三、解答题(共7小题,共55分)
16. (5分)如图,△ABC绕点O旋转后,顶点B的对应点为点E,试确定顶点A,C对应点的位置,以及旋转后的三角形.

16. (5分)如图,△ABC绕点O旋转后,顶点B的对应点为点E,试确定顶点A,C对应点的位置,以及旋转后的三角形.
答案:解:作法如下:
1. 连接OA、OB、OC、OE;
2. 以点O为顶点,OA为一边,作∠AOF=∠BOE,在角的射线上截取OF=OA,得到点A的对应点F;
3. 以点O为顶点,OC为一边,作∠COG=∠BOE,在角的射线上截取OG=OC,得到点C的对应点G;
4. 连接EF、EG、FG。
则点F、G分别是顶点A、C的对应点,△EFG即为△ABC绕点O旋转后的三角形。
1. 连接OA、OB、OC、OE;
2. 以点O为顶点,OA为一边,作∠AOF=∠BOE,在角的射线上截取OF=OA,得到点A的对应点F;
3. 以点O为顶点,OC为一边,作∠COG=∠BOE,在角的射线上截取OG=OC,得到点C的对应点G;
4. 连接EF、EG、FG。
则点F、G分别是顶点A、C的对应点,△EFG即为△ABC绕点O旋转后的三角形。
解析:
【分析】
解决本题需利用旋转的核心性质:旋转前后对应点到旋转中心的距离相等,对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角。首先由已知顶点B的对应点为E,确定旋转中心为点O、旋转角为∠BOE;接下来分别对A、C两点,以O为顶点构造与旋转角相等的角,且截取线段长度等于该点到O的距离,即可得到A、C的对应点;最后顺次连接各对应点就能得到旋转后的三角形。
【解析】
作法如下:
1. 连接OA、OB、OC、OE;
2. 以点O为顶点,OA为一边,作∠AOF=∠BOE,在角的射线上截取OF=OA,得到点A的对应点F;
3. 以点O为顶点,OC为一边,作∠COG=∠BOE,在角的射线上截取OG=OC,得到点C的对应点G;
4. 连接EF、EG、FG。
【答案】
点F、G分别是顶点A、C的对应点,△EFG即为△ABC绕点O旋转后的三角形,具体作法见解析。
【知识点】
旋转的性质;旋转变换作图
【点评】
本题属于基础作图类题目,重点考查旋转性质的应用,解题的关键是明确旋转角、对应点到旋转中心距离相等的特点,按照步骤规范作图即可,作图时需注意保留作图痕迹。
【难度系数】
0.8
解决本题需利用旋转的核心性质:旋转前后对应点到旋转中心的距离相等,对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角。首先由已知顶点B的对应点为E,确定旋转中心为点O、旋转角为∠BOE;接下来分别对A、C两点,以O为顶点构造与旋转角相等的角,且截取线段长度等于该点到O的距离,即可得到A、C的对应点;最后顺次连接各对应点就能得到旋转后的三角形。
【解析】
作法如下:
1. 连接OA、OB、OC、OE;
2. 以点O为顶点,OA为一边,作∠AOF=∠BOE,在角的射线上截取OF=OA,得到点A的对应点F;
3. 以点O为顶点,OC为一边,作∠COG=∠BOE,在角的射线上截取OG=OC,得到点C的对应点G;
4. 连接EF、EG、FG。
【答案】
点F、G分别是顶点A、C的对应点,△EFG即为△ABC绕点O旋转后的三角形,具体作法见解析。
【知识点】
旋转的性质;旋转变换作图
【点评】
本题属于基础作图类题目,重点考查旋转性质的应用,解题的关键是明确旋转角、对应点到旋转中心距离相等的特点,按照步骤规范作图即可,作图时需注意保留作图痕迹。
【难度系数】
0.8
17.(6分)如图,在 $Rt△ ABC$ 中,$∠ ACB=90°,∠ B=30°$,将$△ ABC$绕点C按顺时针方向旋转n度后,得到$△ DEC$,点D刚好落在AB边上。
(1)求n的值;
(2)若F是DE的中点,判断四边形ACFD的形状,并说明理由。

(1)求n的值;
(2)若F是DE的中点,判断四边形ACFD的形状,并说明理由。
答案:17. (1) 60;(2) 四边形ACFD是菱形;理由略。
解析:
【分析】
(1)求解旋转角n,首先利用旋转的性质可得旋转前后对应边AC=DC,结合Rt△ABC中∠B=30°可求出∠A=60°,进而判定△ACD为等边三角形,得到∠ACD的度数即为旋转角n的值;
(2)判断四边形ACFD的形状,先利用旋转的性质得到∠EDC=∠A=60°、DE=AB,再结合直角三角形斜边中线的性质得到CF=DF=½DE,结合Rt△ABC中30°角对的直角边是斜边一半可得AC=½AB=½DE,进而推导得到四边形ACFD的四条边相等,即可判定形状。
【解析】
(1)在$Rt△ABC$中,$∠ ACB=90°,∠ B=30°$,
$\therefore ∠ A=90°-∠ B=60°$,
$\because △ABC$绕点C顺时针旋转得到$△DEC$,
$\therefore AC=DC$,
$\therefore △ACD$是等腰三角形,又$∠ A=60°$,
$\therefore △ACD$是等边三角形,
$\therefore ∠ ACD=60°$,即旋转角$n=60$。
(2)四边形ACFD是菱形,理由如下:
由旋转的性质可得:$∠ EDC=∠ A=60°$,$DE=AB$,$∠ DCE=∠ ACB=90°$,
由(1)知$AC=AD=DC$,
在$Rt△ABC$中,$∠ B=30°$,$\therefore AC=\frac{1}{2}AB$,
$\therefore DC=\frac{1}{2}AB=\frac{1}{2}DE$,
$\because F$是$DE$的中点,$∠ DCE=90°$,
$\therefore CF=DF=\frac{1}{2}DE$,
$\therefore AC=AD=DF=CF$,
$\therefore$ 四边形ACFD是菱形。
【答案】
(1)$\boxed{60}$;(2)$\boxed{四边形ACFD是菱形}$
【知识点】
旋转的性质,等边三角形的判定与性质,菱形的判定
【点评】
本题属于几何综合基础题,将旋转与特殊三角形、特殊四边形的判定结合考查,解题的核心是抓住旋转前后图形对应边、对应角相等的性质,结合特殊三角形的边角关系推导边的等量关系,是几何部分的常考题型。
【难度系数】
0.7
(1)求解旋转角n,首先利用旋转的性质可得旋转前后对应边AC=DC,结合Rt△ABC中∠B=30°可求出∠A=60°,进而判定△ACD为等边三角形,得到∠ACD的度数即为旋转角n的值;
(2)判断四边形ACFD的形状,先利用旋转的性质得到∠EDC=∠A=60°、DE=AB,再结合直角三角形斜边中线的性质得到CF=DF=½DE,结合Rt△ABC中30°角对的直角边是斜边一半可得AC=½AB=½DE,进而推导得到四边形ACFD的四条边相等,即可判定形状。
【解析】
(1)在$Rt△ABC$中,$∠ ACB=90°,∠ B=30°$,
$\therefore ∠ A=90°-∠ B=60°$,
$\because △ABC$绕点C顺时针旋转得到$△DEC$,
$\therefore AC=DC$,
$\therefore △ACD$是等腰三角形,又$∠ A=60°$,
$\therefore △ACD$是等边三角形,
$\therefore ∠ ACD=60°$,即旋转角$n=60$。
(2)四边形ACFD是菱形,理由如下:
由旋转的性质可得:$∠ EDC=∠ A=60°$,$DE=AB$,$∠ DCE=∠ ACB=90°$,
由(1)知$AC=AD=DC$,
在$Rt△ABC$中,$∠ B=30°$,$\therefore AC=\frac{1}{2}AB$,
$\therefore DC=\frac{1}{2}AB=\frac{1}{2}DE$,
$\because F$是$DE$的中点,$∠ DCE=90°$,
$\therefore CF=DF=\frac{1}{2}DE$,
$\therefore AC=AD=DF=CF$,
$\therefore$ 四边形ACFD是菱形。
【答案】
(1)$\boxed{60}$;(2)$\boxed{四边形ACFD是菱形}$
【知识点】
旋转的性质,等边三角形的判定与性质,菱形的判定
【点评】
本题属于几何综合基础题,将旋转与特殊三角形、特殊四边形的判定结合考查,解题的核心是抓住旋转前后图形对应边、对应角相等的性质,结合特殊三角形的边角关系推导边的等量关系,是几何部分的常考题型。
【难度系数】
0.7
18. (8分)按下列要求分别画出与四边形ABCD成中心对称的四边形.
(1) 以顶点A为对称中心;
(2) 以BC的中点O为对称中心.

(1) 以顶点A为对称中心;
(2) 以BC的中点O为对称中心.
答案:解:
(1) 以顶点A为对称中心的作图步骤:
① 连接CA并延长CA到点C',使AC' = AC;
② 延长BA到点B',使AB' = AB;
③ 延长DA到点D',使AD' = AD;
④ 顺次连接点A、B'、C'、D',所得四边形AB'C'D'即为与四边形ABCD关于点A成中心对称的四边形。
(2) 以BC的中点O为对称中心的作图步骤:
① 取BC的中点O;
② 连接AO并延长AO到点A',使OA' = OA;
③ 连接DO并延长DO到点D',使OD' = OD;
④ 点B关于点O的对称点为点C,点C关于点O的对称点为点B;
⑤ 顺次连接点A'、C、B、D',所得四边形A'CBD'即为与四边形ABCD关于点O成中心对称的四边形。
(1) 以顶点A为对称中心的作图步骤:
① 连接CA并延长CA到点C',使AC' = AC;
② 延长BA到点B',使AB' = AB;
③ 延长DA到点D',使AD' = AD;
④ 顺次连接点A、B'、C'、D',所得四边形AB'C'D'即为与四边形ABCD关于点A成中心对称的四边形。
(2) 以BC的中点O为对称中心的作图步骤:
① 取BC的中点O;
② 连接AO并延长AO到点A',使OA' = OA;
③ 连接DO并延长DO到点D',使OD' = OD;
④ 点B关于点O的对称点为点C,点C关于点O的对称点为点B;
⑤ 顺次连接点A'、C、B、D',所得四边形A'CBD'即为与四边形ABCD关于点O成中心对称的四边形。
解析:
【分析】
解决作中心对称图形的问题,首先要依据中心对称的核心性质:成中心对称的两个图形中,对称点的连线都经过对称中心,且被对称中心平分。因此作图的核心思路是先找到原图形各顶点关于对称中心的对称点,再顺次连接对称点即可得到所求图形。
对于第(1)问,对称中心是点A,点A本身的对称点就是它自己,只需分别作出B、C、D三点关于点A的对称点,再顺次连接即可;对于第(2)问,首先确定BC的中点O为对称中心,其中点B的对称点是C、点C的对称点是B,再作出A、D两点关于点O的对称点,顺次连接各对称点即可。
【解析】
(1) 以顶点A为对称中心的作图步骤:
① 连接CA并延长CA到点C',使AC' = AC;
② 延长BA到点B',使AB' = AB;
③ 延长DA到点D',使AD' = AD;
④ 顺次连接点A、B'、C'、D',所得四边形AB'C'D'即为与四边形ABCD关于点A成中心对称的四边形。
(2) 以BC的中点O为对称中心的作图步骤:
① 取BC的中点O;
② 连接AO并延长AO到点A',使OA' = OA;
③ 连接DO并延长DO到点D',使OD' = OD;
④ 点B关于点O的对称点为点C,点C关于点O的对称点为点B;
⑤ 顺次连接点A'、C、B、D',所得四边形A'CBD'即为与四边形ABCD关于点O成中心对称的四边形。
【答案】
(1) 四边形AB'C'D';(2) 四边形A'CBD'(按上述步骤作图即可)
【知识点】
中心对称的性质、中心对称作图、线段中点的定义
【点评】
本题属于基础作图类题目,主要考查对中心对称性质的理解和应用能力,解题的关键是找准对称中心,按照性质准确作出各顶点的对称点,作图时需注意规范,保证对称点到对称中心的距离相等。
【难度系数】
0.8
解决作中心对称图形的问题,首先要依据中心对称的核心性质:成中心对称的两个图形中,对称点的连线都经过对称中心,且被对称中心平分。因此作图的核心思路是先找到原图形各顶点关于对称中心的对称点,再顺次连接对称点即可得到所求图形。
对于第(1)问,对称中心是点A,点A本身的对称点就是它自己,只需分别作出B、C、D三点关于点A的对称点,再顺次连接即可;对于第(2)问,首先确定BC的中点O为对称中心,其中点B的对称点是C、点C的对称点是B,再作出A、D两点关于点O的对称点,顺次连接各对称点即可。
【解析】
(1) 以顶点A为对称中心的作图步骤:
① 连接CA并延长CA到点C',使AC' = AC;
② 延长BA到点B',使AB' = AB;
③ 延长DA到点D',使AD' = AD;
④ 顺次连接点A、B'、C'、D',所得四边形AB'C'D'即为与四边形ABCD关于点A成中心对称的四边形。
(2) 以BC的中点O为对称中心的作图步骤:
① 取BC的中点O;
② 连接AO并延长AO到点A',使OA' = OA;
③ 连接DO并延长DO到点D',使OD' = OD;
④ 点B关于点O的对称点为点C,点C关于点O的对称点为点B;
⑤ 顺次连接点A'、C、B、D',所得四边形A'CBD'即为与四边形ABCD关于点O成中心对称的四边形。
【答案】
(1) 四边形AB'C'D';(2) 四边形A'CBD'(按上述步骤作图即可)
【知识点】
中心对称的性质、中心对称作图、线段中点的定义
【点评】
本题属于基础作图类题目,主要考查对中心对称性质的理解和应用能力,解题的关键是找准对称中心,按照性质准确作出各顶点的对称点,作图时需注意规范,保证对称点到对称中心的距离相等。
【难度系数】
0.8
19. (8分)在等腰直角三角形$△ ABC$中,$∠ C=90°$,$BC=2\ \mathrm{cm}$. 如果以AC的中点O为旋转中心,将这个三角形旋转$180°$,点B落在点$B'$处,求$BB'$的长度.
(第19题)
答案:19. $2\sqrt{5}\ \mathrm{cm}$
解析:
【分析】
解题时首先结合旋转180°的性质,可知点B与点B'关于旋转中心O中心对称,因此BB'的长度等于OB长度的2倍,只需要求出OB的长度即可解题。首先根据等腰直角三角形的性质得到AC的长度,再由O是AC中点求出OC的长度,最后在Rt△BCO中利用勾股定理算出OB的长度,乘以2即可得到BB'的长度。
【解析】
解:
∵△ABC是等腰直角三角形,∠C=90°,
∴AC=BC=2 cm,
∵O是AC的中点,
∴OC=$\frac{1}{2}$AC=$\frac{1}{2}×2=1$ cm,
在Rt△BCO中,由勾股定理得:
OB=$\sqrt{OC^2+BC^2}=\sqrt{1^2+2^2}=\sqrt{5}$ cm,
∵将△ABC绕点O旋转180°得到对应图形,点B的对应点为B',
∴点B与点B'关于点O中心对称,即OB'=OB,
∴BB'=OB+OB'=2OB=2$\sqrt{5}$ cm。
【答案】
$2\sqrt{5}\ \mathrm{cm}$
【知识点】
旋转的性质;等腰直角三角形的性质;勾股定理
【点评】
本题是几何变换类基础题,解题的关键是熟练掌握中心对称的性质,将求BB'的长度转化为求OB长度的2倍,再结合勾股定理计算即可,解题时注意理清旋转前后对应点的位置关系。
【难度系数】
0.7
解题时首先结合旋转180°的性质,可知点B与点B'关于旋转中心O中心对称,因此BB'的长度等于OB长度的2倍,只需要求出OB的长度即可解题。首先根据等腰直角三角形的性质得到AC的长度,再由O是AC中点求出OC的长度,最后在Rt△BCO中利用勾股定理算出OB的长度,乘以2即可得到BB'的长度。
【解析】
解:
∵△ABC是等腰直角三角形,∠C=90°,
∴AC=BC=2 cm,
∵O是AC的中点,
∴OC=$\frac{1}{2}$AC=$\frac{1}{2}×2=1$ cm,
在Rt△BCO中,由勾股定理得:
OB=$\sqrt{OC^2+BC^2}=\sqrt{1^2+2^2}=\sqrt{5}$ cm,
∵将△ABC绕点O旋转180°得到对应图形,点B的对应点为B',
∴点B与点B'关于点O中心对称,即OB'=OB,
∴BB'=OB+OB'=2OB=2$\sqrt{5}$ cm。
【答案】
$2\sqrt{5}\ \mathrm{cm}$
【知识点】
旋转的性质;等腰直角三角形的性质;勾股定理
【点评】
本题是几何变换类基础题,解题的关键是熟练掌握中心对称的性质,将求BB'的长度转化为求OB长度的2倍,再结合勾股定理计算即可,解题时注意理清旋转前后对应点的位置关系。
【难度系数】
0.7
20. (8分)如图, 正方形ABCD中, ∠EAF=45°, 对角线BD分别交AE于点M, 交AF于点N.
求证: $DN^2 + BM^2 = MN^2$.

求证: $DN^2 + BM^2 = MN^2$.
答案:
20. 提示:将△AND绕点A顺时针旋转,使边AD与边AB重合,则点N旋转到点Q的位置上(如图
),连接MQ.则$△ AQB≌△ AND$.所以$∠ ABQ=45°$,$∠ QAB=∠ NAD$,$BQ=DN$.从而可得$∠ MBQ=90°$.易证$△ AQM≌△ ANM$,得$MN=MQ$.
20. 提示:将△AND绕点A顺时针旋转,使边AD与边AB重合,则点N旋转到点Q的位置上(如图
解析:
【分析】
要证明线段平方和的等式,首先联想勾股定理,需将三条共线的线段转化到同一个直角三角形中。本题可利用正方形邻边相等的性质,通过旋转构造全等三角形转移线段,具体思路为:①旋转△AND使AD与AB重合,将DN转移为BQ,同时推出∠MBQ为直角;②证明△AQM和△ANM全等,得到MN=MQ;③在Rt△MBQ中应用勾股定理,替换线段即可得证。
【解析】
证明:
1. 构造辅助线:将△AND绕点A顺时针旋转90°,使AD与AB重合,得到△AQB,连接MQ。
2. 由旋转性质得$△ AQB ≌ △ AND$,因此$BQ=DN$,$AQ=AN$,$∠ ABQ=∠ ADN=45°$,$∠ QAB=∠ NAD$。
3. 推导直角:正方形ABCD中,对角线BD分得$∠ ABD=45°$,因此$∠ MBQ=∠ ABQ+∠ ABD=45°+45°=90°$,即$△ MBQ$为直角三角形。由勾股定理得$BM^2+BQ^2=MQ^2$,代入$BQ=DN$得$BM^2+DN^2=MQ^2$。
4. 证明全等得线段相等:已知$∠ EAF=45°$,正方形中$∠ BAD=90°$,因此$∠ NAD+∠ BAM=∠ BAD-∠ EAF=45°$,替换$∠ NAD=∠ QAB$得$∠ QAM=∠ QAB+∠ BAM=45°$,即$∠ QAM=∠ NAM$。
在$△ AQM$和$△ ANM$中:
$\begin{cases}AQ=AN \\∠ QAM=∠ NAM \\AM=AM\end{cases}$
因此$△ AQM ≌ △ ANM(\mathrm{SAS})$,得$MQ=MN$。
5. 等量代换:将$MQ=MN$代入$BM^2+DN^2=MQ^2$,可得$DN^2+BM^2=MN^2$,原命题得证。
【答案】
提示:将△AND绕点A顺时针旋转,使边AD与边AB重合,则点N旋转到点Q的位置上(如图
),连接MQ.则$△ AQB≌△ AND$.所以$∠ ABQ=45°$,$∠ QAB=∠ NAD$,$BQ=DN$.从而可得$∠ MBQ=90°$.易证$△ AQM≌△ ANM$,得$MN=MQ$.
【知识点】
正方形的性质、旋转的性质、全等三角形的判定与性质
【点评】
本题是正方形背景下线段平方关系的典型证明题,重点考查几何辅助线的构造能力,通过旋转将分散的线段集中到直角三角形中,结合全等与勾股定理完成证明,体现了几何中的转化思想。
【难度系数】
0.6
要证明线段平方和的等式,首先联想勾股定理,需将三条共线的线段转化到同一个直角三角形中。本题可利用正方形邻边相等的性质,通过旋转构造全等三角形转移线段,具体思路为:①旋转△AND使AD与AB重合,将DN转移为BQ,同时推出∠MBQ为直角;②证明△AQM和△ANM全等,得到MN=MQ;③在Rt△MBQ中应用勾股定理,替换线段即可得证。
【解析】
证明:
1. 构造辅助线:将△AND绕点A顺时针旋转90°,使AD与AB重合,得到△AQB,连接MQ。
2. 由旋转性质得$△ AQB ≌ △ AND$,因此$BQ=DN$,$AQ=AN$,$∠ ABQ=∠ ADN=45°$,$∠ QAB=∠ NAD$。
3. 推导直角:正方形ABCD中,对角线BD分得$∠ ABD=45°$,因此$∠ MBQ=∠ ABQ+∠ ABD=45°+45°=90°$,即$△ MBQ$为直角三角形。由勾股定理得$BM^2+BQ^2=MQ^2$,代入$BQ=DN$得$BM^2+DN^2=MQ^2$。
4. 证明全等得线段相等:已知$∠ EAF=45°$,正方形中$∠ BAD=90°$,因此$∠ NAD+∠ BAM=∠ BAD-∠ EAF=45°$,替换$∠ NAD=∠ QAB$得$∠ QAM=∠ QAB+∠ BAM=45°$,即$∠ QAM=∠ NAM$。
在$△ AQM$和$△ ANM$中:
$\begin{cases}AQ=AN \\∠ QAM=∠ NAM \\AM=AM\end{cases}$
因此$△ AQM ≌ △ ANM(\mathrm{SAS})$,得$MQ=MN$。
5. 等量代换:将$MQ=MN$代入$BM^2+DN^2=MQ^2$,可得$DN^2+BM^2=MN^2$,原命题得证。
【答案】
提示:将△AND绕点A顺时针旋转,使边AD与边AB重合,则点N旋转到点Q的位置上(如图
【知识点】
正方形的性质、旋转的性质、全等三角形的判定与性质
【点评】
本题是正方形背景下线段平方关系的典型证明题,重点考查几何辅助线的构造能力,通过旋转将分散的线段集中到直角三角形中,结合全等与勾股定理完成证明,体现了几何中的转化思想。
【难度系数】
0.6