°，∠BAE +∠ABE ＝90°，∴∠ABE ＝∠DAF ，在△ABE 和△DAF 中，{∠AEB =∠AFD ∠ABE =∠DAF AB =AD，∴△ABE ≌△DAF （AAS ），∴AF ＝BE ，DF ＝AE ，∴BE ＝AF ＝AE +EF ＝DF +EF ；（2）如图3，DF 、BE 、EF 的数量关系是：EF ＝DF +BE ；理由是：∵ABCD 是正方形，∴AB ＝DA ，AB ⊥AD ．∵BE ⊥AG ，DF ⊥AG ，∴∠AEB ＝∠AFD ＝90°，又∵∠BAE +∠DAF ＝90°，∠BAE +∠ABE ＝90°，∴∠ABE ＝∠DAF ，在△ABE 和△DAF 中，{∠AEB =∠AFD ∠ABE =∠DAF AB =AD，∴△ABE ≌△DAF （AAS ），∴AF ＝BE ，DF ＝AE ，∴EF ＝AE +AF ＝DF +BE ．【点评】本题主要考查正方形的性质，解答本题的关键是熟练掌握全等三角形的判定与性质定理，此题难度适中．【变式4-3】（2021春•天河区校级期中）如图，已知四边形ABCD 是正方形，对角线AC 、BD 相交于O ．（1）如图1，设E 、F 分别是AD 、AB 上的点，且∠EOF ＝90°，线段AF 、BF 和EF 之间存在一定的数量关系．请你用等式直接写出这个数量关系；（2）如图2，设E 、F 分别是AB 上不同的两个点，且∠EOF ＝45°，请你用等式表示线段AE 、BF 和EF 之间的数量关系，并证明．【分析】（1）首先证明△EOA ≌△FOB ，推出AE ＝BF ，从而得出结论；（2）在BC 上取一点H ，使得BH ＝AE ．由△OAE ≌△OBH ，推出AE ＝BH ，∠AOE ＝∠BOH ，OE ＝OH ，由△FOE ≌△FOH ，推出EF ＝FH ，由∠FBH ＝90°，推出FH 2＝BF 2+BH 2，由此即可解答．【解答】解：（1）EF 2＝AF 2+BF 2．理由：如图1，∵四边形ABCD 是正方形，∴OA ＝OB ，∠OAE ＝∠OBF ＝45°，AC ⊥BD ，∴∠EOF ＝∠AOB ＝90°，∴∠EOA ＝∠FOB ，在△EOA 和△FOB 中，{∠EOA =∠FOB OA =OB ∠OAE =∠OBF，∴△EOA ≌△FOB （ASA ），∴AE ＝BF ，在Rt △EAF 中，EF 2＝AE 2+AF 2＝AF 2+BF 2；（2）在BC 上取一点H ，使得BH ＝AE ．∵四边形ABCD 是正方形，∴OA ＝OB ，∠OAE ＝∠OBH ，∠AOB ＝90°，在△OAE 和△OBH 中，{OA =OB ∠OAE =∠OBH AE =BH∴△OAE ≌△OBH （SAS ），∴AE ＝BH ，∠AOE ＝∠BOH ，OE ＝OH ，∵∠EOF ＝45°，∴∠AOE +∠BOF ＝45°，∴∠BOF +∠BOH ＝45°，∴∠FOE ＝∠FOH ＝45°，在△FOE 和△FOH 中•，{OF =OF ∠FOE =∠FOH OE =OH，∴△FOE ≌△FOH （SAS ），∴EF ＝FH ，∵∠FBH ＝90°，∴FH 2＝BF 2+BH 2，∴EF 2＝BF 2+AE 2，【点评】本题考查正方形的性质、全等三角形的判定和性质，解题的关键是学会添加常用辅助线，构造全等三角形解决问题．【题型5 正方形的性质综合应用】【例5】（2020秋•周村区期末）（1）如图1的正方形ABCD 中，点E ，F 分别在边BC ，CD 上，∠EAF ＝45°，延长CD 到点G ，使DG ＝BE ，连接EF ，AG ．求证：EF ＝FG ；（2）如图2，等腰Rt △ABC 中，∠BAC ＝90°，AB ＝AC ，点M ，N 在边BC 上，且∠MAN ＝45°．若BM ＝1，CN ＝3，求MN 的长．【分析】（1）证△ADG ≌△ABE ，△F AE ≌△F AG ，根据全等三角形的性质求出即可；（2）过点C 作CE ⊥BC ，垂足为点C ，截取CE ，使CE ＝BM ．连接AE 、EN ．通过证明△ABM ≌△ACE （SAS ）推知全等三角形的对应边AM ＝AE 、对应角∠BAM ＝∠CAE ；然后由等腰直角三角形的性质和∠MAN ＝45°得到∠MAN ＝∠EAN ＝45°，所以△MAN ≌△EAN （SAS ），故全等三角形的对应边MN ＝EN ；最后由勾股定理得到EN 2＝EC 2+NC 2即MN 2＝BM 2+NC 2．【解答】（1）证明：在正方形ABCD 中，∠ABE ＝∠ADG ，AD ＝AB ，在△ABE 和△ADG 中，{AD =AB ∠ABE =∠ADG DG =BE，∴△ABE ≌△ADG （SAS ），∴∠BAE ＝∠DAG ，AE ＝AG ，∴∠EAG ＝90°，在△F AE 和△GAF 中，{AE =AG∠EAF =∠FAG =45°AF =AF，∴△F AE ≌△GAF （SAS ），∴EF ＝FG ；（2）解：如图，过点C 作CE ⊥BC ，垂足为点C ，截取CE ，使CE ＝BM ．连接AE 、EN ．∵AB ＝AC ，∠BAC ＝90°，∴∠B ＝∠ACB ＝45°．∵CE ⊥BC ，∴∠ACE ＝∠B ＝45°．在△ABM 和△ACE 中，{AB =AC ∠B =∠ACE BM =CE ，∴△ABM ≌△ACE （SAS ）．∴AM ＝AE ，∠BAM ＝∠CAE ．∵∠BAC ＝90°，∠MAN ＝45°，∴∠BAM +∠CAN ＝45°．于是，由∠BAM ＝∠CAE ，得∠MAN ＝∠EAN ＝45°．在△MAN 和△EAN 中，{AM =AE ∠MAN =∠EAN AN =AN，∴△MAN ≌△EAN （SAS ）．∴MN ＝EN ．在Rt △ENC 中，由勾股定理，得EN 2＝EC 2+NC 2．∴MN 2＝BM 2+NC 2．∵BM ＝1，CN ＝3，∴MN 2＝12+32，∴MN =√10．【点评】本题主要考查正方形的性质，全等三角形的判定和性质、等腰直角三角形的性质以及勾股定理的综合应用，解题的关键是学会添加常用辅助线，构造全等三角形解决问题；【变式5-1】（2021春•余杭区月考）已知正方形ABCD 如图所示，连接其对角线AC ，∠BCA 的平分线CF 交AB 于点F ，过点B 作BM ⊥CF 于点N ，交AC 于点M ，过点C 作CP ⊥CF ，交AD 延长线于点P ．（1）求证：BF ＝DP ；（2）若正方形ABCD 的边长为4，求△ACP 的面积；（3）求证：CP ＝BM +2FN ．【分析】（1）由“ASA ”可证△CDP ≌△CBF ，可得BF ＝DP ；（2）根据等角对等边易证AP ＝AC ，根据勾股定理求得AC 的长，然后根据三角形的面积公式即可求解；（3）由全等三角形的性质可得CP ＝CF ，在CN 上截取NH ＝FN ，连接BH ，则可以证明△AMB ≌BHC ，得到CH＝BM，即可证得．【解答】证明：（1）∵四边形ABCD是正方形，∴AB＝BC＝CD＝AD，∠CAD＝∠ACD＝45°，∵CP⊥CF，∴∠FCP＝90°＝∠BCD，∴∠BCF＝∠DCP，∵CD＝CB，∠CBF＝∠CDP＝90°，∴△CDP≌△CBF（ASA）∴BF＝DP；（2）∵CF平分∠ACB，∴∠ACF＝∠BCF＝22.5°，∴∠BFC＝67.5°，∵△CDP≌△CBF，∴∠P＝∠BFC＝67.5°，且∠CAP＝45°，∴∠ACP＝∠P＝67.5°，∴AC＝AP，∵AC=√2AB＝4√2，∴S△ACP=12AP×CD＝8√2；（3）在CN上截取NH＝FN，连接BH，∵△CDP≌△CBF，∴CP＝CF，∵FN＝NH，且BN⊥FH，∴BH＝BF，∴∠BFH＝∠BHF＝67.5°，∴∠FBN＝∠HBN＝∠BCH＝22.5°，∴∠HBC＝∠BAM＝45°，∵AB＝BC，∠ABM＝∠BCH，∴△AMB≌△BHC（ASA），∴CH＝BM，∴CF＝BM+2FN，∴CP＝BM+2FN．【点评】本题是正方形的性质，全等三角形的判定与性质，等腰三角形的性质等知识，正确作出辅助线是关键．【变式5-2】（2021春•莆田期末）如图1，在正方形ABCD中，∠AEF＝90°，且EF交正方形外角的平分线CF于点F．（1）若点E是BC边上的中点，求证：AE＝EF；（2）如图2，若点E是BC的延长线上（除C点外）的任意一点，其他条件不变，那么结论“AE＝EF”是否仍然成立，若成立，请写出证明过程；若不成立，请说明理由；（3）如图3，若点E是BC边上的任意点一，在AB边上是否存在点M，使得四边形DMEF是平行四边形？若存在，请给予证明；若不存在，请说明理由．【分析】（1）取AB的中点H，连接EH，根据已知及正方形的性质利用ASA判定△AHE≌△ECF，从而得到AE＝EF；（2）成立，延长BA到M，使AM＝CE，根据已知及正方形的性质利用ASA判定△AHE≌△ECF，从而得到AE＝EF；（3）存在，作DM⊥AE于AB交于点M，则有：DM∥EF，连接ME、DF，证明△ADM≌△BAE（ASA），得到DM＝AE，由（1）AE＝EF，所以DM＝EF，所以四边形DMEF为平行四边形．【解答】（1）证明：取AB的中点H，连接EH；如图1所示∵四边形ABCD 是正方形，AE ⊥EF ；∴∠1+∠AEB ＝90°，∠2+∠AEB ＝90°∴∠1＝∠2，∵BH ＝BE ，∠BHE ＝45°，且∠FCG ＝45°，∴∠AHE ＝∠ECF ＝135°，AH ＝CE ，在△AHE 和△ECF 中，{∠1=∠2AH =CE ∠AHE =∠ECF ，∴△AHE ≌△ECF （ASA ），∴AE ＝EF ；（2）解：AE ＝EF 成立，理由如下：如图2，延长BA 到M ，使AM ＝CE ，∵∠AEF ＝90°，∴∠FEG +∠AEB ＝90°．∵∠BAE +∠AEB ＝90°，∴∠BAE ＝∠FEG ，∴∠MAE ＝∠CEF ．∵AB ＝BC ，∴AB +AM ＝BC +CE ，即BM ＝BE ．∴∠M ＝45°，∴∠M ＝∠FCE ．在△AME 与△ECF 中，{∠MAE =∠CEF AM =CE ∠M =∠FCE，∴△AME ≌△ECF （ASA ），∴AE ＝EF ．（3）存在，理由如下：点E 是BC 边上的中点，如图3，作DM ⊥AE 于AB 交于点M ，则有：DM ∥EF ，连接ME 、DF ，在△ADM 与△BAE 中，{∠ADM =∠BAE AD =AB ∠DAM =∠ABE ，∴△ADM ≌△BAE （ASA ），∴DM ＝AE ，由（1）AE ＝EF ，∴DM ＝EF ，∴四边形DMEF 为平行四边形．【点评】此题考查学生对正方形的性质及全等三角形判定的理解及运用，解决本题的关键是作出辅助线．【变式5-3】（2021春•江津区期中）在正方形ABCD 中，对角线AC 、BD 相交于点O ，点E 在线段OC 上，点F 在线段AB 上，连接BE ，连接EF 交BD 于点M ，已知∠AEB ＝∠OME ．（1）如图1，求证：EB ＝EF ；（2）如图2，点N 在线段EF 上，AN ＝EN ，AN 延长线交DB 于H ，连接DF ，求证：DF =√2AH ．【分析】（1）依据四边形ABCD是正方形，即可得出AC⊥BD，∠1＝∠2＝45°，进而得到∠5＝∠FBE，即可得到EF＝EB；（2）连接DE，先判定△AOH≌△BOE，即可得出AH＝BE，再判定△DCE≌△BCE，即可得到DE＝BE ＝AH＝EF，再根据△DEF是等腰直角三角形，即可得出结论．【解答】证明：（1）如图所示：∵四边形ABCD是正方形，∴AC⊥BD，∠1＝∠2＝45°，∴在Rt△OME和Rt△OEB中，∠3+∠OME＝∠4+∠OEB＝90°，∵∠OME＝∠OEB，∴∠3＝∠4，∴∠5＝∠1+∠3＝∠2+∠4＝∠FBE，∴EF＝EB；（2）连接DE，∵AN ＝EN ，∴∠3＝∠5，∵∠3＝∠4，∴∠4＝∠5，∵四边形ABCD 是正方形，∴OA ＝OB ，AC ⊥BD ，∴∠7＝∠8＝90°，在△AOH 和△BOE 中，{∠5=∠4OA =OB ∠7=∠8，∴△AOH ≌△BOE （ASA ），AH ＝BE ，∵四边形ABCD 是正方形，∴DC ＝BC ，∠1＝∠2＝45°，在△DCE 和△BCE 中，{DC =BC ∠1=∠2CE =CE，∴△DCE ≌△BCE （SAS ），∴DE ＝BE ＝AH ＝EF ，∵AC ⊥BD ，∴∠6＝∠AEB ，∵∠3＝∠4，∠4+∠AEB ＝90°，∴∠3+∠6＝90°，即∠DEF ＝90°，∴△DEF 是等腰直角三角形，∴DF =√DE 2+EF 2=√2EF =√2AH ．【点评】本题主要考查了正方形的性质，全等三角形的判定与性质，关键是对全等三角形的判断．③还可以先判定四边形是平行四边形，再用1或2进行判定．【题型6 判定正方形成立的条件】【例6】（2020春•上蔡县期末）下列说法正确的个数是（）①对角线互相垂直或有一组邻边相等的矩形是正方形；②对角线相等或有一个角是直角的菱形是正方形；③对角线互相垂直且相等的平行四边形是正方形；④对角线互相垂直平分且相等的四边形是正方形．A．1个B．2个C．3个D．4个【分析】根据正方形的判定、线段垂直平分线的性质、平行四边形的性质和矩形的性质即可求解．【解答】解：①对角线互相垂直或有一组邻边相等的矩形是正方形，故①正确；②对角线相等或有一个角是直角的菱形是正方形，故②正确；③对角线互相垂直且相等的平行四边形是正方形，故③正确；④对角线互相垂直平分且相等的四边形是正方形，故④正确；综上所述，正确的个数为4个，故选：D．【点评】本题考查了正方形的判定、线段垂直平分线的性质、平行四边形的性质和矩形的性质，解题关键是逐个判断即可得出答案．【变式6-1】（2020春•建湖县期中）如图，在△ABC中，∠ACB＝90°，BC的垂直平分线EF交BC于点D，交AB于点E，且BE＝BF，添加一个条件，仍不能证明四边形BECF为正方形的是（）A．BC＝AC B．BD＝DF C．AC＝BF D．CF⊥BF【分析】根据中垂线的性质：中垂线上的点到线段两个端点的距离相等，有BE＝EC，BF＝FC进而得出四边形BECF是菱形；由菱形的性质知，以及菱形与正方形的关系，进而分别分析得出即可．【解答】解：∵EF垂直平分BC，∴BE＝EC，BF＝CF，∵BF＝BE，∴BE＝EC＝CF＝BF，∴四边形BECF是菱形；当BC＝AC时，∵∠ACB＝90°，则∠A＝45°时，菱形BECF是正方形．∵∠A＝45°，∠ACB＝90°，∴∠EBC＝45°，∴∠EBF＝2∠EBC＝2×45°＝90°，∴菱形BECF是正方形．故选项A正确，但不符合题意；当BD＝DF时，利用正方形的判定得出，菱形BECF是正方形，故选项B正确，但不符合题意；当AC＝BF时，无法得出菱形BECF是正方形，故选项C错误，符合题意；当CF⊥BF时，利用正方形的判定得出，菱形BECF是正方形，故选项D正确，但不符合题意．故选：C．【点评】本题考查了菱形的判定和性质及中垂线的性质、直角三角形的性质、正方形的判定等知识，熟练掌握正方形的相关定理是解题关键．【变式6-2】（2020春•开原市校级月考）已知四边形ABCD是平行四边形，再从四个条件中，选两个作为补充条件后，使得四边形ABCD是正方形，现有下列四种选法，其中错误的是（）①AB＝BC，②∠ABC＝90˚，③AC＝BD，④AC⊥BDA．选①②B．选①③C．选②③D．选②④【分析】根据要判定四边形是正方形，则需能判定它既是菱形又是矩形进而分别分析得出即可．【解答】解：A、由①得有一组邻边相等的平行四边形是菱形，由②得有一个角是直角的平行四边形是矩形，所以平行四边形ABCD是正方形，正确，故本选项不符合题意；B、由①得有一组邻边相等的平行四边形是菱形，由③得对角线相等的平行四边形是矩形，所以平行四边形ABCD是正方形，正确，故本选项不符合题意；C、由②得有一个角是直角的平行四边形是矩形，由③得对角线相等的平行四边形是矩形，所以不能得出平行四边形ABCD是正方形，错误，故本选项符合题意．D、由②得有一个角是直角的平行四边形是矩形，由④得对角线互相垂直的平行四边形是菱形，所以平行四边形ABCD是正方形，正确，故本选项不符合题意；故选：C．【点评】本题考查了正方形的判定方法：①先判定四边形是矩形，再判定这个矩形有一组邻边相等；②先判定四边形是菱形，再判定这个矩形有一个角为直角．③还可以先判定四边形是平行四边形，再用1或2进行判定．【变式6-3】（2020秋•陕西期中）如图，E、F、G、H分别是AB、BC、CD、DA的中点．要使四边形EFGH 是正方形，BD、AC应满足的条件是．【分析】依据条件先判定四边形EFGH为菱形，再根据∠FEH＝90°，即可得到菱形EFGH是正方形．【解答】解：满足的条件应为：AC＝BD且AC⊥BD．理由：∵E，F，G，H分别是边AB、BC、CD、DA的中点，∴在△ADC中，HG为△ADC的中位线，∴HG∥AC且HG=12AC；同理EF∥AC且EF=12AC，同理可得EH=12BD，则HG∥EF且HG＝EF，∴四边形EFGH为平行四边形，又∵AC＝BD，∴EF＝EH，∴四边形EFGH为菱形，∵AC⊥BD，EF∥AC，∴EF⊥BD，∵EH∥BD，∴EF⊥EH，∴∠FEH＝90°，∴菱形EFGH是正方形．故答案为：AC＝BD且AC⊥BD．【点评】此题考查了中点四边形的性质、三角形中位线定理以及正方形的判定．解题时注意：三角形的中位线平行于第三边，并且等于第三边的一半．【题型7 正方形判定的证明】【例7】（2020秋•富平县期末）如图，已知四边形ABCD是矩形，点E在对角线AC上，点F在边CD上（点F与点C、D不重合），BE⊥EF，且∠ABE+∠CEF＝45°．求证：四边形ABCD是正方形．【分析】作EM⊥BC于点M，可证EM∥AB，可得∠ABE＝∠BEM，∠BAC＝∠CEM，由角的数量关系可得∠CEM＝45°＝∠BAC，可证AB＝BC，可得结论．【解答】证明：如图，作EM⊥BC于点M，∵四边形ABCD是矩形，∴AB⊥BC，∴EM∥AB，∴∠ABE＝∠BEM，∠BAC＝∠CEM，∵∠ABE+∠CEF＝45°，∴∠BEM+∠CEF＝45°，∵BE⊥EF，∴∠CEM＝45°＝∠BAC，∴∠BAC＝∠ACB＝45°，∴AB＝BC，∴矩形ABCD是正方形．【点评】本题考查了正方形的判定，矩形的性质，灵活运用这些性质进行推理是本题的关键．【变式7-1】（2021春•娄星区校级期中）已知，如图，在Rt△ABC中，∠ACB＝90°，E是两锐角平分线的交点，ED⊥BC，EF⊥AC，垂足分别为D，F，求证：四边形CDEF是正方形．【分析】过E作EM⊥AB，根据角平分线的性质可得EF＝ED＝EM．再证明四边形EFDC是矩形，可根据邻边相等的矩形是正方形得到四边形CDEF是正方形．【解答】证明：过E作EM⊥AB，∵AE平分∠CAB，∴EF＝EM，∵EB平分∠CBA，∴EM＝ED，∴EF＝ED，∵ED⊥BC，EF⊥AC，△ABC是直角三角形，∴∠CFE＝∠CDE＝∠C＝90°，∴四边形EFDC是矩形，∵EF＝ED，∴四边形CDEF是正方形．【点评】此题主要考查了正方形的判定，关键是掌握邻边相等的矩形是正方形．【变式7-2】（2020春•新乡期末）如图，在四边形ABCD中，AB＝BC，对角线BD平分∠ABC，P是BD上一点，过点P 作PM ⊥AD ，PN ⊥CD ，垂足分别为M 、N ．（1）求证：∠ADB ＝∠CDB ；（2）若∠ADC ＝ °时，四边形MPND 是正方形，并说明理由．【分析】（1）根据角平分线的性质和全等三角形的判定方法证明△ABD ≌△CBD ，由全等三角形的性质即可得到：∠ADB ＝∠CDB ；（2）由三个角是直角的四边形是矩形，可证四边形MPND 是矩形，再根据邻边相等的矩形是正方形即可证明四边形MPND 是正方形．【解答】证明：（1）∵对角线BD 平分∠ABC ，∴∠ABD ＝∠CBD ，在△ABD 和△CBD 中，{AB =BC ∠ABD =∠CBD BD =BD，∴△ABD ≌△CBD （SAS ），∴∠ADB ＝∠CDB ；（2）当∠ADC ＝90°时，四边形MPND 是正方形，理由如下：∵PM ⊥AD ，PN ⊥CD ，∴∠PMD ＝∠PND ＝90°，∵∠ADC ＝90°，∴四边形MPND 是矩形，∵∠ADB ＝∠CDB ，∴∠ADB ＝45°，∵∠PMD ＝90°，∴∠MPD ＝∠PDM ＝45°，∴PM＝MD，∴矩形MPND是正方形，故答案为：90．【点评】本题考查了正方形的判定，全等三角形的判定和性质，角平分线的性质，矩形的判定和性质，解题的关键是熟记各种几何图形的性质和判定．【变式7-3】（2020秋•渠县期末）如图，在△ABC中，AB＝AC，D是BC中点、F是AC中点，AN是△ABC的外角∠MAC的平分线，延长DF交AN于点E，连接CE．（1）求证：四边形ADCE是矩形；（2）若AB＝BC＝4，则四边形ADCE的面积为多少？（3）直接回答：当△ABC满足时，四边形ADCE是正方形．【分析】（1）根据AN是△ABC外角∠CAM的平分线，推得∠MAE=12（∠B+∠ACB），再由∠B＝∠ACB，得∠MAE＝∠B，则AN∥BC，根据三角形中位线的性质得FD∥AB，可得四边形ABDE为平行四边形，则AE＝BD＝CD，得出四边形ADCE为平行四边形，再证出AD⊥AE即可得出四边形ADCE为矩形．（2）由（1）知四边形ADCE是矩形，由条件可证明△ABC为等边三角形，求出CD和AD长，则四边形ADCE的面积可求出；（3）由（1）知四边形ADCE是矩形，增加条件能使AD＝DC即可【解答】（1）证明：∵AN是△ABC外角∠CAM的平分线，∴∠MAE=12∠MAC，∵∠MAC＝∠B+∠ACB，∵AB＝AC，∴∠B＝∠ACB，。

证明正方形的几种方法为了证明正方形的性质，我们可以使用几种不同的方法。

以下是其中几种常见的证明方法：方法一：使用几何定义1. 正方形是一个具有四个相等边长且四个内角都为直角的四边形。

2. 我们可以绘制一个正方形的图形，并标记出其各个边和角度。

3. 首先，我们可以证明正方形的四个边都是相等的。

4. 假设正方形的边长为a。

根据定义，正方形的四边都相等，因此可以将它们表示为a。

5. 接下来，我们可以证明正方形的四个角度都是直角。

6. 假设正方形的某个角度为θ。

根据定义，正方形的四个角度都是直角，因此可以将它们表示为θ= 90°。

7. 综上所述，我们证明了正方形具有四个相等边长和四个直角的性质。

方法二：使用几何性质1. 正方形是一个特殊的矩形。

2. 矩形是一个具有两对相等且相互平行的边的四边形。

3. 因为正方形是一个特殊的矩形，所以它也具有矩形的性质。

4. 矩形的性质之一是对角线相等。

5. 我们可以绘制一个正方形的图形，并标记出其对角线。

6. 假设正方形的对角线之一的长度为d1，另一条对角线的长度为d2。

7. 根据矩形的性质，我们知道对角线相等，即d1 = d2。

8. 综上所述，我们证明了正方形的对角线相等的性质。

方法三：使用数学公式1. 正方形可以看作是一个特殊的平行四边形。

2. 平行四边形是一个具有两对平行边的四边形。

3. 平行四边形的对边长度相等。

4. 我们可以绘制一个正方形的图形，并标记出其两对对边。

5. 假设正方形的一对对边的长度为a，另一对对边的长度为b。

6. 根据平行四边形的性质，我们知道对边长度相等，即a = b。

7. 又因为正方形的所有边长都相等，所以a = b = c = d，其中c和d是正方形的另外两条边长。

8. 综上所述，我们证明了正方形的对边长度相等的性质。

总结：通过以上三种方法，我们证明了正方形的性质，即它具有四个相等边长、四个直角和对角线相等的性质。

这些证明可以从几何定义、几何性质和数学公式角度进行，从而确保了证明的准确无误。

20．4正方形判定（1）教学目标：一、知识与技能1、理解正方形的概念，了解正方形与平行四边形、菱形、矩形的关系．2、掌握正方形的有关性质和判定方法．3、能运用正方形的性质解决有关计算和证明问题． 二、过程与方法1、通过观察、实验、归纳、类比获得数学猜想，发展学生的合情推理能力，进一步提高学生逻辑思维能力．2、通过四边形从属关系的教学，渗透集合思想． 三、情感态度与价值观1、经历探索正方形有关性质和四边形成为正方形的条件过程，培养学生动手操作的能力、主动探究的习惯和合作交流的意识．2、通过理解特殊的平行四边形之间的内在联系，培养学生辩证观点．教学重点：正方形的定义和性质 教学难点：四边形成为正方形的条件教学关键：正方形与平行四边形、菱形、矩形的关系教学过程：一．复习提问导入1、什么的四边形是正方形？它能作为正方形的一个判定方法吗?2、矩形、菱形是怎样的特殊平行四边形，它们比平行四边形多些什么性质？3、正方形是怎样的特殊平行四边形？正方形、矩形、菱形有什么关系？正方形有什么性质？它还有其他的判定方法吗？（多媒体展示并出示学习目标）二．探究新知1、学生在老师的引导下学习书本P117例题上面内容.让学生讨论探究正方形与平行四边形、矩形、 菱形之间的关系。

从而总结出正方形的判定方法。

多媒体展示，进行直观指导，并让生动手操作。

操作1：你能否利用手中的矩形白纸裁出一个正方形呢？操作2 你能否利用手中的可以活动的菱形模型变成一个正方形吗？如何变？如果是平行四边形呢？又怎样变成正方形？α90︒是直角 有一个角你能从这些变化过程中总结出正方形的判定方法吗？答：判定一：有一个角是直角且有一组邻边相等的平行四边形叫做正方形。

（定义法）判定二：有一组邻边相等的矩形是正方形； 判定三：有一个角是直角的菱形是正方形．2、巩固正方形与矩形、菱形、平行四边形间的关系 （进行自学检测） 如图．师总结：正方形被包含在矩形和菱形中，因而要判定一个四边形是正方形，可以从2种途径着手： 第一种：先证四边形是矩形，再证一组邻边相等；第二种：先判定四边形是菱形，再证有一内角是直角。

正方形一、正方形的性质（1）具有平行四边形、矩形、菱形的一切性质，即：①正方形的四个角都是直角，四条边都相等；②正方形的两条对角线相等，并且互相垂直平分，每一条对角线平分一组对角；（2）对角线与边的夹角为︒45；（3）正方形是中心对称和轴对称图形，对称中心在两条对角线交点上；对称轴有四条；（4）正方形内任意一点P 到四个顶点的长也满足下列关系： 2222PD PB PC PA +=+二、正方形的判定（1）有一组邻边相等并且有一个角是直角 的平行四边形是正方形。

（2）有一组邻边相等的矩形是正方形。

（3）有一个角是直角的菱形是正方形。

（4）对角线垂直且相等的平行四边形是正方形。

特殊四边的中点四边形：ABCDP等腰梯形的中点四边形是菱形直角梯形的中点四边形是平行四边形梯形的中点四边形是平行四边形平行四边形的中点四边形是平行四边形矩形的中点四边形是菱形菱形的中点四边形是矩形正方形的中点四边形是正方形归纳：特殊四边形的中点四边形：◆平行四边形的中点四边形是平行四边形◆矩形的中点四边形是菱形◆菱形的中点四边形是矩形◆正方形的中点四边形是正方形◆等腰梯形的中点四边形是菱形◆直角梯形的中点四边形是平行四边形◆梯形的中点四边形是平行四边形一般四边形的中点四边形：决定中点四边形EFGH的形状的主要因素是原四边形ABCD的对角线的长度和位置关系例题分析例1 下列叙述错误的是（）A.既是矩形又是菱形的四边形是正方形B.有一组邻边相等的矩形是正方形C.有一个角是直角的菱形是正方形D.对角线相等且互相垂直的四边形是正方形例2 如图1-3-1，正方形ABCD 的面积为256，点E 在AD 上，点F 在AB 的延长线上，EC ⊥FC ，∆CEF 的面积是200，则BF 的长是 .例 3 已知E 为边长是1的正方形ABCD 内一点，且AEB S ∆=0.1999，则CED S ∆= .例4 如图1-3-2，正方形ABCD 的边长AB=20，F 为AD 上的一点，连接CF ，作CE ⊥CF 交AB 的延长线于E ，作DG ⊥CF 交CF 于G ，若BE=15，则DG 的长为 .例5 如图1-3-3，正方形ABCD 中，E ，F 为BC ，CD 上的点，且∠EAF=45°，求证EF=BE+DF .1-3-11-3-21-3-3例6 如图1-3-4，正方形ABCD 的边长为4，E ，F 分别为AD ，BC 上的两个点，且BF=DE=1，从EF 的中点O 作EF 的垂直平分线，交CD 于G ，则OG = .例7 如图1-3-5，正方形ABCD 的边长为a ，E ，F ，G ，H 分别在正方形的四条边上，已知EF//GH ，EF=GH ，（1）若AE=AH=13a ，求四边形EFGH 的周长和面积；（2）求四边形EFGH 的周长的最小值.例8 如图1-3-6，已知E 是正方形ABCD 内一点，且∠ECD=∠EDC=15°，则AEB ∠= .90.DEC D DE A DE A AD AEB ∆︒''∆∆∠分析：利用旋转将以为中心顺时针旋转得到，再将以为轴对称即可得出度数1-3-41-3-61-3-51-3-81.在正方形ABCD 内有点P ，使∆PAB 、 ∆PBC 、∆PCD 、∆PDA 都是等腰三角形，那么具有这样性质的点是 个2.已知边长为4的正方形ABCD 中，F 是AD 的中点，E 点在AB 边上，且AE:EB=1:3，那么EFC S ∆= .3.一张边长为6的长方形纸片，按图1-3-7加以折叠，使得一角顶点落在对边上，则折痕长为 .4.若P 是边长为1的正方形ABCD 内一点，且0.31ABP S ∆=，则DCP S ∆= .5.边长为10的正方形，把边长增加同样的长度后，所得面积是625，则边长增加了 .6.如图1-3-8将正方形内接于等腰Rt ABC ∆，如果按照图甲的放法，可求得该正方形的面积是441，如果按照图乙的放法，那么只能放边长为 的正方形1-3-77.如图1-3-9，在面积为1的正方形ABCD 内取一点P ，使PBC ∆为等边三角形，求∆BPD 的面积.8.如图1-3-10，正方形OPQR 内接于∆ABC .已知∆AOR 、∆BOP 和∆CRQ 的面积分别是1、3和1.试求正方形OPQR 的面积.9.如图1-3-11，已知正方形AC 、BD 相交于点O ，BE 平分∠OBA ，CF ⊥BE 与F ，交OB 于G ，求证OE=OG.10.如图1-3-12，点P 在正方形ABCD 内，若PA:PB:PC=1：2：3，求∠APB 的度数.1-3-91-3-101-3-111-3-1211.如图1-3-13，过正方形ABCD 的顶点B 作直线l ，过,A C 作l 的垂线，垂足分别为,E F .若1AE =，3CF =，则AB 的长度为 .练习12（中，折叠与正方形的性质）如图1-3-14，在正方形纸片ABCD 中，对角线AC 、BD 交于点O ，折叠正方形纸片ABCD ，使AD 落在BD 上，点A 恰好与BD 上的点F 重合。

5．3 .1正方形的判定正方形的定义：有一组邻边相等并且的平行四边形叫做正方形．正方形的判定方法：①先判定四边形是矩形，再判定这个矩形有一组邻边相等；②先判定四边形是菱形，再判定这个矩形有一个角为直角．③还可以先判定四边形是平行四边形，再用①或②进行判定．参考答案：有一个角是直角一、正方形的概念1．如图1所示，已知▱ABCD，对角线AC，BD相交于点O，∠BAO＝∠DAO.(1)求证：平行四边形ABCD是菱形；图1(2)请添加一个条件使菱形ABCD为正方形．解：(1)证明：∵在平行四边形ABCD中，AD∥BC，∴∠DAC＝∠BCA，又∵∠BAO＝∠DAO，∴∠BAO＝∠BCA，∴AB＝CB，∴平行四边形ABCD是菱形；(2)添加∠ABC＝90°或AC＝BD等，∵∠ABC＝90°，∴菱形ABCD为正方形．二、正方形的判定2．学习了正方形之后，王老师提出问题：要判断一个四边形是正方形，有哪些思路？甲同学说：先判定四边形是菱形，再确定这个菱形有一个角是直角；乙同学说：先判定四边形是矩形，再确定这个矩形有一组邻边相等；丙同学说：判定四边形的对角线相等，并且互相垂直平分；丁同学说：先判定四边形是平行四边形，再确定这个平行四边形有一个角是直角并且有一组邻边相等．上述四名同学的说法中，正确的是( D )A．甲、乙B．甲、丙C．乙、丙、丁D．甲、乙、丙、丁3．如图2，在△ABC中，AC＝BC，点D，E分别是边AB，AC的中点．延长DE到点F，使DE＝EF，得四边形ADCF.若使四边形ADCF是正方形，则应在△ABC中再添加一个条件为__∠ACB＝90°__．图2 【解析】∵E是AC中点，∴AE＝EC，∵DE＝EF，∴四边形ADCF是平行四边形，∵AD＝DB，AE＝EC，∴DE＝12BC，∴DF＝BC，∵CA＝CB，∴AC＝DF，∴四边形ADCF是矩形．∵点D，E分别是边AB，AC的中点，∴DE∥BC，∵∠ACB＝90°，∴∠AED＝90°，∴矩形ADCF是正方形．4.如图3，▱ABCD中，对角线AC，BD相交于点O，∠OBC＝∠OCB.图3(1)求证：▱ABCD是矩形；(2)请添加一个条件使矩形ABCD为正方形并说明理由．解：(1)证明：∵四边形ABCD是平行四边形，∴OA＝OC，OB＝OD，∵∠OBC＝∠OCB，∴OB＝OC，∴AC＝BD，∴平行四边形ABCD是矩形；(2)AB＝AD(或AC⊥BD答案不唯一)．理由：∵四边形ABCD是矩形，又∵AB＝AD，∴四边形ABCD是正方形．或∵四边形ABCD是矩形，又∵AC⊥BD，∴四边形ABCD是正方形．5．如图4，四边形ABCD是矩形，E是BD上的一点，∠BAE＝∠BCE，∠AED＝∠CED. 求证：四边形ABCD是正方形．图4 第5题答图证明：连结AC交BD于点O，如答图，∵四边形ABCD是矩形，∴OA＝OC，∵∠AED＝∠CED，∴∠AEO＝∠CEO，∴△AEC为等腰三角形，∴OE⊥AC，即AC⊥BD，∴AC和BD互相垂直平分，∴四边形ABCD为菱形，而∠ABC＝90°，∴四边形ABCD是正方形．1．下列说法正确的是( C )A．有一个角是直角的四边形是正方形B．有一组邻边相等的四边形是正方形C．有一组邻边相等的矩形是正方形D．四条边都相等的四边形是正方形2．小红用次数最少的对折方法验证了一条四边形丝巾的形状是正方形，她对折了( B ) A．1次B．2次C．3次D．4次【解析】小红把原丝巾对折1次(共2层)，如果原丝巾对折后完全重合，即表明它是矩形；沿对角线对折1次，若两个三角形重合，表明一组邻边相等，即表明它是正方形，即最少对折两次．故选B.3．在▱ABCD中，对角线AC与DB相交于点O.要使四边形ABCD是正方形，还需添加一组条件．下列给出了四组条件：①AB⊥AD，且AB＝AD；②AB＝BD，且AB⊥BD；③OB＝OC，且OB⊥OC；④AB＝AD，且AC＝BD.其中正确的序号是__①③④__．【解析】①有一个角是直角的平行四边形是矩形；有一组邻边相等的矩形是正方形，即①正确；②BD为平行四边形的对角线，AB为平行四边形的其中一条边，所以AB＝BD时，平行四边形不可能是正方形，即②错误；③对角线相等且垂直的平行四边形是正方形，即③正确；④邻边相等的平行四边形是菱形，对角线相等的菱形是正方形，即④正确．4．如图5－3－1所示，已知▱ABCD，对角线AC，BD相交于点O，∠BAO＝∠DAO.(1)求证：▱ABCD是菱形；(2)请添加一个条件使菱形ABCD为正方形．图5－3－1解：(1)证明：在▱ABCD中，∵AD∥BC，∴∠DAC＝∠BCA，又∵∠BAO＝∠DAO，∴∠BAC＝∠BCA，∴AB＝CB，∴▱ABCD是菱形；(2)答案不唯一，如添加∠ABC ＝90°或AC ＝BD 等．5.如图5－3－2，等边三角形AEF 的顶点E ，F 在矩形ABCD 的边BC ，CD 上，且∠CEF ＝45°.求证：矩形ABCD 是正方形．图5－3－2证明：∵四边形ABCD 是矩形，∴∠B ＝∠D ＝∠C ＝90°，∵△AEF 是等边三角形，∴AE ＝AF ，∠AEF ＝∠AFE ＝60°，又∵∠CEF ＝45°，∴∠CFE ＝∠CEF ＝45°，∴∠AFD ＝∠AEB ＝180°－45°－60°＝75°，∴△ABE ≌△ADF(AAS)，∴AB ＝AD ，∴矩形ABCD 是正方形．6．已知：如图5－3－3，四边形ABCD 中，AD ∥BC ，AD ＝CD ，E 是对角线BD 上一点，且EA ＝EC.(1)求证：四边形ABCD 是菱形；(2)如果BE ＝BC ，且∠CBE ∶∠BCE ＝2∶3，求证：四边形ABCD 是正方形．图5－3－3证明：(1)在△ADE 与△CDE 中，⎩⎨⎧AD ＝CD ，DE ＝DE ，EA ＝EC ，∴△ADE ≌△CDE ，∴∠ADE ＝∠CDE ，∵AD ∥BC ，∴∠ADE ＝∠CBD ，∴∠CDE ＝∠CBD ，∴BC ＝CD ，∵AD ＝CD ，∴BC ＝AD ，∴四边形ABCD 为平行四边形，∵AD ＝CD ，∴四边形ABCD 是菱形；(2)∵BE ＝BC ，∴∠BCE ＝∠BEC ，∵∠CBE ∶∠BCE ＝2∶3，∴∠CBE ＝180°×22＋3＋3＝45°， ∵四边形ABCD 是菱形，∴∠ABE ＝45°，∴∠ABC ＝90°，∴四边形ABCD 是正方形．7．如图5－3－4，在Rt △ABC 中，∠ACB ＝90°，AB ＝6，过点C 的直线MN ∥AB ，D 为AB 上一点，过点D 作DE ⊥BC ，交直线MN 于点E ，垂足为F ，连结CD ，BE.(1)当点D 是AB 的中点时，四边形BECD 是什么特殊四边形？请说明你的理由；(2)在(1)的条件下，当∠A ＝__45°__时四边形BECD 是正方形．图5－3－4解：(1)当点D 是AB 的中点时，四边形BECD 是菱形．理由：∵DE ⊥BC ，∴∠DFB ＝90°，∵∠ACB ＝90°，∴∠ACB ＝∠DFB ，∴AC ∥DE ，∵MN ∥AB ，即CE ∥AD ，∴四边形ADEC 是平行四边形，∴CE ＝AD.∵D 为AB 中点，∴AD ＝BD ，∴BD ＝CE ，∵BD ∥CE ，∴四边形BECD 是平行四边形，∵DE ⊥BC ∴四边形BECD 是菱形；(2)当∠A ＝45°时，四边形BECD 是正方形．理由：∵∠ACB ＝90°，∠A ＝45°，∴∠ABC ＝45°，∵四边形BECD 是菱形，∴∠ABC ＝12∠DBE ， ∴∠DBE ＝90°，∴四边形BECD 是正方形．1. 下列命题错误的是（）A．有一组邻边相等的平行四边形叫做正方形B．有一组邻边相等的矩形是正方形C．有一组邻边相等并且有一个角是直角的平行四边形叫做正方形D．有一个角是直角的菱形是正方形2. 已知四边形ABCD中，∠A=∠B=∠C=90°，若添加一个条件即可判定该四边形是正方形，那么这个条件可以是（）A．∠D=90°B． AB=CDC． AD=BC D． BC=CD3. 如图，在△ABC中，∠ACB=90°，BC的垂直平分线EF交BC于点D，交AB于点E，且BE=BF，添加一个条件，仍不能证明四边形BECF为正方形的是（）A. BC=ACB. CF⊥BFC. BD=DFD. AC=BF4. 顺次连结四边形ABCD各边中点所组成的四边形是正方形，则四边形ABCD的对角线（）A．互相垂直但不相等 B．相等且互相垂直C．相等但不互相垂直 D．互相平分5. 如图是甲，乙两张不同的矩形纸片，将它们分别沿着虚线剪开后，各自要拼一个与原来面积相等的正方形，则（）A．甲、乙都可以B．甲、乙都不可以C．甲不可以，乙可以 D．甲可以，乙不可以6．黑板上画有一个图形，学生甲说它是多边形，学生乙说它是平行四边形，学生丙说它是菱形，学生丁说它是矩形，老师说这四名同学的答案都正确，则黑板上画的图形是 .7. 如图所示，一张矩形纸片，要折叠出一个最大的正方形，小明把矩形上的一个角沿折痕AE翻折上去，AB与AD边上的AF重合，则四边形ABEF就是一个大的正方形，他判定的方法是 .8. 矩形各内角的平分线所构成的四边形是形．9. 在平行四边形ABCD中，对角线AC与BD相交于点O，要使四边形ABCD是正方形，还需添加一组条件. 下面给出了四组条件：①AB⊥AD，且AB=AD；②AB=BD，且AB⊥BD；③OB=OC，且OB⊥OC；④AB=AD，且AC=BD，其中正确的序号是 .10. 如图所示，在Rt△ABC中，CF为∠ACB的平分线，FD⊥AC于D，FE⊥BC于点E，试说明四边形CDFE是正方形.11.如图，四边形ABCD是矩形，E是BD上的一点，∠BAE=∠BCE，∠AED=∠CED. 点G是BC、AE延长线的交点，AG与CD相交于点F. 求证：四边形ABCD是正方形.答案：1—5. ADDBA6. 正方形7. 有一组邻边相等的矩形是正方形8. 正方9. ①③④10. ∵∠FEC=∠ECD=∠CDF=90°，∴四边形ECDF是矩形. ∵CF平分∠ACB，FD⊥AC，FE⊥BC，∴EF=DF，∴四边形ECDF是正方形.11. ∵四边形ABCD是矩形，∴∠BAD=∠BCD=90°. ∵∠BAE=∠BCE，∴∠BAD-∠BAE=∠BCD-∠BCE，即∠EAD=∠ECD. ∵∠AED=∠CED，ED=ED，∴△AED≌△CED. ∴AD=CD. ∴矩形ABCD 是正方形.。

证明正方形的方法一种证明正方形的方法是使用几何性质或者代数方法来证明。

下面简要介绍两种典型的证明方法：1. 几何证明方法：假设给定一个四边形ABCD，需要证明它是一个正方形。

可以通过以下几何性质来证明：（1）四边形的四条边相等。

即AB = BC = CD = DA。

（2）四边形的对角线相等。

即AC = BD。

（3）四边形的内角相等。

即∠ABC = ∠BCD = ∠CDA = ∠DAB = 90。

由以上几何性质可知，四边形ABCD满足正方形的全部条件，因此四边形ABCD 是一个正方形。

2. 代数证明方法：假设已知四个点A(x1, y1)，B(x2, y2)，C(x3, y3)，D(x4, y4)，其中x和y分别代表点的横坐标和纵坐标。

我们可以通过计算四边形的边长和对角线的长度来证明正方形：（1）计算四边的长度：AB的长度为√((x2-x1)^2 + (y2-y1)^2)，BC的长度为√((x3-x2)^2 + (y3-y2)^2)，以此类推。

（2）计算对角线的长度：AC的长度为√((x3-x1)^2 + (y3-y1)^2)，BD的长度为√((x4-x2)^2 + (y4-y2)^2)。

（3）证明四边相等：如果AB = BC = CD = DA，则证明四边形是一个正方形。

（4）证明对角线相等：如果AC = BD，则证明四边形是一个正方形。

如果通过计算得到的各边和对角线的长度都相等，即AB = BC = CD = DA 且AC = BD，则可以证明四边形是一个正方形。

需要注意的是，上述只是两种比较常见的证明方法，具体的证明方法可能会因具体问题的不同而有所变化。