第一篇:全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集第12講 平行線問題
全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集
第十二講平行線問題
平行線是我們?nèi)粘I钪蟹浅3R姷膱D形.練習(xí)本每一頁中的橫線、直尺的上下兩邊、人行橫道上的“斑馬線”以及黑板框的對(duì)邊、桌面的對(duì)邊、教室墻壁的對(duì)邊等等均是互相平行的線段.
正因?yàn)槠叫芯€在生活中的廣泛應(yīng)用,因此有關(guān)它的基本知識(shí)及性質(zhì)成為中學(xué)幾何的基本知識(shí).
正因?yàn)槠叫芯€在幾何理論中的基礎(chǔ)性,平行線成為古往今來很多數(shù)學(xué)家非常重視的研究對(duì)象.歷史上關(guān)于平行公理的三種假設(shè),產(chǎn)生了三種不同的幾何(羅巴切夫斯基幾何、黎曼幾何及歐幾里得幾何),它們?cè)谑谷藗冋J(rèn)識(shí)宇宙空間中起著非常重要的作用.
現(xiàn)行中學(xué)中所學(xué)的幾何是屬于歐幾里得幾何,它是建立在這樣一個(gè)公理基礎(chǔ)之上的:“在平面中,經(jīng)過直線外一點(diǎn),有且只有一條直線與這條直線平行”.
在此基礎(chǔ)上,我們學(xué)習(xí)了兩條平行線的判定定理及性質(zhì)定理.下面我們舉例說明這些知識(shí)的應(yīng)用.
例1 如圖 1-18,直線a∥b,直線 AB交 a與 b于 A,B,CA平分∠1,CB平分∠ 2,求證:∠C=90°
.
分析 由于a∥b,∠1,∠2是兩個(gè)同側(cè)內(nèi)角,因此∠1+∠2=
過C點(diǎn)作直線 l,使 l∥a(或 b)即可通過平行線的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)等角轉(zhuǎn)移.
證 過C點(diǎn)作直線l,使l∥a(圖1-19).因?yàn)閍∥b,所以b∥l,所以
∠1+∠2=180°(同側(cè)內(nèi)角互補(bǔ)).
因?yàn)锳C平分∠1,BC平分∠2,所以
又∠3=∠CAE,∠4=∠CBF(內(nèi)錯(cuò)角相等),所以
∠3+∠4=∠CAE+∠CBF
說明 做完此題不妨想一想這個(gè)問題的“反問題”是否成立,即“兩條直線a,b被直線AB所截(如圖1-20所示),CA,CB分別是∠BAE與∠ABF的平分線,若∠C=90°,問直線a與直線b是否一定平行?”
由于這個(gè)問題與上述問題非常相似(將條件與結(jié)論交換位置),因此,不妨模仿原問題的解決方法來試解.
例2 如圖1-21所示,AA1∥BA2求∠A1-∠B1+∠A2.
分析 本題對(duì)∠A1,∠A2,∠B1的大小并沒有給出特定的數(shù)值,因此,答案顯然與所給的三個(gè)角的大小無關(guān).也就是說,不管∠A1,∠A2,∠B1的大小如何,答案應(yīng)是確定的.我們從圖形直觀,有理由猜想答案大概是零,即
∠A1+∠A2=∠B1. ①
猜想,常常受到直觀的啟發(fā),但猜想必須經(jīng)過嚴(yán)格的證明.①式給我們一種啟發(fā),能不能將∠B1一分為二使其每一部分分別等于∠A1與∠A2.這就引發(fā)我們過B1點(diǎn)引AA1(從而也是BA2)的平行線,它將∠B1一分為二.
證 過B1引B1E∥AA1,它將∠A1B1A2分成兩個(gè)角:∠1,∠2(如圖1-22所示).
因?yàn)锳A1∥BA2,所以B1E∥BA2.從而
∠1=∠A1,∠2=∠A2(內(nèi)錯(cuò)角相等),所以
∠B1=∠1+∠2=∠A1+∠A2,即 ∠A1-∠B1+∠A2=0.
說明(1)從證題的過程可以發(fā)現(xiàn),問題的實(shí)質(zhì)在于AA1∥BA2,它與連接A1,A2兩點(diǎn)之間的折線段的數(shù)目無關(guān),如圖1-23所示.連接A1,A2之間的折線段增加到4條:A1B1,B1A2,A2B2,B2A3,仍然有
∠A1+∠A2+∠A3=∠B1+∠B2.
(即那些向右凸出的角的和=向左凸的角的和)即
∠A1-∠B1+∠A2-∠B2+∠A3=0.
進(jìn)一步可以推廣為
∠A1-∠B1+∠A2-∠B2+?-∠Bn-1+∠An=0.
這時(shí),連結(jié)A1,An之間的折線段共有n段A1B1,B1A2,?,Bn-1An(當(dāng)然,仍要保持 AA1∥BAn).
推廣是一種發(fā)展自己思考能力的方法,有些簡(jiǎn)單的問題,如果抓住了問題的本質(zhì),那么,在本質(zhì)不變的情況下,可以將問題推廣到復(fù)雜的情況.
(2)這個(gè)問題也可以將條件與結(jié)論對(duì)換一下,變成一個(gè)新問題.
問題1 如圖1-24所示.∠A1+∠A2=∠B1,問AA1與BA2是否平行?
問題2 如圖1-25所示.若
∠A1+∠A2+?+∠An=∠B1+∠B2+?+∠Bn-1,問AA1與BAn是否平行?
這兩個(gè)問題請(qǐng)同學(xué)加以思考.
例3 如圖1-26所示.AE∥BD,∠1=3∠2,∠2=25°,求∠C.
分析 利用平行線的性質(zhì),可以將角“轉(zhuǎn)移”到新的位置,如∠1=∠DFC或∠AFB.若能將∠1,∠2,∠C“集中”到一個(gè)頂點(diǎn)處,這是最理想不過的了,過F點(diǎn)作BC的平行線恰能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo).
解 過F到 FG∥CB,交 AB于G,則
∠C=∠AFG(同位角相等),∠2=∠BFG(內(nèi)錯(cuò)角相等).
因?yàn)?AE∥BD,所以
∠1=∠BFA(內(nèi)錯(cuò)角相等),所以
∠C=∠AFG=∠BFA-∠BFG =∠1-∠2=3∠2-∠2 =2∠2=50°.
說明(1)運(yùn)用平行線的性質(zhì),將角集中到適當(dāng)位置,是添加輔助線(平行線)的常用技巧.
(2)在學(xué)過“三角形內(nèi)角和”知識(shí)后,可有以下較為簡(jiǎn)便的解法:∠1=∠DFC=∠C+∠2,即
∠C=∠1-∠2=2∠2=50°.
例4 求證:三角形內(nèi)角之和等于180°.
分析平角為180°.若能運(yùn)用平行線的性質(zhì),將三角形三個(gè)內(nèi)角集中到同一頂點(diǎn),并得到一個(gè)平角,問題即可解決,下面方法是最簡(jiǎn)單的一種.
證 如圖1-27所示,在△ABC中,過A引l∥BC,則
∠B=∠1,∠C=∠2(內(nèi)錯(cuò)角相等).
顯然 ∠1+∠BAC+∠2=平角,所以 ∠A+∠B+∠C=180°.
說明 事實(shí)上,我們可以運(yùn)用平行線的性質(zhì),通過添加與三角形三條邊平行的直線,將三角形的三個(gè)內(nèi)角“轉(zhuǎn)移”到任意一點(diǎn)得到平角的結(jié)論.如將平角的頂點(diǎn)設(shè)在某一邊內(nèi),或干脆不在三角形的邊上的其他任何一點(diǎn)處,不過,解法將較為麻煩.同學(xué)們不妨試一試這種較為麻煩的證法.
例5 求證:四邊形內(nèi)角和等于360°.
分析 應(yīng)用例3類似的方法,添加適當(dāng)?shù)钠叫芯€,將這四個(gè)角“聚合”在一起使它們之和恰為一個(gè)周角.在添加平行線中,盡可能利用原來的內(nèi)角及邊,應(yīng)能減少推理過程.
證 如圖1-28所示,四邊形ABCD中,過頂點(diǎn)B引BE∥AD,BF∥CD,并延長(zhǎng) AB,CB到 H,G.則有∠A=∠2(同位角相等),∠D=∠1(內(nèi)錯(cuò)角相等),∠1=∠3(同位角相等).
∠C=∠4(同位角相等),又 ∠ABC(即∠B)=∠GBH(對(duì)頂角相等).
由于∠2+∠3+∠4+∠GBH=360°,所以
∠A+∠B+∠C+∠D=360°.
說明(1)同例3,周角的頂點(diǎn)可以取在平面內(nèi)的任意位置,證明的本質(zhì)不變.
(2)總結(jié)例
3、例4,并將結(jié)論的敘述形式變化,可將結(jié)論加以推廣:
三角形內(nèi)角和=180°=(3-2)×180°,四邊形內(nèi)角和=360°=2×180°=(4-2)×180°.
人們不禁會(huì)猜想:
五邊形內(nèi)角和=(5-2)×180°=540°,?????????? n邊形內(nèi)角和=(n-2)×180°.
這個(gè)猜想是正確的,它們的證明在學(xué)過三角形內(nèi)角和之后,證明將非常簡(jiǎn)單.
(3)在解題過程中,將一些表面并不相同的問題,從形式上加以適當(dāng)變形,找到它們本質(zhì)上的共同之處,將問題加以推廣或一般化,這是發(fā)展人的思維能力的一種重要方法.
例6 如圖1-29所示.直線l的同側(cè)有三點(diǎn)A,B,C,且AB∥l,BC∥l.求證: A,B,C三點(diǎn)在同一條直線上.
分析A,B,C三點(diǎn)在同一條直線上可以理解為∠ABC為平角,即只要證明射線BA與BC所夾的角為180°即可,考慮到以直線l上任意一點(diǎn)為頂點(diǎn),該點(diǎn)分直線所成的兩條射線為邊所成的角均為平角,結(jié)合所給平行條件,過B作與l相交的直線,就可將l上的平角轉(zhuǎn)換到頂點(diǎn)B處.
證 過B作直線 BD,交l于D.因?yàn)锳B∥l,CB∥l,所以
∠1=∠ABD,∠2=∠CBD(內(nèi)錯(cuò)角相等).
又∠1+∠2=180°,所以
∠ABD+∠CBD=180°,即∠ABC=180°=平角.
A,B,C三點(diǎn)共線.
思考 若將問題加以推廣:在l的同側(cè)有n個(gè)點(diǎn)A1,A2,?,An-1,An,且有AiAi+1∥l(i=1,2,?,n-1).是否還有同樣的結(jié)論?
例7 如圖1-30所示.∠1=∠2,∠D=90°,EF⊥CD.
求證:∠3=∠B.
分析 如果∠3=∠B,則應(yīng)需EF∥BC.又知∠1=∠2,則有BC∥AD.從而,應(yīng)有EF∥AD.這一點(diǎn)從條件EF⊥CD及∠D=90°不難獲得.
證 因?yàn)椤?=∠2,所以
AD∥BC(內(nèi)錯(cuò)角相等,兩直線平行).
因?yàn)椤螪=90°及EF⊥CD,所以
AD∥EF(同位角相等,兩直線平行).
所以 BC∥EF(平行公理),所以
∠3=∠B(兩直線平行,同位角相等).
練習(xí)十二
1.如圖1-31所示.已知AB∥CD,∠B=100°,EF平分∠BEC,EG⊥EF.求∠BEG和∠DEG.
2.如圖1-32所示.CD是∠ACB的平分線,∠ACB=40°,∠B=70°,DE∥BC.求∠EDC和∠BDC的度數(shù).
3.如圖1-33所示.AB∥CD,∠BAE=30°,∠DCE=60°,EF,EG三等分∠AEC.問:EF與EG中有沒有與AB平行的直線,為什么?
4.證明:五邊形內(nèi)角和等于540°.
5.如圖1-34所示.已知CD平分∠ACB,且DE∥ACCD∥EF.求證:EF平分∠DEB.
第二篇:全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集第32講 自測(cè)題
全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集
第三十二講 自測(cè)題
自測(cè)題一
1.分解因式:x4-x3+6x2-x+15.
2.已知a,b,c為三角形的三邊長(zhǎng),且滿足
a2+b2+c2+338=10a+24b+26c,試確定這個(gè)三角形的形狀.
3.已知a,b,c,d均為自然數(shù),且
a5=b4,c3=d2,c-a=19,求d-b的值.
4. a,b,c是整數(shù),a≠0,且方程ax2+bx+c=0的兩個(gè)根為a和b,求a+b+c的值.
5.設(shè)E,F(xiàn)分別為AC,AB的中點(diǎn),D為BC上的任一點(diǎn),P在BF上,DP∥CF,Q在CE上,DQ∥BE,PQ交BE于R,交
6.四邊形ABCD中,如果一組對(duì)角(∠A,∠C)相等時(shí),另一組對(duì)角(∠B,∠D)的平分線存在什么關(guān)系?
7.如圖2-194所示.△ABC中,D,E分別是邊BC,AB上的點(diǎn),且∠1=∠2=∠3.如果△ABC,△
8.如圖2-195所示.△ABC中,∠B=90°,M為AB上一點(diǎn),使得AM=BC,N為BC上一點(diǎn),使得CN=BM,連AN,CM交于P點(diǎn).求∠APM的度數(shù).
9.某服裝市場(chǎng),每件襯衫零售價(jià)為70元,為了促銷,采用以下幾種優(yōu)惠方式:購買2件130元;購滿5件者,每件以零售價(jià)的九折出售;購買7件者送1件.某人要買6件,問有幾種購物方案(必要時(shí),可與另一購買2件者搭幫,但要兼顧雙方的利益)?哪種方案花錢最少?
自測(cè)題二
1.分解因式:(x2+3x+5)2+2x3+3x2+1Ox.
2.對(duì)于集合
p={x丨x是1到100的整數(shù)}
中的元素a,b,如果a除以b的余數(shù)用符號(hào)表示.例如17除以4,商是4,余數(shù)是1,就表示成<17,4>=1,3除以7,商是0,余數(shù)是3,即表示成<3,7>=3.試回答下列問題:
(1)本集合{x丨<78,x>=6,x∈p}中元素的個(gè)數(shù);
(2)用列舉法表示集合
{x丨
3.已知:x+y+z=1,x2+y2+z2=2,x3+y3+z3=3,試求:(1)xyz的值;(2)x4+y4+z4的值.
4.已知方程x2-3x+a+4=0有兩個(gè)整數(shù)根.
(1)求證:這兩個(gè)整數(shù)根一個(gè)是奇數(shù),一個(gè)是偶數(shù);
(2)求證:a是負(fù)偶數(shù);
(3)當(dāng)方程的兩整數(shù)根同號(hào)時(shí),求a的值及這兩個(gè)根.
5.證明:形如8n+7的數(shù)不可能是三個(gè)整數(shù)的平方和.
7.如圖2-196所示.AD是等腰三角形ABC底邊上的中線,BE是角平分線,EF⊥BC,EG⊥BE且交BC于G.求證:
8.如圖2-197所示.AD是銳角△ABC的高,O是AD上任意一點(diǎn),連BO,OC并分別延長(zhǎng)交AC,AB于E,F(xiàn),連結(jié)DE,DF.求證:∠EDO=∠FDO.
9.甲校需要課外圖書200本,乙校需要課外圖書240本,某書店門市部A可供應(yīng)150本,門市部B可供應(yīng)290本.如果平均每本書的運(yùn)費(fèi)如下表,考慮到學(xué)校的利益,如何安排調(diào)運(yùn),才能使學(xué)校支出的運(yùn)費(fèi)最少?
自測(cè)題三
2.對(duì)于任意實(shí)數(shù)k,方程
(k2+1)x2-2(a+k)2x+k2+4k+b=0
總有一個(gè)根是1,試求實(shí)數(shù)a,b的值及另一個(gè)根的范圍.
4.如圖2-198.ABCD為圓內(nèi)接四邊形,從它的一個(gè)頂點(diǎn)A引平行于CD的弦AP交圓于P,并且分別交BC,BD于Q,R.求證:
5.如圖2-199所示.在△ABC中∠C=90°,∠A的平分線AE交BA上的高CH于D點(diǎn),過D引AB的平行線交BC于F.求證:BF=EC.
6.如圖2-200所示.△ABC中,AB>AC,作∠FBC=∠ECB=
7.已知三角形的一邊是另一邊的兩倍,求證:它的最小邊在它的周8.求最大的自然數(shù)x,使得對(duì)每一個(gè)自然數(shù)y,x能整除7y+12y-1.
9.某公園的門票規(guī)定為每人5元,團(tuán)體票40元一張,每張團(tuán)體票最多可入園10人.
(1)現(xiàn)有三個(gè)單位,游園人數(shù)分別為6,8,9.這三個(gè)單位分別怎樣買門票使總門票費(fèi)最???
(2)若三個(gè)單位的游園人數(shù)分別是16,18和19,又分別怎樣買門票使總門票費(fèi)最???
(3)若游園人數(shù)為x人,你能找出一般買門票最省錢的規(guī)律嗎?
自測(cè)題四
1.求多項(xiàng)式2x2-4xy+5y2-12y+13的最小值.
2.設(shè)
試求:f(1)+f(3)+f(5)+…+f(1999).
3.如圖2-201所示.在平行四邊形ABCD的對(duì)角線BD上任取一點(diǎn)O,過O作邊BC,AB的平行線交AB,BC于F,E,又在 EO上取一點(diǎn)P.CP與OF交于Q.求證:BP∥DQ.
4.若a,b,c為有理數(shù),且等式成立,則a=b=c=0 .
5.如圖2-202所示.△ABC是邊長(zhǎng)為1的正三角形,△BDC是頂角∠BDC=120°的等腰三角形,以D為頂點(diǎn)作一個(gè)60°角,角的兩邊分別交AB,AC于M,N,連接MN,求△AMN的周長(zhǎng).
6.證明:由數(shù)字0,1,2,3,4,5所組成的不重復(fù)六位數(shù)不可能被11整除.
7.設(shè)x1,x2,…,x9均為正整數(shù),且
x1<x2<…<x9,x1+x2+…+x9=220.
當(dāng)x1+x2+…+x5的值最大時(shí),求x9-x1的值.
8.某公司有甲乙兩個(gè)工作部門,假日去不同景點(diǎn)旅游,總共有m人參加,甲部門平均每人花費(fèi)120元,乙部門每人花費(fèi)110元,該公司去旅游的總共花去2250元,問甲乙兩部門各去了多少人?
9.(1)已知如圖2-203,四邊形ABCD內(nèi)接于圓,過AD上一點(diǎn)E引直線EF∥AC交BA延長(zhǎng)線于F.求證:
FA·BC=AE·CD.
(2)當(dāng)E點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)時(shí),命題(1)將會(huì)怎樣?
(3)當(dāng)E點(diǎn)在AD的延長(zhǎng)線上時(shí)又會(huì)怎樣?
自測(cè)題五
2.關(guān)于x的二次方程6x2-(2m-1)x-(m+1)=0有一根
3.設(shè)x+y=1,x2+y2=2,求x7+y7的值.
4.在三角形ABC內(nèi),∠B=2∠C.求證:b2=c2+ac.
5.若4x-y能被3整除,則4x2+7xy-2y2能被9整除.
6.a(chǎn),b,c是三個(gè)自然數(shù),且滿足
abc=a+b+c,求證:a,b,c只能是1,2,3中的一個(gè).
7.如圖2-204所示.AD是△ABC的BC邊上的中線,E是BD的中點(diǎn),BA=BD.求證:AC=2AE.
8.設(shè)AD是△ABC的中線,(1)求證:AB2+AC2=2(AD2+BD2);
(2)當(dāng)A點(diǎn)在BC上時(shí),將怎樣?
按沿河距離計(jì)算,B離A的距離AC=40千米,如果水路運(yùn)費(fèi)是公路運(yùn)費(fèi)的一半,應(yīng)該怎樣確定在河岸上的D點(diǎn),從B點(diǎn)筑一條公路到D,才能使A到B的運(yùn)費(fèi)最???
第三篇:全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集第31講 復(fù)習(xí)題
全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集
第三十一講復(fù)習(xí)題
1.分解因式:3x2+5xy-2y2+x+9y-4.
2.分解因式:(x2+xy+y2)(x2+xy+2y2)-12y4.
5.已知
求ab+cd的值.
為任意正數(shù),證明1<s<2.7.設(shè)a,b是互不相等的正數(shù),比較M,N的大?。?/p>
8.求分式 的值.
9.已知:
求證:px+qy+rz=(p+q+r)(x+y+z).
11.已知實(shí)數(shù)x,y滿足等式
求x,y的值.
12.若14(a2+b2+c2)=(a+2b+3c)2,求a∶b∶c.
13.解方程:x2+2x-3丨x+1丨+3=0.
14.已知三個(gè)二次方程x2-3x+a=0,2x2+ax-4=0,ax2+bx-3=0有公共解,試求整數(shù)a和整數(shù)b的值.
15.如圖2-178所示.在△ABC中,過點(diǎn)B作∠A的平分線的垂線,足為D.DE∥AC交AB于E點(diǎn).求證:E是AB的中點(diǎn).
16.求證:直角三角形勾股平方的倒數(shù)和等于弦上的高的平方的倒數(shù).
17.如圖2-179所示.在△ABC中,延長(zhǎng)BC至D,使CD=BC.若BC中點(diǎn)為E,AD=2AE,求證:AB=BC.
18.如圖2-180所示.ABCD是平行四邊形,BCGH及CDFE都是正方形.求證:AC⊥EG.
19.證明:梯形對(duì)角線中點(diǎn)的連線平行于底,并且等于兩底差的一半.
20.如圖2-181所示.梯形ABCD中,∠ADC=90°,∠AEC=3∠BAE,AB∥CD,E是 BC的中點(diǎn).求證:
CD=CE.
21.如圖2-182所示.梯形ABCD中,AD∥BC(AD<BC),AC和BD交于M,EF過M且平行于AD,EC和FB交于N,GH過N且平行于AD.求證:
22.如圖2-183所示.在矩形ABCD中,M是AD的中點(diǎn),N是BC的中點(diǎn),P是CD延長(zhǎng)線上的一點(diǎn),PM交AC于Q.求證:∠QNM=∠MNP.
23.在(凸)四邊形ABCD中,求證:
AC·BD≤AB·CD+AD·BC.
24.如圖2-184所示.AD是等腰△ABC底邊BC上的高,BM與BN是∠B的三等分角線,分別交AD于M,N點(diǎn),連CN并延長(zhǎng)交AB于E.求證:
25.已知n是正整數(shù),且n2-71能被7n+55整除,求n的值.
26.求具有下列性質(zhì)的最小正整數(shù)n:
(1)它以數(shù)字6結(jié)尾;
(2)如果把數(shù)字6移到第一位之前,所得的數(shù)是原數(shù)的4倍.
27.求出整數(shù)n,它的2倍被3除余1,3倍被5除余2,5倍被7除余3.
28.把 1,2,3,?,81這 81個(gè)數(shù)任意排列為:a1,a2,a3,?,a81.計(jì)算
丨a1-a2+a3丨,丨a4-a5+a6丨,?,丨a79-a80+a81丨;
再將這27個(gè)數(shù)任意排列為b1,b2,?,b27,計(jì)算
丨b1-b2+b3丨,丨b4-b5+b6丨,?,丨b25-b26+b27丨.
如此繼續(xù)下去,最后得到一個(gè)數(shù)x,問x是奇數(shù)還是偶數(shù)?
29.在△ABC中,∠A,∠B,∠C的對(duì)邊分別記為a,b,c,30.設(shè)凸四邊形ABCD的對(duì)角線AC,BD相交于O,且AC⊥BD,已知OA>OC,OB>OD,求證:
BC+AD>AB+CD.
31.如圖2-185.在梯形ABCD中,AD∥BC,E,F(xiàn)分別在AB和DC上,EF∥BC,EF平分梯形ABCD的面積,若AD=a,BC=b,求EF的長(zhǎng).
32.四邊形ABCD的面積為1,M為AD的中點(diǎn),N為BC的中點(diǎn),的面積.
33.已知一元二次方程
x2-x+1-m=0 的兩實(shí)根x1,x2滿足丨x1丨+丨x2丨≤5,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
34.求所有的正實(shí)數(shù)a,使得方程x2-ax+4a=0僅有整數(shù)根.
35.求證:當(dāng)p,q為奇數(shù)時(shí),方程
x2+px+q=0
無整數(shù)根.
36.如圖2-186.已知圓中四弦AB,BD,DC,CA分別等于a,b,c,d(且cd>ab).過C引直線CE∥AD交AB的延長(zhǎng)線于E,求BE之長(zhǎng).
37.設(shè)A={2,x,y},B={2,x,y2},其中x,y是整數(shù),并且A∩B={2,4},A∪B={2,x,2x,16x},求x,y的值.
38.在梯形ABCD中,與兩條平行底邊平行的直線和兩腰AB,CD交于P,Q(圖2-187).如果AP∶PB=m∶n,那么PQ的值如何用m,n,AD,BC表示?
39.在平行四邊形ABCD中,設(shè)∠A,∠B,∠C,∠D的平分線兩兩相交的交點(diǎn)分別為P,Q,R,S,那么四邊形PQRS是什么圖形?如果原來的四邊形ABCD是矩形,那么四邊形PQRS又是什么圖形?
40.在直角三角形ABC中,以邊AB,BC,AC為對(duì)應(yīng)邊分別作三個(gè)相似三角形,那么這三個(gè)相似三角形面積之間有什么關(guān)系?
41.如果三角形的三邊用m2+n2,m2-n2,2mn來表示,那么這個(gè)三角形的形狀如何?如果m2+n2=4mn,又將怎樣?
42.在圓柱形容器中裝水,當(dāng)水的高度為6厘米時(shí),重4.4千克,水高為10厘米時(shí),重6.8千克,試用圖像表示水高為0~10厘米時(shí),水高與重量之間的關(guān)系,并預(yù)測(cè)當(dāng)水高為8厘米時(shí),水重為多少千克?
43.有7張電影票,10個(gè)人抽簽,為此先做好10個(gè)簽,其中7個(gè)簽上寫“有票”,3個(gè)簽上寫“無票”,然后10個(gè)人排好隊(duì)按順序抽簽.問第一人與第二人抽到的可能性是否相同?
44.在直徑為50毫米(mm)的鐵板中,銃出四個(gè)互相外切,并且同樣大小的墊圈(圖2-188),那么墊圈的最大直徑是多少?
45.唐代詩人王之渙的著名詩篇:
白日依山盡,黃河入海流. 欲窮千里目,更上一層樓.
按詩人的想象,要看到千里之外的景物,需要站在多高的建筑物上呢?試化成數(shù)學(xué)問題加以解釋.
46.在一個(gè)池塘中,一棵水草AC垂直水面,AB為水草在水面上的部分,如圖2-189,問如何利用這根水草測(cè)出水深?
47.在一條運(yùn)河的兩側(cè)有兩個(gè)村子A,B,河的兩岸基本上是平行線.現(xiàn)在要在河上架一座橋與河岸垂直,以便使兩岸居民互相往來,那么這座橋架在什么地方,才能使從A到B的路程最近呢(圖2-190)?
48.要在一條河邊修一座水塔,以便從那里給A,B兩個(gè)城市供水(設(shè)A,B在河岸EF的同側(cè)),那么水塔應(yīng)建在河岸EF的什么地方,才能使水塔到A,B兩市供水管道總長(zhǎng)度最短(圖2-191)?
49.三個(gè)同學(xué)在街頭散步,發(fā)現(xiàn)一輛汽車違反了交通規(guī)則.但他們沒有完全記住這輛汽車的車號(hào)(車號(hào)由4位數(shù)字組成),可是第一個(gè)同學(xué)記住車號(hào)的前兩位數(shù)是相同的,第二個(gè)同學(xué)記得后兩位數(shù)也相同,第三個(gè)同學(xué)記得這個(gè)四位數(shù)恰好是一個(gè)數(shù)的平方數(shù).根據(jù)這些線索,能找出這輛汽車的車號(hào)嗎?
50.圖2-192是一個(gè)彈簧秤的示意圖,其中:圖(a)表示彈簧稱東西前的狀況,此時(shí)刻度0齊上線,彈簧伸長(zhǎng)的初始長(zhǎng)度為b.圖(b)表示彈簧秤上掛有重物時(shí),彈簧伸長(zhǎng)的狀況.如果彈簧秤上掛上不同重量的砝碼,那么彈簧秤的長(zhǎng)度也相應(yīng)地伸長(zhǎng).現(xiàn)獲得如下一組數(shù)據(jù):
(1)以x,y的對(duì)應(yīng)值(x,y)為點(diǎn)的坐標(biāo),畫出散點(diǎn)圖;
(2)求出關(guān)于x的函數(shù)y的表達(dá)式,(3)求當(dāng)x=500克時(shí),y的長(zhǎng)度.
第四篇:全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集第08講平行四邊形
全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集
第八講平行四邊形
平行四邊形是一種極重要的幾何圖形.這不僅是因?yàn)樗茄芯扛厥獾钠叫兴倪呅巍匦?、菱形、正方形的基礎(chǔ),還因?yàn)橛伤亩x知它可以分解為一些全等的三角形,并且包含著有關(guān)平行線的許多性質(zhì),因此,它在幾何圖形的研究上有著廣泛的應(yīng)用.
由平行四邊形的定義決定了它有以下幾個(gè)基本性質(zhì):
(1)平行四邊形對(duì)角相等;
(2)平行四邊形對(duì)邊相等;
(3)平行四邊形對(duì)角線互相平分.
除了定義以外,平行四邊形還有以下幾種判定方法:
(1)兩組對(duì)角分別相等的四邊形是平行四邊形;
(2)兩組對(duì)邊分別相等的四邊形是平行四邊形;
(3)對(duì)角線互相平分的四邊形是平行四邊形;
(4)一組對(duì)邊平行且相等的四邊形是平行四邊形.
例1 如圖2-32所示.在EF與MN互相平分.
ABCD中,AE⊥BC,CF⊥AD,DN=BM.求證:
分析 只要證明ENFM是平行四邊形即可,由已知,提供的等量要素很多,可從全等三角形下手.
證 因?yàn)锳BCD是平行四邊形,所以
AD
BC,AB
CD,∠B=∠D.
又AE⊥BC,CF⊥AD,所以AECF是矩形,從而
AE=CF.
所以
Rt△ABE≌Rt△CDF(HL,或AAS),BE=DF.又由已知BM=DN,所以
△BEM≌△DFN(SAS),ME=NF. ①
又因?yàn)锳F=CE,AM=CN,∠MAF=∠NCE,所以
△MAF≌△NCE(SAS),所以 MF=NF. ②
由①,②,四邊形ENFM是平行四邊形,從而對(duì)角線EF與MN互相平分.
例2 如圖2-33所示.Rt△ABC中,∠BAC=90°,AD⊥BC于D,BG平分∠ABC,EF∥BC且交AC于F.求證:AE=CF.
分析 AE與CF分處于不同的位置,必須通過添加輔助線使兩者發(fā)生聯(lián)系.若作GH⊥BC于H,由于BG是∠ABC的平分線,故AG=GH,易知△ABG≌△HBG.又連接EH,可證△ABE≌△HBE,從而AE=HE.這樣,將AE“轉(zhuǎn)移”到EH位置.設(shè)法證明EHCF為平行四邊形,問題即可獲解.
證 作GH⊥BC于H,連接EH.因?yàn)锽G是∠ABH的平分線,GA⊥BA,所以GA=GH,從而
△ABG≌△HBG(AAS),所以 AB=HB. ①
在△ABE及△HBE中,∠ABE=∠CBE,BE=BE,所以 △ABE≌△HBE(SAS),所以 AE=EH,∠BEA=∠BEH.
下面證明四邊形EHCF是平行四邊形.
因?yàn)锳D∥GH,所以
∠AEG=∠BGH(內(nèi)錯(cuò)角相等). ②
又∠AEG=∠GEH(因?yàn)椤螧EA=∠BEH,等角的補(bǔ)角相等),∠AGB=∠BGH(全等三角形對(duì)應(yīng)角相等),所以
∠AGB=∠GEH.
從而
EH∥AC(內(nèi)錯(cuò)角相等,兩直線平行).
由已知EF∥HC,所以EHCF是平行四邊形,所以
FC=EH=AE.
說明 本題添加輔助線GH⊥BC的想法是由BG為∠ABC的平分線的信息萌生的(角平分線上的點(diǎn)到角的兩邊距離相等),從而構(gòu)造出全等三角形ABG與△HBG.繼而發(fā)現(xiàn)△ABE≌△HBE,完成了AE的位置到HE位置的過渡.這樣,證明EHCF是平行四邊形就是順理成章的了.
人們?cè)趯W(xué)習(xí)中,經(jīng)過刻苦鉆研,形成有用的經(jīng)驗(yàn),這對(duì)我們探索新的問題是十分有益的.
例3 如圖2-34所示.∠EMC=3∠BEM.
ABCD中,DE⊥AB于E,BM=MC=DC.求證:
分析 由于∠EMC是△BEM的外角,因此∠EMC=∠B+∠BEM.從而,應(yīng)該有∠B=2∠BEM,這個(gè)論斷在△BEM內(nèi)很難發(fā)現(xiàn),因此,應(yīng)設(shè)法通過添加輔助線的辦法,將這兩個(gè)角轉(zhuǎn)移到新的位置加以解決.利用平行四邊形及M為BC中點(diǎn)的條件,延長(zhǎng)EM與DC延長(zhǎng)線交于F,這樣∠B=∠MCF及∠BEM=∠F,因此,只要證明∠MCF=2∠F即可.不難發(fā)現(xiàn),△EDF為直角三角形(∠EDF=90°)及M為斜邊中點(diǎn),我們的證明可從這里展開.
證 延長(zhǎng)EM交DC的延長(zhǎng)線于F,連接DM.由于CM=BM,∠F=∠BEM,∠MCF=∠B,所以
△MCF≌△MBE(AAS),所以M是EF的中點(diǎn).由于AB∥CD及DE⊥AB,所以,DE⊥FD,三角形DEF是直角三角形,DM為斜邊的中線,由直角三角形斜邊中線的性質(zhì)知
∠F=∠MDC,又由已知MC=CD,所以
∠MDC=∠CMD,則
∠MCF=∠MDC+∠CMD=2∠F.
從而
∠EMC=∠F+∠MCF=3∠F=3∠BEM.
例4 如圖2-35所示.矩形ABCD中,CE⊥BD于E,AF平分∠BAD交EC延長(zhǎng)線于F.求證:CA=CF.
分析 只要證明△CAF是等腰三角形,即∠CAF=∠CFA即可.由于∠CAF=45°-∠CAD,所以,在添加輔助線時(shí),應(yīng)設(shè)法產(chǎn)生一個(gè)與∠CAD相等的角a,使得∠CFA=45°-a.為此,延長(zhǎng)DC交AF于H,并設(shè)AF與BC交于G,我們不難證明∠FCH=∠CAD.
證 延長(zhǎng)DC交AF于H,顯然∠FCH=∠DCE.又在Rt△BCD中,由于CE⊥BD,故∠DCE=∠DBC.因?yàn)榫匦螌?duì)角線相等,所以△DCB≌△CDA,從而∠DBC=∠CAD,因此,∠FCH=∠CAD. ①
又AG平分∠BAD=90°,所以△ABG是等腰直角三角形,從而易證△HCG也是等腰直角三角形,所以∠CHG=45°.由于∠CHG是△CHF的外角,所以
∠CHG=∠CFH+∠FCH=45°,所以 ∠CFH=45°-∠FCH. ②
由①,②
∠CFH=45°-∠CAD=∠CAF,于是在三角形CAF中,有
CA=CF.
例5 設(shè)正方形ABCD的邊CD的中點(diǎn)為E,F(xiàn)是CE的中點(diǎn)(圖2-36).求證:
分析 作∠BAF的平分線,將角分為∠1與∠2相等的兩部分,設(shè)法證明∠DAE=∠1或∠2.
證 如圖作∠BAF的平分線AH交DC的延長(zhǎng)線于H,則∠1=∠2=∠3,所以
FA=FH.
設(shè)正方形邊長(zhǎng)為a,在Rt△ADF中,從而
所以 Rt△ABG≌Rt△HCG(AAS),從而
Rt△ABG≌Rt△ADE(SAS),例6 如圖2-37所示.正方形ABCD中,在AD的延長(zhǎng)線上取點(diǎn)E,F(xiàn),使DE=AD,DF=BD,連接BF分別交CD,CE于H,G.求證:△GHD是等腰三角形.
分析 準(zhǔn)確地畫圖可啟示我們證明∠GDH=∠GHD.
證 因?yàn)镈EBD=FD,所以
BC,所以四邊形BCED為平行四邊形,所以∠1=∠4.又
所以 BC=GC=CD.
因此,△DCG為等腰三角形,且頂角∠DCG=45°,所以
又
所以 ∠HDG=∠GHD,從而GH=GD,即△GHD是等腰三角形.
練習(xí)十二
1.如圖2-38所示.DE⊥AC,BF⊥AC,DE=BF,∠ADB=∠DBC.求證:四邊形ABCD是平行四邊形.
2.如圖2-39所示.在平行四邊形ABCD中,△ABE和△BCF都是等邊三角形.求證:△DEF是等邊三角形.
3.如圖2-40所示.CB于E.求證:BE=CF.
ABCD中,AF平分∠BAD交BC于F,DE⊥AF交
4.如圖2-41所示.矩形ABCD中,F(xiàn)在CB延長(zhǎng)線上,AE=EF,CF=CA.求證:BE⊥DE.
5.如圖2-42所示.在正方形ABCD中,CE垂直于∠CAB的平分
第五篇:全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集第23講 幾何不等式
全國初中數(shù)學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)(八年級(jí))教學(xué)案全集
第二十三講 幾何不等式
平面圖形中所含的線段長(zhǎng)度、角的大小及圖形的面積在許多情形下會(huì)呈現(xiàn)不等的關(guān)系.由于這些不等關(guān)系出現(xiàn)在幾何問題中,故稱之為幾何不等式.
在解決這類問題時(shí),我們經(jīng)常要用到一些教科書中已學(xué)過的基本定理,本講的主要目的是希望大家正確運(yùn)用這些基本定理,通過幾何、三角、代數(shù)等解題方法去解決幾何不等式問題.這些問題難度較大,在解題中除了運(yùn)用不等式的性質(zhì)和已經(jīng)證明過的不等式外,還需考慮幾何圖形的特點(diǎn)和性質(zhì).
幾何不等式就其形式來說不外乎分為線段不等式、角不等式以及面積不等式三類,在解題中不僅要用到一些有關(guān)的幾何不等式的基本定理,還需用到一些圖形的面積公式.下面先給出幾個(gè)基本定理.
定理1 在三角形中,任兩邊之和大于第三邊,任兩邊之差小于第三邊.
定理2 同一個(gè)三角形中,大邊對(duì)大角,小邊對(duì)小角,反之亦然.
定理3 在兩邊對(duì)應(yīng)相等的兩個(gè)三角形中,第三邊大的,所對(duì)的角也大,反之亦然.
定理4 三角形內(nèi)任一點(diǎn)到兩頂點(diǎn)距離之和,小于另一頂點(diǎn)到這兩頂點(diǎn)距離之和.
定理5 自直線l外一點(diǎn)P引直線l的斜線,射影較長(zhǎng)的斜線也較長(zhǎng),反之,斜線長(zhǎng)的射影也較長(zhǎng).
說明 如圖2-135所示.PA,PB是斜線,HA和HB分別是PA和PB在l上的射影,若HA>HB,則PA>PB;若PA>PB,則HA>HB.事實(shí)上,由勾股定理知
PA2-HA2=PH2=PB2-HB2,所以
PA2-PB2=HA2-HB2.
從而定理容易得證.
定理6 在△ABC中,點(diǎn)P是邊BC上任意一點(diǎn),則有
PA≤max{AB,AC},當(dāng)點(diǎn)P為A或B時(shí)等號(hào)成立.
說明 max{AB,AC}表示AB,AC中的較大者,如圖2-136所示,若P在線段BH上,則由于PH≤BH,由上面的定理5知PA≤BA,從而
PA≤max{AB,AC}.
同理,若P在線段HC上,同樣有PA≤max{AB,AC}.
例1 在銳角三角形ABC中,AB>AC,AM為中線,P為△AMC內(nèi)一點(diǎn),證明:PB>PC(圖2-137).
證 在△AMB與△AMC中,AM是公共邊,BM=MC,且AB>AC,由定理3知,∠AMB>∠AMC,所以∠AMC<90°.
過點(diǎn)P作PH⊥BC,垂足為H,則H必定在線段BM的延長(zhǎng)線上.如果H在線段MC內(nèi)部,則
BH>BM=MC>HC.
如果H在線段MC的延長(zhǎng)線上,顯然BH>HC,所以PB>PC.
例2 已知P是△ABC內(nèi)任意一點(diǎn)(圖2-138).
(1)求證:
<a+b+c;
(2)若△ABC為正三角形,且邊長(zhǎng)為1,求證:
PA+PB+PC<2.
證(1)由三角形兩邊之和大于第三邊得
PA+PB>c,PB+PC>a,PC+PA>b.把這三個(gè)不等式相加,再兩邊除以2,便得
又由定理4可知
PA+PB<a+b,PB+PC<b+c,PC+PA<c+a.
把它們相加,再除以2,便得
PA+PB+PC<a+b+c.
所以
(2)過P作DE∥BC交正三角形ABC的邊AB,AC于D,E,如圖2-138所示.于是
PA<max{AD,AE}=AD,PB<BD+DP,PC<PE+EC,所以
PA+PB+PC<AD+BD+DP+PE+EC
=AB+AE+EC=2.
例3 如圖2-139.在線段BC同側(cè)作兩個(gè)三角形ABC和DBC,使得AB=AC,DB>DC,且AB+AC=DB+DC.若AC與BD相交于E,求證:AE>DE.
證 在DB上取點(diǎn)F,使DF=AC,并連接AF和AD.由已知2DB>DB+DC
=AB+AC=2AC,所以 DB>AC.
由于DB+DC=AB+AC=2AC,所以
DC+BF=AC=AB.
在△ABF中,AF>AB-BF=DC.
在△ADC和△ADF中,AD=AD,AC=DF,AF>CD.
由定理3,∠1>∠2,所以
AE>DE.
例4 設(shè)G是正方形ABCD的邊DC上一點(diǎn),連結(jié)AG并延長(zhǎng)交BC延長(zhǎng)線于K,求證:
分析 在不等式兩邊的線段數(shù)不同的情況下,一般是設(shè)法構(gòu)造其所
為邊的三角形.
證 如圖2-140,在GK上取一點(diǎn)M,使GM=MK,則
在Rt△GCK中,CM是GK邊上的中線,所以
∠GCM=∠MGC.
而∠ACG=45°,∠MGC>∠ACG,于是
∠MGC>45°,所以
∠ACM=∠ACG+∠GCM>90°.
由于在△ACM中∠ACM>∠AMC,所以AM>AC.故
例5 如圖2-141.設(shè)BC是△ABC的最長(zhǎng)邊,在此三角形內(nèi)部任選一點(diǎn)O,AO,BO,CO分別交對(duì)邊于A′,B′,C′.證明:
(1)OA′+OB′+OC′<BC;
(2)OA′+OB′+OC′≤max{AA′,BB′,CC′}.
證(1)過點(diǎn)O作OX,OY分別平行于邊AB,AC,交邊BC于X,Y點(diǎn),再過X,Y分別作XS,YT平行于CC′和BB′交AB,AC于S,T.由于△OXY∽△ABC,所以XY是△OXY的最大邊,所以
OA′<max{OX,OY}≤XY.
又△BXS∽△BCC′,而BC是△BCC′中的最大邊,從而BX也是△BXS中的最大邊,而且SXOC′是平行四邊形,所以
BX>XS=OC′.
同理
CY>OB′.
所以
OA′+OB′+OC′<XY+BX+CY=BC.
所以
OA′+OB′+OC′=x·AA′+y·BB′+z·CC′
≤(x+y+z)max{AA′,BB′,CC′}
=max{AA′,BB′,CC′}
下面我們舉幾個(gè)與角有關(guān)的不等式問題.
例6 在△ABC中,D是中線AM上一點(diǎn),若∠DCB>∠DBC,求證:∠ACB>∠ABC(圖2-142).
證 在△BCD中,因?yàn)椤螪CB>∠DBC,所以BD>CD.
在△DMB與△DMC中,DM為公共邊,BM=MC,并且BD>CD,由定理3知,∠DMB>∠DMC.在△AMB與△AMC中,AM是公共邊,BM=MC,且∠AMB>∠AMC,由定理3知,AB>AC,所以
∠ACB>∠ABC.
說明 在證明角的不等式時(shí),常常把角的不等式轉(zhuǎn)換成邊的不等式.
證 由于AC>AB,所以∠B>∠C.作∠ABD=∠C,如圖2
即證BD∠CD.因?yàn)椤鰾AD∽△CAB,即 BC>2BD.
又 CD>BC-BD,所以
BC+CD>2BD+BC-BD,所以 CD>BD.
從而命題得證.
例8 在銳角△ABC中,最大的高線AH等于中線BM,求證:∠B<60°(圖2-144).
證 作MH1⊥BC于H1,由于M是中點(diǎn),所以
于是在Rt△MH1B中,∠MBH1=30°.
延長(zhǎng)BM至N,使得MN=BM,則ABCN為平行四邊形.因?yàn)锳H為最A(yù)BC中的最短邊,所以
AN=BC<AB,從而
∠ABN<∠ANB=∠MBC=30°,∠B=∠ABM+∠MBC<60°.
下面是一個(gè)非常著名的問題——費(fèi)馬點(diǎn)問題.
例9 如圖2-145.設(shè)O為△ABC內(nèi)一點(diǎn),且
∠AOB=∠BOC=∠COA=120°,P為任意一點(diǎn)(不是O).求證:
PA+PB+PC>OA+OB+OC.
證 過△ABC的頂點(diǎn)A,B,C分別引OA,OB,OC的垂線,設(shè)這三條垂線的交點(diǎn)為A1,B1,C1(如圖2-145),考慮四邊形AOBC1.因?yàn)?/p>
∠OAC1=∠OBC1=90°,∠AOB=120°,所以∠C1=60°.同理,∠A1=∠B1=60°.所以△A1B1C1為正三角形.
設(shè)P到△A1B1C1三邊B1C1,C1A1,A1B1的距離分別為ha,hb,hc,且△A1B1C1的邊長(zhǎng)為a,高為h.由等式
S△A1B1C1=S△PB1C1+S△PC1A1+S△PA1B1
知
所以 h=ha+hb+hc.
這說明正△A1B1C1內(nèi)任一點(diǎn)P到三邊的距離和等于△A1B1C1的高h(yuǎn),這是一個(gè)定值,所以
OA+OB+OC=h=定值.
顯然,PA+PB+PC>P到△A1B1C1三邊距離和,所以
PA+PB+PC>h=OA+OB+OC.
這就是我們所要證的結(jié)論.
由這個(gè)結(jié)論可知O點(diǎn)具有如下性質(zhì):它到三角形三個(gè)頂點(diǎn)的距離和小于其他點(diǎn)到三角形頂點(diǎn)的距離和,這個(gè)點(diǎn)叫費(fèi)馬點(diǎn).
練習(xí)二十三
1.設(shè)D是△ABC中邊BC上一點(diǎn),求證:AD不大于△ABC中的最大邊.
2.AM是△ABC的中線,求證:
3.已知△ABC的邊BC上有兩點(diǎn)D,E,且BD=CE,求證:AB+AC>AD+AE.
4.設(shè)△ABC中,∠C>∠B,BD,CE分別為∠B與∠C的平分線,求證:BD>CE.
5.在△ABC中,BE和CF是高,AB>AC,求證:
AB+CF≥AC+BE.
6.在△ABC中,AB>AC,AD為高,P為AD上的任意一點(diǎn),求證:
PB-PC>AB-AC.
7.在等腰△ABC中,AB=AC.
(1)若M是BC的中點(diǎn),過M任作一直線交AB,AC(或其延長(zhǎng)線)于D,E,求證:2AB<AD+AE.
(2)若P是△ABC內(nèi)一點(diǎn),且PB<PC,求證:∠APB>∠APC.