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10. 如图,在$\triangle ABC$中,$AB = AC$,$\angle BAC > 90^{\circ}$,$AD// BC$,$\angle BDC = 90^{\circ}$,记$AB = x$,$AD = y$,当BC不变,AB改变的过程中,下列代数式的值不变的是(

A.$x + y$
B.$xy$
C.$x^{2} + y^{2}$
D.$x^{2} - y^{2}$
C
)A.$x + y$
B.$xy$
C.$x^{2} + y^{2}$
D.$x^{2} - y^{2}$
答案:
10.C 【解析】相似三角形的判定与性质+勾股定理+矩形的判定与性质
[第1步,作$AE\perp BC$,$DF\perp BC$,证明四边形AEFD为矩形,得出$BE = CE$]
如图,作$AE\perp BC$,$DF\perp BC$(巧作辅助线:作垂线,通过构造矩形和直角三角形,将分散的线段和角度关系集中,借助图形性质建立等量关系)(规律:涉及“平行线+垂线”时,优先考虑构造矩形;涉及等腰三角形且需线段关系时,常作底边上的高),垂足分别为E,F.
∵$AD// BC$,
∴$AE\perp AD$.
∴四边形AEFD为矩形.
∵$AB = AC$,
∴$BE = CE$.
[第2步,设$BE = CE = a$为定值,表示出$BF$,$CF$,$DF^{2}$]
∵$BC$不变,
∴设$BE = CE = a$为定值.
∵$AB = x$,
∴$AE^{2}=AB^{2}-BE^{2}=x^{2}-a^{2}$.
∵四边形AEFD为矩形,
∴$AE = DF$,$EF = AD = y$.
∴$BF = a + y$,$CF = a - y$,$DF^{2}=x^{2}-a^{2}$.
[第3步,证明$\triangle BDF\sim\triangle DCF$,建立等式并化简]
∵$\angle BFD=\angle CFD=\angle BDC = 90^{\circ}$,
∴$\angle BDF=90^{\circ}-\angle CDF=\angle DCF$.
∴$\triangle BDF\sim\triangle DCF$.
∴$\frac{DF}{CF}=\frac{BF}{DF}$,
∴$DF^{2}=CF· BF$,即$x^{2}-a^{2}=(a - y)(a + y)$.
∴$x^{2}-a^{2}=a^{2}-y^{2}$,整理得$x^{2}+y^{2}=2a^{2}$.
∴$x^{2}+y^{2}$为定值.故选C.
[第1步,作$AE\perp BC$,$DF\perp BC$,证明四边形AEFD为矩形,得出$BE = CE$]
如图,作$AE\perp BC$,$DF\perp BC$(巧作辅助线:作垂线,通过构造矩形和直角三角形,将分散的线段和角度关系集中,借助图形性质建立等量关系)(规律:涉及“平行线+垂线”时,优先考虑构造矩形;涉及等腰三角形且需线段关系时,常作底边上的高),垂足分别为E,F.
∵$AD// BC$,
∴$AE\perp AD$.
∴四边形AEFD为矩形.
∵$AB = AC$,
∴$BE = CE$.
[第2步,设$BE = CE = a$为定值,表示出$BF$,$CF$,$DF^{2}$]
∵$BC$不变,
∴设$BE = CE = a$为定值.
∵$AB = x$,
∴$AE^{2}=AB^{2}-BE^{2}=x^{2}-a^{2}$.
∵四边形AEFD为矩形,
∴$AE = DF$,$EF = AD = y$.
∴$BF = a + y$,$CF = a - y$,$DF^{2}=x^{2}-a^{2}$.
[第3步,证明$\triangle BDF\sim\triangle DCF$,建立等式并化简]
∵$\angle BFD=\angle CFD=\angle BDC = 90^{\circ}$,
∴$\angle BDF=90^{\circ}-\angle CDF=\angle DCF$.
∴$\triangle BDF\sim\triangle DCF$.
∴$\frac{DF}{CF}=\frac{BF}{DF}$,
∴$DF^{2}=CF· BF$,即$x^{2}-a^{2}=(a - y)(a + y)$.
∴$x^{2}-a^{2}=a^{2}-y^{2}$,整理得$x^{2}+y^{2}=2a^{2}$.
∴$x^{2}+y^{2}$为定值.故选C.
11. 二次根式$\sqrt{x - 4}$中字母x的取值范围为
$x\geqslant4$
.
答案:
11. $x\geqslant4$ 【考点】二次根式有意义的条件
12. 在不透明的布袋中装有3个红球,4个白球,这些球只是颜色不同.如果布袋中再放进2个同样规格的红球,那么此时从布袋中,任意摸出一个球恰好为红球的概率是
$\frac{5}{9}$
.
答案:
12. $\frac{5}{9}$ 【解析】概率 由题意可得,任意摸出一个球恰好为红球的概率$\frac{3 + 2}{3 + 4 + 2}=\frac{5}{9}$.
13. 因式分解:$a^{2}b - 5ab^{2}=$
$ab(a - 5b)$
.
答案:
13. $ab(a - 5b)$ 【考点】因式分解
14. 如图,O为$Rt\triangle ABC$的直角边AC上一点,以OC为半径的半圆与斜边AB相切于点D,交AC于点E.已知$CE = 4$,$\angle A = 40^{\circ}$,则$\widehat{CD}$的长为__________(结果保留π).
答案:
14. $\frac{13\pi}{9}$ 【解析】切线的性质+弧长公式 连接OD,如图.由题意可得$\angle ADO = 90^{\circ}$,$OD=\frac{1}{2}CE=\frac{1}{2}×4 = 2$,
∵$\angle A = 40^{\circ}$,
∴$\angle AOD=90^{\circ}-\angle A = 50^{\circ}$.
∴$\angle COD=180^{\circ}-\angle AOD=130^{\circ}$.
∴$l=\frac{130×\pi×2}{180}=\frac{13\pi}{9}$.
∵$\angle A = 40^{\circ}$,
∴$\angle AOD=90^{\circ}-\angle A = 50^{\circ}$.
∴$\angle COD=180^{\circ}-\angle AOD=130^{\circ}$.
∴$l=\frac{130×\pi×2}{180}=\frac{13\pi}{9}$.
15. 如图,正方形ABCD由四个全等的直角三角形($\triangle ABE$,$\triangle BCF$,$\triangle CDG$,$\triangle DAH$)和中间一个小正方形EFGH组成,AC与DH,BF分别交于M,N两点,若$AC = 3MN = 3$,则BN长为______________.

$\frac{\sqrt{10}}{2}$
答案:
15. $\frac{\sqrt{10}}{2}$ 【解析】全等三角形的判定与性质+勾股定理+相似三角形的判定与性质 由题意可得$AH = CF$,$\angle AHM=\angle CFN$,
∵$AE// CG$,
∴$\angle HAM=\angle FCN$.
∴$\triangle HAM\cong\triangle FCN(ASA)$.
∴$AM = CN$.
∵$AC = 3MN = MN + 2AM = 3$,
∴$AM = MN = CN = 1$,$BC=\frac{AC}{\sqrt{2}}=\frac{3\sqrt{2}}{2}$.
∵$\angle ANE=\angle CNF$,$\angle AEN=\angle CFN$,
∴$\triangle ANE\sim\triangle CNF$.
∴$\frac{AE}{CF}=\frac{AN}{CN}=2$.设$CF = a$,则$BF = AE = 2a$.在$Rt\triangle BCF$中,$CF^{2}+BF^{2}=BC^{2}$,即$a^{2}+4a^{2}=(\frac{3\sqrt{2}}{2})^{2}$,解得$a=\frac{3\sqrt{10}}{10}$(负舍).
∴$NF=\sqrt{CN^{2}-CF^{2}}=\frac{\sqrt{10}}{10}$.
∴$BN = BF - NF=\frac{3\sqrt{10}}{10}×2-\frac{\sqrt{10}}{10}=\frac{\sqrt{10}}{2}$.
∵$AE// CG$,
∴$\angle HAM=\angle FCN$.
∴$\triangle HAM\cong\triangle FCN(ASA)$.
∴$AM = CN$.
∵$AC = 3MN = MN + 2AM = 3$,
∴$AM = MN = CN = 1$,$BC=\frac{AC}{\sqrt{2}}=\frac{3\sqrt{2}}{2}$.
∵$\angle ANE=\angle CNF$,$\angle AEN=\angle CFN$,
∴$\triangle ANE\sim\triangle CNF$.
∴$\frac{AE}{CF}=\frac{AN}{CN}=2$.设$CF = a$,则$BF = AE = 2a$.在$Rt\triangle BCF$中,$CF^{2}+BF^{2}=BC^{2}$,即$a^{2}+4a^{2}=(\frac{3\sqrt{2}}{2})^{2}$,解得$a=\frac{3\sqrt{10}}{10}$(负舍).
∴$NF=\sqrt{CN^{2}-CF^{2}}=\frac{\sqrt{10}}{10}$.
∴$BN = BF - NF=\frac{3\sqrt{10}}{10}×2-\frac{\sqrt{10}}{10}=\frac{\sqrt{10}}{2}$.
16. 如图,在平行四边形ABCD中,E为对角线AC上一点,$AE = \sqrt{2}CE$,将$\triangle BCE$沿BE折叠,点C的对应点F刚好落在AD边上,则$\triangle ABF$与平行四边形ABCD的面积之比为__________.

答案:
16. $\frac{\sqrt{2}-1}{2}$ 【解析】折叠的性质+相似三角形的判定与性质+平行四边形的性质+三角形的面积公式
[第1步,利用平行四边形及折叠的性质得出$\angle FAE=\angle EFB$]
记$AC$,$BF$相交于点$M$.
∵四边形$ABCD$是平行四边形,
∴$AD// BC$.
∴$\angle FAE=\angle ACB$.
∵将$\triangle BCE$沿$BE$折叠,点$C$的对应点$F$刚好落在$AD$边上,
∴$EF = EC$,$\angle ECB=\angle EFB$.
∴$\angle FAE=\angle EFB$.
[第2步,证明$\triangle AEF\sim\triangle FEM$,得出对应边的比例关系,再根据线段关系得出$AM = EM=\frac{1}{2}AE$]
又
∵$\angle AEF=\angle FEM$,
∴$\triangle AEF\sim\triangle FEM$.
∴$\frac{AE}{FE}=\frac{EF}{EM}$.
∵$AE=\sqrt{2}CE$,
∴$\frac{AE}{CE}=\frac{AE}{FE}=\frac{EF}{EM}=\sqrt{2}$.
∴$AE=\sqrt{2}×\sqrt{2}EM=2EM$.
∴$AM = EM=\frac{1}{2}AE$.
[第3步,设$\triangle BEM$的面积为$x$,得出$S_{\triangle ABF}$,$S_{\triangle ABC}$,进而求出$S_{□ ABCD}$,求出比值]
∵$AE=\sqrt{2}CE$,
∴$ME=\frac{\sqrt{2}}{2}CE$.设$\triangle BEM$的面积为$x$,则$S_{\triangle BEF}=S_{\triangle BEC}=\sqrt{2}x$,$S_{\triangle ABM}=x$,$S_{\triangle ABE}=2x$,
∴$S_{\triangle FME}=S_{\triangle FBE}-S_{\triangle MBE}=\sqrt{2}x - x$,即$S_{\triangle AFM}=S_{\triangle FME}=\sqrt{2}x - x$(规律:面积比常通过“等高看底、等底看高”转化为线段比,避免直接计算面积,而是利用比例关系推导).
∴$S_{\triangle ABF}=S_{\triangle ABM}+S_{\triangle AFM}=\sqrt{2}x$,$S_{\triangle ABC}=S_{\triangle ABE}+S_{\triangle BEC}=2x+\sqrt{2}x=(2+\sqrt{2})x$.
∴$S_{□ ABCD}=2S_{\triangle ABC}=(4 + 2\sqrt{2})x$.
∴$\frac{S_{\triangle ABF}}{S_{□ ABCD}}=\frac{\sqrt{2}x}{(4 + 2\sqrt{2})x}=\frac{\sqrt{2}-1}{2}$[提示:涉及平行四边形与三角形面积比时,优先将四边形面积转化为三角形面积(通常是与对角线相关的三角形)].
[第1步,利用平行四边形及折叠的性质得出$\angle FAE=\angle EFB$]
记$AC$,$BF$相交于点$M$.
∵四边形$ABCD$是平行四边形,
∴$AD// BC$.
∴$\angle FAE=\angle ACB$.
∵将$\triangle BCE$沿$BE$折叠,点$C$的对应点$F$刚好落在$AD$边上,
∴$EF = EC$,$\angle ECB=\angle EFB$.
∴$\angle FAE=\angle EFB$.
[第2步,证明$\triangle AEF\sim\triangle FEM$,得出对应边的比例关系,再根据线段关系得出$AM = EM=\frac{1}{2}AE$]
又
∵$\angle AEF=\angle FEM$,
∴$\triangle AEF\sim\triangle FEM$.
∴$\frac{AE}{FE}=\frac{EF}{EM}$.
∵$AE=\sqrt{2}CE$,
∴$\frac{AE}{CE}=\frac{AE}{FE}=\frac{EF}{EM}=\sqrt{2}$.
∴$AE=\sqrt{2}×\sqrt{2}EM=2EM$.
∴$AM = EM=\frac{1}{2}AE$.
[第3步,设$\triangle BEM$的面积为$x$,得出$S_{\triangle ABF}$,$S_{\triangle ABC}$,进而求出$S_{□ ABCD}$,求出比值]
∵$AE=\sqrt{2}CE$,
∴$ME=\frac{\sqrt{2}}{2}CE$.设$\triangle BEM$的面积为$x$,则$S_{\triangle BEF}=S_{\triangle BEC}=\sqrt{2}x$,$S_{\triangle ABM}=x$,$S_{\triangle ABE}=2x$,
∴$S_{\triangle FME}=S_{\triangle FBE}-S_{\triangle MBE}=\sqrt{2}x - x$,即$S_{\triangle AFM}=S_{\triangle FME}=\sqrt{2}x - x$(规律:面积比常通过“等高看底、等底看高”转化为线段比,避免直接计算面积,而是利用比例关系推导).
∴$S_{\triangle ABF}=S_{\triangle ABM}+S_{\triangle AFM}=\sqrt{2}x$,$S_{\triangle ABC}=S_{\triangle ABE}+S_{\triangle BEC}=2x+\sqrt{2}x=(2+\sqrt{2})x$.
∴$S_{□ ABCD}=2S_{\triangle ABC}=(4 + 2\sqrt{2})x$.
∴$\frac{S_{\triangle ABF}}{S_{□ ABCD}}=\frac{\sqrt{2}x}{(4 + 2\sqrt{2})x}=\frac{\sqrt{2}-1}{2}$[提示:涉及平行四边形与三角形面积比时,优先将四边形面积转化为三角形面积(通常是与对角线相关的三角形)].
17. (本小题满分8分)计算:$\sqrt{4}+\left|-\frac{1}{2}\right|-2^{-1}$.
答案:
17.实数的运算
解:原式$=-2+\frac{1}{2}-\frac{1}{2}=2$. (8分)
解:原式$=-2+\frac{1}{2}-\frac{1}{2}=2$. (8分)
18. (本小题满分8分)先化简,再求值:$(\frac{1}{x - 2}+1)÷\frac{x - 1}{x^{2} - 4}$,其中$x = 3$.
答案:
18.分式的化简求值
解:原式$=\frac{x - 1}{x - 2}·\frac{(x - 2)(x + 2)}{x - 1}=x + 2$。,当$x = 3$时,原式$=5$. (8分)
解:原式$=\frac{x - 1}{x - 2}·\frac{(x - 2)(x + 2)}{x - 1}=x + 2$。,当$x = 3$时,原式$=5$. (8分)
19. (本小题满分8分)如图,在$Rt\triangle ABC$中,$\angle B = 90^{\circ}$,$AB = 2$,AD是BC边上的中线,$\tan\angle BAD = 1$,$DE\perp AC$,垂足为E.
(1)求$\sin C$的值.
(2)求AE的长.

(1)求$\sin C$的值.
(2)求AE的长.
答案:
19.解直角三角形+勾股定理
解:
(1)
∵$\angle B = 90^{\circ}$,$\tan\angle BAD = 1$,
∴$BD = AB = 2$.
∵$AD$为$BC$边上的中线,
∴$BC = 2BD = 4$.
∴$AC=\sqrt{AB^{2}+BC^{2}}=2\sqrt{5}$.
∴$\sin C=\frac{AB}{AC}=\frac{\sqrt{5}}{5}$. (4分)
(2)
∵$DE\perp AC$,$\sin C=\frac{\sqrt{5}}{5}$,$CD = BD = 2$,
∴$DE = CD·\sin C=\frac{2\sqrt{5}}{5}$.
∵$BD = AB = 2$,$\angle B = 90^{\circ}$,
∴$AD=\sqrt{2}AB=2\sqrt{2}$.
∴$AE=\sqrt{AD^{2}-DE^{2}}=\frac{6\sqrt{5}}{5}$. (8分)
解:
(1)
∵$\angle B = 90^{\circ}$,$\tan\angle BAD = 1$,
∴$BD = AB = 2$.
∵$AD$为$BC$边上的中线,
∴$BC = 2BD = 4$.
∴$AC=\sqrt{AB^{2}+BC^{2}}=2\sqrt{5}$.
∴$\sin C=\frac{AB}{AC}=\frac{\sqrt{5}}{5}$. (4分)
(2)
∵$DE\perp AC$,$\sin C=\frac{\sqrt{5}}{5}$,$CD = BD = 2$,
∴$DE = CD·\sin C=\frac{2\sqrt{5}}{5}$.
∵$BD = AB = 2$,$\angle B = 90^{\circ}$,
∴$AD=\sqrt{2}AB=2\sqrt{2}$.
∴$AE=\sqrt{AD^{2}-DE^{2}}=\frac{6\sqrt{5}}{5}$. (8分)
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