2021-2022学年北师大版九年级数学上册1.3正方形的性质与判定 知识点分类训练(word版、含解析)

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名称 2021-2022学年北师大版九年级数学上册1.3正方形的性质与判定 知识点分类训练(word版、含解析)
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资源类型 教案
版本资源 北师大版
科目 数学
更新时间 2021-09-22 16:12:59

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2021-2022学年北师大版九年级数学上册《1.3正方形的性质与判定》
知识点分类训练(附答案)
一.正方形的性质
1.如图,将边长为2的正方形ABCD沿对角线AC剪开,再把△ABC沿着AD方向平移,得到△A'B'C',若两个三角形的重叠部分的面积为1,则它移动的距离AA'等于(  )
A.0.5
B.1
C.1.5
D.2
2.如图,有两个正方形A,B,现将B放置在A的内部得到图甲.将A,B并列放置,以正方形A与正方形B的边长之和为新的边长构造正方形得到图乙.若图甲和图乙中阴影部分的面积分别为1和12,则正方形A,B的面积之和为(  )
A.13
B.14
C.15
D.16
3.如图,以Rt△ABC的斜边BC为边,在△ABC的同侧作正方形BCEF,设正方形的中心为O,连接AO.若AB=4,AO=6,则AC的长等于(  )
A.12
B.16
C.8+6
D.4+6
4.如图,正方形ABCD的边长为10,AG=CH=8,BG=DH=6,连接GH.则线段GH的长(  )
A.
B.10﹣5
C.2
D.
5.如图,边长分别为4和8的两个正方形ABCD和CEFG并排放在一起,连接BD并延长交EG于点T,交GF于点P,则PT的长为(  )
A.
B.
C.2
D.1
6.如图,正方形ABCD中,E为AB中点,FE⊥AB,AF=2AE,FC交BD于O,则∠DOC的度数为(  )
A.60°
B.67.5°
C.75°
D.54°
7.如图,正方形ABCD中,点E、F分别在BC、CD上,△AEF是等边三角形,连接AC交EF于G,下列结论:①BE=DF;②∠DAF=15°;③AC垂直平分EF;④BE+DF=EF;⑤S△CEF=2S△ABE,其中正确结论有(  )
A.2个
B.3个
C.4个
D.5个
8.正方形ABCD和正方形BPQR的面积分别为16、25,它们重叠的情形如图所示,其中R点在AD上,CD与QR相交于S点,则四边形RBCS的面积为(  )
A.8
B.
C.
D.
9.如图,平面内三点A、B、C,AB=4,AC=3,以BC为对角线作正方形BDCE,连接AD,则AD的最大值是(  )
A.5
B.7
C.7
D.
10.如图,已知正方形ABCD的边长为2,E是边BC上的动点,BF⊥AE交CD于点F,垂足为点G,连接CG,下列说法:①AG>GE;②AE=BF;③点G运动的路径长为π;④CG的最小值﹣1.其中正确的说法有(  )个.
A.4
B.3
C.2
D.1
11.如图,有一平行四边形ABCD与一正方形CEFG,其中E点在AD上.若∠ECD=35°,∠AEF=15°,则∠B的度数为何?(  )
A.50°
B.55°
C.70°
D.75°
12.如图,正方形ABCD的边长为4,点E在对角线BD上,且∠BAE=22.5°,EF⊥AB,垂足为F,则EF的长为(  )
A.1
B.
C.4﹣2
D.3﹣4
13.如图所示,以Rt△ABC的斜边BC为一边在△ABC的同侧作正方形BCEF,设正方形的中心为O,连接AO,如果AB=4,AO=6,那么AC= 
 .
14.如图,在边长为4的正方形ABCD中,点E,F分别是边AB、BC的中点,连接EC、DF,点G、H分别是EC、DF的中点,连接GH,则GH的长度为 
 .
15.如图,Rt△ABO中,∠ABO=90°,AB=4,BO=2.以AB为边作正方形ABCD.点M是边BC上一动点,连接AM,过O作AM的垂线,垂足为N,连接CN.则线段CN的最小值是 
 .
16.如图,正方形ABCD和正方形CEFG中,点D在CG上,BC=1,CE=3,H是AF的中点,那么CH的长是 
 .
17.如图,正方形ABCD,点E,F分别在AD,CD上,且DE=CF,AF与BE相交于点G.
(1)求证:AF⊥BE;
(2)若AB=6,DE=2,求AG的长.
18.在正方形ABCD中,对角线BD所在的直线上有两点E、F满足BE=DF,连接AE、AF、CE、CF,如图所示.
(1)求证:△ABE≌△ADF;
(2)试判断四边形AECF的形状,并说明理由.
19.如图,四边形ABCD是正方形,E、F分别是AB、AD上的一点,且BF⊥CE,垂足为G,求证:AF=BE.
20.如图,已知四边形ABCD和四边形EFCG都是正方形.求证:∠CBF=∠CDG.
21.如图,已知正方形ABCD,点E是BC边上的一点,连接AE,以AE为一边,在AE的上方作正方形AEFG,连接DG.求证:AB=CE+DG.
22.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.
23.如图,在正方形ABCD中,点G在对角线BD上(不与点B,D重合),GE⊥DC于点E,GF⊥BC于点F,连接AG.
(1)写出线段AG,GE,GF长度之间的数量关系,并说明理由;
(2)若正方形ABCD的边长为1,∠AGF=105°,求线段BG的长.
二.正方形的判定
24.已知?ABCD,其对角线的交点为O,则下面说法正确的是(  )
A.当OA=OB时?ABCD为矩形
B.当AB=AD时?ABCD为正方形
C.当∠ABC=90°时?ABCD为菱形
D.当AC⊥BD时?ABCD为正方形
25.下列说法正确的是(  )
A.对角线相等且互相垂直的四边形是菱形
B.对角线互相垂直平分的四边形是正方形
C.对角线互相垂直的四边形是平行四边形
D.对角线相等且互相平分的四边形是矩形
26.小明在学习了正方形之后,给同桌小文出了道题,从下列四个条件:①AB=BC,②∠ABC=90°,③AC=BD,④AC⊥BD中选两个作为补充条件,使?ABCD为正方形(如图),现有下列四种选法,你认为其中错误的是(  )
A.①②
B.②③
C.①③
D.②④
27.如图,等边△AEF的顶点E,F在矩形ABCD的边BC,CD上,且∠CEF=45°.求证:矩形ABCD是正方形.
28.如图,在△ABC中,D是BC边上一点,E是AD的中点,过A作BC的平行线交CE的延长线F,且AF=BD,连接BF.
(1)求证:BD=CD;
(2)如果AB=AC,试判断四边形AFBD的形状,并证明你的结论;
(3)当△ABC满足什么条件时,四边形AFBD为正方形?(写出条件即可,不要求证明)
三.正方形的判定与性质
29.如图,正方形ABCD的对角线AC与BD交于点O,分别过点C、点D作CE∥BD,DE∥AC.求证:四边形OCED是正方形.
30.如图,已知正方形ABCD,P是对角线AC上任意一点,PM⊥AD,PN⊥AB,垂足分别为点M和N,PE⊥PB交AD于点E.
(1)求证:四边形MANP是正方形;
(2)求证:EM=BN.
参考答案
一.正方形的性质
1.解:
设AC交A'B'于点H,
∵∠A=45°,∠D=90°
∴△A'HA是等腰三角形
设AA'=x,则阴影部分的底A'H=x,高A'D=2﹣x
∴若两个三角形的重叠部分的面积为1
则x(2﹣x)=1
∴x=1
即AA'=1
故选:B.
2.解:设正方形A的边长为a,正方形B的边长为b,
由图甲得a2﹣b2﹣2(a﹣b)b=1即a2+b2﹣2ab=1,
由图乙得(a+b)2﹣a2﹣b2=12,2ab=12,
所以a2+b2=13,
故选:A.
3.解:在AC上取一点G使CG=AB=4,连接OG
∵∠ABO=90°﹣∠AHB,∠OCG=90°﹣∠OHC,∠OHC=∠AHB
∴∠ABO=∠OCG
∵OB=OC,CG=AB
∴△OGC≌△OAB
∴OG=OA=6,∠BOA=∠GOC
∵∠GOC+∠GOH=90°
∴∠GOH+∠BOA=90°
即:∠AOG=90°
∴△AOG是等腰直角三角形,AG=12(勾股定理)
∴AC=16.
故选:B.
4.解:如图,延长BG交CH于点E,
∵AB=CD=10,BG=DH=6,AG=CH=8,
∴AG2+BG2=AB2,
∴△ABG和△DCH是直角三角形,
在△ABG和△CDH中,

∴△ABG≌△CDH(SSS),
∴∠1=∠5,∠2=∠6,∠AGB=∠CHD=90°,
∴∠1+∠2=90°,∠5+∠6=90°,
又∵∠2+∠3=90°,∠4+∠5=90°,
∴∠1=∠3=∠5,∠2=∠4=∠6,
在△ABG和△BCE中,

∴△ABG≌△BCE(ASA),
∴BE=AG=8,CE=BG=6,∠BEC=∠AGB=90°,
∴GE=BE﹣BG=8﹣6=2,
同理可得HE=2,
在Rt△GHE中,GH===2,
故选:C.
5.解:∵BD、GE分别是正方形ABCD,正方形CEFG的对角线,
∴∠ADB=∠CGE=45°,
∴∠GDT=180°﹣90°﹣45°=45°,
∴∠DTG=180°﹣∠GDT﹣∠CGE=180°﹣45°﹣45°=90°,
∴△DGT是等腰直角三角形,
∵两正方形的边长分别为4,8,
∴DG=8﹣4=4,
∴DT=GT=×4=2.
故选:B.
6.解:如图,连接DF、BF.
∵FE⊥AB,AE=EB,
∴FA=FB,
∵AF=2AE,
∴AF=AB=FB,
∴△AFB是等边三角形,
∵AF=AD=AB,
∴点A是△DBF的外接圆的圆心,
∴∠FDB=∠FAB=30°,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AD=BC,∠DAB=∠ABC=90°,∠ADB=∠DBC=45°,
∴∠FAD=∠FBC,
∴△FAD≌△FBC,
∴∠ADF=∠FCB=15°,
∴∠DOC=∠OBC+∠OCB=60°.
解法二:连接BF.易知∠FCB=15°,∠DOC=∠OBC+∠FCB=45°+15°=60°
故选:A.
7.解:∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=BC=CD=AD,∠B=∠BCD=∠D=∠BAD=90°.
∵△AEF等边三角形,
∴AE=EF=AF,∠EAF=60°.
∴∠BAE+∠DAF=30°.
在Rt△ABE和Rt△ADF中,

Rt△ABE≌Rt△ADF(HL),
∴BE=DF(故①正确).
∠BAE=∠DAF,
∴∠DAF+∠DAF=30°,
即∠DAF=15°(故②正确),
∵BC=CD,
∴BC﹣BE=CD﹣DF,即CE=CF,
∵AE=AF,
∴AC垂直平分EF.(故③正确).
设EC=x,由勾股定理,得
EF=x,CG=x,
AG=x,
∴AC=,
∴AB=,
∴BE=﹣x=,
∴BE+DF=x﹣x≠x,(故④错误),
∵S△CEF=x2,
S△ABE=x2,
∴2S△ABE=x2=S△CEF,(故⑤正确).
综上所述,正确的有4个,
故选:C.
8.解:∵正方形ABCD的面积为16,正方形BPQR面积为25,
∴正方形ABCD的边长为4,正方形BPQR的边长为5,
在Rt△ABR中,AB=4,BR=5,由勾股定理得:AR=3,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠A=∠D=∠BRQ=90°,
∴∠ABR+∠ARB=90°,∠ARB+∠DRS=90°,
∴∠ABR=∠DRS,
∵∠A=∠D,
∴DS=
∴阴影部分的面积S=S正方形ABCD﹣S△ABR﹣S△RDS=4×4﹣﹣=
故选:D.
9.解:如图将△BDA绕点D顺时针旋转90°得到△CDM.
由旋转不变性可知:AB=CM=4,DA=DM.∠ADM=90°,
∴△ADM是等腰直角三角形,
∴AD=AM,
∴当AM的值最大时,AD的值最大,
∵AM≤AC+CM,
∴AM≤7,
∴AM的最大值为7,
∴AD的最大值为,
故选:D.
10.解:∵在正方形ABCD中,BF⊥AE,
∴∠AGB保持90°不变,
∴G点的轨迹是以AB中点O为圆心,AO为半径的圆弧,
∴当E移动到与C重合时,F点和D点重合,此时G点为AC中点,
∴AG=GE,故①错误;
∵BF⊥AE,
∴∠AEB+∠CBF=90°,
∵∠AEB+∠BAE=90°,
∴∠BAE=∠CBF,
在△ABE和△BCF中,

∴△ABE≌△BCF(AAS),
∴故②正确;
∵当E点运动到C点时停止,
∴点G运动的轨迹为圆,
圆弧的长=π×2=π,故③错误;
由于OC和OG的长度是一定的,因此当O、G、C在同一条直线上时,CG取最小值,
OC==,
CG的最小值为OC﹣OG=﹣1,故④正确;
综上所述,正确的结论有②④.
故选:C.
11.解:∵四边形CEFG是正方形,
∴∠CEF=90°,
∵∠CED=180°﹣∠AEF﹣∠CEF=180°﹣15°﹣90°=75°,
∴∠D=180°﹣∠CED﹣∠ECD=180°﹣75°﹣35°=70°,
∵四边形ABCD为平行四边形,
∴∠B=∠D=70°(平行四边形对角相等).
故选:C.
12.解:在正方形ABCD中,∠ABD=∠ADB=45°,
∵∠BAE=22.5°,
∴∠DAE=90°﹣∠BAE=90°﹣22.5°=67.5°,
在△ADE中,∠AED=180°﹣45°﹣67.5°=67.5°,
∴∠DAE=∠AED,
∴AD=DE=4,
∵正方形的边长为4,
∴BD=4,
∴BE=BD﹣DE=4﹣4,
∵EF⊥AB,∠ABD=45°,
∴△BEF是等腰直角三角形,
∴EF=BE=×(4﹣4)=4﹣2.
故选:C.
13.解:在AC上截取CG=AB=4,连接OG,
∵四边形BCEF是正方形,∠BAC=90°,
∴OB=OC,∠BAC=∠BOC=90°,
∴B、A、O、C四点共圆,
∴∠ABO=∠ACO,
∵在△BAO和△CGO中

∴△BAO≌△CGO,
∴OA=OG=6,∠AOB=∠COG,
∵∠BOC=∠COG+∠BOG=90°,
∴∠AOG=∠AOB+∠BOG=90°,
即△AOG是等腰直角三角形,
由勾股定理得:AG==12,
即AC=12+4=16,
故答案为:16.
14.解:连接CH并延长交AD于P,连接PE,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠A=90°,AD∥BC,AB=AD=BC=4,
∵E,F分别是边AB,BC的中点,
∴AE=CF==2,
∵AD∥BC,
∴∠DPH=∠FCH,
在△PDH与△CFH中,

∴△PDH≌△CFH(AAS),
∴PD=CF=2,
∴AP=AD﹣PD=2,
∴PE===4,
∵点G,H分别是EC,FD的中点,
∴GH=EP=2.
15.解:点N在以AO的中点Q为圆心,AO为直径的圆上,连接CQ与圆Q的交点即为点N,此时线段CN的值最小,
∠ABO=90°,AB=4,BO=2,
∴AO===2,
∴QN=AO=,
过Q作QH∥AB,交OB于H,
∴QH=AB=2,BH=OB=1,
∴CQ===,
∴CN=CQ﹣QN=﹣,
则线段CN的最小值是﹣.
故答案为:﹣.
16.解:∵正方形ABCD和正方形CEFG中,点D在CG上,BC=1,CE=3,
∴AB=BC=1,CE=EF=3,∠E=90°,
延长AD交EF于M,连接AC、CF,
则AM=BC+CE=1+3=4,FM=EF﹣AB=3﹣1=2,∠AMF=90°,
∵四边形ABCD和四边形GCEF是正方形,
∴∠ACD=∠GCF=45°,
∴∠ACF=90°,
∵H为AF的中点,
∴CH=AF,
在Rt△AMF中,由勾股定理得:AF===2,
∴CH=,
故答案为:.
17.解:(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAE=∠ADF=90°,AB=AD=CD,
∵DE=CF,
∴AE=DF,
在△BAE和△ADF中
∴△BAE≌△ADF(SAS),
∴∠DAF=∠ABE,
∵∠BAG+∠DAF=90°,
∵∠BAG+∠ABE=90°,
∴∠AGB=90°,
即AF⊥BE;
(2)由(1)得:△BAE≌△ADF,
∴∠EBA=∠FAD,
∴∠GAE+∠AEG=90°,
∴∠AGE=90°,
∵AB=6,DE=2,
∴AE=4,
∴BE===2,
在Rt△ABE中,AB?AE=BE?AG,
AG==
18.证明:(1)∵正方形ABCD,
∴AB=AD,
∴∠ABD=∠ADB,
∴∠ABE=∠ADF,
在△ABE与△ADF中

∴△ABE≌△ADF(SAS);
(2)连接AC,
四边形AECF是菱形.
理由:∵正方形ABCD,
∴OA=OC,OB=OD,AC⊥EF,
∴OB+BE=OD+DF,
即OE=OF,
∵OA=OC,OE=OF,
∴四边形AECF是平行四边形,
∵AC⊥EF,
∴四边形AECF是菱形.
19.证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=BC,∠A=∠CBE=90°,
∵BF⊥CE,
∴∠BCE+∠CBG=90°,
∵∠ABF+∠CBG=90°,
∴∠BCE=∠ABF,
在△BCE和△ABF中

∴△BCE≌△ABF(ASA),
∴BE=AF.
20.证明:∵四边形ABCD和四边形EFCG都是正方形,
∴CB=CD,CF=CG,∠BCD=∠FCG=90°,
∴∠BCF+∠DCF=∠DCF+∠DCG=90°,
∴∠BCF=∠DCG,
在△BCF和△DCG中,

∴△BCF≌△DCG(SAS),
∴∠CBF=∠CDG.
21.证明:∵四边形ABCD和四边形AEFG均是正方形,
∴AB=AD,AE=AG,∠BAD=∠EAG=90°,
∴∠BAE=∠DAG,
∴△ABE≌△ADG(SAS);
∴BE=DG.
∵AB=BC=CE+EB=CE+DG,
即AB=CE+DG.
22.证明:在正方形ABCD中,
AB=BC=CD=DA,∠ABE=∠BCF=90°,
∵CE=DF,
∴BE=CF,
在△AEB与△BFC中,

∴△AEB≌△BFC(SAS),
∴AE=BF.
23.解:(1)结论:AG2=GE2+GF2.
理由:连接CG.
∵四边形ABCD是正方形,
∴A、C关于对角线BD对称,
∵点G在BD上,
∴GA=GC,
∵GE⊥DC于点E,GF⊥BC于点F,
∴∠GEC=∠ECF=∠CFG=90°,
∴四边形EGFC是矩形,
∴CF=GE,
在Rt△GFC中,∵CG2=GF2+CF2,
∴AG2=GF2+GE2.
(2)过点A作AH⊥BG,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠ABD=∠GBF=45°,
∵GF⊥BC,
∴∠BGF=45°,
∵∠AGF=105°,
∴∠AGB=∠AGF﹣∠BGF=105°﹣45°=60°,
在Rt△ABH中,∵AB=1,
∴AH=BH=,
在Rt△AGH中,∵AH=,∠GAH=30°,
∴HG=,
∴BG=BH+HG=+.
解法二:如图,过点B作BN⊥AG于N,在BN上截取BM,使得BM=AM,设AN=x.
∵∠AGF=105°,∠GBF=∠FGB=∠ABG=45°,
∴∠AGB=60°,∠GBN=30°,∠ABM=∠BAM=15°,
∴∠AMN=∠ABM+∠BAM=30°,
∴AM=BM=2x,MN=x,
在Rt△ABN中,则有1=x2+(2x+x)2,
解得x=,
∴BN=,
∴BG=.
二.正方形的判定
24.解:A、当OA=OB时,可得到?ABCD为矩形,故此选项正确;
B、当AB=AD时?ABCD为菱形,故此选项错误;
C、当∠ABC=90°时?ABCD为矩形,故此选项错误;
D、当AC⊥BD时?ABCD为菱形,故此选项.
故选:A.
25.解:对角线相等且互相垂直的四边形不一定是平行四边形,更不一定是菱形,故A不正确;
对角线互相垂直平分的四边形为菱形,但不一定是正方形,故B不正确;
对角线互相垂直的四边形,其对角线不一定会平分,故不一定是平行四边形,故C不正确;
对角线互相平分说明四边形为平行四边形,又对角线相等,可知其为矩形,故D正确;
故选:D.
26.解:A、∵四边形ABCD是平行四边形,
当①AB=BC时,平行四边形ABCD是菱形,
当②∠ABC=90°时,菱形ABCD是正方形,故此选项正确,不合题意;
B、∵四边形ABCD是平行四边形,
∴当②∠ABC=90°时,平行四边形ABCD是矩形,
当AC=BD时,这是矩形的性质,无法得出四边形ABCD是正方形,故此选项错误,符合题意;
C、∵四边形ABCD是平行四边形,
当①AB=BC时,平行四边形ABCD是菱形,
当③AC=BD时,菱形ABCD是正方形,故此选项正确,不合题意;
D、∵四边形ABCD是平行四边形,
∴当②∠ABC=90°时,平行四边形ABCD是矩形,
当④AC⊥BD时,矩形ABCD是正方形,故此选项正确,不合题意.
故选:B.
27.解:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠B=∠D=∠C=90°,
∵△AEF是等边三角形,
∴AE=AF,∠AEF=∠AFE=60°,
∵∠CEF=45°,
∴∠CFE=∠CEF=45°,
∴∠AFD=∠AEB=180°﹣45°﹣60°=75°,
∴△AEB≌△AFD(AAS),
∴AB=AD,
∴矩形ABCD是正方形.
28.(1)证明:∵AF∥BC,
∴∠AFE=∠ECD.
∵E是AD的中点,
∴DE=AE,
在△AEF与△DEC中,

∴△AEF≌△DEC(AAS),
∴AF=DC,
∵AF=BD,
∴BD=CD;
(2)四边形AFBD为矩形;
证明:∵AF=BD,AF∥BD,
∴四边形AFBD为平行四边形,
∵AB=AC,BD=DC,
∴AD⊥BC,
∴∠BDA=90°,
∴四边形AFBD为矩形;
(3)AB=AC,且∠BAC=90°;
证明:∵AB=AC,且∠BAC=90°,
∴∠ABC=45°,
∵AD⊥BC,
∴∠BAD=45°,
∴AD=DB,
∴四边形AFBD为正方形.
三.正方形的判定与性质
29.证明:∵CE∥BD,DE∥AC,
∴四边形OCED是平行四边形,
∵四边形ABCD是正方形,
∴OA=OC=OB=OD,AC⊥BD,
∴四边形OCED是正方形.
30.证明:(1)∵四边形ABCD是正方形,
∴∠DAB=90°,AC平分∠DAB,
∵PM⊥AD,PN⊥AB,
∴∠PMA=∠PNA=90°,
∴四边形MANP是矩形,
∵AC平分∠DAB,PM⊥AD,PN⊥AB,
∴PM=PN,
∴四边形MANP是正方形;
(2)∵四边形ABCD是正方形,
∴PM=PN,∠MPN=90°,
∵∠EPB=90°,
∴∠MPE+∠EPN=∠NPB+∠EPN=90°,
∴∠MPE=∠NPB,
在△EPM和△BPN中,
∵,
∴△EPM≌△BPN(ASA),
∴EM=BN.