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40
3
$2+\sqrt{2}$
①②④
45
65
证明​$(2)$​∵四边形​$ABCD$​是正方形, 
∴​$AB=AD,∠EAB=∠EAD. $​
∵​$AE=AE, $​
∴​$△EAB≌△EAD(\mathrm {SAS})$​
【分析】
要解决本题,可按以下思路推导:
1. 利用平行四边形“对边平行,同旁内角互补”的性质,结合已知∠A=70°,求出∠D的度数;
2. 根据折叠的性质,折叠前后对应角相等,得到∠MFD=∠D;
3. 由点F在直线AB上,利用邻补角的定义求出∠AFM的度数;
4. 最后在△AMF中,根据三角形内角和定理,代入∠A和∠AFM的度数,计算出∠AMF的度数。
【解析】
解:
∵ 四边形ABCD是平行四边形,
∴ AB//CD,
∴ ∠A + ∠D = 180°(两直线平行,同旁内角互补)。
∵ ∠A = 70°,
∴ ∠D = 180° - 70° = 110°。
由折叠的性质可知:∠MFD = ∠D = 110°。
∵ 点F在直线AB上,
∴ ∠AFM + ∠MFD = 180°(邻补角的定义),
∴ ∠AFM = 180° - 110° = 70°。
在△AMF中,根据三角形内角和定理:
∠AMF + ∠A + ∠AFM = 180°,
∴ ∠AMF = 180° - ∠A - ∠AFM = 180° - 70° - 70° = 40°。
【答案】
40
【知识点】
平行四边形的性质、折叠的性质、三角形内角和定理
【点评】
本题综合考查平行四边形性质、折叠变换性质与三角形内角和定理的应用,解题关键是准确利用各性质逐步推导角的关系,理清折叠前后的对应角相等这一核心条件,结合平行线的性质完成计算。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先,由于P在AB上,根据线段和的性质可知PA+PB=AB=2,因此PA+PB+PM的最值可转化为求PM的最值,再加上2即可。
对于PM的最小值:因为AB与CD平行,根据平行线间垂线段最短,当P为AB中点时,PM垂直于AB(与AD平行),此时PM的长度等于AD=1;
对于PM的最大值:当P与A或B重合时,PM为直角三角形的斜边,可通过勾股定理计算出其长度为$\sqrt{2}$,进而得到整体的最大值。
【解析】
1. 计算PA+PB的固定值:
因为P是AB上的任意一点,所以$PA+PB=AB=2$(线段上任意一点分线段所得两部分的和等于线段总长),因此$PA+PB+PM=2+PM$,只需确定PM的最值即可。
2. 求$PA+PB+PM$的最小值:
在长方形ABCD中,$AD=1$,$AB=2$,M是CD中点,故$DM=1$,且$AB// CD$。
根据平行线间垂线段最短,当P为AB中点时,$PM⊥ AB$,此时$PM=AD=1$,
则$PA+PB+PM$的最小值为$2+1=3$。
3. 求$PA+PB+PM$的最大值:
当P与A(或B)重合时,PM的长度最大。在$Rt△ ADM$中,$AD=1$,$DM=1$,由勾股定理得:
$PM=\sqrt{AD^2+DM^2}=\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt{2}$,
则$PA+PB+PM$的最大值为$2+\sqrt{2}$。
【答案】
3,$2+\sqrt{2}$
【知识点】
长方形的性质,勾股定理,线段最值
【点评】
本题通过转化思想将复杂的线段和问题简化为单一线段的最值问题,考查了长方形性质的运用、勾股定理的计算以及最值问题的分析能力,关键在于发现PA+PB为定值,从而简化问题。
【难度系数】
0.6
【分析】
我们结合正方形的性质,根据平行四边形、菱形、矩形、正方形的判定定理,逐一分析每个结论:
1. 对于结论①:根据平行四边形“对角线互相平分”的判定,取MN的中点O,过O作任意直线交正方形两边于P、Q,只要OP=OQ,四边形PMQN就是平行四边形。由于过O的直线有无数条,且M、N可在AC上移动(保持MN=2),因此存在无数个这样的平行四边形。
2. 对于结论②:根据菱形“对角线互相垂直平分”的判定,在AC上任意取长度为2的线段MN,作其垂直平分线交正方形两边于P、Q,此时四边形PMQN的对角线互相垂直平分,即为菱形。AC上满足MN=2的线段有无数个位置,因此存在无数个这样的菱形。
3. 对于结论③:矩形需要平行四边形且对角线相等(即MN=PQ=2),但正方形边长为4,在边上能找到长度为2且过MN中点的线段PQ的情况有限,无法形成无数个矩形,故③错误。
4. 对于结论④:当MN的中点为正方形对角线AC的中点时,作MN的垂直平分线,使PQ=MN=2且PQ⊥MN,此时四边形PMQN的对角线互相垂直且相等、平分,即为正方形,这样的四边形存在,故④正确。
【解析】
逐一验证各结论:
① 平行四边形的判定:
设MN的中点为O,过O作任意直线交正方形ABCD的两边于P、Q,只要保证OP=OQ(过O的直线与两边相交时,可通过调整直线角度实现),根据“对角线互相平分的四边形是平行四边形”,四边形PMQN是平行四边形。由于过O的直线有无数条,且M、N在AC上可移动(保持MN=2),因此存在无数个平行四边形PMQN,①正确。
② 菱形的判定:
在AC上任意取长度为2的线段MN,作MN的垂直平分线,交正方形两边于P、Q,此时MN与PQ互相垂直平分,根据“对角线互相垂直平分的四边形是菱形”,四边形PMQN是菱形。AC上满足MN=2的线段有无数个位置,对应无数种P、Q的组合,因此存在无数个菱形PMQN,②正确。
③ 矩形的判定:
矩形需满足“平行四边形且对角线相等”,即PQ=MN=2,且PQ过MN的中点。但正方形边长为4,在边上能找到长度为2且过该中点的线段PQ的情况有限,无法形成无数个矩形,③错误。
④ 正方形的判定:
当MN的中点为正方形对角线AC的中点时,作MN的垂直平分线,使PQ=MN=2且PQ⊥MN,此时四边形PMQN的对角线互相垂直、相等且平分,符合正方形的判定条件,因此至少存在一个这样的正方形,④正确。
综上,正确的结论是①②④。
【答案】
①②④
【知识点】
正方形的性质;特殊四边形的判定
【点评】
本题考查正方形的性质与特殊四边形的判定,需要结合动态几何的思想,分析点的移动与特殊四边形构造的关系,对几何判定定理的灵活运用和空间想象能力有较高要求。
【难度系数】
0.3
【分析】
(1)根据正方形的性质,正方形的对角线平分一组对角,∠BCD为90°,由此可直接得出∠ACB的度数;
(2)要证明△ABE≌△ADE,先利用正方形的性质得到AB=AD,对角线AC平分∠BAD即∠EAB=∠EAD,再结合公共边AE=AE,根据SAS全等判定定理即可完成证明;
(3)先借助全等三角形的性质得到∠AED=∠AEB,再通过三角形外角的性质或三角形内角和定理,结合已知角度计算出∠AEB的度数,进而得到∠AED的度数。
【解析】
(1)
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BCD=90°,AC平分∠BCD,
∴∠ACB=$\frac{1}{2}$∠BCD=45°,
故答案为:45;
(2)证明:
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD,∠EAB=∠EAD=45°,
在△ABE和△ADE中,
$\{\begin{array}{l}AB=AD\\∠EAB=∠EAD\\AE=AE\end{array} $
∴△ABE≌△ADE(SAS);
(3)
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠ABC=90°,
∵∠CBF=20°,
∴∠ABE=∠ABC - ∠CBF=90°-20°=70°,
在△ABE中,∠BAE=45°,
∴∠AEB=180°-∠BAE-∠ABE=180°-45°-70°=65°,
由(2)知△ABE≌△ADE,
∴∠AED=∠AEB=65°,
故答案为:65;
【答案】
(1)$\boldsymbol{45}$;(2)证明见上述解析;(3)$\boldsymbol{65}$
【知识点】
正方形的性质、全等三角形的判定(SAS)、三角形外角性质
【点评】
本题综合考查正方形的性质与全等三角形的判定及性质,熟练掌握正方形的边角特征、全等三角形的判定定理是解题核心,第三问可灵活选择三角形内角和或外角性质求解,提升解题效率。
【难度系数】
0.6