初中数学相似形综合题试题

如图， $\angle \mathit{MBN}=90°$，点 $C$是 $\angle \mathit{MBN}$平分线上的一点，过点 $C$分别作 $\mathit{AC}\perp \mathit{BC}$， $\mathit{CE}\perp \mathit{BN}$，垂足分别为点 $C$， $E$， $\mathit{AC}=4\sqrt{2}$，点 $P$为线段 $\mathit{BE}$上的一点（点 $P$不与点 $B$、 $E$重合），连接 $\mathit{CP}$，以 $\mathit{CP}$为直角边，点 $P$为直角顶点，作等腰直角三角形 $\mathit{CPD}$，点 $D$落在 $\mathit{BC}$左侧．

（1）求证： $\frac{\mathit{CP}}{\mathit{CD}}=\frac{\mathit{CE}}{\mathit{CB}}$；

（2）连接 $\mathit{BD}$，请你判断 $\mathit{AC}$与 $\mathit{BD}$的位置关系，并说明理由；

（3）设 $\mathit{PE}=x$， $\mathit{\Delta PBD}$的面积为 $S$，求 $S$与 $x$之间的函数关系式．

如图，在平面直角坐标系中，直线 $l_1:y=\sqrt{3}x+\sqrt{3}$与 $x$轴交于点 $A_1$，与 $y$轴交于点 $A_2$，过点 $A_1$作 $x$轴的垂线交直线 $l_2:y=\frac{\sqrt{3}}{3}x$于点 $B_1$，过点 $A_1$作 $A_1{B}_1$的垂线交 $y$轴于点 $B_2$，此时点 $B_2$与原点 $O$重合，连接 $A_2{B}_1$交 $x$轴于点 $C_1$，得到第1个△ $C_1{B}_1{B}_2$；过点 $A_2$作 $y$轴的垂线交 $l_2$于点 $B_3$，过点 $B_3$作 $y$轴的平行线交 $l_1$于点 $A_3$，连接 $A_3{B}_2$与 $A_2{B}_3$交于点 $C_2$，得到第2个△ $C_2{B}_2{B}_3\dots \dots$按照此规律进行下去，则第2019个△ $C_{2019}{B}_{2019}{B}_{2020}$的面积是　　．

如图，在△ $A_1{C}_{1}O$中， $A_1{C}_1=A_{1}O=2$， $\angle A_{1}O{C}_1=30°$，过点 $A_1$作 $A_1{C}_2\perp O{C}_1$，垂足为点 $C_2$，过点 $C_2$作 $C_2{A}_2//C_1{A}_1$交 $O{A}_1$于点 $A_2$，得到△ $A_2{C}_2{C}_1$；过点 $A_2$作 $A_2{C}_3\perp O{C}_1$，垂足为点 $C_3$，过点 $C_3$作 $C_3{A}_3//C_1{A}_1$交 $O{A}_1$于点 $A_3$，得到△ $A_3{C}_3{C}_2$；过点 $A_3$作 $A_3{C}_4\perp O{C}_1$，垂足为点 $C_4$，过点 $C_4$作 $C_4{A}_4//C_1{A}_1$交 $O{A}_1$于点 $A_4$，得到△ $A_4{C}_4{C}_3$； $\dots \dots$按照上面的作法进行下去，则△ $A_{n+1}{C}_{n+1}{C}_n$的面积为　　．（用含正整数 $n$的代数式表示）

我们知道，三角形的内心是三条角平分线的交点，过三角形内心的一条直线与两边相交，两交点之间的线段把这个三角形分成两个图形．若有一个图形与原三角形相似，则把这条线段叫做这个三角形的“内似线”．

（1）等边三角形“内似线”的条数为　     　；

（2）如图， $\mathit{\Delta ABC}$中， $\mathit{AB}=\mathit{AC}$，点 $D$在 $\mathit{AC}$上，且 $\mathit{BD}=\mathit{BC}=\mathit{AD}$，求证： $\mathit{BD}$是 $\mathit{\Delta ABC}$的“内似线”；

（3）在 $\text{Rt}\Delta \text{ABC}$中， $\angle C=90°$， $\mathit{AC}=4$， $\mathit{BC}=3$， $E$、 $F$分别在边 $\mathit{AC}$、 $\mathit{BC}$上，且 $\mathit{EF}$是 $\mathit{\Delta ABC}$的“内似线”，求 $\mathit{EF}$的长．

如图， 在矩形 $\mathit{ABCD}$中， $\mathit{AB}=6\mathit{cm}$， $\mathit{AD}=8\mathit{cm}$，点 $P$从点 $B$出发， 沿对角线 $\mathit{BD}$向点 $D$匀速运动， 速度为 $4\mathit{cm}/s$，过点 $P$作 $\mathit{PQ}\perp \mathit{BD}$交 $\mathit{BC}$于点 $Q$，以 $\mathit{PQ}$为一边作正方形 $\mathit{PQMN}$，使得点 $N$落在射线 $\mathit{PD}$上， 点 $O$从点 $D$出发， 沿 $\mathit{DC}$向点 $C$匀速运动， 速度为 $3\mathit{cm}/s$，以 $O$为圆心， $0.8\mathit{cm}$为半径作 $\odot O$，点 $P$与点 $O$同时出发， 设它们的运动时间为 $t$（单 位： $s\left)\right(0<t<\frac{8}{5})$．

（1） 如图 1 ，连接 $\mathit{DQ}$平分 $\angle \mathit{BDC}$时， $t$的值为　   　；

（2） 如图 2 ，连接 $\mathit{CM}$，若 $\mathit{\Delta CMQ}$是以 $\mathit{CQ}$为底的等腰三角形， 求 $t$的值；

（3） 请你继续进行探究， 并解答下列问题：

①证明： 在运动过程中， 点 $O$始终在 $\mathit{QM}$所在直线的左侧；

②如图 3 ，在运动过程中， 当 $\mathit{QM}$与 $\odot O$相切时， 求 $t$的值；并判断此时 $\mathit{PM}$与 $\odot O$是否也相切？说明理由 ．

如图， $\mathit{\Delta ABC}$中， $\angle \mathit{ACB}=90°$， $\mathit{AC}=5$， $\mathit{BC}=12$， $\mathit{CO}\perp \mathit{AB}$于点 $O$， $D$是线段 $\mathit{OB}$上一点， $\mathit{DE}=2$， $\mathit{ED}//\mathit{AC}(\angle \mathit{ADE}<90°)$，连接 $\mathit{BE}$、 $\mathit{CD}$．设 $\mathit{BE}$、 $\mathit{CD}$的中点分别为 $P$、 $Q$．

（1）求 $\mathit{AO}$的长；

（2）求 $\mathit{PQ}$的长；

（3）设 $\mathit{PQ}$与 $\mathit{AB}$的交点为 $M$，请直接写出 $|\mathit{PM}-\mathit{MQ}|$的值．

阅读下面材料，完成（1） $-$（3）题

数学课上，老师出示了这样一道题：如图1， $\mathit{\Delta ABC}$中， $\angle \mathit{BAC}=90°$，点 $D$、 $E$在 $\mathit{BC}$上， $\mathit{AD}=\mathit{AB}$， $\mathit{AB}=\mathit{kBD}$（其中 $\frac{\sqrt{2}}{2}<k<1)\angle \mathit{ABC}=\angle \mathit{ACB}+\angle \mathit{BAE}$， $\angle \mathit{EAC}$的平分线与 $\mathit{BC}$相交于点 $F$， $\mathit{BG}\perp \mathit{AF}$，垂足为 $G$，探究线段 $\mathit{BG}$与 $\mathit{AC}$的数量关系，并证明．同学们经过思考后，交流了自己的想法：

小明：“通过观察和度量，发现 $\angle \mathit{BAE}$与 $\angle \mathit{DAC}$相等．”

小伟：“通过构造全等三角形，经过进一步推理，可以得到线段 $\mathit{BG}$与 $\mathit{AC}$的数量关系．”

$\dots \dots$

老师：“保留原题条件，延长图1中的 $\mathit{BG}$，与 $\mathit{AC}$相交于点 $H$（如图 $2)$，可以求出 $\frac{\mathit{AH}}{\mathit{HC}}$的值．”

（1）求证： $\angle \mathit{BAE}=\angle \mathit{DAC}$；

（2）探究线段 $\mathit{BG}$与 $\mathit{AC}$的数量关系（用含 $k$的代数式表示），并证明；

（3）直接写出 $\frac{\mathit{AH}}{\mathit{HC}}$的值（用含 $k$的代数式表示）．

在 $\text{Rt}\Delta \text{ABC}$中， $\angle \mathit{ACB}=90°$， $D$是 $\mathit{\Delta ABC}$内一点，连接 $\mathit{AD}$， $\mathit{BD}$，在 $\mathit{BD}$左侧作 $\text{Rt}\Delta \text{BDE}$，使 $\angle \mathit{BDE}=90°$，以 $\mathit{AD}$和 $\mathit{DE}$为邻边作 $▱\mathit{ADEF}$，连接 $\mathit{CD}$， $\mathit{DF}$．

（1）若 $\mathit{AC}=\mathit{BC}$， $\mathit{BD}=\mathit{DE}$．

①如图1，当 $B$， $D$， $F$三点共线时， $\mathit{CD}$与 $\mathit{DF}$之间的数量关系为　　．

②如图2，当 $B$， $D$， $F$三点不共线时，①中的结论是否仍然成立？请说明理由．

（2）若 $\mathit{BC}=2\mathit{AC}$， $\mathit{BD}=2\mathit{DE}$， $\frac{\mathit{CD}}{\mathit{AC}}=\frac{4}{5}$，且 $E$， $C$， $F$三点共线，求 $\frac{\mathit{AF}}{\mathit{CE}}$的值．

在 $\text{Rt}\Delta \text{ABC}$中， $\angle \mathit{ACB}=90°$， $D$是 $\mathit{\Delta ABC}$内一点，连接 $\mathit{AD}$， $\mathit{BD}$，在 $\mathit{BD}$左侧作 $\text{Rt}\Delta \text{BDE}$，使 $\angle \mathit{BDE}=90°$，以 $\mathit{AD}$和 $\mathit{DE}$为邻边作 $▱\mathit{ADEF}$，连接 $\mathit{CD}$， $\mathit{DF}$．

（1）若 $\mathit{AC}=\mathit{BC}$， $\mathit{BD}=\mathit{DE}$．

①如图1，当 $B$， $D$， $F$三点共线时， $\mathit{CD}$与 $\mathit{DF}$之间的数量关系为　　．

②如图2，当 $B$， $D$， $F$三点不共线时，①中的结论是否仍然成立？请说明理由．

（2）若 $\mathit{BC}=2\mathit{AC}$， $\mathit{BD}=2\mathit{DE}$， $\frac{\mathit{CD}}{\mathit{AC}}=\frac{4}{5}$，且 $E$， $C$， $F$三点共线，求 $\frac{\mathit{AF}}{\mathit{CE}}$的值．

如图1，在四边形 $\mathit{ABCD}$中，若 $\mathit{AC}$平分 $\angle \mathit{BAD}$， $A{C}^2=\mathit{AB}·\mathit{AD}$，且 $\mathit{AD}=\mathit{AB}+\mathit{AC}$，则我们称这样的四边形 $\mathit{ABCD}$为“黄金四边形”， $\angle \mathit{BAD}$称为“黄金角”．

【概念理解】（1）已知四边形 $\mathit{ABCD}$为“黄金四边形”， $\angle \mathit{BAD}$为“黄金角”， $\mathit{AB}<\mathit{AD}$，若 $\mathit{AD}=1$，则 $\mathit{AC}=$　　．

【问题探究】（2）如图2，在四边形 $\mathit{ABCD}$中， $\mathit{BC}//\mathit{AD}$， $\angle \mathit{BAC}=\angle \mathit{DAC}=\angle D=36°$．求证：四边形 $\mathit{ABCD}$为“黄金四边形”．

【拓展延伸】（3）如图3，在“黄金四边形” $\mathit{ABC}{A}_1$中， $\angle \mathit{BA}{A}_1$为“黄金角”， $\mathit{AB}<A{A}_1$，在四边形 $\mathit{ABC}{A}_1$外部依次作△ $A{A}_1{A}_2$，△ $A{A}_2{A}_3$， $\dots$，使四边形 $\mathit{AC}{A}_1{A}_2$， $A{A}_1{A}_2{A}_3$， $\dots$均为“黄金四边形”，且满足 $\angle \mathit{CA}{A}_2$， $\angle A_{n}A{A}_{n+2}(n=1$，2， $3\dots )$均为“黄金角”， $A{A}_n<A{A}_{n+1}(n=1$，2， $3\dots )$

①若 $\mathit{AC}=1$，则第 $n$个“黄金四边形”中， $A{A}_n=$　　（用含 $n$的式子表示）．

②若“黄金角” $\angle \mathit{BA}{A}_1=80°$，则当 $A$， $B$， $A_n$三点第一次在同一条直线上时， $n=$　　．

如图 1 所示， 在四边形 $\mathit{ABCD}$中， 点 $O$， $E$， $F$， $G$分别是 $\mathit{AB}$， $\mathit{BC}$， $\mathit{CD}$， $\mathit{AD}$的中点， 连接 $\mathit{OE}$， $\mathit{EF}$， $\mathit{FG}$， $\mathit{GO}$， $\mathit{GE}$．

（1） 证明： 四边形 $\mathit{OEFG}$是平行四边形；

（2） 将 $\mathit{\Delta OGE}$绕点 $O$顺时针旋转得到 $\mathit{\Delta OMN}$，如图 2 所示， 连接 $\mathit{GM}$， $\mathit{EN}$．

①若 $\mathit{OE}=\sqrt{3}$， $\mathit{OG}=1$，求 $\frac{\mathit{EN}}{\mathit{GM}}$的值；

②试在四边形 $\mathit{ABCD}$中添加一个条件， 使 $\mathit{GM}$， $\mathit{EN}$的长在旋转过程中始终相等 ． （不 要求证明）

在矩形 $\mathit{ABCD}$中， $\mathit{AD}>\mathit{AB}$，点 $P$是 $\mathit{CD}$边上的任意一点（不含 $C$， $D$两端点），过点 $P$作 $\mathit{PF}//\mathit{BC}$，交对角线 $\mathit{BD}$于点 $F$．

（1）如图1，将 $\mathit{\Delta PDF}$沿对角线 $\mathit{BD}$翻折得到 $\mathit{\Delta QDF}$， $\mathit{QF}$交 $\mathit{AD}$于点 $E$．

求证： $\mathit{\Delta DEF}$是等腰三角形；

（2）如图2，将 $\mathit{\Delta PDF}$绕点 $D$逆时针方向旋转得到△ $P^{\text{'}}D{F}^{\text{'}}$，连接 $P^{\text{'}}C$， $F^{\text{'}}B$．设旋转角为 $\alpha (0°<\alpha <180°)$．

①若 $0°<\alpha <\angle \mathit{BDC}$，即 $D{F}^{\text{'}}$在 $\angle \mathit{BDC}$的内部时，求证：△ $D{P}^{\text{'}}C\backsim$△ $D{F}^{\text{'}}B$．

②如图3，若点 $P$是 $\mathit{CD}$的中点，△ $D{F}^{\text{'}}B$能否为直角三角形？如果能，试求出此时 $\tan \angle \mathit{DB}{F}^{\text{'}}$的值，如果不能，请说明理由．

已知正方形 $\mathit{ABCD}$中 $\mathit{AC}$与 $\mathit{BD}$交于 $O$点，点 $M$在线段 $\mathit{BD}$上，作直线 $\mathit{AM}$交直线 $\mathit{DC}$于 $E$，过 $D$作 $\mathit{DH}\perp \mathit{AE}$于 $H$，设直线 $\mathit{DH}$交 $\mathit{AC}$于 $N$．

（1）如图1，当 $M$在线段 $\mathit{BO}$上时，求证： $\mathit{MO}=\mathit{NO}$；

（2）如图2，当 $M$在线段 $\mathit{OD}$上，连接 $\mathit{NE}$，当 $\mathit{EN}//\mathit{BD}$时，求证： $\mathit{BM}=\mathit{AB}$；

（3）在图3，当 $M$在线段 $\mathit{OD}$上，连接 $\mathit{NE}$，当 $\mathit{NE}\perp \mathit{EC}$时，求证： $A{N}^2=\mathit{NC}\cdot \mathit{AC}$．

如图1所示，在 $\mathit{\Delta ABC}$中，点 $O$是 $\mathit{AC}$上一点，过点 $O$的直线与 $\mathit{AB}$， $\mathit{BC}$的延长线分别相交于点 $M$， $N$．

【问题引入】

（1）若点 $O$是 $\mathit{AC}$的中点， $\frac{\mathit{AM}}{\mathit{BM}}=\frac{1}{3}$，求 $\frac{\mathit{CN}}{\mathit{BN}}$的值；

温馨提示：过点 $A$作 $\mathit{MN}$的平行线交 $\mathit{BN}$的延长线于点 $G$．

【探索研究】

（2）若点 $O$是 $\mathit{AC}$上任意一点（不与 $A$， $C$重合），求证： $\frac{\mathit{AM}}{\mathit{MB}}·\frac{\mathit{BN}}{\mathit{NC}}·\frac{\mathit{CO}}{\mathit{OA}}=1$；

【拓展应用】

（3）如图2所示，点 $P$是 $\mathit{\Delta ABC}$内任意一点，射线 $\mathit{AP}$， $\mathit{BP}$， $\mathit{CP}$分别交 $\mathit{BC}$， $\mathit{AC}$， $\mathit{AB}$于点 $D$， $E$， $F$，若 $\frac{\mathit{AF}}{\mathit{BF}}=\frac{1}{3}$， $\frac{\mathit{BD}}{\mathit{CD}}=\frac{1}{2}$，求 $\frac{\mathit{AE}}{\mathit{CE}}$的值．

已知矩形 $\mathit{ABCD}$的一条边 $\mathit{AD}=8$，将矩形 $\mathit{ABCD}$折叠，使得顶点 $B$落在 $\mathit{CD}$边上的 $P$点处

（Ⅰ）如图1，已知折痕与边 $\mathit{BC}$交于点 $O$，连接 $\mathit{AP}$、 $\mathit{OP}$、 $\mathit{OA}$．若 $\mathit{\Delta OCP}$与 $\mathit{\Delta PDA}$的面积比为 $1:4$，求边 $\mathit{CD}$的长．

（Ⅱ）如图2，在（Ⅰ）的条件下，擦去折痕 $\mathit{AO}$、线段 $\mathit{OP}$，连接 $\mathit{BP}$．动点 $M$在线段 $\mathit{AP}$上（点 $M$与点 $P$、 $A$不重合），动点 $N$在线段 $\mathit{AB}$的延长线上，且 $\mathit{BN}=\mathit{PM}$，连接 $\mathit{MN}$交 $\mathit{PB}$于点 $F$，作 $\mathit{ME}\perp \mathit{BP}$于点 $E$．试问当动点 $M$、 $N$在移动的过程中，线段 $\mathit{EF}$的长度是否发生变化？若变化，说明变化规律．若不变，求出线段 $\mathit{EF}$的长度．