例题 01 平行四边形中的小三角形周长 知识清单例题
题目
如图, 已知 的对角线 AC, BD 交于点 O, 且 AC = 8, BD = 10, AB = 5, 则 的周长为 ____.

答案与解析
解析
,,。因此 周长为 。两条对角线并不等长,不能取 。
本题结论
14。
约 15128 字大约 50 分钟
平行四边形是共同基础,矩形多了直角,菱形多了邻边相等,正方形兼有二者。证明时先分清已有哪一类图形,再决定还缺什么条件;计算时把四边形拆成有依据的三角形。
两组对边分别平行的四边形叫作平行四边形。顶点字母须沿边界顺次命名;本页的四边形均指简单、非退化图形。

| 对象 | 性质 | 从哪里来 |
|---|---|---|
| 两组对边 | 分别平行且相等 | 平行是定义;连一条对角线,由两组内错角及公共边 ASA 得两三角形全等 |
| 角 | 邻角互补,对角相等 | 两组平行线的同旁内角互补,再作等量相减 |
| 对角线 | 在同一点互相平分 | 在 AOB,COD 中用平行所得等角和对边相等作 ASA |
| 面积 | 底×对应的垂直高 | 将一端突出部分平移到另一端,拼成同底同高的矩形 |
一条对角线分出两个全等三角形;两条对角线分出四个等面积三角形,但一般只有两两相对的三角形全等。等面积不等于全等。
对角线交点 O 是对称中心,绕它旋转180°,A,C 与 B,D 分别交换。因此任何过 O 的直线都把图形分成两个全等部分,面积和周长均相等。

反过来,若一条直线平分此凸图形的面积,它必过中心:与它平行且过中心的直线本已平分面积;两线若不重合,中间会截出正面积条带,原直线两侧面积便不可能仍相等。
| 充分条件 | 证明路线 |
|---|---|
| 两组对边分别平行 | 定义 |
| 两组对边分别相等 | 连一条对角线,由 SSS 得全等,再用内错角相等判平行 |
| 同一组对边平行且相等 | 连对角线,借平行内错角、共边作 SAS,补出另一组平行 |
| 两组对角分别相等 | 总内角和360°,推出每对邻角和180°,再判两组平行 |
| 两条对角线互相平分 | 两组半对角线与对顶角作 SAS,得到两组内错角相等 |
“平行且相等”必须说的是同一组对边;“互相平分”必须是两条对角线在同一交点分别被平分。 一组平行、另一组相等,不属于第三条判据。
两条不同平行直线之间的距离,是一条线上任一点到另一条线的垂直距离,处处相等。
图中两垂线互相平行,配合原两条平行线构成平行四边形,故两条垂线段相等。若改用两条互相平行的斜线段跨接两条直线,它们也相等,理由仍是平行四边形的对边相等。
斜跨段的长度不是两平行线间的距离。任意两条跨段若不互相平行,也不保证相等。同底或等底、同高或等高的平行四边形面积相等,三角形也可按同底等高替换面积。
有一个直角的平行四边形是矩形。由邻角互补、对角相等,四个角全为直角。
等对角线的证明: 比较 △ABD 与 △BAC,有 AB 公共、AD=BC、两夹角都是直角,SAS 得全等,故 BD=AC。
等对角线判矩形: 已知平行四边形且 AC=BD,用 AB 公共、AD=BC 作 SSS 得 △BAD≅△ABC,从而两邻角相等;它们又互补,只能各为90°。一般四边形若没有平行基础,仅两对角线相等还不够。
有一组邻边相等的平行四边形是菱形;等价地,四边都相等的简单非退化四边形是菱形。四边等先由 SSS 得内错角相等,保证两组对边平行。
| 性质 | 理由或用途 |
|---|---|
| 四边相等 | 周长除以4求边长 |
| 两对角线互相垂直平分 | 用半条对角线构造直角三角形 |
| 每条对角线平分对应一组对角 | 将整个顶角与半角区分开 |
| 两条对角线所在直线为对称轴 | 非正方形菱形有2条轴;正方形特例有4条 |
设对角线交于 O。由 AB=AD、BO=DO、AO 公共,SSS 得 △AOB≅△AOD。相等的两个邻补角 ∠AOB,∠AOD 各为90°,并得 ∠BAO=∠DAO。其他顶点同理。四个半三角形由两条半对角线及夹直角又可证全等。
判定方向: 在平行四边形基础上,邻边相等或对角线垂直都能判菱形。后者用 AO 公共、BO=DO 与夹直角作 SAS,得到 AB=AD。若一条对角线平分一顶角,也可借平行内错角在一个三角形中得到等底角,进而得到邻边相等。
菱形可以用两种面积式:
S=底×对应高=21×两条完整对角线的乘积.
后一公式其实适用于任何对角线互相垂直的凸四边形,不要求对角线互相平分。设交点为 O,四个小直角三角形面积相加:
S=21(AO⋅BO+BO⋅CO+CO⋅DO+DO⋅AO)=21(AO+CO)(BO+DO)=21AC⋅BD.
这里交点在两条有限对角线内部,所以各段可以按正长度相加。输入若是半对角线,要先倍回完整长度;若对角线不垂直,不能无条件套积的一半。
一组邻边相等且有一个直角的平行四边形是正方形。它同时是矩形和菱形,因而有四等边、四直角、等长且互相垂直平分的对角线,每条对角线将对应直角平分为45°。
边长 s、对角线长 d 时,等腰直角三角形给 d2=2s2,所以 S=s2=d2/2。不能把对角线当边长直接平方。
| 已知基础 | 再增加什么即可判正方形 |
|---|---|
| 矩形 | 邻边相等,或两对角线垂直 |
| 菱形 | 一个直角,或两对角线相等 |
| 平行四边形 | 同时获得矩形与菱形的条件 |
| 一般四边形 | 两对角线等长、垂直且互相平分,三项齐全 |
一般不保证,不等于绝不可能。矩形可以有垂直对角线,菱形可以有等长对角线,那就是它们的正方形特例。平行四边形也可能有对称轴,不能把“并非所有都有”写成“所有都没有”。
十字垂线:比较的是跨越对边的完整线段。 下图的两线段分别跨越两组对边,且互相垂直。
第一图比较 △ADE 与 △BAF:AD=BA,两直角相等;AE⊥BF、AD⊥BA 使 ∠DAE=∠ABF,由 ASA 得全等,故 AE=BF。后两图可将跨段平行移动到从顶点出发,利用同一组平行线间同向跨段等长,再化回第一图。普通矩形两组宽度不同,任意垂直的半截线段也不符合这个结论。
45°半角:把散段接成一条。 E,F 分别在 BC,CD 上,且 ∠EAF=45∘。

把 △ADF 绕 A 旋转90°到 △ABG,G 在 BC 经 B 的反向延长线上。旋转给 AG=AF、BG=DF、∠BAG=∠DAF。原直角去掉45°后,∠BAE+∠DAF=45∘,故 ∠EAG=∠EAF。再用公共边 AE 作 SAS,得 △AEG≅△AEF。
因此 EF=EG=BE+DF,两三角形面积也相等。等式中的“加”依赖 G,B,E 的顺序;点在延长线上时须重读角和点序,不能直接照搬。边端的退化小三角形须另作直接核验。
中心直角:先确认等距,再割补。 O 为正方形中心,E,F 在相邻边 AB,BC 上,且 ∠EOF=90∘。
OA=OB,∠OAB=∠OBF=45∘。由 ∠AOB=∠EOF=90∘ 同减 ∠EOB,得到 ∠AOE=∠BOF,ASA 得 △AOE≅△BOF。将 BEOF 中的 △BOF 换成等面积的 △AOE,恰拼成 △AOB,所以面积为原正方形的四分之一。
这个模型需要中心等距、相邻有限边和完整区域条件。两正方形重叠题还要核其他两边有没有切入目标区域,不能只凭一个直角就写四分之一。原书另列的三角形迁移图如下,若不补等腰、中点或等距条件,不能作无条件推广。
本资料的梯形指恰有一组对边平行、另一组不平行的四边形。平行的两边叫底,另两边叫腰。梯形可以有对称轴,但没有对称中心;若半转后重合,就会迫使两组对边都平行。
| 辅助线 | 希望得到的结构 |
|---|---|
| 从上底两端作高 | 将两腰放入直角三角形 |
| 平移一条对角线 | 把两条原对角线转到同一个三角形中 |
| 延长两腰 | 得到有公共顶角的两三角形,后续可比较形状 |
| 连接一腰端点与另一腰中点并延长 | 借半腰相等与平行角构造全等,转移等面积块 |
| 平移一腰 | 分出一个平行四边形和一个三角形,将两底差集中 |
辅助线不是越多越好,先看目标是长度、角还是面积,再选择要搬动的对象。延长两腰仅给公共角,并不自动使两三角形全等。
已知平行四边形,先标对边相等与两对角互平分,再寻找目标三角形。矩形还能给半对角线相等,菱形还能给对角垂直与顶角平分;不要把后两类的额外性质无条件送给一般平行四边形。
题目
如图, 已知 □ABCD 的对角线 AC, BD 交于点 O, 且 AC = 8, BD = 10, AB = 5, 则 △OCD 的周长为 ____.

解析
CD=AB=5,OC=AC/2=4,OD=BD/2=5。因此 △OCD 周长为 5+4+5=14。两条对角线并不等长,不能取 OC=OD。
本题结论
14。
题目
如图, 在矩形 ABCD 中, 对角线 AC, BD 相交于点 O, ∠BOC=120∘ , AB = 6. 求对角线的长.

解析
矩形对角线相等且互平分,所以 OA=OB。A,O,C 共线,得 ∠AOB=180∘−120∘=60∘。等腰三角形 AOB 的顶角为60°,故为等边三角形,OA=AB=6。于是 AC=2OA=12,BD=AC=12。
本题结论
两条对角线长都为12。
题目
如图,在菱形 ABCD 中, ∠D=150∘ ,则 ∠1= ____°.

解析
对角相等给 ∠B=∠D=150∘,且 AB=BC,所以 △ABC 的两底角各为 (180∘−150∘)/2=15∘。
图中角1是 ∠BAC,不是整个菱形在 A 处的30°内角。
本题结论
15∘。
用平行线把一个半角移进同一个三角形,与另一个半角组成等底角,便得到等腰。求目标线段时,再按实际点序相加或相减,不把图中的重叠段漏掉。
题目
如图, 在 □ABCD 中, AB=8 , AD=5 , ∠DAB , ∠ABC 的平分线 AE , BF 分别与直线 CD 交于点 E , F , 求 EF 的长.

解析
CD=AB=8,AD=BC=5。AE 平分 ∠DAB,且 AB∥CD,所以 ∠DEA=∠EAB=∠DAE,得 DE=AD=5。同理,CF=BC=5。
按图 D,F,E,C 顺次共线,两段 DE,CF 的重叠为 EF,故
EF=DE+CF−CD=5+5−8=2.
若换了点序,不能机械保留同一个减法式。
本题结论
EF=2。
题目
(2024 广东广州)如图,□ABCD 中,BC=2,点 E 在 DA 的延长线上,BE=3,若 BA 平分 ∠EBC ,则 DE= ____.
解析
BC∥AD,AD=BC=2。BA 平分 ∠EBC,故 ∠CBA=∠EBA;平行又给 ∠CBA=∠BAE,从而 AE=BE=3。
D,A,E 顺次共线,DE=DA+AE=2+3=5。
本题结论
DE=5。
题目
如图,在平行四边形 ABCD 中,对角线 AC,BD 相交于点 O,分别过点 A,C 作 AE⊥BD,CF⊥BD ,垂足分别为 E,F.AC 平分 ∠DAE .
(1) 若 ∠AOE=50∘ ,求 ∠ACB 的度数.
(2) 求证: AE = CF.

解析
(1)△AEO 在 E 处为直角,∠EAO=90∘−50∘=40∘。AC 平分 ∠DAE,得 ∠OAD=40∘。由 AD∥BC 得 ∠ACB=40∘。
(2)对角线互平分给 AO=CO;∠AEO=∠CFO=90∘,∠EOA=∠FOC 为对顶角。由 AAS,△AEO≅△CFO,故 AE=CF。
本题结论
(1)40∘;(2)AE=CF。
把已有条件与判据逐项配对。尚未证明是平行四边形时,不能先用对边相等;尚未证明是矩形时,不能先用等对角线。开放补条件题要补尚未有的条件,而不是重复原已知。
题目
(2024 湖南) 如图, 在四边形 ABCD 中, AB∥CD , 点 E 在边 AB 上, ____.
请从“① ∠B=∠AED ;② AE=BE,AE=CD ”这两组条件中任选一组作为已知条件,填在横线上(填序号),再解决下列问题:
(1) 求证: 四边形 BCDE 为平行四边形.
(2) 若 AD⊥AB,AD=8,BC=10 , 求线段 AE 的长.
解析
(1)选择①:∠B=∠AED,按图中的同位角关系得 BC∥DE;又 BE∥CD,两组对边分别平行,故 BCDE 为平行四边形。
选择②:由 AE=BE、AE=CD 得 BE=CD;又 BE∥CD,同一组对边平行且相等,也可判定。
(2)判定后才能用 DE=BC=10。在直角三角形 ADE 中,AE=102−82=6。
本题结论
两组条件都可选;(1)BCDE 为平行四边形;(2)AE=6。
题目
(2024 湖北武汉)如图,在□ABCD 中,点 E, F 分别在边 BC, AD 上, AF = CE.
(1) 求证: △ABE≅△CDF.
(2) 连接 EF. 请添加一个与线段相关的条件, 使四边形 ABEF 是平行四边形。(不需要说明理由)
解析
(1)原平行四边形给 AB=CD、AD=BC、∠B=∠D。又 AF=CE,所以 DF=AD−AF=BC−CE=BE。由两边及夹角相等,△ABE≅△CDF(SAS)。
(2)可补 AF=BE。原有 AF∥BE,添同一组对边相等后,即可判四边形 ABEF 为平行四边形。
本题结论
(1)△ABE≅△CDF;(2)例如 AF=BE。
题目
如原图,在四边形ABCD中,AB∥CD,∠BAD=90∘,AB=5,BC=12,AC=13。求证:四边形ABCD是矩形。
解析
由 AB∥CD、∠BAD=90∘,得 ∠ADC=90∘。在 △ABC 中,52+122=132,由勾股定理逆定理,最长边 AC 对面的 ∠B=90∘。
四边形已有三个直角,所以第四角也为90°,ABCD 是矩形。不是由最初一个直角就能直接判定。
本题结论
ABCD 是矩形。
题目
如图, 在 △ABC 中, 点 O 是边 AC 上一动点, 过点 O 作直线 MN∥BC . 设 MN 交 ∠ACB 的平分线于点 E , 交 △ABC 的外角 ∠ACD 的平分线于点 F .
(1) 求证: OE = OF.
(2) 当点 O 在边 AC 上运动到什么位置时, 四边形 AECF 是矩形? 并说明理由.

解析
(1)外角平分给 ∠ACF=∠FCD,平行给 ∠FCD=∠CFO,所以 OF=OC。同理,内角平分与平行给 OE=OC,故 OE=OF。
(2)当 O 为 AC 中点时,AO=OC,配合 EO=FO,新图的两对角线互相平分,先得平行四边形。内外角邻补,两平分线夹角为
∠ECF=21(∠ACB+∠ACD)=90∘,
因此成为矩形。反过来,若已是矩形,对角线必互相平分,交点 O 必为 AC 中点,所以这一位置也是必要的。O=C 时图形退化,不能称为矩形。
本题结论
(1)OE=OF;(2)O 为 AC 中点时,且仅此时为矩形。
题目
(2024甘肃兰州)如图,在 △ABC 中, AB=AC,D 是 BC 的中点, CE∥AD,AE⊥AD,EF⊥AC.
(1) 求证: 四边形 ADCE 是矩形.
(2) 若 BC=4, CE=3, 求 EF 的长.

解析
(1)AB=AC 且 D 为 BC 中点,三线合一给 AD⊥BC。结合 CE∥AD、AE⊥AD,得到 ∠ADC=∠DCE=∠EAD=90∘,故 ADCE 为矩形。
(2)CD=BC/2=2,矩形给 AE=CD=2、∠AEC=90∘,所以 AC=22+32=13。
同一个三角形 AEC 用两种底高表示面积,AC⋅EF=AE⋅CE=6,因此 EF=6/13=613/13。
本题结论
(1)ADCE 为矩形;(2)EF=613/13。
题目
如图所示, □ABCD 的对角线 AC 的垂直平分线与 AD, BC, AC 分别相交于点 E, F, O, 连接 AF, EC. 四边形 AFCE 是菱形吗? 为什么?

解析
方法一:AD∥BC,故 ∠EAO=∠FCO;AO=CO,∠AOE=∠COF=90∘。ASA 得 △AOE≅△COF,所以 AE=CF。结合 AE∥CF,先判 AFCE 为平行四边形;其对角线 AC⊥EF,再判菱形。
方法二:中垂线性质给 AE=EC、AF=FC。由等腰及平行得到 ∠ECA=∠EAC=∠FCA。△ECO,△FCO 有两个等角及共同夹边 CO,ASA 得 EC=FC。于是四边 AE=EC=CF=FA,直接判菱形。
本题结论
AFCE 是菱形。
题目
(1)如图, 在平行四边形 ABCD 中, AC 与 BD 相交于点 O, ∠OAB=∠OBA .
(1) 证明: 平行四边形 ABCD 是矩形.
(2) 请添加一个条件使矩形 ABCD 为正方形.

(2)(2024 黑龙江龙东地区) 如图, 在菱形 ABCD 中, 对角线 AC, BD 相交于点 O, 请添加一个条件: , 使得菱形 ABCD 为正方形.

解析
(1)∠OAB=∠OBA,所以 OA=OB。原平行四边形又给 OA=OC、OB=OD,故 AC=2OA=2OB=BD,先判矩形。再加 AC⊥BD,便同时具有菱形条件,成为正方形;也可加 AB=BC。
(2)原图已是菱形,可加 AC=BD,使其又是矩形,进而为正方形;也可加一个角为90°。不能只重复菱形本有的“对角线垂直”作为新条件。
本题结论
(1)原图为矩形,再添例如 AC⊥BD;(2)例如 AC=BD。答案均不唯一。
题目
如图, 在 □ABCD 中, 对角线 AC,BD 交于点 O,E 是 BD 延长线上的点, 且 EA=EC .
(1) 求证: 四边形 ABCD 是菱形.
(2) 若 ∠DAC=∠EAD+∠AED ,求证:四边形 ABCD 是正方形.

解析
(1)AO=CO,且 EA=EC,所以 E 在 AC 中垂线上。O 是中点,E=O,故直线 EO 就是中垂线。E,O,B,D 共线,得 AC⊥BD,平行四边形因而是菱形。
(2)按图 B,D,E 顺次共线,∠ADB 是 △ADE 的外角,
∠ADB=∠EAD+∠AED=∠DAC.
在 △AOD 中得到等底角,故 AO=DO。原两对角线互平分,得 AC=2AO=2DO=BD。菱形又有等对角线,所以是正方形。
本题结论
(1)ABCD 是菱形;(2)加所给角条件后是正方形。
菱形两对角线垂直平分,先用半条对角线构成的直角三角形求长度。求整图面积时恢复完整对角线;若求高,用“对角线积半=底×高”表达同一面积。
题目
如图,已知菱形 ABCD 的周长为 24,一条对角线的长为 8,求该菱形的面积.

解析
边长 AB=24/4=6。不妨令 AC=8,则 OA=4。直角三角形 AOB 中,OB=62−42=25,所以完整对角线 BD=2OB=45。
S=21AC⋅BD=21×8×45=165.
两个因子一半分别来自“半条对角线”和“面积积半”,不能随意混抵。
本题结论
165。
题目
如图,已知某广场的菱形花坛 ABCD 的周长是 24m , ∠BAD=60∘ , 则对角线 AC 的长为 ( )
A. 63 m
B.6 m
C. 33 m
D.3 m

解析
每边为 24/4=6 m。AB=AD、∠BAD=60∘,所以 △ABD 为等边三角形,BD=6 m、OB=3 m。
直角三角形 AOB 中,OA=62−32=33 m,故 AC=2OA=63 m,选 A。B是另一对角线,C是半条目标对角线,D是半条另一对角线。
本题结论
A,63 m。
题目
如图,四边形 ABCD 是菱形,AC=8,DB=6,DH⊥AB 于点 H.求 DH 的长.

解析
OA=4、OB=3 且互相垂直,所以 AB=42+32=5。整图面积为 8×6/2=24。
以 AB 为底,高是 DH,因此 5DH=24,DH=24/5。这个高既不是半对角线,也不是菱形的边。
本题结论
DH=24/5。
目标线段若是一个小矩形的对角线,可先换成另一条对角线,再用点到直线的垂线段最短。还必须检查垂足能否取到,以及动点在端点时的小图是否退化。
题目
如图, 在 △ABC 中, ∠C=90∘,AC=BC=6,P 为边 AB 上一动点, 作 PD⊥BC 于点 D , PE⊥AC 于点 E , 求 DE 的最小值.
解析
当 P 在 AB 内部时,C,D,P,E 处已有三个直角,故 CDPE 是矩形,DE=CP。
于是目标转成固定点 C 到边 AB 上点 P 的最短距离。等腰三角形的高落在底边中点,垂足在允许范围内,最小值能够取到。AB=62+62=62,此时 CP 同时是直角三角形的斜边中线,故 CP=AB/2=32。
若 P=A 或 P=B,小矩形虽退化,直接计算 DE=6,仍大于 32。
本题结论
最小值为 32,当 P 为 AB 中点时取得。
平移保持整个图形的对应边角,翻折保持对应点到折痕上固定点的距离。先写出哪两个点对应,再列等边,不能将旁边一条看似相近的线段当作对应段。
题目
如图, 在矩形 ABCD 中, 连接对角线 AC、BD, 将 △ABC 沿 BC 方向平移, 使点 B 移到点 C 处, 得到 △DCE .
(1) 求证: △ACD≅△EDC.
(2)请探究 △BDE 的形状,并说明理由.

解析
(1)平移对应为 A→D、B→C、C→E,所以 CE=BC。矩形又给 AD=BC,故 AD=EC。CD 公共,∠ADC=∠ECD=90∘,由 SAS 得 △ACD≅△EDC。
(2)矩形有 AC=BD,平移有 DE=AC,所以 BD=DE,△BDE 是等腰三角形。等腰不是只由“平移”两个字得来,还用了原矩形的等对角线。
本题结论
(1)△ACD≅△EDC;(2)△BDE 为等腰三角形,BD=DE。
题目
(2024 江苏徐州) 如图, 将矩形纸片 ABCD 沿边 EF 折叠, 使点 D 在边 BC 中点 M 处. 若 AB = 4, BC = 6, 则 CF = ____.

解析
折痕上的 F 不动,原顶点 D 的像为 M,所以 DF=MF。CD=4、MC=3,设 CF=x,则 DF=4−x,且 0<x<4。
在直角三角形 MCF 中,
(4−x)2=32+x2.
展开并同减 x2,得 16−8x=9,所以 x=7/8。回验 DF=25/8,MF=9+49/64=25/8,且 0<7/8<4,位置与等距都符合。
本题结论
CF=7/8。
题目
如图, 将一边长为 12 的正方形纸片 ABCD 的顶点 A 折至 DC 边上的点 E 处, 使 DE = 5, 折痕为 PQ, 则 PQ 的长为 ( )
A.12
B.13
C.14
D.15

解析
翻折使 PQ 为 AE 的垂直平分线,所以 PQ⊥AE。作 QF⊥AD,则 QF=AB=AD=12。
△ADE 与 △QFP 的 D,F 均为直角,∠DAE=∠FQP 由两组垂直关系得到,再结合夹边 AD=QF,ASA 得全等。对应斜边 PQ=AE。
△ADE 在 D 处为直角,故 AE=122+52=13,选 B。12只代表正方形宽度,不是斜折痕长。
本题结论
B,PQ=13。
正方形对角线给45°;遇到相等边,再在具体三角形中形成等腰。两条边分散时,可利用正方形等边、夹直角及公共边作 SAS,将目标角或长度换到另一处。
题目
如图, 已知 P 是正方形 ABCD 对角线 BD 上一点, 且 BP = BC, 则 ∠ACP 的度数是 ____.

解析
BD 平分顶角,∠PBC=45∘。BP=BC,所以 △BPC 两底角各为 (180∘−45∘)/2=67.5∘。
AC 平分 C 处直角,∠BCA=45∘。依图中射线次序,∠ACP=67.5∘−45∘=22.5∘。P 并不是对角线交点,不能擅加中点条件。
本题结论
22.5∘。
题目
如图,在正方形 ABCD 中,E 是对角线 BD 上一点,AE 的延长线交 CD 于点 F,连接 CE.若 ∠BAE=56∘ ,则 ∠CEF= ____ ∘ .

解析
AB=BC,∠ABE=∠CBE=45∘,BE 公共,SAS 得 △ABE≅△CBE,所以 ∠BCE=56∘。
∠ECF=90∘−56∘=34∘。又 AB∥CD,给 ∠EFD=56∘;它是 △CEF 的外角,所以 ∠CEF=56∘−34∘=22∘。
本题结论
22∘。
题目
如图,在正方形 ABCD 中,点 E 在 BC 边的延长线上,点 F 在 CD 边的延长线上,且 CE=DF,连接 AE 和 BF 相交于点 M.求证:AE=BF.

解析
按图 B,C,E 与 C,D,F 分别顺次共线。由 BC=CD、CE=DF 得 BE=BC+CE=CD+DF=CF。
AB=BC,∠ABE=∠BCF=90∘,由 SAS 得 △AEB≅△BFC,所以 AE=BF。交点 M 不参与这一证明,不能因图形对称感就另称它为中点。
本题结论
AE=BF。
出现两个垂足时: 先用两组垂直形成的等角及正方形等边判直角三角形全等,把已知长度换到所求图形;再对共用同一线段的两个直角三角形分别识别斜边并写勾股式,用同一个平方量相等消去未知数的平方。设未知段前先核点序,避免把整段相加写成相减。
题目
(2024 北京) 如图, 在正方形 ABCD 中, 点 E 在 AB 上, AF⊥DE 于点 F, CG⊥DE 于点 G. 若 AD = 5, CG = 4, 则 △AEF 的面积为 ____.

解析
直角三角形 DCG 中,DG=52−42=3。△ADF 与 △DCG 均为直角三角形,AD=DC=5,两组垂直给 ∠DAF=∠CDG,由 AAS 得全等,所以 AF=DG=3、DF=CG=4。
设 EF=x>0。按 D,F,E 的次序,DE=4+x。分别在 AEF,ADE 中用勾股:
AE2=32+x2=(4+x)2−52.
展开消去 x2,得 18=8x,所以 x=9/4。因此 S△AEF=AF⋅EF/2=3×(9/4)/2=27/8。
本题结论
27/8。
替换面积的依据可以是全等,也可以是同底等高。必须明确哪一块换成哪一块、是否恰好拼成目标区域,不凭涂色或“模型名称”直接给比例。
题目
如图,正方形ABCD的边长为4,O为正方形ABCD的对角线的交点,正方形 A1B1C1O 绕点O旋转, A1O 交AB于E点, C1O 交BC于F点,则两个正方形重叠部分的面积为____.
已知图示重叠区域恰为四边形 BEOF,旋转正方形的另外两条边未切入这一区域。

解析
按题图,重叠区域为 BEOF。OA=OB,∠OAB=∠OBF=45∘。∠AOB=∠EOF=90∘ 同减 ∠EOB,得 ∠AOE=∠BOF。
所以 △AOE≅△BOF(ASA),面积相等。将 BEOF 中后一块换成 AOE,得到 △AOB,面积为 42/4=4。
这里使用的是图示两条边段确实交到 E,F,且另两条边没有切入 BEOF 的情形。改变旋转正方形的大小或位置时,应重新确认重叠区域,不无条件推广。
本题结论
重叠部分面积为4。
题目
如图,四边形 ABCD 和 CEFG 都是正方形,G 在 CD 上,BC=10 cm。求四边形 ABFD 的面积。

解析
连接 CF。

两个正方形的对角线分别与共线的 BC,CE 形成45°,所以 CF∥BD。点 F,C 到直线 BD 的距离相等,△BDF 与 △BDC 同底等高,面积相等。
四边形 ABFD 分成 △ABD 与 △BDF,将后一块换成 △BDC,便得到整个正方形 ABCD,面积为 102=100 cm2。没有要求小正方形边长也为10。
本题结论
100 cm2。
题目
如图,在梯形 ABCD 中, AD∥BC,AC⊥BD . 若 AC=6cm,BD=8cm , 求梯形 ABCD 的上、下底之和.

解析
过 D 作 DE∥AC,交 BC 延长线于 E。

AC∥DE、AD∥CE,故 ACED 为平行四边形,DE=AC=6 cm、CE=AD。原 AC⊥BD,所以 DE⊥BD,直角三角形 BDE 给
BE=82+62=10 cm.
B,C,E 顺次共线,BC+AD=BC+CE=BE=10 cm。梯形对角线不一般互平分,不能将原6和8先擅自减半。
本题结论
上、下底之和为 10 cm。
平行四边形的“同组平行且相等”、矩形的“等对角线”、菱形的“垂直对角线”都有具体前提。先把条件写全,再用反例或证明判断;不要把不同判据的半句话拼在一起。
题目
(1)如图, 四边形 ABCD 中, 对角线 AC, BD 交于点 O, 下列条件不能判定这个四边形是平行四边形的是 ____. (填序号)
① AB∥CD,AD∥BC;
② AB∥CD,AD=BC;
③AO=CO,BO=DO;
④AB=CD,AD=BC;
⑤AB∥CD,∠ABC=∠ADC.

(2)如图, 在四边形 ABCD 中, 如果 AD∥BC,∠B=∠D , 那么四边形 ABCD 是平行四边形吗? 请说明理由.
解析
(1)①为定义;③为对角线互平分;④为两组对边相等,都能判定。⑤由 AB∥CD 得 ∠A+∠D=180∘,代入 ∠D=∠B,得到 ∠A+∠B=180∘,再判 AD∥BC,也成立。只有②的平行与相等分属不同组,可为等腰梯形,不能判定。
(2)可以判为平行四边形。法一:AD∥BC 给 ∠A+∠B=180∘,代入 ∠B=∠D,再判 AB∥CD。
法二:原平行同时给 ∠C+∠D=180∘,两式相减得到 ∠A=∠C,由两组对角相等判定。
法三:连接 AC,用平行内错角、原 ∠B=∠D 和公共非夹边 AC 作 AAS,得 △ABC≅△CDA,于是 BC=AD。原有 BC∥AD,同组平行且等也能判定。
本题结论
(1)只有②不能判定;(2)是平行四边形。
题目
(1)(2024四川成都)如图,在矩形ABCD中,对角线AC与BD相交于点O,则下列结论一定正确的是 ()
A.AB=AD
B. AC⊥BD
C. AC=BD
D. ∠ACB=∠ACD
(2)(2024 四川泸州)已知四边形 ABCD 是平行四边形, 下列条件中, 不能判定 □ABCD 为矩形的是 ( )
A. ∠A=90∘
B. ∠B=∠C
C. AC=BD
D. AC⊥BD
解析
(1)选 C。矩形对角线一定相等;邻边相等、对角垂直、对角平分顶角均不是一般矩形的必有性质。
(2)选 D。已是平行四边形,A的一直角、C的等对角线均足够;B的两个邻角相等,又由平行四边形得互补,故各为90°,也足够。D的垂直对角线指向菱形,不保证矩形。
本题结论
(1)C;(2)D。
题目
(2024 内蒙古通辽) 如图, □ABCD 的对角线 AC, BD 交于点 O, 以下条件不能证明 □ABCD 是菱形的是 ()
A. ∠BAC=∠BCA
B. ∠ABD=∠CBD
C. OA2+OD2=AD2
D. AD2+OA2=OD2

解析
A使 △ABC 的两底角相等,得 AB=BC,可判菱形。B配合 AB∥CD 得 ∠CBD=∠BDC,故 BC=CD,也可判菱形。
C由勾股定理逆定理得 ∠AOD=90∘,两对角线垂直,足够。
D却给 ∠OAD=90∘,直角在 A 而非交点 O。菱形的对角线会平分 A 处小于180°的内角,其半角不可能为90°,所以 D 不仅不能判定,在非退化情形下还排除了菱形。
本题结论
D。
等宽纸条交叉,先由两组边线平行判平行四边形,再用同一面积的两种底高表达证明邻边相等。随后认清图上标的是内角还是外角,垂足可能在延长线上。
题目
(2024 广西) 如图, 两张宽度均为 3 cm 的纸条交叉叠放在一起, 交叉形成的锐角为 60∘ , 则重合部分构成的四边形ABCD的周长为 ____ cm.

解析
两组边线分别平行,所以重叠图形先是平行四边形。两组高均为3 cm,同一面积既为 3AD 又为 3CD,故 AD=CD,成为菱形。
原图 D 处标的是外部60°,内部 ∠CDA=120∘。过 C 向直线 AD 作垂线,垂足 E 在越过 D 的延长线上;∠CDE=60∘、∠DCE=30∘,所以 DE=CD/2。
32=CD2−(CD/2)2=43CD2,
得 CD=23 cm,周长为 83 cm。宽3 cm是垂直高,不能当斜边长。
本题结论
83 cm。
证明新四边形之前,先确认确有四个不同的有效顶点。对角线互平分、三个直角等判据,不能拿来把重复点构成的退化图形也判为平行四边形或正方形。
题目
原题给出:在平行四边形 ABCD 中,E,F 在对角线 AC 上,且 AE=CF,要求证明四边形 DEBF 为平行四边形。
这个条件是否需要排除特殊位置?补足后怎样证明?

解析
若 E=F=O,其中 O 为两对角线交点,则 AE=CF 仍成立,但 DEBF 只有三个不同点,不能称四边形。所以必须排除 E=F。
补充 E=F 后,两点关于 O 对称。按原图 A,E,O,F,C 的次序,
OE=OA−AE=OC−CF=OF.
又 OB=OD,新图对角线 EF,DB 在同一 O 互相平分,故 DEBF 为平行四边形。若 E,F 交换到 O 另一侧,需改写段长减法,但同样由 AE=CF 得它们关于中点对称,结论不变。
本题结论
需排除 E=F=O;补充 E=F 后,新四边形为平行四边形。
题目
如图,在四边形 ABCD 中,AB=BC,对角线 BD 平分 ∠ABC ,P 是 BD 上一点,过点 P 作 PM⊥AD , PN⊥CD , 垂足分别为 M;N.
(1) 求证: ∠ADB=∠CDB .
(2) 若 ∠ADC=90∘ ,求证:四边形 MPND 是正方形.

(3)若允许 P=D,第(2)问的结论还能成立吗?
解析
(1)AB=BC,BD 公共,且 ∠ABD=∠CBD,SAS 得 △ABD≅△CBD,故 ∠ADB=∠CDB。
(2)对图示 P=D 的有效构造,∠ADC=90∘,两垂足又给两个直角,所以 MPND 先为矩形。第(1)问说明 DP 在 D 的角平分线上,因此到两边的距离 PM=PN;矩形邻边相等,便为正方形。
(3)若 P=D,两垂足也都变成 D,各线段长为0,图形退化,不能叫正方形。原“BD上一点”须在第(2)问排除此端点。
本题结论
(1)等角成立;(2)P=D 的图示构造为正方形;(3)P=D 时不成立。
从一个模型算出的面积,仍要检查所有边长、角和点序是否同时可实现。位于有限边上包含端点,与严格位于边的内部不同;原图若画成内点,不能不核条件就当作可行。
题目
如图,已知正方形 ABCD 的边长为 8 ,点 E,F 分别在边 BC,CD 上, ∠EAF=45∘ .当 EF=8 时, △AEF 的面积是 ( )
A.8
B.16
C.24
D.32

进一步辨析:当 E,F 都严格位于各边内部时,这组条件能否同时成立?若允许端点,哪些位置可行?
解析
设 BE=x、DF=y,有限边条件给 0≤x,y≤8。半角模型给 EF=x+y,原 EF=8,故 x+y=8。
从 E,F 的水平、竖直距离看,
EF2=(8−x)2+(8−y)2=x2+y2,
最后一步用了 x+y=8。又 EF2=64=(x+y)2,因此 2xy=0。
所以两点不能同时严格位于边的内部。只有 x=0,y=8 或 x=8,y=0:即 E=B,F=C,或 E=C,F=D。这两种端点位置都使 ∠EAF=45∘、EF=8,原三角形分别是 ABC 或 ACD,面积均为 82/2=32。
原数值答案 D 在允许端点时可取,但原内点示意不能同时满足给出的全部条件。不能把仅画在内部的示意图当成另一个可行数值图。
本题结论
原选择答案为 D,32,但只能在上述两种端点位置取得;两点均严格在边内时无解。
正方形属于矩形和菱形,矩形与菱形又都属于平行四边形。判断“一定”时要对所有成员成立;判断“可能”时,一个符合条件的特殊成员就足够。
题目
判断下列说法,并说明理由。
(1)平行四边形一定是轴对称图形。
(2)平行四边形的邻角互补。
(3)平行四边形的两对角线分出的四个三角形一定全等。
(4)只有正方形同时具有矩形和菱形的全部性质。
(5)平行四边形一定不是轴对称图形。
(6)正方形的中点四边形仍是正方形。
(7)矩形的两对角线可能垂直,菱形的两对角线可能相等。
(8)在平行四边形及其特殊类型中,正方形有4条对称轴,条数最多。
(9)菱形和正方形面积都为两条完整对角线乘积的一半。
(10)一组邻边相等的一般四边形一定是菱形。
(11)两对角线垂直的一般四边形不一定是菱形。
解析
(1)错,一般平行四边形不保证有轴;(2)对,来自平行线同旁内角互补;(3)错,四块等面积,但一般仅两两相对全等。
(4)对,兼四等边与四直角便为正方形;(5)错,矩形、菱形等特殊成员可以有轴;(6)对,原等长且垂直的对角线变成新图等长且垂直的邻边。
(7)对,两种“可能”都由正方形特例实现;(8)对,正方形有两对角线及两对边中点轴,共4条;(9)对,因为对角线互相垂直。
(10)错,缺平行四边形基础或其余等边条件;(11)对,仅垂直不保证互平分,例如非菱形的筝形。
本题结论
(1)错,(2)对,(3)错,(4)对,(5)错,(6)至(9)对,(10)错,(11)对。