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九年级数学填空题一般
题目
有这样一个问题:
如图11,在矩形ABCDABCD中,AB=3AB=3,ADB=30\angle ADB=30^{\circ},点EE,FF在对角线BDBD上,满足BE<BFBE \lt BF,点MM,NN分别在线段ADAD,BCBC上,连接EMEM,FMFM,ENEN,FNFN,设EF=aEF=a,当aa取何值时,存在MMNN,使得四边形EMFNEMFN是正方形?
小宇为了解决这个问题,进行了如下探究,请补充完整:
假设符合题意的正方形存在,
(1)(1)画出示意图,如图22,由于四边形EMFNEMFN是正方形,那么它一定是平行四边形,由平行四边形的性质______(填依据)(填依据),可知EO=OFEO=OF,MO=ONMO=ON,结合ABCDABCD是矩形,可得BON\triangle BONDOM\triangle DOM,于是BO=DOBO=DO,因此,四边形EMFNEMFN的对角线交点恰好是BDBD的中点,如图33所示.
(2)(2)在图33的基础上,由于EMFNEMFN是正方形,那么它还同时是菱形和矩形.于是由菱形的性质______(填依据)(填依据),可得MNEFMN\bot EFOO,于是MNMN垂直平分BDBD;又由矩形的性质可得OM=ON=OE=OFOM=ON=OE=OF,这样就能够确定点EE,FF,MM,NN的位置了.
(3)(3)根据(1)(2)\left(1\right)\left(2\right)的分析,在图44中作出正方形EMFN(尺规作图,保留作图痕迹)EMFN(尺规作图,保留作图痕迹)
(4)(4)结合上述的探索,小宇发现符合题意的正方形EMFNEMFN是唯一的,此时aa的值为______;
解决问题后,小宇又有了进一步的思考:
(5)(5)若将原问题改为:当aa取何值时,存在MM,NN,使得四边形EMFNEMFN为矩形?请参照上面的思考,直接写出aa的最小值.
知识点:三角形的中位线定理、三角形中位线定理的证明、圆内接四边形的性质、四点共圆、全等三角形的判定与性质、相似三角形的判定与性质章节:第28章 圆 / 28.2 过三点的圆

答案与解析

答案

(1)由平行四边形的性质知,其对角线相互平分,可知EO=OFEO=OFMO=ONMO=ON
故答案为:对角线相互平分;
(2)(2)由菱形的性质知,菱形的对角线相互垂直,故答案为:菱形的对角线相互垂直;
(3)(3)BDBD的中垂线分别交ADADBCBC于点MMNN,交BDBD于点OO,以OO为圆心,以OMOM的长度为半径作弧,交BDBD于点EEFF,作出正方形EMFNEMFN如下图:

(4)(4)如上图,过点NNNRADNR\bot AD于点RR,则RNM=ADB=30\angle RNM=\angle ADB=30^{\circ}RN=AB=3RN=AB=3
cosRNM=32=RNNM=3MN\cos \angle RNM=\frac{\sqrt{3}}{2}=\frac{RN}{NM}=\frac{3}{MN}
解得:MN=23=EF=aMN=2\sqrt{3}=EF=a
故答案为:232\sqrt{3}
(5)(5)\because四边形EMFNEMFN为矩形,
a=EF=MNa=EF=MN
MNADMN\bot AD时,MNMN最小且等于ABAB
aa的最小值为33.

解析

(1)由平行四边形的性质知,其对角线相互平分,可知EO=OFEO=OFMO=ONMO=ON
故答案为:对角线相互平分;
(2)(2)由菱形的性质知,菱形的对角线相互垂直,故答案为:菱形的对角线相互垂直;
(3)(3)BDBD的中垂线分别交ADADBCBC于点MMNN,交BDBD于点OO,以OO为圆心,以OMOM的长度为半径作弧,交BDBD于点EEFF,作出正方形EMFNEMFN如下图:

(4)(4)如上图,过点NNNRADNR\bot AD于点RR,则RNM=ADB=30\angle RNM=\angle ADB=30^{\circ}RN=AB=3RN=AB=3
cosRNM=32=RNNM=3MN\cos \angle RNM=\frac{\sqrt{3}}{2}=\frac{RN}{NM}=\frac{3}{MN}
解得:MN=23=EF=aMN=2\sqrt{3}=EF=a
故答案为:232\sqrt{3}
(5)(5)\because四边形EMFNEMFN为矩形,
a=EF=MNa=EF=MN
MNADMN\bot AD时,MNMN最小且等于ABAB
aa的最小值为33.

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