1、题型专项(十一) 几何图形综合题 题型1 与三角形、四边形有关的几何综合题 类型1 操作探究题 1.(2016·资阳)在Rt△ABC中,∠C=90°,Rt△ABC绕点A顺时针旋转到Rt△ADE的位置,点E在斜边AB上,连接BD,过点D作DF⊥AC于点F. (1)如图1,若点F与点A重合,求证:AC=BC; (2)若∠DAF=∠DBA. ①如图2,当点F在线段CA的延长线上时,判断线段AF与线段BE的数量关系,并说明理由; ②当点F在线段CA上时,设BE=x,请用含x的代数式表示线段AF. 解:(1)证明:由旋转得,∠BAC=∠BAD, ∵DF⊥AC, ∴∠CAD=90°
2、 ∴∠BAC=∠BAD=45°. ∵∠ACB=90°, ∴∠ABC=45°. ∴AC=BC. (2)①AF=BE.理由: 由旋转得AD=AB,∴∠ABD=∠ADB. ∵∠DAF=∠ABD,∴∠DAF=∠ADB. ∴AF∥BD.∴∠BAC=∠ABD. ∵∠ABD=∠FAD,由旋转得∠BAC=∠BAD. ∴∠FAD=∠BAC=∠BAD=×180°=60°. 由旋转得,AB=AD. ∴△ABD是等边三角形. ∴AD=BD. 在△AFD和△BED中, ∴△AFD≌△BED(AAS). ∴AF=BE. ②如图,由旋转得∠BAC=∠BAD. ∵∠ABD=∠FAD=
3、∠BAC+∠BAD=2∠BAD, 由旋转得AD=AB, ∴∠ABD=∠ADB=2∠BAD. ∵∠BAD+∠ABD+∠ADB=180°, ∴∠BAD+2∠BAD+2∠BAD=180°. ∴∠BAD=36°. 设BD=a,作BG平分∠ABD, ∴∠BAD=∠GBD=36°. ∴AG=BG=BD=a. ∴DG=AD-AG=AD-BG=AD-BD. ∵∠BDG=∠ADB,∴△BDG∽△ADB. ∴=. ∴=.∴=. ∵∠FAD=∠EBD,∠AFD=∠BED, ∴△AFD∽△BED. ∴=. ∴AF=·BE=x. 2.(2016·南充营山县一诊)如图1,点O是正
4、方形ABCD两对角线的交点,分别延长OD到点G,OC到点E,使OG=2OD,OE=2OC,然后以OG,OE为邻边作正方形OEFG,连接AG,DE. (1)求证:DE⊥AG; (2)正方形ABCD固定,将正方形OEFG绕点O逆时针旋转α角(0°<α<360°)得到正方形OE′F′G′,如图2. ①在旋转过程中,当∠OAG′是直角时,求α的度数; ②若正方形ABCD的边长为1,在旋转过程中,求AF′长的最大值和此时α的度数,直接写出结果不必说明理由. 解:(1)证明:延长ED交AG于点H, ∵点O是正方形ABCD两对角线的交点, ∴OA=OD,OA⊥OD. 在△AOG和△DOE
5、中, ∴△AOG≌△DOE.∴∠AGO=∠DEO. ∵∠AGO+∠GAO=90°,∴∠GAO+∠DEO=90°. ∴∠AHE=90°,即DE⊥AG. (2)①在旋转过程中,∠OAG′成为直角有两种情况: (Ⅰ)α由0°增大到90°过程中,当∠OAG′=90°时, ∵OA=OD=OG=OG′, ∴在Rt△OAG′中,sin∠AG′O==. ∴∠AG′O=30°. ∵OA⊥OD,OA⊥AG′,∴OD∥AG′. ∴∠DOG′=∠AG′O=30°,即α=30°. (Ⅱ)α由90°增大到180°过程中,当∠OAG′=90°时, 同理可求∠BOG′=30°,∴α=180°-30
6、°=150°. 综上所述,当∠OAG′=90°时,α=30°或150°. ②AF′的最大值为+2,此时α=315°. 提示:如图3,当旋转到A,O,F′在一条直线上时,AF′的长最大, 图3 ∵正方形ABCD的边长为1, ∴OA=OD=OC=OB=. ∵OG=2OD,∴OG′=OG=. ∴OF′=2. ∴AF′=AO+OF′=+2. ∵∠COE′=45°,∴此时α=315°. 3.(2016·福州)如图,矩形ABCD中,AB=4,AD=3,M是边CD上一点,将△ADM沿直线AM对折,得到△ANM. (1)当AN平分∠MAB时,求DM的长; (2)连接B
7、N,当DM=1时,求△ABN的面积; (3)当射线BN交线段CD于点F时,求DF的最大值. 解:(1)由折叠可知△ANM≌△ADM, ∴∠MAN=∠DAM. ∵AN平分∠MAB, ∴∠MAN=∠NAB. ∴∠DAM=∠MAN=∠NAB. ∵四边形ABCD是矩形, ∴∠DAB=90°.∴∠DAM=30°. ∴DM=AD·tan∠DAM=3×=. (2)如图1,延长MN交AB延长线于点Q. ∵四边形ABCD是矩形,∴AB∥DC. ∴∠DMA=∠MAQ. 由折叠可知△ANM≌△ADM, ∴∠DMA=∠AMQ,AN=AD=3,MN=MD=1. ∴∠MAQ=∠AMQ.
8、 ∴MQ=AQ. 设NQ=x,则AQ=MQ=1+x. 在Rt△ANQ中,AQ2=AN2+NQ2, ∴(x+1)2=32+x2.解得x=4. ∴NQ=4,AQ=5. ∵AB=4,AQ=5, ∴SΔNAB=SΔNAQ=×AN·NQ=. (3)如图2,过点A作AH⊥BF于点H,则△ABH∽△BFC,∴=. ∵AH≤AN=3,AB=4, ∴当点N,H重合(即AH=AN)时,DF最大.(AH最大,BH最小,CF最小,DF最大) 此时M,F重合,B,N,M三点共线,△ABH≌△BFC(如图3), ∴CF=BH===. ∴DF的最大值为4-.
9、 图1 类型2 动态探究题 4.(2016·自贡)已知矩形ABCD的一条边AD=8,将矩形ABCD折叠,使得顶点B落在CD边上的P点处. (1)如图1,已知折痕与边BC交于点O,连接AP,OP,OA.若△OCP与△PDA的面积比为1∶4,求边CD的长; (2)如图2,在(1)的条件下,擦去折痕AO,线段OP,连接BP.动点M在线段AP上(点M与点P,A不重合),动点N在线段AB的延长线上,且BN=PM,连接MN交PB于点F,作ME⊥BP于点E.试问当动点M,N在移动的过程中,线段EF的长度是否发生变化?若变化,说明变化规律.若不变,求出
10、线段EF的长度. 解:(1)∵四边形ABCD是矩形,∴∠C=∠D=90° ∴∠APD+∠DAP=90°. ∵由折叠可得∠APO=∠B=90°, ∴∠APD+∠CPO=90°.∴∠CPO=∠DAP. 又∵∠D=∠C,∴△OCP∽△PDA. ∵△OCP与△PDA的面积比为1∶4, ∴===. ∴CP=AD=4. 设OP=x,则CO=8-x. 在Rt△PCO中,∠C=90°, 由勾股定理得x2=(8-x)2+42,解得x=5. ∴AB=AP=2OP=10. ∴CD=10. (2)过点M作MQ∥AN,交PB于点Q. ∵AP=AB,MQ∥AN, ∴∠APB=∠ABP=∠M
11、QP. ∴MP=MQ. ∵BN=PM,∴BN=QM. ∵MP=MQ,ME⊥PQ,∴EQ=PQ. ∵MQ∥AN,∴∠QMF=∠BNF 在△MFQ和△NFB中, ∴△MFQ≌△NFB(AAS). ∴QF=BF=QB. ∴EF=EQ+QF=PQ+QB=PB. 由(1)中的结论可得PC=4,BC=8,∠C=90°, ∴PB==4. ∴EF=PB=2. ∴在(1)的条件下,当点M,N在移动过程中,线段EF的长度不变,它的长度为2. 5.(2016·乐山)如图,在直角坐标系xOy中,矩形OABC的顶点A,C分别在x轴和y轴正半轴上,点B的坐标是(5,2),点P是CB边上一
12、动点(不与点C,B重合),连接OP,AP,过点O作射线OE交AP的延长线于点E,交CB边于点M,且∠AOP=∠COM,令CP=x,MP=y. (1)当x为何值时,OP⊥AP? (2)求y与x的函数关系式,并写出x的取值范围; (3)在点P的运动过程中,是否存在x,使△OCM的面积与△ABP的面积之和等于△EMP的面积.若存在,请求x的值;若不存在,请说明理由. 解:(1)由题意知OA=BC=5,AB=OC=2,∠B=∠OCM=90°,BC∥OA. ∵OP⊥AP, ∴∠OPC+∠APB=∠APB+∠PAB=90°. ∴∠OPC=∠PAB. ∴△OPC∽△PAB. ∴=,即=
13、
解得x1=4,x2=1(不合题意,舍去).
∴当x=4时,OP⊥AP.
(2)∵BC∥OA,∴∠CPO=∠AOP.
∵∠AOP=∠COM,∴∠COM=∠CPO.
∵∠OCM=∠PCO,∴△OCM∽△PCO.
∴=,即=.
∴y=x-(2 14、x2=(不合题意舍去).
∴在点P的运动过程中,存在x=,使△OCM与△ABP面积之和等于△EMP的面积.
6.(2015·攀枝花)如图1,矩形ABCD的两条边在坐标轴上,点D与坐标原点O重合,且AD=8,AB=6.如图2,矩形ABCD沿OB方向以每秒1个单位长度的速度运动,同时点P从A点出发也以每秒1个单位长度的速度沿矩形ABCD的边AB经过点B向点C运动,当点P到达点C时,矩形ABCD和点P同时停止运动,设点P的运动时间为t秒.
(1)当t=5时,请直接写出点D,点P的坐标;
(2)当点P在线段AB或线段BC上运动时,求出△PBD的面积S关于t的函数关系式,并写出相应t的取 15、值范围;
(3)点P在线段AB或线段BC上运动时,作PE⊥x轴,垂足为点E,当△PEO与△BCD相似时,求出相应的t值.
解:(1)D(-4,3),P(-12,8).
(2)当点P在边AB上时,BP=6-t.
∴S=BP·AD=(6-t)·8=-4t+24.
当点P在边BC上时,BP=t-6.
∴S=BP·AB=(t-6)·6=3t-18.
∴S=
(3)∵D(-t,t),当点P在边AB上时,P(-t-8,t).
当=时,=,解得t=6.
当=时,=,解得t=20.
∵0≤t≤6,
∴t=20时,点P不在边AB上,不合题意.
当点P在边BC上时,P(-14+t,t+6 16、).
当=时,=,解得t=6.
若=时,=,解得t=.
∵6≤t≤14,
∴t=时,点P不在边BC上,不合题意.
∴当t=6时,△PEO与△BCD相似.
类型3 类比探究题
7.(2016·眉山青神县一诊)如图1,在正方形ABCD中,P是对角线BD上的一点,点E在AD的延长线上,且PA=PE,PE交CD于点F.
(1)求证:PC=PE;
(2)求∠CPE的度数;
(3)如图2,把正方形ABCD改为菱形ABCD,其他条件不变,当∠ABC=120°时,连接CE,试探究线段AP与线段CE的数量关系,并说明理由.
解:(1)证明:在正方形ABCD中,AB=BC,∠ 17、ABP=∠CBP=45°,
在△ABP和△CBP中,
∴△ABP≌△CBP(SAS).∴PA=PC.
又∵PA=PE,∴PC=PE.
(2)由(1)知,△ABP≌△CBP,
∴∠BAP=∠BCP.∴∠DAP=∠DCP.
∵PA=PE,∴∠DAP=∠E.
∴∠DCP=∠E.
∵∠CFP=∠EFD(对顶角相等),
∴180°-∠PFC-∠PCF=180°-∠DFE-∠E,
即∠CPF=∠EDF=90°.
(3)在菱形ABCD中,AB=BC,∠ABP=∠CBP=60°,
在△ABP和△CBP中,
∴△ABP≌△CBP(SAS).
∴PA=PC,∠BAP=∠BCP.
∵P 18、A=PE,∴PC=PE.∴∠DAP=∠DCP.
∵PA=PE,∴∠DAP=∠AEP.
∴∠DCP=∠AEP.
∵∠CFP=∠EFD(对顶角相等),
∴180°-∠PFC-∠PCF=180°-∠DFE-∠AEP,
即∠CPF=∠EDF=180°-∠ADC=180°-120°=60°.
∴△EPC是等边三角形.∴PC=CE.
∴AP=CE.
8.(2015·成都)已知AC,EC分别为四边形ABCD和EFCG的对角线,点E在△ABC内,∠CAE+∠CBE=90°.
(1)如图1,当四边形ABCD和EFCG均为正方形时,连接BF.
①求证:△CAE∽△CBF;
②若BE=1, 19、AE=2,求CE的长;
(2)如图2,当四边形ABCD和EFCG均为矩形,且==k时,若BE=1,AE=2,CE=3,求k的值;
(3)如图3,当四边形ABCD和EFCG均为菱形,且∠DAB=∠GEF=45°时,设BE=m,AE=n,CE=p,试探究m,n,p三者之间满足的等量关系.(直接写出结果,不必写出解答过程)[
解:(1)证明:①∵四边形ABCD和EFCG均为正方形,
∴∠ACB=45°,∠ECF=45°.
∴∠ACB-∠ECB=∠ECF-∠ECB,
即∠ACE=∠BCF.
又∵==,
∴△CAE∽△CBF.
②∵△CAE∽△CBF,∴∠CAE=∠CBF,=.
20、∴BF=.
又∠CAE+∠CBE=90°,
∴∠CBF+∠CBE=90°,即∠EBF=90°.
∴CE2=2EF2=2(BE2+BF2)=6.
解得CE=.
(2)连接BF,
∵==k,∠CFE=∠CBA,
∴△CFE∽△CBA.
∴∠ECF=∠ACB,=.
∴∠ACE=∠BCF.
∴△ACE∽△BCF.
∴∠CAE=∠CBF.
∵∠CAE+∠CBE=90°,
∴∠CBF+∠CBE=90°,
即∠EBF=90°,
∴BC∶AB∶AC=1∶k∶,
CF∶EF∶EC=1∶k∶.
∴==.
∴BF=,BF2=.
∴CE2=EF2=(BE2+BF2).
∴32= 21、12+).解得k=.
(3)p2-n2=(2+)m2.
题型2 与圆有关的几何综合题
9.(2016·成都)如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,以CB为半径作⊙C,交AC于点D,交AC的延长线于点E,连接ED,BE.
(1)求证:△ABD∽△AEB;
(2)当=时,求tanE;
(3)在(2)的条件下,作∠BAC的平分线,与BE交于点F,若AF=2,求⊙C的半径.
解:(1)证明:∵∠ABC=90°,∴∠ABD=90°-∠DBC.
∵DE是直径,
∴∠DBE=90°.
∴∠E=90°-∠BDE.
∵BC=CD,∴∠DBC=∠BDE.
∴∠ABD=∠ 22、E.
∵∠BAD=∠DAB,∴△ABD∽△AEB.
(2)∵AB∶BC=4∶3,
∴设AB=4k,BC=3k.
∴AC==5k.
∵BC=CD=3k,
∴AD=AC-CD=2k.
∵△ABD∽△AEB,
∴==.
∴AB2=AD·AE.
∴(4k)2=2k·AE.
∴AE=8k.
在Rt△DBE中,
tanE====.
(3)过点F作FM⊥AE于点M.
由(2)知,AB=4k,BC=3k,AD=2k,AC=5k,
则AE=8k,DE=6k.
∵AF平分∠BAC,
∴==.
∴==.
∵tanE=,
∴cosE=,sinE=.
∴=.
∴BE=k.
23、
∴EF=BE=k.
∴sinE==.
∴MF=k.
∵tanE=,
∴ME=2MF=k.
∴AM=AE-ME=k.
∵AF2=AM2+MF2,
∴4=(k)2+(k)2.
∴k=.
∴⊙C的半径为3k=.
10.(2016·内江)如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AC的垂直平分线分别与AC,BC及AB的延长线相交于点D,E,F.⊙O是△BEF的外接圆,∠EBF的平分线交EF于点G,交⊙O于点H,连接BD,FH.
(1)试判断BD与⊙O的位置关系,并说明理由;
(2)当AB=BE=1时,求⊙O的面积;
(3)在(2)的条件下,求HG·HB的值.
解: 24、1)直线BD与⊙O相切.理由:连接OB.
∵BD是Rt△ABC斜边上的中线,∴DB=DC.
∴∠DBC=∠C.
∵OB=OE,
∴∠OBE=∠OEB.
又∵∠OEB=∠CED,∴∠OBE=∠CED.
∵DF⊥AC,∴∠CDE=90°.
∴∠C+∠CED=90°.
∴∠DBC+∠OBE=90°.
∴BD与⊙O相切.
(2)连接AE.
在Rt△ABE中,AB=BE=1,∴AE=.
∵DF垂直平分AC,∴CE=AE=.
∴BC=1+.
∵∠C+∠CAB=90°,∠DFA+∠CAB=90°,
∴∠ACB=∠DFA.
又∠CBA=∠FBE=90°,AB=BE,
∴△C 25、AB≌△FEB.
∴BF=BC=1+.
∴EF2=BE2+BF2=12+(1+)2=4+2.
∴S⊙O=π·()2=π.
(3)∵AB=BE,∠ABE=90°,
∴∠AEB=45°.
∵EA=EC,∴∠C=22.5°.
∴∠H=∠BEG=∠CED=90°-22.5°=67.5°.
∵BH平分∠CBF,
∴∠EBG=∠HBF=45°.
∴∠BGE=∠BFH=67.5°.
∴BG=BE=1,BH=BF=1+.
∴GH=BH-BG=.
∴HB·HG=×(1+)=2+.
11.(2015·内江)如图,在△ACE中,CA=CE,∠CAE=30°,⊙O经过点C,且圆的直 26、径AB在线段AE上.
(1)试说明CE是⊙O的切线;
(2)若△ACE中AE边上的高为h,试用含h的代数式表示⊙O的直径AB;
(3)设点D是线段AC上任意一点(不含端点),连接OD,当CD+OD的最小值为6时,求⊙O的直径AB的长.
解:(1)证明:连接OC.
∵CA=CE,∠CAE=30°,
∴∠E=∠CAE=30°,∠COE=2∠A=60°.
∴∠OCE=90°.
∴CE是⊙O的切线.
(2)过点C作CH⊥AB于点H,由题可得CH=h.
在Rt△OHC中,CH=OC·sin∠COH,
∴h=OC·sin60°=OC.
∴OC==h.
∴AB=2OC=h.
27、3)作OF平分∠AOC,交⊙O于点F,连接AF,CF,DF.
则∠AOF=∠COF=∠AOC=×(180°-60°)=60°.
∵OA=OF=OC,
∴△AOF,△COF是等边三角形.
∴AF=AO=OC=FC.
∴四边形AOCF是菱形.
∴根据对称性可得DF=DO.
过点D作DM⊥OC于点M,
∵OA=OC,∴∠OCA=∠OAC=30°.
∴DM=DC·sin∠DCM=DC·sin30°=DC.
∴CD+OD=DM+FD.
根据两点之间线段最短可得:当F,D,M三点共线时,DM+FD(即CD+OD)最小,此时FM=OF·sin∠FOM=OF=6,
则OF=4,A 28、B=2OF=8.
∴当CD+OD的最小值为6时,⊙O的直径AB的长为8.
12.(2014·南充)如图,已知AB是⊙O的直径,BP是⊙O的弦,弦CD⊥AB于点F,交BP于点G,E在CD的反向延长线上,EP=EG,
(1)求证:直线EP为⊙O的切线;
(2)点P在劣弧AC上运动,其他条件不变,若BG2=BF·BO.试证明BG=PG;
(3)在满足(2)的条件下,已知⊙O的半径为3,sinB=.求弦CD的长.
解:(1)证明:连接OP.
∵EP=EG,
∴∠EGP=∠EGP.
又∵∠EGP=∠BGF,
∴∠EPG=∠BGF.
∵OP=OB,
∴∠OPB=∠OBP.
29、
∵CD⊥AB,∴∠BGF+∠OBP=90°.
∴∠EPG+∠OPB=90°,即∠EPO=90°.
∴直线EP为⊙O的切线.
(2)证明:连接OG,AP.
∵BG2=BF·BO,∴=.
又∵∠GBF=∠OBG,∴△BFG∽△BGO.
∴∠BGF=∠BOG,∠BGO=∠BFG=90°.
∵∠APB=∠OGB=90°,∴OG∥AP.
又∵AO=BO,
∴BG=PG.
(3)连接AC,BC.
∵sinB=,∴=.
∵OB=r=3,∴OG=.
由(2)得∠EPG+∠OPB=90°,
∠B+∠BGF=∠OGF+∠BOG=90°,
又∵∠BGF=∠BOG,
∴∠B=∠OGF 30、
∴sin∠OGF==.∴OF=1.
∴BF=BO-OF=3-1=2,
FA=OF+OA=1+3=4.
在Rt△BCA中,CF2=BF·FA,
∴CF===2.
∴CD=2CF=4.
13.(2016·攀枝花)如图,在△AOB中,∠AOB为直角,OA=6,OB=8,半径为2的动圆圆心Q从点O出发,沿着OA方向以1个单位长度/秒的速度匀速运动,同时动点P从点A出发,沿着AB方向也以1个单位长度/秒的速度匀速运动,设运动时间为t秒(0<t≤5)以P为圆心,PA长为半径的⊙P与AB,OA的交点分别为C,D,连接CD,QC.
(1)当t为何值时,点Q与点D重合?
(2)当⊙Q经 31、过点A时,求⊙P被OB截得的弦长;
(3)若⊙P与线段QC只有一个公共点,求t的取值范围.
解:(1)∵在Rt△AOB中,OA=6,OB=8,
∴AB==10.
由题意知OQ=AP=t,
∴AC=2t.
∵AC是⊙P的直径,
∴∠CDA=90°.
又∵∠AOB=90°,∴∠AOB=∠CDA.
∴CD∥OB.∴△ACD∽△ABO.
∴=,即=.
∴AD=t.
当Q与D重合时,AD+OQ=OA,
∴t+t=6.解得t=.
(2)如图1,当⊙Q经过A点时,OQ=OA-QA=4.
∴t==4.∴PA=4.∴BP=AB-PA=6.
过点P作PE⊥OB于点E,设⊙P与OB交于点F,G,连接PF.
∴PE∥OA.∴△PEB∽△AOB.
∴=,即=.
∴PE=.
∴在Rt△PEF中,EF===.
∴FG=2EF=.
(3)如图2,当QC与⊙P相切时,此时∠QCA=90°.
∵OQ=AP=t,∴AQ=6-t,AC=2t.
∵∠A=∠A,∠QCA=∠BOA,
∴△AQC∽△ABO.
∴=,即=.
解得t=.
∴当0<t≤时,⊙P与QC只有一个交点,
当QC⊥OA时,此时Q与D重合,
由(1)可知t=.
∴当<t≤5时,⊙P与QC只有一个交点.
综上所述,当⊙P与QC只有一个交点,t的取值范围为0<t≤或<t≤5.






