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解:
(1) 四边形$AFHE$是正方形,理由如下:
$\because \mathrm{Rt}△ ABE$绕点$A$按逆时针方向旋转$90°$得到$\mathrm{Rt}△ ADF,$
$\therefore \mathrm{Rt}△ ABE ≌ \mathrm{Rt}△ ADF。$
$\therefore ∠ AEB = ∠ AFD = 90°,$
$\therefore ∠ AFH = 90°。$
$\because \mathrm{Rt}△ ABE ≌ \mathrm{Rt}△ ADF,$
$\therefore AE = AF,$$∠ BAE = ∠ DAF。$
又$\because ∠ DAF + ∠ FAB = 90°,$
$\therefore ∠ BAE + ∠ FAB = 90°,$即$∠ FAE = 90°。$
在四边形$AFHE$中,$∠ FAE = 90°,$$∠ AEH = 90°,$$∠ AFH = 90°,$
$\therefore$ 四边形$AFHE$是矩形。
又$\because AE = AF,$
$\therefore$ 四边形$AFHE$是正方形。
(2) 设$AE = x,$由
(1)得$AE = EH = FH = x,$
$\because$ 四边形$ABCD$是正方形,$\therefore BC = AB = 13。$
在$\mathrm{Rt}△ AEB$中,由勾股定理得$AB^2 = AE^2 + BE^2,$
即$13^2 = x^2 + (x+7)^2,$
解得$x_1 = 5,$$x_2 = -12$(不合题意,舍去)。
$\therefore EH = FH = 5,$
$\therefore BE = BH + EH = 7 + 5 = 12。$
$\because \mathrm{Rt}△ ABE ≌ \mathrm{Rt}△ ADF,$
$\therefore DF = BE = 12,$
$\therefore DH = DF + FH = 12 + 5 = 17。$
解:
(1) 证明:
$\because △ ABC$绕点$A$按逆时针方向旋转$100°$得到$△ ADE,$
$\therefore ∠ BAC = ∠ DAE = 40°,$$∠ BAD = ∠ CAE = 100°。$
又$\because AB = AC,$
$\therefore AB = AC = AD = AE。$
在$△ ABD$和$△ ACE$中,
$\begin{cases} AB = AC \\ ∠ BAD = ∠ CAE \\ AD = AE \end{cases}$
$\therefore △ ABD ≌ △ ACE。$
(2) 四边形$ABFE$是菱形,理由如下:
$\because ∠ BAD = ∠ CAE = 100°,$$AB = AC = AD = AE,$
$\therefore ∠ ABD = ∠ ADB = ∠ ACE = ∠ AEC = 40°。$
$\because ∠ BAE = ∠ BAD + ∠ DAE = 140°,$
$\therefore ∠ BFE = 360° - ∠ BAE - ∠ ABD - ∠ AEC = 140°,$
$\therefore ∠ BAE = ∠ BFE。$
$\therefore$ 四边形$ABFE$是平行四边形。
又$\because AB = AE,$
$\therefore$ 平行四边形$ABFE$是菱形。
D
$2\sqrt{5}$
$-1 < m < 4$
C
【分析】
要解决本题,需利用旋转的性质得到三角形全等,结合正方形的判定条件判断四边形形状;第二问通过设未知数,结合勾股定理建立方程求解,进而计算DH的长度。具体思路:(1) 由旋转得△ABE≌△ADF,推出对应角、边的关系,证明四边形AFHE的三个角为直角且邻边相等,判定其为正方形;(2) 设AE=x,利用正方形性质得EH=x,结合BH=7表示出BE,在Rt△ABE中用勾股定理列方程求出x,再利用全等三角形对应边相等得DF=BE,最终计算DH的长度。
【解析】
(1) 四边形AFHE是正方形,理由如下:
∵ Rt△ABE绕点A按逆时针方向旋转90°得到Rt△ADF,
∴ Rt△ABE≌Rt△ADF,
∴ ∠AEB=∠AFD=90°,AE=AF,∠BAE=∠DAF,
∴ ∠AFH=180°-∠AFD=90°,

∵ 四边形ABCD是正方形,
∴ ∠DAB=90°,即∠DAF+∠FAB=90°,
∴ ∠BAE+∠FAB=90°,即∠FAE=90°,
在四边形AFHE中,∠FAE=90°,∠AEH=90°,∠AFH=90°,
∴ 四边形AFHE是矩形,

∵ AE=AF,
∴ 矩形AFHE是正方形。
(2) 设AE=x,
由(1)知四边形AFHE是正方形,
∴ EH=AE=x,
∵ BH=7,
∴ BE=BH+EH=7+x,
∵ 正方形ABCD中,BC=AB=13,
在Rt△ABE中,由勾股定理得:AB²=AE²+BE²,
即13²=x²+(x+7)²,
整理得:x²+7x-60=0,
解得x₁=5,x₂=-12(边长为正,舍去),
∴ EH=FH=5,
∵ Rt△ABE≌Rt△ADF,
∴ DF=BE=7+5=12,
∴ DH=DF+FH=12+5=17。
【答案】
(1) 四边形AFHE是正方形;(2) DH的长为17。
【知识点】
正方形的判定、旋转的性质、勾股定理
【点评】
本题综合考查旋转的性质、正方形的判定及勾股定理的应用,解题核心是利用旋转得到全等三角形,结合正方形判定条件推导,再通过勾股定理建立方程求解,是典型的几何综合题,需掌握相关性质定理的灵活运用。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,首先利用旋转的性质得到对应边、对应角的关系,结合全等三角形的判定定理证明△ABD≌△ACE;对于四边形ABFE的形状,先通过角度推导证明四边形是平行四边形,再结合邻边相等的条件判定为菱形。具体步骤:
1. 第(1)问:根据旋转性质,△ABC旋转得到△ADE,可得AB=AC=AD=AE,旋转角∠BAD=∠CAE=100°,用SAS判定△ABD与△ACE全等。
2. 第(2)问:先利用等腰三角形性质求出相关角度,通过角度关系证明两组对边平行,得到平行四边形,再由AB=AE,判定为菱形。
【解析】
(1) 证明:
∵ △ABC绕点A逆时针旋转100°得到△ADE,
∴ ∠BAC=∠DAE=40°,∠BAD=∠CAE=100°,且AB=AC,AD=AE,
∴ AB=AC=AD=AE。
在△ABD和△ACE中,
$\begin{cases}AB=AC, \\∠BAD=∠CAE, \\AD=AE,\end{cases}$
∴ △ABD≌△ACE(SAS)。
(2) 四边形ABFE是菱形,理由如下:
由(1)知AB=AC=AD=AE,∠BAD=∠CAE=100°,
∴ △ABD和△ACE均为等腰三角形,
∴ ∠ABD=∠ADB=$\frac{180°-100°}{2}$=40°,∠ACE=∠AEC=40°。

∵ ∠BAE=∠BAD + ∠DAE=100°+40°=140°,
∴ ∠BFE=360° - ∠BAE - ∠ABD - ∠AEC=360°-140°-40°-40°=140°,
∴ ∠BAE=∠BFE,结合∠ABD=∠AEC=40°,可得AB//EF,AE//BF(同旁内角互补,两直线平行),
∴ 四边形ABFE是平行四边形。

∵ AB=AE,
∴ 平行四边形ABFE是菱形。
【答案】
(1) △ABD≌△ACE,证明如上;(2) 四边形ABFE是菱形,理由如上。
【知识点】
旋转的性质、全等三角形的判定、菱形的判定
【点评】
本题结合旋转的性质,综合考查全等三角形判定与菱形的判定,需熟练掌握旋转前后图形的对应关系,以及等腰三角形、平行四边形、菱形的性质,是一道几何综合性题目,解题关键在于角度与边的关系推导。
【难度系数】
0.6
【分析】要判断中心对称图形,需牢记定义:在平面内,把一个图形绕某一点旋转180°,若旋转后的图形与原图形完全重合,该图形就是中心对称图形。接下来对四个选项的图形分别进行旋转180°的验证,看是否符合该特征,从而确定答案。
【解析】根据中心对称图形的定义分析各选项:
A选项:将图形绕圆心旋转180°后,图形中的月亮、房屋、草等元素的位置与原图形不重合,不是中心对称图形;
B选项:将图形绕圆心旋转180°后,飞鸟、云朵的位置与原图形不重合,不是中心对称图形;
C选项:将图形绕圆心旋转180°后,太阳、水纹的位置与原图形不重合,不是中心对称图形;
D选项:将图形绕圆心旋转180°后,雪花的各部分与原图形完全重合,是中心对称图形。
【答案】D
【知识点】中心对称图形
【点评】本题结合二十四节气的传统文化情境,考查中心对称图形的判定,核心是掌握中心对称图形的定义,通过旋转验证即可解题,属于基础题。
【难度系数】0.3
【分析】
要解决这个问题,我们可以通过建立平面直角坐标系,利用坐标法计算线段长度。首先确定矩形各顶点坐标,再根据矩形对称中心的性质找到点O的坐标,结合已知条件确定E、F的坐标,最后用两点间距离公式分别计算OE和OF的长度,求和得到结果。
【解析】
步骤1:建立平面直角坐标系,设矩形ABCD的顶点坐标为:A(0,4),B(0,0),C(6,0),D(6,4)。
步骤2:确定矩形对称中心O的坐标:矩形的对称中心是对角线的中点,AC的中点O的坐标为$(\frac{0+6}{2},\frac{4+0}{2})=(3,2)$。
步骤3:确定点E、F的坐标:
E在AD上,AE=2,AD为从A(0,4)到D(6,4)的线段,故E的坐标为(2,4);
F在BC上,BF=2,BC为从B(0,0)到C(6,0)的线段,故F的坐标为(2,0)。
步骤4:用两点间距离公式计算OE和OF:
$OE=\sqrt{(3-2)^2+(2-4)^2}=\sqrt{1+4}=\sqrt{5}$;
$OF=\sqrt{(3-2)^2+(2-0)^2}=\sqrt{1+4}=\sqrt{5}$;
步骤5:求和得$OE+OF=\sqrt{5}+\sqrt{5}=2\sqrt{5}$。
【答案】
$2\sqrt{5}$
【知识点】
矩形的性质、两点间距离公式
【点评】
本题通过坐标法简化了线段长度的计算,利用矩形对称中心的性质确定关键点坐标,结合两点间距离公式求解,思路清晰,计算简便,是几何计算中常用的方法。
【难度系数】
0.5
【分析】首先明确关于原点对称的点的坐标规律:点$(x,y)$关于原点对称的点为$(-x,-y)$;再结合第三象限内点的坐标特征:横、纵坐标均为负数,据此列出关于$m$的不等式组,解不等式组即可得到$m$的取值范围。
【解析】点$P(m+1,8-2m)$关于原点的对称点$Q$的坐标为$(-(m+1), -(8-2m))$,即$Q(-m-1,2m-8)$。因为$Q$在第三象限,所以第三象限点的横、纵坐标都小于0,可得不等式组:
$\begin{cases} -m -1 < 0 \\ 2m - 8 < 0 \end{cases}$
解第一个不等式:$-m -1 < 0$,移项得$-m <1$,两边同乘$-1$(不等号方向改变)得$m > -1$;
解第二个不等式:$2m -8 <0$,移项得$2m <8$,两边同除以2得$m <4$;
所以不等式组的解集为$-1 < m <4$。
【答案】$-1<m<4$
【知识点】关于原点对称的点的坐标、象限内点的坐标特征、一元一次不等式组的解法
【点评】本题结合对称点坐标特征与象限内点的坐标特点,考查不等式组的解法,关键是准确列出不等式组,属于基础题型,难度不大。
【难度系数】0.6
【分析】要判断一个图形是否为中心对称图形,需依据定义:在平面内,将图形绕某一点旋转180°,若旋转后的图形能与原图形完全重合,则该图形为中心对称图形。我们对每个选项逐一进行旋转180°后的图形对比,即可得出答案。
【解析】根据中心对称图形的定义:
1. 选项A:将其绕某点旋转180°后,黑白棋子的位置与原图形无法重合,不是中心对称图形;
2. 选项B:将其绕某点旋转180°后,黑白棋子的位置与原图形无法重合,不是中心对称图形;
3. 选项C:将其绕图形的中心旋转180°后,旋转后的图形与原图形完全重合,是中心对称图形;
4. 选项D:将其绕某点旋转180°后,黑白棋子的位置与原图形无法重合,不是中心对称图形。
综上,答案为C。
【答案】C
【知识点】中心对称图形
【点评】本题考查中心对称图形的判定,核心是掌握中心对称图形的定义,属于基础题型,难度不大。
【难度系数】0.7