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矩形、菱形、正方形是三种特殊的平行四边形,它们的对角线具有一些特殊性质,这就是:
1. 矩形的两条对角线互相平分且相等;
2. 菱形的两条对角线互相垂直平分,每一条对角线平分一组对角;
3. 正方形的两条对角线互相垂直平分且相等,每条对角线平分一组对角.
灵活巧用这些性质,能顺利地解答一些相关问题.
例1 如图,O为矩形ABCD对角线的交点,DE∥AC,CE∥BD.
(1)试判断四边形OCED的形状,并说明理由;
(2)若AB=6,BC=8,求四边形OCED的面积.
分析:(1)显见,四边形OCED是平行四边形. 要判断它的形状,还应看看它是否有可能是矩形、菱形或正方形.(2)由CD是平行四边形OCED的对角线,则S■=2S■.
解:(1)四边形OCED是菱形. 理由如下:
∵ DE∥AC,CE∥BD,
∴ 四边形OCED是平行四边形.
∵ O为矩形ABCD对角线的交点,
∴ OC=■AC,OD=■BD,AC=BD.
∴ OC=OD.
∴ 四边形OCED是菱形.
(2)在矩形ABCD中,由OA=OB=OC=OD,得S■=S■=S■=S■=■S■.
∵ AB=6,BC=8,
∴ S■=48,S■=12.
∵ CD是菱形OCED的对角线,
∴ S■=2S■=24.
例2 如图,在正方形ABCD中,AC为对角线,E为AC上一点,连接EB、ED.
(1)求证:△BEC≌△DEC;
(2)延长BE交AD于F,当∠BED=120°时,求∠EFD的度数.
分析:(1)从正方形ABCD这个条件出发,寻找能使△BEC≌△DEC的相等的边或角.(2)直接求∠EFD的度数比较困难,应考虑将其转化. 不难发现,∠EFD=∠EAF+∠AEF. 而∠EAF=■∠BAD=45°,这样,求∠EFD的度数的关键在于确定∠AEF的度数.
解:(1)由AC是正方形ABCD的对角线,得∠ECB=∠ECD=45°.
∵ BC=CD,EC=EC,
∴ △BEC≌△DEC(SAS).
(2)由△BEC≌△DEC,得∠BEC=∠DEC.
∵ ∠BEC+∠DEC=∠BED=120°,
∴ ∠BEC=60°,∠AEF=∠BEC=60°.
∵ ∠EAF=45°,
∴ ∠EFD=∠EAF+∠AEF=105°.
例3 如图,菱形ABCD的对角线AC与BD相交于点O,AB=5,AC=6,过点D作DE∥AC交BC的延长线于点E.
(1)求△BDE的周长;
(2)点P为线段BC上的点,连接PO并延长交AD于点Q. 求证:BP=DQ.
分析:(1)△BDE的周长等于BD+DE+BE. 注意到四边形ABCD是菱形,四边形ACED是平行四边形,则△BDE的周长容易求出. (2)要证明BP=DQ,只需证明△BOP≌△DOQ.
解:(1)由点O是菱形ABCD对角线的交点,得AC⊥BD,BD=2OB,OA=■AC=3.
∵ AB=5,
∴ OB=■=■=4,BD=8.
∵ AD∥BC,DE∥AC,
∴ 四边形ADEC是平行四边形.
∴ DE=AC=6,CE=AD=AB=5.
∴ △BDE的周长等于24.
(2)由AD∥BC,得∠OBP=∠ODQ,∠OPB=∠OQD.
∵ OB=OD,
∴ △BOP≌△DOQ(AAS).
∴ BP=DQ.
例4 如图,在正方形ABCD中,点E、F分别在BC和CD上,AE=AF.
(1)求证:BE=DF;
(2)连接AC交EF于点O,延长OC至点M,使OM=OA,连接EM、FM. 判断四边形AEMF是什么特殊四边形?并证明你的结论.
分析:(1)要证明BE=DF,只需证明Rt△ABE≌Rt△ADF.(2)依题意,OM=OA,若能得到OE=OF,则四边形AEMF是平行四边形.又,AE=AF,则四边形AEMF是菱形.
解:(1)在正方形ABCD中,
∵ AB=AD,∠B=∠D=90°.
又,AE=AF,
∴ Rt△ABE≌Rt△ADF(HL).
∴ BE=DF.
(2)四边形AEMF是菱形. 证明如下:
∵ AC是正方形ABCD的对角线,
∴ ∠BCA=∠DCA=45°.
∵ BC=DC,BE=DF,
∴ CE=CF.
∴ CO是等腰△CEF顶角的平分线.
∴ OE=OF.
∵ OM=OA,
∴ 四边形AEMF是平行四边形.
∵ AE=AF,
∴ 四边形AEMF是菱形.
1. 矩形的两条对角线互相平分且相等;
2. 菱形的两条对角线互相垂直平分,每一条对角线平分一组对角;
3. 正方形的两条对角线互相垂直平分且相等,每条对角线平分一组对角.
灵活巧用这些性质,能顺利地解答一些相关问题.
例1 如图,O为矩形ABCD对角线的交点,DE∥AC,CE∥BD.
(1)试判断四边形OCED的形状,并说明理由;
(2)若AB=6,BC=8,求四边形OCED的面积.
分析:(1)显见,四边形OCED是平行四边形. 要判断它的形状,还应看看它是否有可能是矩形、菱形或正方形.(2)由CD是平行四边形OCED的对角线,则S■=2S■.
解:(1)四边形OCED是菱形. 理由如下:
∵ DE∥AC,CE∥BD,
∴ 四边形OCED是平行四边形.
∵ O为矩形ABCD对角线的交点,
∴ OC=■AC,OD=■BD,AC=BD.
∴ OC=OD.
∴ 四边形OCED是菱形.
(2)在矩形ABCD中,由OA=OB=OC=OD,得S■=S■=S■=S■=■S■.
∵ AB=6,BC=8,
∴ S■=48,S■=12.
∵ CD是菱形OCED的对角线,
∴ S■=2S■=24.
例2 如图,在正方形ABCD中,AC为对角线,E为AC上一点,连接EB、ED.
(1)求证:△BEC≌△DEC;
(2)延长BE交AD于F,当∠BED=120°时,求∠EFD的度数.
分析:(1)从正方形ABCD这个条件出发,寻找能使△BEC≌△DEC的相等的边或角.(2)直接求∠EFD的度数比较困难,应考虑将其转化. 不难发现,∠EFD=∠EAF+∠AEF. 而∠EAF=■∠BAD=45°,这样,求∠EFD的度数的关键在于确定∠AEF的度数.
解:(1)由AC是正方形ABCD的对角线,得∠ECB=∠ECD=45°.
∵ BC=CD,EC=EC,
∴ △BEC≌△DEC(SAS).
(2)由△BEC≌△DEC,得∠BEC=∠DEC.
∵ ∠BEC+∠DEC=∠BED=120°,
∴ ∠BEC=60°,∠AEF=∠BEC=60°.
∵ ∠EAF=45°,
∴ ∠EFD=∠EAF+∠AEF=105°.
例3 如图,菱形ABCD的对角线AC与BD相交于点O,AB=5,AC=6,过点D作DE∥AC交BC的延长线于点E.
(1)求△BDE的周长;
(2)点P为线段BC上的点,连接PO并延长交AD于点Q. 求证:BP=DQ.
分析:(1)△BDE的周长等于BD+DE+BE. 注意到四边形ABCD是菱形,四边形ACED是平行四边形,则△BDE的周长容易求出. (2)要证明BP=DQ,只需证明△BOP≌△DOQ.
解:(1)由点O是菱形ABCD对角线的交点,得AC⊥BD,BD=2OB,OA=■AC=3.
∵ AB=5,
∴ OB=■=■=4,BD=8.
∵ AD∥BC,DE∥AC,
∴ 四边形ADEC是平行四边形.
∴ DE=AC=6,CE=AD=AB=5.
∴ △BDE的周长等于24.
(2)由AD∥BC,得∠OBP=∠ODQ,∠OPB=∠OQD.
∵ OB=OD,
∴ △BOP≌△DOQ(AAS).
∴ BP=DQ.
例4 如图,在正方形ABCD中,点E、F分别在BC和CD上,AE=AF.
(1)求证:BE=DF;
(2)连接AC交EF于点O,延长OC至点M,使OM=OA,连接EM、FM. 判断四边形AEMF是什么特殊四边形?并证明你的结论.
分析:(1)要证明BE=DF,只需证明Rt△ABE≌Rt△ADF.(2)依题意,OM=OA,若能得到OE=OF,则四边形AEMF是平行四边形.又,AE=AF,则四边形AEMF是菱形.
解:(1)在正方形ABCD中,
∵ AB=AD,∠B=∠D=90°.
又,AE=AF,
∴ Rt△ABE≌Rt△ADF(HL).
∴ BE=DF.
(2)四边形AEMF是菱形. 证明如下:
∵ AC是正方形ABCD的对角线,
∴ ∠BCA=∠DCA=45°.
∵ BC=DC,BE=DF,
∴ CE=CF.
∴ CO是等腰△CEF顶角的平分线.
∴ OE=OF.
∵ OM=OA,
∴ 四边形AEMF是平行四边形.
∵ AE=AF,
∴ 四边形AEMF是菱形.