第9讲特殊四边形中的折叠问题专题训练
类型一折叠与角度
1.如图,将矩形纸片沿EF折叠,点C在线段BC上,∠AEC=32°,则∠BFD等于( )
A.28° B.32° C.34° D.36°
【分析】根据矩形纸片沿EF折叠,可得∠A=∠B=∠D=∠ECD=90°,然后根据直角三角形两个锐角互余可得∠AEC=∠DCB,再由对顶角相等,即可解决问题.
【解答】解:∵矩形纸片沿EF折叠,
∴∠A=∠B=∠D=∠ECD=90°,
∴∠AEC+∠ACE=∠ACE+∠DCB=90°,
∴∠AEC=∠DCB,
∴∠AEC=∠BFD,
∵∠AEC=32°,
∴∠BFD=32°,
故选:B.
2.如图,在正方形ABCD中,E为边BC上一点,将△ABE沿AE折叠至△ABE处,BE与AC交于点F,若∠EFC=69°,则∠CAE的大小为( )
A.10° B.12° C.14° D.15°
【分析】利用正方形的性质和轴对称的性质很容易求出∠CAE的大小.
【解答】解:∵∠EFC=69°,∠ACE=45°,
∴∠BEF=69+45=114°,
由折叠的性质可知:∠BEA= ∠BEF=57°,
∴∠BAE=90﹣57=33°,
∴∠EAC=45﹣33=12°.
故选:B.
3.如图,在▱ABCD中,E为边CD上一点,将△ADE沿AE折叠至△AD′E处,AD′与CE交于点F.若∠B=50°,∠DAE=20°,则∠FED′的大小为 度.
【分析】由平行四边形的性质得出∠D=∠B=50°,由折叠的性质得:∠D′=∠D=50°,∠EAD′=∠DAE=20°,由三角形的外角性质求出∠AEF=70°,与三角形内角和定理求出∠AED′=110°,即可得出∠FED′的大小.
【解答】解:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴∠D=∠B=50°,
由折叠的性质得:∠D′=∠D=50°,∠EAD′=∠DAE=20°,
∴∠AEF=∠D+∠DAE=50°+20°=70°,∠AED′=180°﹣∠EAD′﹣∠D′=110°,
∴∠FED′=110°﹣70°=40°;
故答案为:40.
4.如图(1)是长方形纸带,∠DEF=20°,将纸带沿EF折叠图(2),则∠FGD的度数是 ,再沿BF折叠成图(3),则图(3)中的∠CFE的度数是 .
【分析】根据图形的翻折变换依据平行线性质即可求解.
【解答】解:根据折叠可知:
∠FGD=2∠FEG=40°.
∵AD∥BC
∴∠EFG=∠DEF=20°
∴∠CFE=180°﹣20°﹣40°=120°
故答案为40°、120°.
5.如图,菱形纸片ABCD中,∠A=60°,点P是AB边的中点,折叠纸片,使点C落在直线DP上的C处,折痕为经过点D的线段DE.则∠DEC的度数为 .
【分析】连接BD,由菱形的性质及∠A=60°,得到三角形ABD为等边三角形,P为AB的中点,利用三线合一得到DP为角平分线,得到∠ADP=30°,∠ADC=120°,∠C=60°,进而求出∠PDC=90°,由折叠的性质得到∠CDE=∠PDE=45°,利用三角形的内角和定理即可求出所求角的度数.
【解答】解:连接BD,如图所示:
∵四边形ABCD为菱形,
∴AB=AD,∠C=∠A=60°,
∴△ABD为等边三角形,∠ADC=120°,
∵P为AB的中点,
∴DP为∠ADB的平分线,即∠ADP=∠BDP=30°,
∴∠PDC=90°,
∴由折叠的性质得:∠CDE=∠PDE=45°,
在△DEC中,∠DEC=180°﹣(∠CDE+∠C)=75°.
故 答案为:75°.
类型二折叠与长度
6.如图,将边长为8cm的正方形ABCD折叠,使点D落在BC边的中点E处,点A落在F处,折痕为MN,则线段CN长是( )
A.3cm B.4cm C.5cm D.6cm
【分析】根据折叠的性质,只要求出DN就可以求出NE,在直角△CEN中,若设CN=x,则DN=NE=8﹣x,CE=4cm,根据勾股定理就可以列出方程,从而解出CN的长.
【解答】解:设CN=xcm,则DN=(8﹣x)cm,由折叠的性质知EN=DN=(8﹣x)cm,
而EC= BC=4cm,在Rt△ECN中,由勾股定理可知EN2=EC2+CN2,即(8﹣x)2=16+x2,
整理得16x=48,所以x=3.
故选:A.
7.如图,将▱ABCD沿过点A的直线l折叠,使点D落到AB边上的点D′处,折痕l交CD边于点E,连接BE.若BE平分∠ABC,且AB=5,BE=4,则AE=( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【分析】利用平行线的性质以及角平分线的性质得出∠EAB+∠EBA=90°,再结合勾股定理得出答案.
【解答】解:∵BE平分∠ABC,
∴∠CBE=∠EBA,
∵AD∥BC,
∴∠DAB+∠CBA=180°,
∵∠DAE=∠BAE,
∴∠EAB+∠EBA=90°,
∴∠AEB=90°,
∴AB2=AE2+BE2,
∴AE= =3.
故选:B.
8.如图,点F是矩形ABCD边CD上一点,将矩形沿AF折叠,点D正好落在BC边上的点E处,若AB=6,BC=10,则EF的长为( )
A.2 B.3 C. D.4
【分析】由折叠的性质得出AE=AD=10,EF=DF,根据勾股定理求出BE=8,设EF=x,则CF=6﹣x,得出x2=22+(6﹣x)2,解方程即可得出答案.
【解答】解:∵四边形ABCD为矩形,
∴AD=BC=10,DC=AB=6,∠B=∠C=90°;
由翻折变换的性质得:
AE=AD=10,EF=DF,
∵BE2=AE2﹣AB2,
∴BE= =8,
∴CE=2,
设EF=x,则CF=6﹣x;
在Rt△EFC中,∵EF2=CE2+CF2
∴x2=22+(6﹣x)2,
解得:x= ,
即EF= .
故选:C.
9.如图,矩形ABCD中,AD=5,AB=7,点E为DC上一个动点,把△ADE沿AE折叠,点D的对应点为D′,若D′落在∠ABC的平分线上时,DE的长为( )
A.3或4 B. 或 C. 或 D. 或
【分析】连接BD′,过D′作MN⊥AB,交AB于点M,CD于点N,作D′P⊥BC交BC于点P,先利用勾股定理求出MD′,再分两种情况利用勾股定理求出DE.
【解答】解:如图,连接BD′,过D′作MN⊥AB,交AB于点M,CD于点N,作D′P⊥BC交BC于点P
∵点D的对应点D′落在∠ABC的角平分线上,
∴MD′=PD′,
设MD′=x,则PD′=BM=x,
∴AM=AB﹣BM=7﹣x,
又折叠图形可得AD=AD′=5,
∴x2+(7﹣x)2=25,解得x=3或4,
即MD′=3或4.
在Rt△END′中,设ED′=a,
①当MD′=3时,AM=7﹣3=4,D′N=5﹣3=2,EN=4﹣a,
∴a2=22+(4﹣a)2,
解得a= ,即DE= ,
②当MD′=4时,AM=7﹣4=3,D′N=5﹣4=1,EN=3﹣a,
∴a2=12+(3﹣a)2,
解得a= ,即DE= .
故选:B.
10.如图,已知在矩形ABCD中,M是AD边中点,将矩形分别沿MN、MC折叠,A、D两点刚好落在点E处,已知AN=3,MN=5,设BN=x,则x的值为( )
A. B. C. D.
【分析】求出AM=4,由折叠的性质得出AN=NE=3,CE=CD,由勾股定理得出x2+82=(x+6)2,解方程即可得解.
【解答】解:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠A=90°,AB=CD,AD=BC,
∵AN=3,MN=5,
∴AM= = =4,
∵M是AD边中点,
∴AM=DM=4,BC=8,
∵将矩形分别沿MN、MC折叠,A、D两点刚好落在点E处,
∴AN=NE=3,CE=CD,
∵BN2+BC2=CN2,
∴x2+82=(x+6)2,
解得x= .
故选:B.
11.如图,矩形ABCD中,AD=18,AB=24.点E为边DC上的一个动点,△AD'E与△ADE关于直线AE对称,当△CD'E为直角三角形时,DE的长为 .
【分析】分两种情况•分别求解,(1)当∠CED′=90°时,如图(1),根据轴对称的性质得∠AED=∠AED′=45′,得DE=AD=18;
(2)当∠ED′A=90°时,如图(2),根据轴对称的性质得∠AD′E=∠D,AD′=AD,DE=D′E,得A、D′、C在同一直线上,根据勾股定理得AC=30,设DE=D′E=x,则EC=CD﹣DE=24﹣x,根据勾股定理得,D′E2+D′C2=EC2,代入相关的值,计算即可.
【解答】解:(1)当∠CED′=90°时,如图(1),
∵∠CED′=90°,
根据轴对称的性质得∠AED=∠AED′= ×90°=45°,
∵∠D=90°,
∴△ADE是等腰直角三角形,
∴DE=AD=18;
(2)当∠ED′A=90°时,如图(2),
根据轴对称的性质得∠AD′E=∠D,AD′=AD,DE=D′E,
∴A、D′、C在同一直线上,
根据勾股定理得AC= =30,
∴CD′=30﹣18=12,
设DE=D′E=x,则EC=CD﹣DE=24﹣x,
在Rt△D′EC中,D′E2+D′C2=EC2,
即x2+144=(24﹣x)2,
解得x=9,
即DE=9;
综上所述:DE的长为9或18;
故答案为:9或18.
12.如图,将矩形ABCD的四个角向内折叠铺平,恰好拼成一个无缝隙无重叠的矩形EFGH,若EH=5,EF=12,则矩形ABCD的面积是( )
A.13 B. C.60 D.120
【分析】由折叠得:△AEH≌△MEH,△BEF≌△MEF,△CFG≌△NFG,△DGH≌△NGH,于是矩形ABCD的面积等于矩形EFGH的2倍,矩形EFGH的面积可以求出,
【解答】解:如图,由折叠得:△AEH≌△MEH,△BEF≌△MEF,△CFG≌△NFG,△DGH≌△NGH,
∴S矩形ABCD=2S矩形EFGH=2×EF•EH=2×5×12=120,
故选:D.
13.(雁江区模拟)如图,在矩形ABCD中,AB=2 ,BC=10,E、F分别在边BC,AD上,BE=DF.将△ABE,△CDF分别沿着AE,CF翻折后得到△AGE,△CHF.若AG分别平分∠EAD,则GH长为( )
A.3 B.4 C.5 D.7
【分析】如图作GM⊥AD于M交BC于N,作HT⊥BC于T.想办法求出BN,CT即可解决问题.
【解答】解:如图作GM⊥AD于M交BC于N,作HT⊥BC于T.
由题意:∠BAD=90°,∠BAE=∠EAG=∠GAM,
∴∠GAM=∠BAE=∠EAG=30°,
∵AB=AG=2 ,
∴AM=AG•cos30°=3,
同法可得CT=3,
易知四边形ABNM,四边形GHTN是矩形,
∴BN=AM=3,GH=TN=BC﹣BN﹣CT=10﹣6=4,
故选:B.
14.如图,在菱形纸片ABCD中,AB=8,∠A=60°,将菱形纸片翻折,使点A落在CD的中点E处,折痕为FG,点F、G分别在边AB,AD上,则EG的长为( )
A. B. C.4 D.4
【分析】作EM⊥AD于M,由直角三角形的性质得出DM= DE=2,ME= DM=2 ,由折叠的性质得AG=EG,在Rt△GME中,由勾股定理得出EG2=(8﹣EG+2)2+(2 )2,解得EG= 即可.
【解答】解:作EM⊥AD于M,如图所示:
∵四边形ABCD是菱形,AB=8,
∴CD=AD=AB=8,AB∥DC,
∵AB∥CD,
∴∠A=∠MDC=60°,
∵E是CD中点,
∴DE=4,
∵ME⊥AD,∠DMC=60°
∴∠MED=30°,且ME⊥AD
∴DM= DE=2,ME= DM=2 ,
由折叠的性质得:AG=EG,∠AFG=∠EFG,
在Rt△GME中,EG2=GM2+ME2.
∴EG2=(8﹣EG+2)2+(2 )2,
解得:EG= ,
故选:A.
15.如图所示,矩形纸片ABCD中,AB=6cm,BC=8cm,现将其沿EF对折,使得点C与点A重合,则AF长为( )
A. cm B. cm C. cm D.8cm
【分析】设AF=xcm,则DF=(8﹣x)cm,利用矩形纸片ABCD中,现将其沿EF对折,使得点C与点A重合,由勾股定理求AF即可.
【解答】解:设AF=xcm,则DF=(8﹣x)cm,
∵矩形纸片ABCD中,AB=6cm,BC=8cm,现将其沿EF对折,使得点C与点A重合,
∴DF=D′F,
在Rt△AD′F中,∵AF2=AD′2+D′F2,
∴x2=62+(8﹣x)2,
解得:x= .
故选:B.
类型三折叠与综合
16.如图,在▱ABCD中,点E是BC边上的动点,已知AB=4,BC=5,∠BAD=135°,现将△ABE沿AE折叠,点B'是点B的对应点,设CE的长为x.若点B'落在△ADE内(包括边界),则x的取值范围是 .
【分析】点B′恰好落在AD边上时,四边形ABEB′是边长为4的菱形,求出CE=1;
点B′恰好落在DE边上时,作AH⊥DE于H.解直角三角形求出AH、HB′、DH,再证明DA=DE=5,求出EB′即可解决问题.
【解答】解:点B′恰好落在AD边上时,四边形ABEB′是边长为4的菱形,
∴EC=BC﹣BE=5﹣4=1.
点B′恰好落在DE边上时,作AH⊥DE于H.如图所示:
∵四边形ABCD是平行四边形,∠BAD=135°,AD=BC=5,AD∥BC,
∴∠B=45°,
由折叠的性质得:∠AB'H=∠B=45°,AB'=AB=4,∠AEB=∠AED,
在Rt△AHB′中,∵∠AB′H=45°,AB′=4,
∴HB′=AH= AB'=2 ,
在Rt△ADH中,DH= = = ,
∴B'D=DH﹣HB'= ﹣2 ,
∵AD∥BC,
∴∠DAE=∠AEB=∠AED,
∴DA=DE=5,
∴EB′=BE=DE﹣B'D=5﹣( ﹣2 )=5﹣ +2 ,
∴CE=BC﹣BE=5﹣(5﹣ +2 )= ﹣2 ,
∴若点B′落在△ADE内(包括边界),则x的取值范围是1≤x≤ ﹣2 ,
故答案为:1≤x≤ ﹣2 .
17.如图,把矩形纸片ABCD沿对角线折叠,设重叠部分为△EBD,那么下列说法错误的是( )
A.EB=ED
B.折叠后∠ABE和∠CBD一定相等
C.AE=EC
D.△EBA和△EDC一定是全等三角形
【分析】由折叠的性质和平行线的性质可得∠ADB=∠CBD,可得BE=DE,可证AE=CE,由“SAS”可证△ABE≌△CDE,即可求解.
【解答】解:如图,
∵把矩形纸片ABC'D沿对角线折叠,
∴∠CBD=∠DBC',CD=C'D=AB,BC=BC',
∵AD∥BC',
∴∠ADB=∠DBC',
∴∠ADB=∠CBD,
∴BE=DE,
∴AE=CE,
在△ABE和△CDE中,
,
∴△ABE≌△CDE(SAS),
∴选项A、C、D都不符合题意,
故选:B.
18.如图,在正方形ABCD中,E是BC边上的一点,BE=4,EC=8,将正方形边AB沿AE折叠到AF,延长EF交DC于G,连接AG,现在有如下四个结论:①∠EAG=45°;②FG=FC;③FC∥AG;④S△GFC=14.其中结论正确的序号是 .
【分析】①正确.证明∠GAF=∠GAD,∠EAB=∠EAF即可.②错误.可以证明DG=GC=FG,显然△GFC不是等边三角形,可得结论.③正确.证明CF⊥DF,AG⊥DF即可.④错误.证明FG:EG=3:5,求出△ECG的面积即可.
【解答】解:如图,连接DF.
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD=BC=CD,∠ABE=∠BAD=∠ADG=∠ECG=90°,
由翻折可知:AB=AF,∠ABE=∠AFE=∠AFG=90°,BE=EF=4,∠BAE=∠EAF,
∵∠AFG=∠ADG=90°,AG=AG,AD=AF,
∴Rt△AGD≌Rt△AGF(HL),
∴DG=FG,∠GAF=∠GAD,
设GD=GF=x,
∴∠EAG=∠EAF+∠GAF= (∠BAF+∠DAF)=45°,故①正确,
在Rt△ECG中,∵EG2=EC2+CG2,
∴(4+x)2=82+(12﹣x)2,
∴x=6,
∵CD=BC=BE+EC=12,
∴DG=CG=6,
∴FG=GC,
∵FG>EF,
∴F不是EG的中点,
∴FG≠FC,故②错误,
∵GF=GD=GC,
∴∠DFC=90°,
∴CF⊥DF,
∵AD=AF,GD=GF,
∴AG⊥DF,
∴CF∥AG,故③正确,
∵S△ECG= ×6×8=24,FG:FE=6:4=3:2,
∴FG:EG=3:5,
∴S△GFC= ×24= ,故④错误,
故答案为:①③.
19.如图,在一张矩形纸片ABCD中,AB=4,BC=8,点E,F分别在AD,BC上,将纸片ABCD沿直线EF折叠,点C落在AD上的一点H处,点D落在点G处,有以下四个结论:
①四边形CFHE是菱形;②线段BF的取值范围为3≤BF≤4;
③EC平分∠DCH;④当点H与点A重合时,EF=2
以上结论中,你认为正确的有 .(填序号)
【分析】①先判断出四边形CFHE是平行四边形,再根据翻折的性质可得CF=FH,然后根据邻边相等的平行四边形是菱形证明,判断出①正确;
②点H与点A重合时,设BF=x,表示出AF=FC=8﹣x,利用勾股定理列出方程求解得到BF的最小值,点G与点D重合时,CF=CD,求出BF=4,然后写出BF的取值范围,判断出②正确;
③根据菱形的对角线平分一组对角线可得∠BCH=∠ECH,然后求出只有∠DCE=30°时EC平分∠DCH,判断出③错误;
④过点F作FM⊥AD于M,求出ME,再利用勾股定理列式求解得到EF,判断出④正确.
【解答】解:①∵FH与EG,EH与CF都是原来矩形ABCD的对边AD、BC的一部分,
∴FH∥CG,EH∥CF,
∴四边形CFHE是平行四边形,
由翻折的性质得,CF=FH,
∴四边形CFHE是菱形,
故①正确;
②点H与点A重合时,设BF=x,则AF=FC=8﹣x,
在Rt△ABF中,AB2+BF2=AF2,
即42+x2=(8﹣x)2,
解得x=3,
点G与点D重合时,CF=CD=4,
∴BF=4,
∴线段BF的取值范围为3≤BF≤4,
故②正确;
③∴∠BCH=∠ECH,
∴只有∠DCE=30°时EC平分∠DCH,
故③错误;
过点F作FM⊥AD于M,
则ME=(8﹣3)﹣3=2,
由勾股定理得,
EF= =2 ,
故④正确.
综上所述,结论正确的有①②④.
故答案为:①②④.
20.如图,正方形ABCD的边长AB=12,翻折AD到GN分别交CD于点M,交BC于点N,BN=5,连接AN.
(1)求△AEN的面积;
(2)试判断EF与AN的关系,并说明理由.
【分析】(1)由折叠的性质得NE=AE,设NE=AE=x,则BE=AB﹣AE=12﹣x,在Rt△EBN中,由勾股定理得出方程,得出AE= ,由三角形面积公式即可得出答案;
(2)作FH⊥AB于H,则FH=AD=AB,∠EFH+∠FEH=90°,由折叠的性质得出EF⊥AN,证明△EFH≌△NAB(ASA),得出EF=AN即可.
【解答】解:(1)∵四边形ABCD是正方形,
∴∠B=90°,
由折叠的性质得:NE=AE,
设NE=AE=x,则BE=AB﹣AE=12﹣x,
在Rt△EBN中,由勾股定理得:52+(12﹣x)2=x2,
解得:x= ,
∴AE= ,
∴△AEN的面积= AE×BN= × ×5= ;
(2)EF⊥AN,EF=AN,理由如下:
作FH⊥AB于H,如图所示:
则FH=AD=AB,∠EFH+∠FEH=90°,
由折叠的性质得:EF⊥AN,
∴∠NAB+∠FEH=90°,
∴∠EFH=∠NAB,
在△EFH和△NAB中, ,
∴△EFH≌△NAB(ASA),
∴EF=AN.
21.如图,在▱ABCD中,将△ADC沿AC折叠后,点D恰好落在DC的延长线上的点E处,若∠B=60°,AB=3,求:
(1)△ADE的周长;
(2)△ACO的面积.
【分析】(1)由折叠的性质可得∠ACD=∠ACE=90°,AD=AE,CD=CE,由平行四边形的性质可得AD=BC,AB=CD=3=CE,∠B=∠D=60°,AB∥CD,由直角三角形的性质可求AD=2CD=6,即可求解;
(2)由勾股定理可求AC的长,可证四边形ABEC是平行四边形,可得AO=OE,可得S△ACO= S△ACE= × ×3 ×3= .
【解答】解:(1)∵将△ADC沿AC折叠
∴∠ACD=∠ACE=90°,AD=AE,CD=CE,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD=BC,AB=CD=3=CE,∠B=∠D=60°,AB∥CD,
∴AD=2CD=6=AE,
∴△ADE的周长=AD+AE+CE+CD=6+6+3+3=18;
(2)∵AD=6,CD=3,
∴AC= = =3
∵AB∥CE,AB=CE=CD,
∴四边形ABEC是平行四边形,
∴AO=OE,
∴S△ACO= S△ACE= × ×3 ×3= .
22.综合与实践:学习完了矩形后,兴趣小组的同学们在一起共同研究矩形的折叠.如图,AC为矩形ABCD的对角线,将边AB沿AE折叠,使点B落在AC上的点M处,将边CD沿CF折叠,使点D落在AC上的点N处.
(1)求证:四边形AECF是平行四边形;
(2)若AB=6,AC=10,求四边形AECF的面积.
【分析】(1)依据矩形的性质以及折叠的性质,即可得到AF∥CE,AE∥CF,即可得到四边形AECF是平行四边形;
(2)设CE=x,则EM=BE=8﹣x,CM=10﹣6=4,利用勾股定理即可得到CE的长,进而得出四边形AECF的面积.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD为矩形,
∴AD∥BC,AB∥CD.
∴∠BAC=∠DCA,
由折叠的性质知,∠EAC= ∠BAC,∠FCA= ∠DCA,
∴∠EAC=∠FCA,
∴AE∥CF,
又∵AD∥BC,
∴四边形AECF为平行四边形;
(2)解:在Rt△ABC中,AB=6,AC=10,由勾股定理得,
BC= =8,
由折叠的性质知,∠ABC=∠AME=90°,BE=EM,
在Rt△CEM中,CM=AC﹣AM=10﹣6=4,
设CE=x,则BE=EM=8﹣x,
由勾股定理得,ME2+CM2=EC2,
即(8﹣x)2+16=x2,
解得x=5,
∵由(1)得,四边形AECF为平行四边形,
∴S四边形AECF=EC•CD=5×6=30.
23.将一个矩形纸片OABC放置在平面直角坐标系中,点O(0,0),点A(0,2),点E,F分别在边AB,BC上.沿着OE折叠该纸片,使得点A落在OC边上,对应点为A',如图①.再沿OF折叠,这时点E恰好与点C重合,如图②.
(Ⅰ)求点C的坐标;
(Ⅱ)将该矩形纸片展开,再折叠该矩形纸片,使点O与点F重合,折痕与AB相交于点P,展开矩形纸片,如图③.
①求∠OPF的大小;
②点M,N分别为OF,OE上的动点,当PM+MN取得最小值时,求点N的坐标(直接写出结果即可).
【分析】(Ⅰ)先由折叠的性质得OA'=OA=2,OC=OE,再证四边形OA'EA是正方形,得OA'=A'E=2,然后由勾股定理得OE=2 ,即可求解;
(Ⅱ)①连接EF,由(I)得:OA=2,OC=AB=2 ,∠OAP=∠PBF=90°,∠AOE=∠AEO=45°,OA=AE=2,再证△EBF是等腰直角三角形,得BE=BF=AB﹣AE=2 ﹣2,设AP=x,则PB=2 ﹣x,然后由勾股定理得出方程,解得:x=2 ﹣2,最后证Rt△POA≌Rt△FPB(HL),得∠POA=∠FPB,进而得出结论;
②作点N关于OF的对称点N′,过点N作NG⊥x轴于G,连接MN′,则△OGN为等腰直角三角形,当P、M、N′三点共线时,PM+MN有最小值,此时∠PN′O=∠AON′=∠OAP=90°,再求出OG=NG= ON=2﹣ ,即可解决问题.
【解答】解:(Ⅰ)∵点A(0,2),
∴OA=2,
由折叠的性质得:OA'=OA=2,OC=OE,
∵四边形OABC是矩形,
∴四边形OA'EA是正方形,
∴OA'=A'E=2,
在Rt△OA'E中,由勾股定理得:OE= = =2 ,
∴点C的坐标为:(2 ,0);
(Ⅱ)①连接EF,如图③所示:
由(I)得:OA=2,OC=AB=2 ,∠OAP=∠PBF=90°,∠AOE=∠AEO=45°,OA=AE=2,
由折叠的性质得:∠OEF=∠OCF=90°,
∴∠BEF=180°﹣45°﹣90°=45°,
∴△EBF是等腰直角三角形,
∴BE=BF=AB﹣AE=2 ﹣2,
设AP=x,则PB=2 ﹣x,
由折叠的性质得:PO=PF,即PO2=PF2,
在Rt△OAP中,由勾股定理得:PO2=OA2+AP2,
在Rt△PBF中,由勾股定理得:PF2=PB2+BF2,
∴22+x2=(2 ﹣x)2+(2 ﹣2)2,
解得:x=2 ﹣2,
∴AP=BF,
在Rt△POA和Rt△FPB中,
,
∴Rt△POA≌Rt△FPB(HL),
∴∠POA=∠FPB,
∵∠POA+∠APO=90°,
∴∠FPB+∠APO=90°,
∴∠OPF=180°﹣(∠FPB+∠APO)=90°;
②由①知,AP=2 ﹣2,∠EOC=45°,
作点N关于OF的对称点N′,过点N作NG⊥x轴于G,连接MN′,如图④所示:
则△OGN为等腰直角三角形,
当P、M、N′三点共线时,PM+MN有最小值,
此时∠PN′O=∠AON′=∠OAP=90°,
∴四边形APN′O为矩形,
∴ON=ON′=AP=2 ﹣2,
∴OG=NG= ON= ×(2 ﹣2)=2﹣ ,
∴N(2﹣ ,2﹣ ).
24.如图,已知在Rt△ABC中,∠ABC=90°,∠C=30°,AC=12cm,点E从点A出发沿AB以每秒1cm的速度向点B运动,同时点D从点C出发沿CA以每秒2cm的速度向点A运动,运动时间为t秒(0<t<6),过点D作DF⊥BC于点F.
(1)试用含t的式子表示AE、AD的长;
(2)如图①,在D、E运动的过程中,四边形AEFD是平行四边形,请说明理由;
(3)连接DE,当t为何值时,△DEF为直角三角形?
(4)如图②,将△ADE沿DE翻折得到△A′DE,试问当t为何值时,四边形AEA′D为菱形?并判断此时点A是否在BC上?请说明理由.
【分析】(1)根据题意直接表示出来即可;
(2)由“在直角三角形中,30度角所对的直角边是斜边的一半”求得DF=t,又AE=t,则DF=AE;而由垂直得到AB∥DF,即“四边形AEFD的对边平行且相等”,由此得四边形AEFD是平行四边形;
(3)①显然∠DFE<90°;
②如图(1),当∠EDF=90°时,四边形EBFD为矩形,此时AE= AD,根据题意,列出关于t的方程,通过解方程来求t的值;
③如图(2),当∠DEF=90°时,此时∠ADE=90°﹣∠A=30°,此时AD= AE,根据题意,列出关于t的方程,通过解方程来求t的值;
(4)如图(3),若四边形AEA′D为菱形,则AE=AD,则t=12﹣2t,所以t=4.即当t=4时,四边形AEA′D为菱形.
【解答】解:(1)AE=t,AD=12﹣2t;
(2)∵DF⊥BC,∠C=30°
∴DF= CD= ×2t=t
∵AE=t
∴DF=AE,
∵∠ABC=90°,DF⊥BC
∴DF∥AE,
∴四边形AEFD是平行四边形;
(3)①显然∠DFE<90°;
②如图(1),当∠EDF=90°时,四边形EBFD为矩形,
此时AE= AD∴
∴t=3,
③如图(2),当∠DEF=90°时,此时∠ADE=90°
∴∠AED=90°﹣∠A=30°
∴AD= AE∴
∴ ,
综上:当t=3秒或 秒时,△DEF为直角三角形;
(4)如图(3),若四边形AEA′D为菱形,则AE=AD
∴t=12﹣2t
∴t=4
∴当t=4时,四边形AEA′D为菱形,
设EA′交BC于点G
在Rt△EBG中,∠BEG=180°﹣∠AEG=60°
∴GE=2BE
∵BE=AB﹣AE=6﹣4=2
∴GE=4=EA′,
∴点G与点A′重合
∴点A在BC上.
25.如图,在四边形AOCB中,A(0,2),B( ,n)C( ,0),其中△ABO是等边三角形.
(1)如图(a),若将四边形AOCB沿直线EF折叠,使点A与点C重合.
①求点E坐标;
②求△BCF的面积;
(2)如图(b),若将四边形AOCB沿直线EF折叠,使EF∥OB,设点A对折后所对应的点为A′,△A′EF与四边形EOBF的重叠面积为S,设点E的坐标为(0,t)(t>0),求S与t的函数关系式并写出自变量的取值范围.
【分析】(1)①设点E坐标为(0,y),根据A的坐标得到OA的长,由B与C的横坐标相同得到BC垂直于x轴,再由三角形ABO为等边三角形,得到OA=OB=AB=2,且求出∠OBC为30度,进而求出n的值,由折叠的性质得到AE=EC=2﹣y,在直角三角形OCE中,利用勾股定理列出关于y的方程,求出方程的解得到y的值,即可确定出E坐标;
②过F作FM垂直于CB,设MB=x,求出∠MBF为60度,在直角三角形MBF中,利用30度所对的直角边等于斜边的一半表示出FB,再利用勾股定理表示出FM,在直角三角形MCF中,利用勾股定理列出关于x的方程,求出方程的解得到x的值,即可求出三角形BCF的面积;
(2)分两种情况考虑:当点A′落在四边形EOBF内或BC上时,如图(b)所示,重合部分的面积即为三角形AEF的面积,表示出S与t的关系式即可;当点A′落在四边形EOBF外时,如图(C)所示,重合部分面积由两等边三角形面积之差,表示出S与t关系式即可.
【解答】解:(1)①设点E的坐标为(0,y),
∵A(0,2),B( ,n),C( ,0),
∴BC⊥x轴,OA=2,
∵△ABO为等边三角形,
∴∠BOC=30°,OA=OB=AB=2,
∴n=1,
由对折可得AE=EC=2﹣y,
在Rt△OCE中,y2+3=(2﹣y)2,
解得:y= ,
则E坐标为(0, );
②作FM⊥CB于点M,设MB=x,
∵∠MBF=180°﹣120°=60°,
在Rt△MBF中,FB=2x,FM= x,
在Rt△MCF中,根据勾股定理得:(2﹣2x)2=(x+1)2+( x)2,
解得:x= ,
则S△BCF= BC•FM= ;
(2)∵EF∥OB,
∴△A′EF为等边三角形,
当点A′落在四边形EOBF外时,如图(C)所示,
得S= (2﹣t)2﹣ (2﹣2t)2=﹣ t2+ t(0<x≤1);
当点A′落在四边形EOBF内或OB上时,如图(b)所示,
得S= (2﹣t)2(1≤x<2).