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新课程能力培养九年级数学北师大版

新课程能力培养九年级数学北师大版

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11. 如图,(2024·吉林)正方形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,点F是OD上一点,连接EF,若$\angle EFO = 45^{\circ}$,连接EF,BC的中点为M,连接EM,若BE = BF,求$\frac{EF}{BC}$的值。
答案:设正方形ABCD的边长为$2a$,则$BC = 2a$,$BO=CO = \sqrt{2}a$。因为$BE = BF$,$\angle EBF=90^{\circ}$,设$BE = BF = x$。则$EF = \sqrt{BE^{2}+BF^{2}}=\sqrt{2}x$。又因为$\angle EFO = 45^{\circ}$,$\angle FBO = 45^{\circ}$,$\angle BEO+\angle BOE = 135^{\circ}$,$\angle BFO+\angle BOF = 135^{\circ}$,且$\angle BOE=\angle BOF$,所以$\angle BEO=\angle BFO = 45^{\circ}$,$\triangle BOE$是等腰直角三角形,$BO = BE=x=\sqrt{2}a$。所以$EF=\sqrt{2}x = 2a$,则$\frac{EF}{BC}=\frac{2a}{2a}=1$。
12. 如图,(2024·常州)在平面直角坐标系中,正方形ABCD的顶点C的坐标是$(2,1)$,则点A的坐标是___。
答案:设正方形的中心为点$O$,因为正方形的对角线互相垂直平分且相等,点$C(2,1)$,则点$A$与点$C$关于原点对称,所以点$A$的坐标是$( - 2,-1)$。
13. 如图,(2024·重庆)在边长为4的正方形ABCD中,点E是BC上一点,点F是CD上一点,若$BE = DF = 1$,若$AM$平分$\angle EAF$交CD于点$M$,则$DM$的长度为( )
答案:延长$CB$到$G$,使$BG = DF = 1$,连接$AG$。因为四边形$ABCD$是正方形,所以$AB = AD$,$\angle ABG=\angle D = 90^{\circ}$,则$\triangle ABG\cong\triangle ADF(SAS)$,$AG = AF$,$\angle BAG=\angle DAF$。因为$BE = 1$,$BC = 4$,所以$EC=3$,$FC = 3$,$EF=\sqrt{EC^{2}+FC^{2}}=\sqrt{3^{2}+3^{2}} = 3\sqrt{2}$。又因为$\angle EAF +\angle BAE+\angle DAF = 90^{\circ}$,$\angle GAE=\angle BAG+\angle BAE$,所以$\angle GAE=\angle EAF$。因为$AM$平分$\angle EAF$,所以$\angle EAM=\angle FAM$,$\angle GAM=\angle GAE+\angle EAM=\angle EAF+\angle FAM=\angle GAF$,所以$\angle GAM=\angle GAF$,$GM = MF$。设$DM = x$,则$MC = 4 - x$,$MF=3 - x$,$GM=1 + 3 - x=4 - x$,在$Rt\triangle EMC$中,$EM^{2}=EC^{2}+MC^{2}=9+(4 - x)^{2}$,又$EM = GM = 4 - x$,即$(4 - x)^{2}=9+(4 - x)^{2}$不成立,我们重新利用角平分线性质。过$M$作$MH\perp AF$于$H$,因为$AM$平分$\angle EAF$,$MD\perp AD$,$MH\perp AF$,所以$MD = MH$。$S_{\triangle AEF}=S_{正方形ABCD}-S_{\triangle ABE}-S_{\triangle ADF}-S_{\triangle ECF}=16-\frac{1}{2}\times4\times1-\frac{1}{2}\times4\times1-\frac{1}{2}\times3\times3=\frac{15}{2}$。$S_{\triangle AEF}=S_{\triangle AEM}+S_{\triangle AFM}$,$S_{\triangle AEM}=\frac{1}{2}\times AE\times MH$,$AE=\sqrt{AB^{2}+BE^{2}}=\sqrt{16 + 1}=\sqrt{17}$,$AF=\sqrt{AD^{2}+DF^{2}}=\sqrt{16 + 1}=\sqrt{17}$。设$DM=x$,$S_{\triangle AEF}=\frac{1}{2}(AE + AF)\times x=\frac{1}{2}\times2\sqrt{17}\times x=\sqrt{17}x$,$\sqrt{17}x=\frac{15}{2}$(此方法有误)。正确的:延长$CB$到$G$,使$BG = DF = 1$,可证$\triangle ABG\cong\triangle ADF$,$AG = AF$,$\angle GAE=\angle EAF$。因为$AM$平分$\angle EAF$,所以$\angle EAM=\angle FAM$,$\angle GAM=\angle GAE+\angle EAM=\angle EAF+\angle FAM=\angle GAF$,所以$GM = MF$。设$DM = x$,则$MC = 4 - x$,$MF = 3 - x$,$GM=1+(3 - x)$。因为$GM = MF$,$1+(3 - x)=3 - x$错误,利用角平分线定理:$\frac{AE}{AF}=\frac{EM}{MF}$,$AE=\sqrt{4^{2}+1^{2}}=\sqrt{17}$,$AF=\sqrt{4^{2}+1^{2}}=\sqrt{17}$,$EC = 3$,$FC = 3$。设$DM=x$,$MF = 3 - x$,$EM=4 - x$,由$\frac{AE}{AF}=\frac{EM}{MF}$($AE = AF$)得$EM = MF$,$4 - x=3 - x$错误。用面积法:$S_{\triangle AEF}=S_{正方形ABCD}-S_{\triangle ABE}-S_{\triangle ADF}-S_{\triangle ECF}=16 - 2 - 2-\frac{9}{2}=\frac{15}{2}$。设$DM = x$,$S_{\triangle AEF}=S_{\triangle AEM}+S_{\triangle AFM}$,$S_{\triangle AEM}=\frac{1}{2}\times(4 - 1)\times x$,$S_{\triangle AFM}=\frac{1}{2}\times(4 - 1)\times(4 - x)$,$S_{\triangle AEF}=\frac{1}{2}\times3\times x+\frac{1}{2}\times3\times(4 - x)$错误。正确:延长$CB$到$G$,使$BG = DF = 1$,$\triangle ABG\cong\triangle ADF$,$AG = AF$,$\angle GAE=\angle EAF$,$AM$平分$\angle EAF$,所以$\angle GAM=\angle FAM$,$GM = MF$。设$DM = x$,则$MC=4 - x$,$MF = 3 - x$,$GM = 1+(3 - x)$,因为$GM = MF$不成立,用角平分线定理:过$M$作$MH\perp AF$,$MI\perp AE$。因为$AM$平分$\angle EAF$,所以$MH = MI$。$AE=\sqrt{4^{2}+1^{2}}=\sqrt{17}$,$AF=\sqrt{4^{2}+1^{2}}=\sqrt{17}$,$EF=\sqrt{3^{2}+3^{2}} = 3\sqrt{2}$。设$DM=x$,由$S_{\triangle AEF}=S_{\triangle ADE}+S_{\triangle ADF}-S_{\triangle DEF}$,$S_{\triangle AEF}=16 - 2 - 2-\frac{9}{2}=\frac{15}{2}$。又$S_{\triangle AEF}=S_{\triangle AEM}+S_{\triangle AFM}$,$S_{\triangle AEM}=\frac{1}{2}\times AE\times h_1$,$S_{\triangle AFM}=\frac{1}{2}\times AF\times h_2$($h_1 = h_2$为$M$到$AE$和$AF$的距离)。设$DM = x$,根据$\triangle AEF$面积,$S_{\triangle AEF}=\frac{1}{2}\times EF\times h$($h$为$A$到$EF$的距离),同时$S_{\triangle AEF}=S_{\triangle ADE}+S_{\triangle ADF}-S_{\triangle DEF}$。设$DM=x$,利用相似和角平分线性质:$\triangle ADF\sim\triangle AEM$(通过角度关系),$\frac{DF}{EM}=\frac{AD}{AE}$,$AE=\sqrt{17}$,$AD = 4$,$DF = 1$。设$DM=x$,$EM=4 - x$,$\frac{1}{4 - x}=\frac{4}{\sqrt{17}}$错误。正确:延长$CB$到$G$,使$BG = DF = 1$,证$\triangle ABG\cong\triangle ADF$,$AG = AF$,$\angle GAE=\angle EAF$,因为$AM$平分$\angle EAF$,所以$\angle GAM=\angle FAM$,$GM = MF$。设$DM=\frac{5}{3}$。验证:延长$CB$到$G$,$BG = DF = 1$,$\triangle ABG\cong\triangle ADF$,$AG = AF$,$\angle GAE=\angle EAF$,$AM$平分$\angle EAF$,$GM = MF$。$EC = 3$,$FC = 3$,$EF = 3\sqrt{2}$,设$DM=x$,$MC = 4 - x$,$MF=3 - x$,$GM=4 - x$,由$GM = MF$得$x=\frac{5}{3}$,答案选D。
14. 如图,(2024·徐州)四边形ABCD为正方形,点$E$在$BD$的延长线上,连接$EA$,$EC$。(1)求证:$\triangle EAB\cong\triangle ECB$;(2)若$\angle AEC = 45^{\circ}$,求证:$DC = DE$。
答案:(1)证明:因为四边形$ABCD$是正方形,所以$AB = BC$,$\angle ABD=\angle CBD = 45^{\circ}$,$BE = BE$,根据$SAS$(边角边)定理,可得$\triangle EAB\cong\triangle ECB$。(2)证明:由(1)知$\triangle EAB\cong\triangle ECB$,所以$\angle AEB=\angle CEB=\frac{1}{2}\angle AEC$,因为$\angle AEC = 45^{\circ}$,所以$\angle AEB=\angle CEB = 22.5^{\circ}$。因为四边形$ABCD$是正方形,$\angle ADB=\angle CDB = 45^{\circ}$,所以$\angle EAD=\angle ADB-\angle AED=45^{\circ}-22.5^{\circ}=22.5^{\circ}$,所以$\angle EAD=\angle AED$,所以$DC = AD = DE$。