几何图形初步(培优篇)(Word版 含解析)
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一、初一数学几何模型部分解答题压轴题精选(难)1.如图①,△ABC中,BD平分∠ABC,且与△ABC的外角∠ACE的角平分线交于点D.(1)若,,求∠D的度数;(2)若把∠A截去,得到四边形MNCB,如图②,猜想∠D、∠M、∠N的关系,并说明理由.【答案】(1)解:∵BD平分∠ABC,∴∠CBD= ∠ABC= ×75°=37.5°,∵CD平分△ABC的外角,∴∠DCA= (180°-∠ACB)= (180°-45°)=67.5°,∴∠D=180°-∠DBC-∠DCB=180°-37.5°-67.5°-45°=30°.(2)解:猜想:∠ D = ( ∠ M + ∠ N − 180 ° ).∵∠M+∠N+∠CBM+∠NCB=360°,∴∠D=180°- ∠CBM-∠NCB- ∠NCE.=180°- (360°-∠NCB-∠M-∠N)- ∠NCB- ∠NCE.=180°-180°+ ∠NCB+ ∠M+ ∠N-∠NCB- ∠NCE.= ∠M+ ∠N- ∠NCB- ∠NCE= ,或写成【解析】【分析】(1)根据角平分线的定义可得∠DBC=37.5°,根据邻补角定义以及角平分线定义求得∠DCA的度数为67.5°,最后根据三角形内角和定理即可求得∠D的度数;(2)由四边形内角和与角平分线性质即可求解.2.如图1,点O是弹力墙MN上一点,魔法棒从OM的位置开始绕点O向ON的位置顺时针旋转,当转到ON位置时,则从ON位置弹回,继续向OM位置旋转;当转到OM位置时,再从OM的位置弹回,继续转向ON位置,…,如此反复.按照这种方式将魔法棒进行如下步骤的旋转:第1步,从OA0(OA0在OM上)开始旋转α至OA1;第2步,从OA1开始继续旋转2α至OA2;第3步,从OA2开始继续旋转3α至OA3,∁….例如:当α=30°时,OA1, OA2, OA3, OA4的位置如图2所示,其中OA3恰好落在ON 上,∠A3OA4=120°;当α=20°时,OA1, OA2, OA3, OA4, OA3的位置如图3所示,其中第4步旋转到ON后弹回,即∠A3ON+∠NOA4=80°,而OA3恰好与OA2重合.解决如下问题:(1)若α=35°,在图4中借助量角器画出OA2,OA3,其中∠A3OA2的度数是________;(2)若α<30°,且OA4所在的射线平分∠A2OA3,在如图5中画出OA1,OA2,OA3, OA4并求出α的值;(3)若α<36°,且∠A2OA4=20°,则对应的α值是________(4)(选做题)当OA i所在的射线是∠A i OA k(i,j,k是正整数,且OA j与OA k不重合)的平分线时,旋转停止,请探究:试问对于任意角α(α的度数为正整数,且α=180°),旋转是否可以停止?写出你的探究思路.【答案】(1)45°(2)解:如图所示.∵α<30°,∴∠A0OA3<180°,4α<180°.∵OA4平分∠A2OA3,∴2(180°﹣6α)+ =4α,解得:(3),,(4)解:对于角α=120°不能停止.理由如下:无论a为多少度,旋转过若干次后,一定会出现OA i是∠A i OA K是的角平分线,所以旋转会停止.但特殊的,当a为120°时,第一次旋转120°,∠MOA1=120°,第二次旋转240°时,与OM 重合,第三次旋转360°,又与OM重合,第四次旋转480°时,又与OA1重合,…依此类推,旋转的终边只会出现“与OM重合”或“与OA1重合”两种情况,不会出第三条射线,所以不会出现OA i是∠A i OA K是的角平分线这种情况,旋转不会停止【解析】【解答】解:(1)解:如图所示.aφ=45°,【分析】(1)根据题意,明确每次旋转的角度,计算即可;(2)根据各角的度数,找出等量关系式,列出方程,求出α的度数即可;(3)类比第(2)小题的算法,分三种情况讨论,求出α的度数即可;(4)无论a为多少度,旋转很多次,总会出一次OA i是∠A i OA K是的角平分线,但当a=120度时,只有两条射线,不会出现OA i是∠A i OA K是的角平分线,所以旋转会中止.3.在直角坐标系中,已知点A(a,0),B(b,c),C(d,0),a是-8的立方根,方程2x3b-5-3y2b-2c+5=1是关于x,y的二元一次方程,d为不等式组的最大整数解.(1)求点A、B、C的坐标;(2)如图1,若D为y轴负半轴上的一个动点,当AD∥BC时,∠ADO与∠BCA的平分线交于M点,求∠M的度数;(3)如图2,若D为y轴负半轴上的一个动点,连BD交x轴于点E,问是否存在点D,使S△ADE≤S△BCE?若存在,请求出D的纵坐标y D的取值范围;若不存在,请说明理由.【答案】(1)解:-8的立方根是-2,∴a=-2,方程2x3b-5-3y2b-2c+5=1是关于x,y的二元一次方程,∴,解得,,不等式组的最大整数解是5,则A(-2,0)、B(2,4)、C(5,0)(2)解:作MH∥AD,∵AD∥BC,∴MH∥BC,∵∠AOD=90°,∴∠ADO+∠OAD=90°,∵AD∥BC,∴∠BCA=∠OAD,∴∠ADO+∠BCA=90°,∵∠ADO与∠BCA的平分线交于M点,∴∠ADM= ∠ADO,∠BCM= ∠BCA,∴∠ADM+∠BCM=45°,∵MH∥AD,MH∥BC,∴∠NMD=∠ADM,∠HMC=∠BCM,∴∠M=∠NMD+∠HMC=∠ADM+∠BCM=45°;(3)解:存在,连AB交y轴于F,设点D的纵坐标为y D,∵S△ADE≤S△BCE,∴S△ADE+S△ABE≤S△BCE+S△ABE,即S△ABD≤S△ABC,∵A(-2,0),B(2,4),C(5,0),∴S△ABC=14,点F的坐标为(0,2),S△ABD= ×(2-y D)×2+ ×(2-y D)×2=4-2y,由题意得,4-2y D≤14,解得,y D≥-5,∵D在y轴负半轴上,∴y D<0,∴D的纵坐标y D的取值范围是-5≤y D<0.【解析】【分析】(1)根据立方根的概念、二元一次方程组的定义、一元一次不等式组的解法分别求出a、b、c、d,得到点A、B、C的坐标;(2)作MH∥AD,根据平行线的性质得到∠BCA=∠OAD,得到∠ADO+∠BCA=90°,根据角平分线的定义得到∠ADM+∠BCM=45°,根据平行线的性质计算即可;(3)连AB交y轴于F,根据题意求出点F的坐标,根据三角形的面积公式列出方程,解方程即可.4.如图,∠AOB=40°,点C在OA上,点P为OB上一动点,∠CPB的角平分线PD交射线OA于D。
设∠OCP的度数为x°,∠CDP的度数为y°。
小明对x与y之间满足的等量关系进行了探究,下面是小明的探究过程,请补充完整;(1)x的取值范围是________;(2)按照下表中x的值进行取点、画图、计算,分别得到了y与x的几组对应值,补全表格;(3)在平面直角坐标系xOy中,①描出表中各组数值所对应的点(x,y);②描出当x=120°时,y的值;(4)若∠AOB= °,题目中的其它条件不变,用含、x的代数式表示y为________。
【答案】(1)40°<x<140°(2)解:∵∠DPB=∠AOB+∠CDP=40°+ y°,∠DPB= (40°+ x°),∴40°+ y°= (40°+ x°),即y= x-20,x=60时,y= x-20= ×60-20=10,x=70时,y= x-20= ×70-20=15,x=80时,y= x-20= ×80-20=20,x=90时,y= x-20= ×90-20=25,补全表格如下:;(3)解:①②如图:x=120时,y= x-20= ×120-20=40;(4)y= (x-a)【解析】【解答】解:(1)∵∠CPB是△COP的外角,∴∠CPB=40°+ x°,∠CPB一定小于180°,即40°+ x°<180°,x<140°,∵PD平分∠CPB,∴∠DPB= ∠CPB = (40°+ x°),∵当∠DPB=40°时,DP∥OA,即∠CPB的角平分线与OA无交点,所以∠DPB一定大于40°,即(40°+ x°)>40°,解得x>40°,∴x的取值范围是40°<x<140°;(4)∵∠DPB=∠AOB+∠CDP,∠AOB= °,∠CDP的度数为y°,∴∠DPB= °+ y°,∵∠CPB=∠AOB+∠OCP,∠AOB= °,∠OCP的度数为x°,∴∠CPB= °+ x°,∵PD平分∠CPB,∴∠DPB= ∠CPB= ( °+ x°),∴ °+ y°= ( °+ x°),即y= (x-a).【分析】(1)根据角平分线和三角形外角的性质,可得∠CPB=40°+ x°,∠DPB= (40°+ x°),当∠DPB=40°时,DP∥OA,即∠CPB的角平分线与OA无交点,所以∠DPB一定大于40°,且∠CPB是△COP的外角,一定小于180°,即可得出x的取值范围;(2)根据角平分线和三角形外角的性质列出y与x的关系式,分别计算求值即可;(3)在平面直角坐标系xOy中描出各点即可;(4)根据角平分线和三角形外角的性质即可求解.5.如图,已知CD∥EF,A,B分别是CD和EF上一点,BC平分∠ABE,BD平分∠ABF(1)证明:BD⊥BC;(2)如图,若G是BF上一点,且∠BAG=50°,作∠DAG的平分线交BD于点P,求∠APD 的度数:(3)如图,过A作AN⊥EF于点N,作AQ∥BC交EF于Q,AP平分∠BAN交EF于P,直接写出∠PAQ=________.【答案】(1)证明:∵BC平分∠ABE,BD平分∠ABF ∴∠ABC= ∠ABE,∠ABD= ∠ABF∴∠ABC+∠ABD= (∠ABE+∠ABF)= ×180°=90°∴BD⊥BC(2)解:∵CD∥EFBD平分∠ABF∴∠ADP=∠DBF= ∠ABF,∠DAB+∠ABF=180°又AP平分∠DAG,∠BAG=50°∴∠DAP= ∠DAG∴∠APD=180°-∠DAP-∠ADP=180°-∠DAG-∠ABF=180°- (∠DAB-∠BAG)-∠ABF=180°-∠DAB+ ×50°-∠ABF=180°- (∠DAB+∠ABF)+25°=180°- ×180°+25°=115°(3)45°【解析】【解答】(3)解:如图,∵AQ∥BC∴∠1=∠4,∠2+∠3+∠4=180°,∵BC平分∠ABE,∴∠1=∠2=∠4,∴∠3+∠4=90°,又∵CD∥EF,AN⊥EF,AP平分∠BAN∴∠PAN= (90°-∠3),∠NAQ=90°-∠4,∴∠PAQ=∠PAN+∠NAQ= (90°-∠3)+(90°-∠4)=45°- ∠3+90°-∠4=135°-(∠3+∠4)=135°-90°=45°.【分析】(1)根据角平分线和平角的定义可得∠CBD=90°,即可得出结论;(2)根据平行线的性质以及角平分线的定义可得∠ADP=∠DBF= ∠ABF,∠DAB+∠ABF=180°,∠DAP= ∠DAG,然后根据出三角形内角和即可求出∠APD的度数;(3)根据平行线的性质以及角平分线的定义可得∠1=∠2=∠4,∠2+∠3+∠4=180°,即∠3+∠4=90°,根据垂直和平行线的性质以及角平分线的定义可得∠PAN= (90°-∠3),∠NAQ=90°-∠4,则∠PAQ=∠PAN+∠NAQ= (90°-∠3)+(90°-∠4),代入计算即可求解.6.已知BE平分∠ABD,DE平分∠BDC,且∠BED =∠ABE +∠EDC.(1)如图1,求证:AB//CD;(2)如图2,若∠ABE=3∠ABF,且∠BFD=30°时,试求的值;(3)如图3,若H是直线CD上一动点(不与D重合),BI平分∠HBD,画出图形,并探究出∠EBI与∠BHD的数量关系.【答案】(1)证明:∵∠BED =∠ABE +∠EDC,∠EBD+∠BED+∠BDE=180°,∴∠ABD+∠BDC=180°,∴AB∥CD(2)解:∵BE平分∠ABD,DE平分∠BDC,∴∠ABE=∠EBD,∠EDC=∠EDB.∵∠ABD+∠BDC=180°,∴∠BED=∠ABE+∠EDC=90°.设∠ABF=α,则∠ABE=3α.如图,过F作FG∥AB,则有:∠ABF+∠CDF=∠BFD,∴∠CDF=30°-α.过E作EH∥AB,则有:∠ABE+∠CDE=∠BED,∴∠CDE=90°-3α,∴∠FDE=60°-2α,∴.(3)解:分两种情况讨论:①当H在点D的左边时,如图3.设∠HBI=∠DBI=x,∠EBH=y,则∠EBD=2x+y,∴∠ABE=∠EBD=2x+y.∵AB∥CD,∴∠BHD=∠ABH=2x+y+y=2(x+y)=2∠EBI;②当H在点D右边时,如图4.设∠HBI=∠DBI=x,∠EBD=y,则∠EBI=x+y,∴∠ABH=2x+2y.∵AB∥CD,∴∠ABH+∠BHD=180°,∴2x+2y+∠BHD=180°,∴∠BHD+2∠EBI=180°.综上所述:∠BHD=2∠EBI或∠BHD+2∠EBI=180°【解析】【分析】(1)由∠BED =∠ABE +∠EDC和三角形内角和定理即可得到∠ABD+∠BDC=180°,再由同旁内角互补,两直线平行即可得到结论;(2)由角平分线定义和∠ABD+∠BDC=180°,得到∠BED=∠ABE+∠EDC=90°.设∠ABF=α,则∠ABE=3α,过F作FG∥AB,则有∠ABF+∠CDF=∠BFD,得到∠CDF=30°-α.过E作EH∥AB,同理可得:∠CDE=90°-3α,根据角的和差得到∠FDE=60°-2α,即可得到结论;(3)分两种情况讨论:①当H在点D的左边时,②当H在点D右边时.7.以直线AB上一点O为端点作射线OC,使∠BOC=60°,将一个直角三角形的直角顶点放在点O处.(注:∠DOE=90°)(1)如图1,若直角三角板DOE的一边OD放在射线OB上,则∠COE=________;(2)如图2,将直角三角板DOE绕点O逆时针方向转动到某个位置,若OE恰好平分∠AOC,请说明OD所在射线是∠BOC的平分线;(3)如图3,将三角板DOE绕点O逆时针转动到某个位置时,若恰好∠COD=∠AOE,求∠BOD的度数?【答案】(1)30(2)解:∵OE平分∠AOC,∴∠COE=∠AOE=∠COA,∵∠EOD=90°,∴∠AOE+∠DOB=90°,∠COE+∠COD=90°,∴∠COD=∠DOB,∴OD所在射线是∠BOC的平分线(3)解:设∠COD=x,则∠AOE=5x.∵∠AOE+∠DOE+∠COD+∠BOC=180°,∠DOE=90°,∠BOC=60°,∴5x+90°+x+60°=180°,解得x=5°,即∠COD=5°.∴∠BOD=∠COD+∠BOC=5°+60°=65°∴∠BOD的度数为65°【解析】【解答】(1)∵∠BOE=∠COE+∠COB=90°,又∵∠COB=60°,∴∠COE=30°,故答案为:30;【分析】(1)根据角的和差,由∠COE=∠BOE-∠COB即可算出答案;(2)根据角平分线的定义得出∠COE=∠AOE=∠COA,根据角的和差及平角的定义得出∠AOE+∠DOB=90°,∠COE+∠COD=90°,根据等角的余角相等得出∠COD=∠DOB,故 OD所在射线是∠BOC的平分线;(3)设∠COD=x,则∠AOE=5x ,根据平角的定义得出5x+90°+x+60°=180°,求解算出x的值,从而求出∠COD的度数,进而根据∠BOD=∠COD+∠BOC 即可算出答案。