几何图形综合题1.已知:在等边△ABC 中,D 、E 分别是AC 、BC 上的点,且∠BAE =∠CBD <60°,DH ⊥AB ,垂足为点H .(1)如图①,当点D 、E 分别在边AC 、BC 上时,求证:△ABE ≌△BCD ; (2)如图②,当点D 、E 分别在AC 、CB 延长线上时,探究线段AC 、AH 、BE 的数量关系;(3)在(2)的条件下,如图③,作EK ∥BD 交射线AC 于点K ,连接HK ,交BC 于点G ,交BD 于点P ,当AC =6,BE =2时,求线段BP 的长.第1题图(1)证明:∵△ABC 为等边三角形, ∴∠ABC =∠C =∠CAB =60°,AB =BC , 在△ABE 和△BCD 中, ⎩⎪⎨⎪⎧∠BAE =∠CBD AB =BC∠ABE =∠BCD, ∴△ABE ≌△BCD (ASA ); (2)解:∵△ABC 为等边三角形, ∴∠ABC =∠CAB =60°,AB =BC , ∴∠ABE =∠BCD =180°-60°=120°. ∴在△ABE 和△BCD 中, ⎩⎪⎨⎪⎧∠BAE =∠CBD AB =BC∠ABE =∠BCD,∴△ABE ≌△BCD (ASA ), ∴BE =CD . ∵DH ⊥AB , ∴∠DHA =90°, ∵∠CAB =60°, ∴∠ADH =30°, ∴AD =2AH ,∴AC =AD -CD =2AH -BE ;(3)解:如解图,作DS ⊥BC 延长线于点S ,作HM ∥AC 交BC 于点M ,第1题解图∵AC =6,BE =2, ∴由(2)得AH =4,BH =2,与(1)同理可得BE =CD =2,CE =8, ∵∠SCD =∠ACB =60°, ∴∠CDS =30°,∴CS =1,SD =3,BS =7, ∵BD 2=BS 2+SD 2=72+(3)2, ∴BD =213, ∵EK ∥BD , ∴△CBD ∽△CEK , ∴CB CE =CD CK =BD EK, ∴CK =CD ·CE CB =2×86=83,EK =CE ·BD CB =8×2136=8133. ∵HM ∥AC ,∴∠HMB =∠ACB =60°,∴△HMB 为等边三角形,BM =BH =HM =2, CM =CB -BM =4, 又∵HM ∥AC , ∴△HMG ∽△KCG , ∴HM KC =MG CG, 即382=MG 4-MG,∴MG =127,BG =267,EG =407,∵EK ∥BD , ∴△GBP ∽△GEK , ∴BP EK =GB GE, ∴BP =261315.2. 如图①,在四边形ABCD 中,点P 是AB 上一点,点E 在射线DP 上,且∠BED =∠BAD ,连接AE .(1)若AB =AD ,在DP 上截取点F ,使得DF =BE ,连接AF ,求证:△ABE ≌△ADF ;(2)如图②,若四边形ABCD 是正方形,点P 在AB 的延长线上,BE =1,AE =32,求DE 的长;(3)如图③,若四边形ABCD 是矩形,AD =2AB ,点P 在AB 的延长线上,AE =5BE ,若AE =nDE ,求n 的值.图① 图② 图③第2题图(1)证明:∵∠BED =∠BAD ,∠BPE =∠DP A , ∴∠ABE =∠ADF ,又∵AB =AD ,BE =DF , ∴△ABE ≌△ADF ;(2)解:如解图①,延长ED 到点F ,使得DF =BE ,连接AF ,第2题解图①∵四边形ABCD 是正方形, ∴∠BAD =∠BED =∠BEP ,∵∠P =∠P ,∴∠PBE =∠ADP , ∴∠ABE =∠ADF , ∵BE =DF ,AB =AD , ∴△ABE ≌△ADF ,∴AE =AF ,∠BAE =∠F AD ,∴∠F AD +∠EAD =∠BAE +∠EAD =90°,∴EF =2AE =32×2=6,∴DE =EF -DF =EF -BE =6-1=5;(3)解:如解图②,过点A 作AF ⊥AE 交ED 的延长线于点F ,第2题解图②∵四边形ABCD 是矩形,∴∠BAD =∠BED =∠BEP =90°, ∵AF ⊥AE ,∠P =∠P ,∴∠PBE =∠ADP ,∠EAB =90°-∠EAD =∠F AD , ∴∠ABE =180°-∠PBE =180°-∠ADP =∠ADF , ∴△ABE ∽△ADF , ∴,21===AF AE DF BE AD AB ∴AF =2AE ,DF =2BE ,在Rt △AEF 中,由勾股定理得EF =5AE ,∵AE =5BE ,∴EF =5AE =5·5BE =5BE ,∴DE=EF-DF=5BE-2BE=3BE,3.已知在△ABC中,AB边上的动点D由A向B运动(与A,B不重合),同时,点E由点C沿BC的延长线方向运动(E不与C重合),连接DE交AC 于点F,点H是线段AF上一点.(1)如图①,若△ABC是等边三角形,DH⊥AC,且D,E的运动速度相等,求(2)如图②,若在△ABC中,∠ABC=90°,∠ADH=∠BAC=30°,且点D,E的HF图①图②图③第3题图解:(1)过点D作DG∥BC交AC于点G,第3题解图①∵△ABC是等边三角形,∴△AGD是等边三角形,∴AD=GD,由题意知CE=AD,∴CE =GD ∵DG ∥BC ,∴∠GDF =∠CEF , 在△GDF 与△CEF 中, GDF CEF GFD EFC CE GD ⎧⎪⎨⎪=∠=∠∠∠⎩=, ∴△GDF ≌△CEF (AAS ),∴CF =GF , ∵DH ⊥AG , ∴AH =GH ,∴AC =AG +CG =2GH +2GF =2(GH +GF )=2HF ,∴ACHF=2; (2)如解图②,过点D 作DG ∥BC 交AC 于点G ,第3题解图②由题意知,点D ,E:1,∴ADCE =∵∠ABC =90°,∠BAC =30°,∴ADGD = ∴,AD AD CE GD = ∴GD =CE , ∵DG ∥BC ,∴∠GDF =∠CEF ,在△GDF 和△CEF 中, ,GDF CEF GFD EFC GD CE ∠=∠∠=∠⎧⎪⎨⎪⎩= ∴△GDF ≌△CEF (AAS ), ∴CF =GF ,∵∠ADH =∠BAC =30°, ∴AH =HD ,∵∠AGD =∠HDG =60°, ∴GH =HD , ∴AH =HG ,∴AC =AG +CG =2GH +2GF =2(GH +GF )=2HF ,∴ACHF=2; (3)如解图③,过点D 作DG ∥BC 交AC 于点G ,第3题解图③∵DG ∥BC ,∴△AGD ∽△ACB ,∴=,GD BCm AG AC =∵∠ADH =∠BAC =36°,AC =AB , ∴∠GHD =∠HGD =72°, ∴GD =HD =AH , ∴=,AH GDm AG AG = ∵AD =CE , ∴==,GD GD GDm AD AG CE = ∵DG ∥BC ,∴△GDF ∽△ECF , ∴=,GD GFm CE CF= ∴GH +FG =m (AH +FC )=m (AC -HF ), 即HF =m (AC -HF ), ∴1.=AC m HF m+ 4. 在矩形ABCD 中,AD =4,M 是AD 的中点,点E 是线段AB 上一点,连接EM 并延长交线段CD 的延长线于点F . (1)如图①,求证:△AEM ≌△DFM ;(2)如图②,若AB =2,过点M 作MG ⊥EF 交线段BC 于点G ,求证:△GEF 是等腰直角三角形;(3)如图③,若AB =23,过点M 作MG ⊥EF 交线段BC 的延长线于点G ,若MG =nME ,求n 的值.第4题图(1)证明:∵四边形ABCD 是矩形, ∴∠EAM =∠FDM =90°, ∵M 是AD 的中点, ∴AM =DM ,在△AME 和△DMF 中, ⎩⎪⎨⎪⎧∠A =∠FDB AM =DM∠AME =∠DMF, ∴△AEM ≌△DFM (ASA );(2)证明:如解图①,过点G 作GH ⊥AD 于H ,第4题解图①∵∠A =∠B =∠AHG =90°, ∴四边形ABGH 是矩形, ∴GH =AB =2, ∵M 是AD 的中点,∴AM =12AD =2,∴AM =GH ,∵MG ⊥EF ,∴∠GME =90° ∴∠AME +∠GMH =90°. ∵∠AME +∠AEM =90°, ∴∠AEM =∠GMH , 在△AEM 和△HMG 中,⎩⎪⎨⎪⎧AM =GH ∠AEM =∠GMH ∠A =∠AHG, ∴△AEM ≌△HMG , ∴ME =MG ,∴∠EGM =45°,由(1)得△AEM ≌△DFM , ∴ME =MF , ∵MG ⊥EF ,FMG EMG ≌△△∴,∴GE =GF ,∴∠EGF =2∠EGM =90°, ∴△GEF 是等腰直角三角形.(3)解:如解图②,过点G 作GH ⊥AD 交AD 延长线于点H ,第4题解图②∵∠A =∠B =∠AHG =90°, ∴四边形ABGH 是矩形, ∴GH =AB =23, ∵MG ⊥EF ,∴∠GME =90°,∴∠AME +∠GMH =90°, ∵∠AME +∠AEM =90°, ∴∠AEM =∠GMH ,又∵∠A =∠GHM =90°, ∴△AEM ∽△HMG , ∴EM MG =AM GH, 在Rt △GME 中,tan ∠MEG =MG EM= 3. ∴n =35.△ABC 和△DEF 是两个全等的等腰直角三角形,∠BAC =∠EDF =90°,△DEF 的顶点E 与△ABC 的斜边BC 的中点重合.将△DEF 绕点E 旋转,旋转过程中,线段DE 与线段AB 相交于点P ,线段EF 与射线CA 相交于点Q .(1)如图①,当点Q 在线段AC 上,且AP =AQ 时,求证: △BPE ≌△CQE ;(2)如图②,当点Q 在线段CA 的延长线上时, ①求证:△BPE ∽△CEQ ;②当BP =2,CQ =9时,求BC 的长.第5题图(1)证明:∵△ABC 是等腰直角三角形, ∴AB =AC ,∠B =∠C =45°, 又∵AP =AQ , ∴BP =CQ ,∵E 是BC 的中点, ∴BE =EC .∴在△BPE 与△CQE 中, ∠∠BP CQ B C BE CE =⎧⎪=⎨⎪=⎩, ∴△BPE ≌△CQE (SAS );(2)①证明:∵∠BEF =∠C +∠CQE ,∠BEF =∠BEP +∠DEF , ∠C =∠DEF =45°, ∴∠CQE =∠BEP , ∵∠B =∠C ,∴△BPE ∽△CEQ ;②解:由①知△BPE ∽△CEQ , ∴BE BP CQ CE =, ∴BE ·CE =BP ·CQ , 又∵BE =EC ,∴BE 2=BP ·CQ ,∵BP =2,CQ =9, ∴BE 2=2×9=18, ∴BE =32,∴BC =2BE =6 2.6.已知正方形ABCD 中,点E 在BC 上,连接AE ,过点B 作BF ⊥AE 于点G ,交CD 于点F .(1)如图①,连接AF ,若AB =4,BE =1,求证:△BCF ≌△ABE ; (2)如图②,连接BD ,交AE 于点N ,连接AC ,分别交BD 、BF 于点O 、M ,连接GO ,求证:GO 平分∠AGF ;(3)如图③,在第(2)问的条件下,连接CG ,若CG ⊥GO ,AG =nCG ,求n 的值.第6题图(1)证明:∵四边形ABCD 是正方形,∴BC =CD =AD =AB =4,∠ABE =∠C =∠D =90°, ∴∠ABG +∠CBF =90°, ∵BF ⊥AE ,∴∠ABG +∠BAE =90°, ∴∠BAE =∠CBF , 在△BCF 和△ABE 中, ⎩⎪⎨⎪⎧∠C =∠ABE BC =AB∠CBF =∠BAE, ∴△BCF ≌△ABE (ASA );(2)证明:∵AC ⊥BD ,BF ⊥AE , ∴∠AOB =∠AGB =∠AGF =90°, ∴A 、B 、G 、O 四点共圆, ∴∠AGO =∠ABO =45°,∴∠FGO =90°-45°=45°=∠AGO ,∴GO 平分∠AGF ;(3)解:如解图,连接EF ,第6题解图∵CG ⊥GO ,∴∠OGC =90°,∵∠EGF =∠BCD =90°, ∴∠EGF +∠BCD =180°, ∴C 、E 、G 、F 四点共圆,∴∠EFC =∠EGC =180°-90°-45°=45°, ∴△CEF 是等腰直角三角形, ∴CE =CF ,同(1)得△BCF ≌△ABE , ∴CF =BE , ∴CE =BE =12BC ,∴OA =12 AC = 22BC = 2CE ,由(2)得A 、B 、G 、O 四点共圆, ∴∠BOG =∠BAE ,∵∠GEC =90°+∠BAE ,∠GOA =90°+∠BOG , ∴∠GOA =∠GEC ,又∵∠EGC =∠AGO =45°, ∴△AOG ∽△CEG , ∴AG CG =OACE=2, ∴AG = 2 CG , ∴n = 2 .7.如图,在菱形ABCD 中,AB =5,sin ∠ABD =55,点P 是射线BC 上一点,连接AP 交菱形对角线BD 于点E ,连接EC . (1)求证:△ABE ≌△CBE ;(2)如图①,当点P 在线段BC 上时,且BP =2,求△PEC 的面积; (3)如图②,当点P 在线段BC 的延长线上时,若CE ⊥EP ,求线段BP 的长.第7题图(1)证明:∵四边形ABCD 是菱形, ∴AB =BC ,∠ABE =∠CBE .在△ABE 和△CBE 中,AB =BC ,∠ABE =∠CBE ,BE =BE , ∴△ABE ≌△CBE (SAS );(2)解:如解图①,连接AC 交BD 于点O ,分别过点A 、E 作BC 的垂线,垂足分别为点H 、F ,第7题解图①∵四边形ABCD 是菱形, ∴AC ⊥BD , ∵AB =5,sin ∠ABD =55, ∴AO =OC =5, ∴BO =OD =25,∴AC =25,BD =45, ∵12AC ·BD =BC ·AH , 即12×25×45=5AH , ∴AH =4, ∵AD ∥BC ,∴△AED ∽△PEB , ∴AE PE =AD BP, ∴AE +PE PE =AD +BPBP , 即AP PE =5+22=72, ∴AP =72PE ,又∵EF ∥AH ,∴△EFP ∽△AHP ,∴EF AH =PE AP, ∴EF =PE AP ·AH =PE 72PE ×4=87,∴S △PEC =12PC ·EF =12×(5-2)×87=127;(3)解:如解图②,连接AC 交BD 于点O ,第7题解图②∵△ABE ≌△CBE ,CE ⊥PE ,∴∠AEB =∠CEB =45°,∴AO =OE =5,∴DE =OD -OE =25-5=5,BE =3 5. ∵AD ∥BP ,∴△ADE ∽△PBE , ∴AD BP =DE BE, ∴5BP =535, ∴BP =15.8.如图,在矩形ABCD 中,点E 是AD 上的一个动点,连接BE ,将△ABE 沿BE 折叠得到△FBE ,且点F 落在矩形ABCD 的内部,连接AF ,BF ,EF ,过点F 作GF ⊥AF 交AD 于点G ,设ADAE=n .(1)求证:AE =GE ;(2)当点F 落在AC 上时,用含n 的代数式表示ADAB的值;(3)若AD =4AB ,且以点F ,C ,G 为顶点的三角形是直角三角形,求n 的值.第8题图(1)证明:由折叠性质得AE =FE , ∴∠EAF =∠EF A , ∵GF ⊥AF ,∴∠EAF +∠FGA =∠EF A +∠EFG =90°, ∴∠FGA =∠EFG , ∴EG =EF , ∴AE =GE ;(2)解:如解图①,当点F 落在AC 上时,设AE =a ,则AD =na ,第8题解图①由对称性得BE ⊥AF ,∴∠ABE +∠BAC =90°, ∵∠DAC +∠BAC =90°, ∴∠ABE =∠DAC ,又∵∠BAE =∠D =90°, ∴△ABE ∽△DAC , ∴AB DA =AE DC, ∵AB =DC ,∴AB 2=AD ·AE =na ·a =na 2, ∵AB >0, ∴AB =n a , ∴AD AB =na na=n ; (3)解:若AD =4AB ,则AB =n4a ,如解图②,当点F 落在线段BC 上时,EF =AE =AB =a .第8题解图②此时n4a =a ,∴n =4,∴当点F 落在矩形内部时,n >4.∵点F 落在矩形的内部,点G 在AD 上, ∴∠FCG <∠BCD , ∴∠FCG <90°.①若∠CFG =90°,则点F 落在AC 上,由(2)得AD AB=n ,即4ABAB=n ,∴n =16;②如解图③,若∠CGF =90°,则∠CGD +∠AGF =90°,第8题解图③∵∠F AG +∠AGF =90°, ∴∠CGD =∠F AG =∠ABE . ∵∠BAE =∠D =90°, ∴△ABE ∽△DGC , ∴AB DG =AE DC, ∵DG =AD -AE -EG =na -2a =(n -2)a , ∴AB ·DC =DG ·AE , 即(n4a )2=(n -2)a ·a , 解得n 1=8+42,n 2=8-42<4(不合题意,舍去).综上所述,当n =16或n =8+42时,以点F ,C ,G 为顶点的三角形是直角三角形.9.如图①,在Rt △ABC 中,∠A =90°,AB =AC ,点D ,E 分别在边AB ,AC 上,AD =AE ,连接DC ,点M ,P ,N 分别为DE ,DC ,BC 的中点. (1)观察猜想图①中,线段PM 与PN 的数量关系是________,位置关系是________; (2)探究证明把△ADE 绕点A 逆时针方向旋转到图②的位置,连接MN ,BD ,CE ,判断△PMN 的形状,并说明理由;(3)拓展延伸把△ADE绕点A在平面内自由旋转,若AD=4,AB=10,请直接写出△PMN 面积的最大值.第9题图解:(1)PM=PN,PM⊥PN;【解法提示】∵AB=AC,AD=AE,∴BD=CE,∵M,P,N分别为DE,DC,BC的中点,∴PM//CE且PM=12CE,PN∥BD且PN=12BD,∴PM=PN,∠DPM=∠DCE,∠CNP=∠B,∴∠DPN=∠PNC+∠PCN=∠B+∠PCN,∵∠A=90°,∴∠B+∠ACB=90°,∴∠MPN=∠MPD+∠DPN=∠ACD+∠PCN+∠B=∠ACB+∠B=90°,∴PM⊥PN;(2)△PMN为等腰直角三角形.理由如下:由题可知△ABC和△ADE均为等腰直角三角形,∴AB=AC,AD=AE,∠BAC=∠DAE=90°,∴∠BAD+∠DAC=∠DAC+∠CAE,∴∠BAD=∠CAE,∴△BAD≌△CAE(SAS),∴∠ABD=∠ACE,BD=CE,又∵M,P,N分别是DE,CD,BC的中点,∴PM是△CDE的中位线,∴PM∥CE且PM=12 CE,同理PN∥BD且PN=12 BD,∴PM=PN,∴∠MPD=∠ECD=∠ACD+∠ACE=∠ACD+∠ABD,∠DPN=∠PNC+∠PCN=∠DBC+∠PCN,∴∠MPN=∠MPD+∠DPN=∠ACD+∠ABD+∠DBC+∠PCN=∠ABC+∠ACB=90°,∴△PMN 为等腰直角三角形; (3)492.【解法提示】∵△PMN 为等腰直角三角形, ∴S △PMN =12PM 2,要使△PMN 的面积最大,即PM 最大,由(2)得,PM =12CE ,即当CE 最大时,PM 最大.如解图,当点C 、E 在点A 异侧,且在同一条直线上时,CE 最大,此时CE =AE +AC =AD +AB =14,第9题解图∴PM =12CE =12×14=7,故△PMN 的最大面积为S △PMN =12×7×7=492.10.如图,已知一个直角三角形纸片ACB ,其中∠ACB =90°,AC =4,BC =3,E 、F 分别是AC 、AB 边上的点,连接EF .(1)如图①,若将纸片ACB 的一角沿EF 折叠,折叠后点A 落在AB 边上的点D 处,且使S 四边形ECBF =3S △EDF ,求AE 的长;(2)如图②,若将纸片ACB 的一角沿EF 折叠,折叠后点A 落在BC 边上的点M 处,且使MF ∥CA .①试判断四边形AEMF 的形状,并证明你的结论; ②求EF 的长.第10题图解:(1)如解图①,∵折叠后点A 落在AB 边上的点D 处,第10题解图①∴EF ⊥AB ,△AEF ≌△DEF , ∴S △AEF =S △DEF ,∵S 四边形ECBF =3S △EDF , ∴S 四边形ECBF =3S △AEF ,∵S △ACB =S △AEF +S 四边形ECBF ,∴S △ACB =S △AEF +3S △AEF =4S △AEF , ∴14△△AEF ACB S S =, ∵∠EAF =∠BAC ,∠AFE =∠ACB =90°, ∴△AEF ∽△ABC , ∴2△△()AEF ACB S AE ABS =, ∴214()=,AE AB 在Rt △ACB 中,∠ACB =90°,AC =4,BC =3,∴AB 2=AC 2+BC 2, 即AB =42+32=5, ∴(AE 5)2=14,∴AE =52;(2)①四边形AEMF 是菱形. 证明:如解图②,∵折叠后点A 落在BC 边上的点M 处, ∴∠CAB =∠EMF ,AE =ME , 又∵MF ∥CA ,∴∠CEM =∠EMF , ∴∠CAB =∠CEM , ∴EM ∥AF ,∴四边形AEMF 是平行四边形,而AE =ME , ∴四边形AEMF 是菱形,第10题解图②②如解图②,连接AM ,与EF 交于点O ,设AE =x ,则AE =ME =x ,EC =4-x , ∵∠CEM =∠CAB ,∠ECM =∠ACB =90°, ∴Rt △ECM ∽Rt △ACB , ∴EC AC =EM AB, ∵AB =5,∴445-,x x=解得x =209, ∴AE =ME =209,EC =169,在Rt △ECM 中,∵∠ECM =90°,∴CM 2=EM 2-EC 2,即CM =(209)2-(169)2=43, ∵四边形AEMF 是菱形,∴OE =OF ,OA =OM ,AM ⊥EF , ∴S AEMF 菱形=4S △AOE =2OE ·AO , 在Rt △AOE 和Rt △ACM 中, ∵tan ∠EAO =tan ∠CAM , ∴OE AO =CMAC, ∵CM =43,AC =4,∴AO =3OE , ∴S AEMF 菱形=6OE 2, 又∵S AEMF 菱形=AE ·CM , ∴6OE 2=209×43,解得OE =2109,∴EF =2OE =4109.。