8.2 特殊的平行四边形
第1课时 矩形的概念与性质
1. 了解矩形的概念.
2. 理解矩形的性质定理,并能运用矩形的性质定理解决问题.
建议用时:15分钟
1 (2025泰州靖江月考)如图,在矩形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,则下列结论中一定正确的是( )
A. OA⊥OB B. ∠BAC=∠ACB C. OA=OB D. AD=AB
(第1题) (第2题) (第3题) (第4题)
2 如图,在矩形ABCD中,AC,BD相交于点O,DE⊥AC于点E,∠AOD=110°,则∠CDE的度数为( )
A. 55° B. 40° C. 35° D. 20°
3 笛卡尔在《几何》一书阐述了坐标几何思想,主张取代数和几何中最好的东西以长补短.如图,在平面直角坐标系中,矩形OABC的顶点B的坐标是(-1,2),则AC的长为________.
4 (2025南通海安月考)如图,将矩形纸片ABCD沿EF折叠后,点D,C分别落在点D1,C1的位置,ED1的延长线交BC于点G,若∠EGB=128°,则∠EFG=________.
5 (2025南通海门月考)如图,在矩形ABCD中,点E,F在边AD上,且AE=DF,求证:BF=CE.
6 (2025南通启东月考)如图,OABC是一张放在平面直角坐标系中的长方形纸片,O为坐标原点,点A在x轴的正半轴上,点C在y轴的正半轴上,OA=10,OC=8,在边OC上取一点D,将纸片沿AD翻折,使点O落在边BC上的点E处,求D,E两点的坐标.
建议用时:25+5分钟
7 (2025无锡期中)如图,延长矩形ABCD的边BC至点E,使CE=BD,连接AE,若∠ADB=40°,则∠E的度数是( )
A. 45° B. 30° C. 20° D. 15°
(第7题) (第8题) (第9题) (第10题)
8 如图,在矩形ABCD中,AB=6,BC=10,E是射线BC上的动点,连接AE,将△ABE沿AE翻折,得到△AB′E,连接B′D,当△AB′D是直角三角形时,BE的长为( )
A. 18 B. 2 C. 3或4 D. 2或18
9 如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=7,AE平分∠BAD,则DE的长为________.
10 如图,在△ABC中,∠C=90°,∠A=30°,BC=2,E是边AB上的动点,过点E分别作AC,BC的垂线段,垂足分别为F,G,连接FG,则FG的最小值为________.
11 (2025苏州模拟)如图,在矩形ABCD中,∠BAD的平分线交BC于点E,交DC的延长线于点F.过点C作CG⊥AF于点G,连接DG,BG.
(1) 求证:BG=DG;
(2) 连接BD,求∠BDG的度数.
12 (2025南通海门月考)如图1,在矩形ABCD中,AB=6,BC=8,E是射线BC上一个动点,连接AE并延长交射线DC于点F,将△ABE沿直线AE翻折到△AB′E,延长AB′与直线CD交于点M.
(1) 求证:AM=MF;
(2) 如图2,当E是边BC的中点时,求CM的长;
(3) 当CF=4时,求CM的长.
图1 图2 备用图
第2课时 矩形的判定
1. 掌握矩形的判定方法,灵活选择矩形的判定定理,判定一个四边形是矩形.
2. 了解两条平行线间距离的定义,会用两条平行线间的距离来解决问题.
建议用时:15分钟
1 (2025南通海门月考)如图,四边形ABCD的对角线互相平分,要使它变为矩形,需要添加的条件是( )
A. AB=CD B. AD=BC C. AC=BD D. AB=BC
(第1题) (第2题) (第3题) (第4题)
2 如图,四边形ABCD为平行四边形,延长AD到点E,使DE=AD,连接EB,EC,DB,添加一个条件,不能使四边形DBCE成为矩形的是( )
A. AB=BE B. CE⊥DE C. ∠ADB=90° D. BE⊥AB
3 如图,在 ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,点E,F在AC上,且AE=CF,添加一个适当的条件,使四边形BEDF是矩形,这个条件可以是____________.(填一个条件即可)
4 如图,AB∥CD,AD∥BC,AD=2,BE=5,△DCE的面积为6,则四边形ABCD的面积为________.
5 (2025常州金坛期末)如图,在 ABCD中,O是边AB的中点,且∠ODC=∠OCD,求证:四边形ABCD是矩形.
6 (2025苏州相城月考)如图,将 ABCD的边DC延长到点E,使CE=DC,连接AE,交BC于点F.
(1) 求证:四边形ABEC是平行四边形;
(2) 连接AC,BE,当∠AFC与∠D满足什么数量关系时,四边形ABEC是矩形,并说明理由.
建议用时:25+5分钟
7 甲、乙、丙、丁四位同学到木工厂参观时,一木工师傅要他们拿尺子帮助检测一个窗框是否是矩形,他们各自做了如下检测,检测后,他们都说窗框是矩形,你认为最有说服力的是( )
A. 甲量得窗框两组对边分别相等
B. 乙量得窗框的对角线相等
C. 丙量得窗框的一组邻边相等
D. 丁量得窗框的两组对边分别相等且两条对角线也相等
8 如图,四边形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,OA=OB=OC=OD,过点O作OE⊥BD,交BC于点E,若AB=4,BE=5,则CE的长为________.
9 (2025泰州泰兴月考)如图,线段AB的端点B在直线MN上,过线段AB上的一点O作MN的平行线,分别交∠ABM和∠ABN的平分线于点C,D,连接AC,AD.添加一个适当的条件:当____________时,四边形ACBD为矩形.
10 如图,在平行四边形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,AE⊥BD于点E,DF⊥AC于点F,且AE=DF.
(1) 求证:四边形ABCD是矩形.
(2) 若∠BAE=∠EAD,求∠AOE的度数.
11 (2025南京江宁期末)如图,在矩形ABCD中,AB=6,BC=8,G,H分别是AD,BC的中点,E,F是对角线AC上的两个动点,分别从点A,C同时出发相向而行,始终保持AE=CF,连接EH,HF,FG,GE.
(1) 求证:△AGE≌△CHF;
(2) 求证:四边形EGFH是平行四边形;
(3) 已知点E,F的速度均为每秒1个单位长度,运动时间为t(0≤t≤10)s,若四边形EGFH为矩形,求t的值.
第3课时 菱形的概念与性质
1. 掌握菱形的概念与性质定理.
2. 能运用菱形的性质定理解决有关问题.
建议用时:15分钟
1 (2025南通海门期中)如图,菱形ABCD的对角线AC=5,BD=10,则该菱形的面积为( )
A. 50 B. 25 C. D. 12.5
(第1题) (第2题) (第3题) (第4题)
2 (2025南通海安月考)如图,菱形ABCD的对角线AC,BD交于点O,菱形ABCD的周长为40,直线EF过点O,且与AD,BC分别交于点E,F,若OE=5,则四边形ABFE的周长是( )
A. 30 B. 25 C. 20 D. 15
3 如图,在菱形ABCD中,E为边AB的中点,OE=3,则菱形ABCD的周长为________.
4 如图,在菱形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,∠ABC=80°,E是线段AO上一点,且BC=CE,则∠OBE的度数是________.
5 (2025盐城东台月考)如图,在菱形ABCD中,点E,F分别在边AB,AD上,BE=DF,连接CE,CF.求证:△BEC≌△DFC.
6 (2025无锡江阴期中)如图,在菱形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,过点C作CE∥BD,过点D作DE∥AC,CE与DE交于点E.
(1) 求证:四边形CODE是矩形;
(2) 若AB=5,AC=6,求四边形CODE的周长.
建议用时:25+5分钟
7 如图,在菱形ABCD中,若AB=5,AC=8,则菱形ABCD的面积为( )
A. 24 B. 20 C. 16 D. 12
(第7题) (第8题) (第9题) (第10题)
8 (2025南通海门月考)如图,菱形ABCD的两条对角线长分别为AC=6,BD=8,P是边BC上的一动点,则AP的最小值为( )
A. 4 B. 4.8 C. 5 D. 5.5
9 (2025南通海安月考)如图,菱形ABCD的周长为32,面积为36,P是对角线BD上一点,分别作点P到直线AB,AD的垂线段PE,PF,则PE+PF的值为________.
10 (盐城东台期中)如图,菱形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,过点D作DH⊥AB于点H,连接OH,OH=2,若菱形ABCD的面积为12,则AB的长为________.
11 如图,在菱形ABCD中,AE⊥BC于点E,AF⊥CD于点F,连接EF.
(1) 求证:△ABE≌△ADF;
(2) 若∠B=60°,求证:△AEF为等边三角形.
12 (2025南通海门期末)如图,E是菱形ABCD对角线CA的延长线上任意一点,以线段AE为边作一个菱形AEFG,且∠DAB=∠EAG,连接EB,GD.
(1) 求证:EB=GD;
(2) 若∠DAB=60°,AB=2,AG=,求GD的长;
(3) 连接DE,BG,若∠GAB=90°,BG2=10,DE2=10+4,求△AEB的面积.
第4课时 菱形的判定
1. 掌握并熟练运用菱形的判定定理.
2. 综合运用菱形的性质定理和判定定理解决问题.
建议用时:15分钟
1 如图,四边形ABCD是平行四边形,则下列条件中,能判定 ABCD为菱形的是( )
A. ∠DAB=90° B. ∠ABC=∠BCD C. AC⊥BD D. AC=BD
(第1题) (第2题) (第3题) (第4题)
2 (2025南通海安月考)如图,在∠MON的两边上分别截取OA,OB,使OA=OB,分别以点A,B为圆心,OA长为半径作弧,两弧交于点C,连接AC,BC,AB,OC.若AB=2 cm,四边形OACB的面积为6 cm2,则OC的长为( )
A. 3 cm B. 12 cm C. 6 cm D. 8 cm
3 (教材P81练习T1变式)如图,在△ABC中,D为BC上一点,DE∥AB,DF∥AC.请你再添加一个适当的条件:________________,使四边形AFDE为菱形.
4 如图,以点A为圆心,5为半径画弧,再以点B为圆心,5为半径画弧,两弧相交于M,N两点,已知AB=6,则以A,B,M,N四点为顶点的四边形的面积是________.
5 (2025苏州高新区期末)在同一平面内,将两个完全相同,含有30°角的直角三角板,按如图所示的位置摆放,其中∠ACB=∠DFE=90°,∠CAB=∠EDF=30°,点A,E,B,D依次在同一直线上,且E是AB的中点,连接BF,CE.求证:四边形BCEF是菱形.
6 如图,在四边形ABCD中,AB∥DC,AB=AD,对角线AC,BD相交于点O,AC平分∠BAD.
(1) 求证:四边形ABCD是菱形;
(2) 过点C作CE⊥AB,交AB的延长线于点E,连接OE,若AB=3,BD=6,求OE的长.
建议用时:25+5分钟
7 如图,在四边形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,给出下列 4组条件:①AB=BC=CD=AD;②∠ABC=∠BCD,∠CDA=∠DAB;③OA=OC,OB=OD,AC⊥BD;④∠ABC=∠BCD=∠CDA=90°,其中能得到“四边形ABCD是菱形”的条件有( )
A. 1组 B. 2组 C. 3组 D. 4组
(第7题) (第8题) (第9题) (第10题)
8 (2025镇江期中)如图,两张等宽的纸条交叉叠放在一起,在重叠部分构成的四边形ABCD中,若AC=6,BD=8,则点A到BC的距离为________.
9 (2025常州新北模拟)如图,四边形ABCD为平行四边形,且BD平分∠ABC,作DE⊥BC,垂足为E.若BD=24,AC=10,则DE=________.
10 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=8,BC=6,D为斜边AB上的一点,以CD,CB为边作平行四边形CDEB,当AD=________时,平行四边形CDEB为菱形.
11 如图,矩形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,DE∥AC,CE∥BD.
(1) 求证:四边形OCED为菱形;
(2) 连接BE,交AC于点F,求证:AC平分BE.
12 (2025南通通州期中)如图,在△ABC中,AB=AC,∠ABC>60°,点P在边AB上(不与点A,B重合),连接CP,平移线段CP,使点C与点B重合,得到线段BQ,连接PQ.
(1) 根据题意补全图形,若∠A=2∠Q,求∠BCP+∠BPQ的度数;
(2) 连接AQ,若AB平分∠CAQ,求证:四边形BCPQ是菱形;
(3) 在(2)的条件下,设∠BCP=x,∠CAQ=y,试用等式表示y与x之间的数量关系,并说明理由.
备用图
第5课时 正方形的性质与判定
1. 理解正方形的性质定理和判定定理,并会用来解决相关问题.
2. 理解平行四边形、矩形、菱形与正方形间的内在联系,理解特殊与一般的关系.
建议用时:15分钟
1 (2025淮安期中)在四边形ABCD中,∠A=∠B=∠C=90°,若添加一个条件,即可推出该四边形是正方形,则这个条件可以是( )
A. ∠D=90° B. AB=CD C. AC=BD D. BC=CD
2 (2025南通启东期中)如图,在边长为3的正方形ABCD中,点E在边BC上,以点D为圆心,DC长为半径画弧,交线段DE于点F.若EF=EB,则CE的长为( )
A. 2 B. C. D.
(第2题) (第3题) (第4题)
3 如图,在正方形ABCD的外侧,作等边三角形DCE,则∠AED的度数是________.
4 如图,P是正方形ABCD的对角线BD上的一点,PE⊥AD于点E,连接CP,AP.若AE=1,PC=,则PE=________.
5 (2025南通启东月考)如图,在正方形ABCD的外侧,作等边三角形ADE,AC,BE交于点F,求∠BFC的度数.
6 (2025苏州期中)如图,在△ABC中,∠BAC=90°,AD平分∠BAC,DE⊥AB于点E,DF⊥AC于点F,求证:四边形AEDF是正方形.
建议用时:25+5分钟
7 (2025南通海门期中)如图,等边三角形EBC在正方形ABCD内,连接DE,若AB=4,则△DEC的面积是( )
A. 4 B. 6 C. 2 D. 4
(第7题) (第8题) (第9题)
8 (2025南通海门联考)如图,在正方形ABCD中,点E,F分别在边CD,AD上,BE与CF交于点G.若BC=8,DE=AF=2,则GF的长为________.
9 如图,四边形ABCD是边长为4的正方形,点E在边CD上,DE=1,作EF∥BC,分别交AC,AB于点G,F,且M,N分别是AG,BE的中点,则MN的长是________.
10 (2025南通启东期中)如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,AD=CD,E是对角线BD上一点,且EA=EC.
(1) 求证:四边形ABCD是菱形;
(2) 若BE=BC,且∠CBE∶∠BCE=2∶3,求证:四边形ABCD是正方形.
11 (2025南通海门期中)在正方形ABCD中,G是射线AC上一动点(不与点A,C重合),连接BG,作BH⊥BG,且使BH=BG,连接GH,CH.
(1) 如图1,若点G在线段AC上.
①图中与△ABG全等的三角形是____________;
②线段AG,CG,GH之间的数量关系是______________;
(2) 如图2,若G在AC的延长线上,则线段AG,CG,BG之间有怎样的数量关系?写出结论,并说明理由.
图1 图2
微专题3 正方形中的常见模型
类型一:“十字架”模型
1 (2025苏州吴中期末)如图1,四边形ABCD是正方形,E,F分别是边BC,CD上的点,连接AF,作EH⊥AF于点H,延长EH交边AD于点G.
(1) 判断∠AFD与∠GEC的数量关系,并说明理由;
(2) 如图2,若CE=CF,连接CH,判断线段EH,FH,CH的数量关系,并说明理由;
(3) 在(2)的条件下,若AG=2,DG=1,则CH的长为________.
图1 图2 备用图
类型二:“半角”模型
2 (2025南京六合期中)如图1,点E,F分别在正方形ABCD的边BC,CD上,∠EAF=45°,连接EF,试猜想EF,BE,DF之间的数量关系.
(1) 【思路梳理】把△ABE绕点A逆时针旋转90°至△ADG,可使AB与AD重合,请根据以上思路推导出EF,BE,DF之间的数量关系;
(2) 【类比引申】如图2,点E,F分别在正方形ABCD的边CB,DC的延长线上,∠EAF=45°.连接EF,试猜想EF,BE,DF之间的数量关系,并给出证明.
(3) 【联想拓展】如图3,在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D,E均在边BC上,且∠DAE=45°.若BD=1,EC=2,则DE的长为________.
图1 图2 图3
类型三:三垂直模型
3 (2025南通崇川期中)如图,E为正方形ABCD内一点,∠AEB=90°,将Rt△ABE绕点B按顺时针方向旋转90°,得到△CBF.延长AE交CF于点G,连接DE.
(1) 试判断四边形BEGF的形状,并说明理由;
(2) 若BE=3,CG=1,求DE的长.
4 已知四边形ABCD是正方形.
(1) 如图1,若G是边CD上任意一点(不与点C,D重合),连接AG,作BF⊥AG于点F,作DE⊥AG于点E,求证:△ABF≌△DAE;
(2) 如图2,若G是线段CD延长线上任意一点,连接AG,作BF⊥AG于点F,DE⊥AG于点E,判断线段EF与AF,BF的数量关系,并说明理由;
(3) 若G是直线BC上任意一点(不与点B,C重合),连接AG,作BF⊥AG于点F,DE⊥AG于点E,探究线段EF与AF,BF的数量关系.(请画图,直接写答案)
图1 图2
微专题4 特殊平行四边形中的折叠问题
类型一:矩形的折叠
1 (2025南通海门月考)如图,对折矩形ABCD的纸片,使AB与DC重合,得到折痕EF,将△ADH再对折到△GDH,使得点A落在EF上,且与点G重合,则∠HDG的度数为( )
A. 30° B. 35° C. 40° D. 45°
(第1题) (第2题) (第3题) (第4题)
2 (2025盐城亭湖期中)如图,在矩形ABCD中,AB=8,BC=16,将矩形ABCD沿EF折叠,使点C与点A重合,则AF的长为( )
A. 4 B. 8 C. 6 D. 10
3 如图,将矩形ABCD沿AE向上折叠,使点B落在边DC上的点F处,若△AFD的周长为9,△ECF的周长为3,则矩形ABCD的周长为________.
4 (2025南京建邺期中)如图,将矩形ABCD沿EF翻折,点B恰好落在边AD上的点B′处,若AE=2,DE=6,∠EFB=60°,则矩形ABCD的面积是________.
5 【阅读理解】在矩形纸片ABCD中,E为边AB上一点,将△ADE沿DE折叠至△FDE,延长DF与直线BC交于点G.
(1) 【操作尝试】若AB=12,AE=6且点F落在边DC上,则矩形ABCD的面积为________;
(2) 【理解探究】若AB=12,AE=6且点F落在矩形内部,点G在边BC上,如图,BG=4,求矩形ABCD的面积;
(3) 【探究拓展】若AB=12,AE=4且BG=4,直接写出矩形ABCD的面积.
类型二:菱形的折叠
6 (2025 镇江京口月考)如图,将一张菱形纸片ABCD的四个角向内折起,恰好拼成一个无缝隙无重叠的四边形EFGH,若EF=4,EH=3,则AB=________.
7 在菱形纸片ABCD中,∠BCD=60°.
(1) 如图1,连接AC,折叠菱形纸片ABCD,使点A落在对角线AC上的点P处,折痕分别交AB,AD于点F,E.判断四边形AFPE的形状,并说明理由;
(2) 将菱形纸片ABCD沿过点B的直线折叠到如图2所示的位置,点A的对应点为P,折痕交AD于点E,EP交CD于点G.判断DG和PG的数量关系,并说明理由.
图1 图2
类型三:正方形的折叠
8 (2025扬州邗江模拟)如图,在正方形ABCD中,E是边CD的中点,将△CBE沿BE折叠,得到△FBE,延长EF交AD于点G.若正方形ABCD的边长为4,则AG的长为________.
(第8题) (第9题) (第10题)
9 (2025苏州太仓期末)如图,将正方形纸片ABCD沿MN折叠,使点D落在边AB上,对应点为D′,点C落在点C′处,若AB=5,AD′=2,则折痕MN的长为________.
10 (2025南通海门期中) 如图,已知正方形ABCD的边长为12,BE=EC,将正方形边CD沿DE折叠到DF,延长EF交AB于点G,则△BEG的周长为________.
11 如图,已知正方形ABCD的边长是4,点E在边AB上,AE=,F是边BC上不与点B,C重合的一个动点,将△EBF沿EF折叠,点B落在点B′处.若△CDB′为等腰三角形,求DB′的长.
微专题5 特殊平行四边形中的最值问题
类型一:利用轴对称求最值
1 如图,正方形ABCD的边长为5,E是AB上一点,且BE∶AE=1∶4,若P是对角线AC上一动点,则PB+PE的最小值是________.
2 如图,菱形ABCD的边长为2,且∠DAB=60°,E是BC的中点,若P为BD上一点,求△PCE周长的最小值.
3 (2025扬州江都月考)如图,在平行四边形ABCD中,AB=2,AD=1,∠B=60°,将平行四边形ABCD沿过点A的直线l折叠,使点D落到边AB上的点D′处,折痕交边CD于点E.
(1) 求证:四边形BCED′是菱形;
(2) 若P是直线l上的一个动点,请作出使PD′+PB为最小值的点P,并求出PD′+PB的最小值.
类型二:利用垂线段最短求最值
4 (2025南通通州月考)如图,在正方形ABCD中,O为对角线AC,BD的交点,E,F分别为边BC,CD上一点,且OE⊥OF,连接EF.若AB=2,则EF的最小值是( )
A. B. 1 C. D.
(第4题) (第5题) (第6题)
5 (2025南通启东期中)如图,在菱形ABCD中,∠ABC=120°,BC=2,E,F分别是边AD,BC上的两个动点,连接AF,EF,若FA平分∠BFE,则AE的最小值为________.
6 (2025 无锡锡山期末)如图,菱形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,P为边AB上一动点(不与点A,B重合),PE⊥OA于点E,PF⊥OB于点F,若AB=2,∠BAD=60°,则EF的最小值为________.
类型三:利用三角形三边关系,三点共线求最值
7 (2025南京建邺模拟)如图,在矩形ABCD中,AB=12,AD=8,E是边AB的中点,F是射线BC上的动点,将△EBF沿EF所在直线折叠得到△EB′F,连接 B′D,则B′D的最小值是________.
8 (2025宿迁宿城期中)如图,在矩形ABCD中,E,F分别是边AB,AD上的动点,连接EF,P是线段EF的中点,PG⊥BC,PH⊥CD,G,H为垂足,连接GH.若AB=12,AD=9,EF=6,求GH的最小值.
类型四:利用全等转换线段求最值
9 如图,正方形ABCD的边长为4 cm,E是AB上一点,且BE=3 cm,P是对角线AC上一动点,求PB+PE的最小值.
10 如图,正方形ABCD的边长为5,E为BC上一点,且BE=2,F为边AB上的一个动点,连接EF,以EF为边向右侧作等边三角形EFG,连接CG,求CG的最小值.
8.2 特殊的平行四边形
第1课时 矩形的概念与性质
1. C 2. C 3. 4. 64°
5. 证明:因为四边形ABCD是矩形,
所以∠A=∠D=90°,AB=DC.
因为AE=DF,所以AF=DE.
在△ABF和△DCE中,
所以△ABF≌△DCE(SAS),
所以BF=CE.
6. 解:由题意可知折痕AD是四边形OAED的对称轴,
所以在Rt△ABE中,AE=AO=10,AB=8,
所以BE===6,
所以CE=4,所以点E的坐标为(4,8).
在Rt△DCE中,DC2+CE2=DE2.
又因为DE=OD,
所以(8-OD)2+42=OD2,所以OD=5,
所以点D的坐标为(0,5).
综上,点D的坐标为(0,5),点E的坐标为(4,8).
7. C 8. D 9. 5 10.
11. (1) 证明:因为四边形ABCD是矩形,
所以BC=DA,BC∥DA,∠BAD=∠ADC=∠BCD=90°,
所以∠BCF=∠BCD=90°.
因为AF平分∠BAD,
所以∠DAF=∠BAF=45°,
所以∠F=∠DAF=45°,
所以DF=DA,所以BC=DF.
因为CG⊥AF于点G,
所以∠CGF=90°,
所以∠GCF=∠F=45°,
所以∠BCG=∠F=45°,CG=FG.
在△BCG和△DFG中,
所以△BCG≌△DFG(SAS),
所以BG=DG.
(2) 解:因为△BCG≌△DFG,所以BG=DG,∠CBG=∠FDG,
所以∠GBD+∠BDG=∠CBD+∠CBG+∠BDG=∠CBD+∠FDG+∠BDG=∠CBD+∠CDB=90°,即∠BGD=90°.
因为BG=DG,所以∠BDG=45°.
12. (1) 证明:因为四边形ABCD是矩形,
所以AB∥CD,所以∠MFA=∠BAF.
由折叠的性质可得∠BAF=∠MAF,
所以∠MFA=∠MAF,所以AM=MF.
(2) 解:因为E是边BC的中点,
所以BE=CE=BC=4.
因为四边形ABCD是矩形,BC=8,
所以AB∥CD,∠B=∠BCD=∠ADC=90°,AD=BC=8,
所以∠AFC=∠BAF.
因为∠AEB=∠FEC,
所以△AEB≌△FEC(AAS),
所以AB=FC=6.
设CM=x,所以AM=MF=x+6,DM=6-x.
在Rt△ADM中,AM2=AD2+DM2,
所以(x+6)2=82+(6-x)2,解得x=,
所以CM的长为.
(3) 解:当CF=4时,设CM=y.
①如图1,当点E在线段BC上时,
AM=MF=y+4,DM=6-y.
在Rt△ADM中,AM2=AD2+DM2,
所以(y+4)2=82+(6-y)2,解得y=,
此时CM的长为;
②如图2,当点E在线段BC的延长线上时,
AM=MF=y-4,DM=y-6.
在Rt△ADM中,AM2=AD2+DM2,
所以(y-4)2=82+(y-6)2,
解得y=21,
此时CM的长为21.
综上,当CF=4时,CM的长为或21.
图1 图2
第2课时 矩形的判定
1. C 2. D 3. ∠BED=90°(答案不唯一) 4. 8
5. 证明:在 ABCD中, AD∥CB,DC∥AB.
因为DC∥AB,
所以∠CDO=∠AOD,∠OCD=∠BOC.
因为∠ODC=∠OCD,
所以∠AOD=∠BOC,OD=OC.
因为O为AB的中点,所以OA=OB.
在△AOD和△BOC中,
所以△AOD≌△BOC(SAS),
所以∠A=∠B.
因为AD∥BC,所以∠A+∠B=180°,
所以∠A=∠B=90°,
即平行四边形ABCD是矩形.
6. (1) 证明:因为四边形ABCD是平行四边形,
所以AB∥CD,AB=CD.
因为CE=DC,
所以AB=EC,AB∥EC,
所以四边形ABEC是平行四边形.
(2) 解:当∠AFC=2∠D,四边形ABEC是矩形,理由如下:
因为四边形ABEC是平行四边形,
所以FA=FE,FB=FC.
因为四边形ABCD是平行四边形,
所以∠ABC=∠D.
又因为∠AFC=2∠D,所以∠AFC=2∠ABC.
因为∠AFC=∠ABC+∠BAF,
所以∠ABC=∠BAF,所以FA=FB,
所以FA=FE=FB=FC,
即AE=BC,
所以四边形ABEC是矩形.
7. D 8. 3 9. OA=OB(答案不唯一)
10. (1) 证明:因为AE⊥BD,DF⊥AC,
所以∠AEO=∠DFO=90°.
在△AEO和△DFO中,
所以△AEO≌△DFO(AAS),
所以AO=DO.
因为四边形ABCD是平行四边形,
所以AO=CO=DO=BO,即AC=BD,
所以四边形ABCD是矩形.
(2) 解:由(1),得四边形ABCD是矩形,
所以∠BAD=90°.
又因为∠BAE=∠EAD,所以∠BAE=90°×=30°,AO=BO,
所以∠OAB=∠ABE.
在Rt△ABE中,∠ABE=90°-∠BAE=60°=∠OAB,
所以∠AOE=180°-∠OAB-∠ABE=60°.
11. (1) 证明:因为在矩形ABCD中,AB=6,BC=8,
所以AD=BC=8,AD∥BC,
所以∠GAE=∠HCF.
因为G,H分别是AD,BC的中点,
所以AG=DG=AD=4,CH=BH=BC=4,
所以AG=CH.
在△AGE和△CHF中,
所以△AGE≌△CHF(SAS).
(2) 证明:由(1)可知△AGE≌△CHF,
所以GE=HF,∠AEG=∠CFH.
因为∠GEF=180°-∠AEG,∠EFH=180°-∠CFH,
所以∠GEF=∠EFH,即GE∥FH,
所以四边形GEHF是平行四边形.
(3) 解:如图1,连接GH.
因为AG=BH=4,AG∥BH,∠B=90°,
所以四边形ABHG是矩形,所以GH=AB=6.
在Rt△ABC中,AB=6,BC=8,∠B=90°,
由勾股定理,得AC==10.
①当点E,F相遇前,
因为四边形EGFH是矩形,
所以EF=GH=6.
因为AE=CF=t,
所以EF=10-2t=6,解得t=2;
②如图2,当点E,F相遇后,
因为四边形EGFH是矩形,且EF=GH=6,AE=CF=t,
所以EF=t+t-10=2t-10=6,解得t=8.
综上,当四边形EGFH为矩形时,t的值为2或8.
图1 图2
第3课时 菱形的概念与性质
1. B 2. A 3. 24 4. 25°
5. 证明:因为四边形ABCD是菱形,
所以∠B=∠D,BC=CD.
在△BEC和△DFC中,
所以△BEC≌△DFC(SAS).
6. (1) 证明:因为CE∥BD,DE∥AC,
所以四边形CODE为平行四边形.
因为四边形ABCD为菱形,
所以AC⊥BD,所以∠COD=90°,
所以平行四边形CODE是矩形.
(2) 解:因为四边形ABCD为菱形,
所以AO=OC=AC=×6=3,OD=OB,∠AOB=90°.
在Rt△AOB中,由勾股定理,得BO2=AB2-AO2,
所以BO==4,
所以DO=BO=4,
所以四边形CODE的周长为2×(3+4)=14.
7. A 8. B 9. 10.
11. 证明:(1) 因为四边形ABCD是菱形,
所以AB=AD,∠B=∠D.
又因为AE⊥BC于点E,AF⊥CD于点F,
所以∠AEB=∠AFD=90°.
在△ABE与△ADF中,
所以△ABE≌△ADF(AAS).
(2) 因为△ABE≌△ADF,
所以AE=AF.
因为四边形ABCD是菱形,
所以AD∥BC,
所以∠B+∠BAD=180°.
因为∠B=60°,所以∠BAD=120°.
又∠AEB=90°,∠B=60°,
所以∠BAE=30°.
由(1)可知△ABE≌△ADF,
所以∠BAE=∠DAF=30°,
所以∠EAF=120°-30°-30°=60°.
又AE=AF,所以△AEF是等边三角形.
12. (1) 证明:因为∠EAG=∠BAD,
所以∠EAG+∠GAB=∠BAD+∠GAB,
即∠EAB=∠GAD.
因为四边形AEFG是菱形,四边形ABCD是菱形,
所以AE=AG,AB=AD,
所以△AEB≌△AGD(SAS),
所以EB=GD.
(2) 解:连接BD交AC于点P,则BP⊥AC.
因为在菱形ABCD中,∠DAB=60°,
所以∠PAB=30°,所以BP=AB=1,
所以AP==.
因为在菱形AEFG中,AE=AG=,
所以EP=2,
所以EB===,
所以GD=EB=.
(3) 解:设AE=AG=x,AD=AB=y.
因为∠GAB=90°,所以AG2+AB2=BG2,
所以x2+y2=10.
因为四边形ABCD是菱形,
所以∠DAP=∠CAB=∠DAB=∠EAG,AC⊥DB,DP=BP.
因为∠EAG+∠GAB+∠CAB=180°,
所以2∠DAP+90°+∠DAP=180°,
解得∠DAP=30°,所以DP=AD=y,
所以在Rt△APD中,AP=y.
因为DE2=DP2+EP2,
所以10+4=2+2,
所以x2+y2+xy=10+4,且x2+y2=10,
所以xy=4,
所以S△AEB=AE·BP=x·y=xy=1.
第4课时 菱形的判定
1. C 2. C 3. AE=AF(答案不唯一) 4. 24
5. 证明:因为两个三角板完全相同,
所以BC=EF,AC=DF,AB=DE,∠ABC=∠DEF=60°,
所以BC∥EF,
所以四边形BCEF是平行四边形.
因为E是AB的中点,∠ACB=90°,
所以CE=AE=BE=AB,且∠ABC=60°,
所以△BCE是等边三角形,
所以CB=CE,
所以平行四边形BCEF是菱形.
6. (1) 证明:因为AB∥CD,
所以∠CAB=∠DCA.
因为AC为∠DAB的平分线,
所以∠CAB=∠DAC,
所以∠DCA=∠DAC,
所以CD=AD,
所以CD=AB.
因为AB∥CD,
所以四边形ABCD是平行四边形.
又因为AD=AB,
所以四边形ABCD是菱形.
(2) 解:因为四边形ABCD是菱形,BD=6,
所以OA=OC,BD⊥AC,OB=BD=3.
因为CE⊥AB,
所以∠AEC=90°,
所以OE=AC=OA=OC.
在Rt△AOB中,AB=3,OB=3,
所以OA===6,
所以OE=OA=6.
7. B 8. 9. 10.
11. 证明:(1) 因为DE∥AC,CE∥BD,
所以四边形DOCE是平行四边形.
因为矩形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,
所以OC=AC=BD=OD,
所以四边形OCED为菱形.
(2) 因为四边形OCED为菱形,
所以OD=CE,OD∥CE,
所以∠OBF=∠CEF.
因为四边形ABCD是矩形,
所以BO=OD,所以OB=CE.
在△BOF与△ECF中
所以△BOF≌△ECF(AAS),
所以BF=EF,即AC平分BE.
12. (1) 解:补全图形如图1所示.
过点A作AM⊥BC于点M,交CP于点N,则∠AMC=90°.
因为AB=AC,所以∠BAC=2∠BAM.
因为∠BAC=2∠Q,所以∠BAM=∠Q.
因为CP平移得到BQ,所以CP∥BQ,CP=BQ,
所以四边形BCPQ是平行四边形,
所以∠Q=∠BCP,PQ∥BC,
所以∠BAM=∠BCP,∠CPQ+∠BCP=180°.
因为∠ANP=∠CNM,所以∠APC=∠AMC=90°,
所以∠BPC=90°,所以∠BCP+∠BPQ=90°.
(2) 证明:如图2,连接CQ交BP于点O,延长AO交延长线于点H,使OA=OH,连接CH.
由(1)可知四边形BCPQ是平行四边形,
所以OQ=OC.
因为∠AOQ=∠HOC,
所以△AOQ≌△HOC(SAS),
所以∠OAQ=∠OHC.
因为AB平分∠CAQ,所以∠BAQ=∠BAC,
所以∠BAC=∠OHC,所以CA=CH.
因为OA=OH,所以CO⊥AH,即CQ⊥BP.
因为四边形BCPQ是平行四边形,
所以四边形BCPQ是菱形.
(3) 解:y=2x,理由如下:
由(2)可知四边形BCPQ是菱形,
所以BC=CP,所以∠BPC=∠CBP.
在△BCP中,∠BCP+2∠CBP=180°,
在△ABC中,∠BAC+2∠ABC=180°,
所以∠BAC=∠BCP=x.
因为AB平分∠CAQ,
所以∠CAQ=2∠BAC,即y=2x.
图1 图2
第5课时 正方形的性质与判定
1. D 2. D 3. 15° 4. 3
5. 解:因为四边形ABCD为正方形,
所以AB=AD,∠BAC=45°,∠BAD=90°.
因为△ADE是等边三角形,
所以AE=AD,∠DAE=60°,
所以AB=AE,∠BAE=∠BAD+∠DAE=150°,
所以∠ABF=(180°-∠BAE)=15°,
所以∠BFC=∠ABF+∠BAC=60°,
即∠BFC的度数为60°.
6. 证明:因为在△ABC中,∠BAC=90°,AD平分∠BAC,
所以∠DAE=∠BAC=45°.
因为DE⊥AB,所以△ADE是等腰直角三角形,
所以AE=DE,
同理可得AF=DF.
因为AD平分∠BAC,DF⊥AC,DE⊥AB,
所以DE=DF,所以DE=DF=AE=AF,
所以四边形AEDF是菱形.
又因为∠BAC=90°,
所以菱形AEDF是正方形.
7. D 8. 9. 2.5
10. 证明:(1) 在△ADE与△CDE中,
所以△ADE≌△CDE(SSS),
所以∠ADE=∠CDE.
因为AD∥BC,所以∠ADE=∠CBD,
所以∠CDE=∠CBD,所以BC=CD.
因为AD=CD,所以BC=AD,
所以四边形ABCD为平行四边形.
因为AD=CD,所以平行四边形ABCD是菱形.
(2) 因为BE=BC,所以∠BCE=∠BEC.
因为∠CBE∶∠BCE=2∶3,
所以∠CBE=180°×=45°.
因为四边形ABCD是菱形,
所以∠ABE=45°,所以∠ABC=90°,
所以菱形ABCD是正方形.
11. 解:(1) ①△CBH ②AG2+CG2=GH2
(2) AG2+CG2=2BG2,理由如下:
因为四边形ABCD是正方形,
所以∠ABC=90°,AB=BC.
因为∠GBH=90°,
所以∠ABC+∠GBC=∠GBH+∠GBC,
即∠ABG=∠CBH.
又因为BG=BH,
所以△ABG≌△CBH(SAS),
所以AG=CH,∠BCH=∠BAG=45°,
所以∠ACH=∠ACB+∠BCH=45°+45°=90°,
所以∠GCH=180°-∠ACH=90°.
在Rt△GCH中,由勾股定理,得CH2+CG2=GH2,
所以AG2+CG2=GH2.
因为∠GBH=90°,BG=BH,
所以GH2=BG2+BH2=2BG2,
所以AG2+CG2=2BG2.
微专题3 正方形中的常见模型
1. 解:(1) ∠AFD=∠GEC,理由如下:
因为四边形ABCD是正方形,
所以∠C=90°.
因为EH⊥AF于点H,
所以∠EHF=∠FHG=90°,
所以∠GEC+∠CFH=360°-∠C-∠EHF=180°.
因为∠AFD+∠CFH=180°,
所以∠AFD=∠GEC.
(2) EH+FH=CH,理由如下:
如图,过点C作CI⊥EG于点I,CL⊥AF交AF的延长线于点L,则∠CIE=∠L=90°.
因为∠AFD=∠CEI,∠AFD=∠CFL,
所以∠CEI=∠CFL.
在△CEI和△CFL中,
所以△CEI≌△CFL(AAS),
所以EI=FL,CI=CL.
因为∠CIH=∠IHL=∠L=90°,
所以四边形CIHL是矩形.
因为CI=CL,
所以矩形CIHL是正方形,
所以HI=HL=CL,
所以EH+FH=HI+EI+FH=HI+FL+FH=HI+HL=2HL.
因为CH===HL,
所以HL=CH,
所以2HL=2×CH=CH,
所以EH+FH=CH.
(3)
2. 解:(1) 因为把△ABE绕点A逆时针旋转90°至△ADG,可使AB与AD重合,且四边形ABCD为正方形,∠ADF=∠B=∠ADG=90°,AB=AD,
所以∠FDG=∠ADG+∠ADF=180°,
所以点F,D,G共线.
因为△ADG≌△ABE,
所以∠DAG=∠BAE,AE=AG,
所以∠FAG=∠FAD+∠GAD=∠FAD+∠BAE=90°-45°=45°=∠EAF,
即∠EAF=∠FAG.
在△AFG和△AFE中,
所以△AFG≌△AFE(SAS),
所以EF=FG,
所以EF=DF+DG=DF+BE,即EF=BE+DF.
(2) DF=EF+BE.理由如下:
如图,因为AB=AD,
所以把△ABE绕点A逆时针旋转90°至△ADG,使AB与AD重合.
因为∠ADC=∠ABE=90°,
所以点C,D,G在同一条直线上.
因为△AEB≌△AGD,
所以EB=GD,AE=AG,∠EAB=∠GAD.
又因为∠BAG+∠GAD=90°,
所以∠EAG=∠EAB+∠BAG=∠GAD+∠BAG=90°,
所以∠EAG=∠BAD=90°.
因为∠EAF=45°,
所以∠FAG=∠EAG-∠EAF=90°-45°=45°,
所以∠EAF=∠GAF.
在△EAF和△GAF中,
所以△EAF≌△GAF(SAS).所以EF=GF.
因为FD=FG+GD,所以DF=EF+BE.
(3)
3. 解:(1) 四边形BEGF是正方形,理由如下:
因为∠AEB=90°,将Rt△ABE绕点B按顺时针方向旋转90°,得到△CBF,
所以∠F=∠AEB=90°,∠EBF=90°,BF=BE.
因为延长AE,交CF于点G,
所以∠BEG=90°.
因为∠F=∠EBF=∠BEG=90°,
所以四边形BEGF是矩形.
因为BF=BE,
所以四边形BEGF是正方形.
(2) 如图,过点E作EP⊥AB于点P,EQ⊥AD于点Q,则∠APE=∠AQE=∠DQE=90°.
因为四边形BEGF是正方形,BE=3,CG=1,
所以FG=BE=3,
所以AE=CF=CG+FG=1+3=4,
所以AB===5.
因为S△ABE=×5EP=×3×4,
所以EP=,
所以AP===.
因为四边形ABCD是正方形,
所以AD=AB=5,∠PAQ=90°.
因为∠PAQ=∠APE=∠AQE=90°,
所以四边形APEQ是矩形,
所以AQ=EP=,EQ=AP=,
所以DQ=AD-AQ=5-=,
所以DE===,
所以DE的长为.
4. (1) 证明:因为四边形ABCD是正方形,
所以AB=AD,∠DAB=90°,
所以∠DAE+∠BAE=90°.
因为DE⊥AG,BF⊥AG,
所以∠AED=∠AFB=90°,
所以∠EAD+∠ADE=90°,
所以∠ADE=∠BAF.
在△ABF和△DAE中,
所以△ABF≌△DAE(AAS).
(2) 解:EF=AF+BF,理由如下:
因为四边形ABCD是正方形,
所以AB=AD,∠DAB=90°,
所以∠DAE+∠BAF=180°-90°=90°.
因为DE⊥AG,BF⊥AG,
所以∠AED=∠AFB=90°,
所以∠EAD+∠ADE=90°,
所以∠ADE=∠BAF.
在△ABF和△DAE中,
所以△ABF≌△DAE(AAS),
所以AE=BF,
所以EF=AE+AF=AF+BF.
(3) ①如图1,EF=BF-AF;
②如图2,EF=AF-BF;
③如图3,EF=AF+BF.
图1 图2 图3
微专题4 特殊平行四边形中的折叠问题
1. A 2. D 3. 12 4. 16
5. 解:(1) 72
(2) 如图,连接EG.
因为AB=12,AE=6,所以BE=6.
因为EF=AE=6,所以BE=EF.
因为EG=EG,所以Rt△EBG≌Rt△EFG(HL),
所以FG=BG=4.
设AD=x,则CG=x-4.
在Rt△CDG中,由勾股定理,得DG2=CG2+DC2,
所以(x+4)2=(x-4)2+122,解得x=9,
所以AD=9,
所以矩形ABCD的面积为AB·AD=12×9=108.
(3) 48或144
6. 5
7. 解:(1) 四边形AFPE是菱形.理由如下:
因为四边形ABCD是菱形,
所以AB=CB,AD∥BC,
所以∠BAC=∠BCA,∠BCA=∠CAD,
所以∠BAC=∠CAD.
记AP与EF交于点O.
根据折叠的性质可得AP⊥EF,
所以∠AOF=∠AOE=90°.
因为AO=AO,所以△AFO≌△AEO(ASA),
所以AF=AE,
由折叠的性质可得AF=PF,AE=PE,
所以AF=PF=AE=PE,
所以四边形AFPE是菱形.
(2) DG=PG,理由如下:
如图,连接BD,DP.
因为四边形ABCD是菱形,
所以∠A=∠C=60°,AB=AD,
所以△ABD是等边三角形,所以BA=BD.
由折叠的性质可得BA=BP,∠A=∠BPE=60°,
所以BP=BD,所以∠BDP=∠BPD.
同理可得△BCD是等边三角形,
所以∠BDC=60°,
所以∠BDG=∠BPG=60°,
所以∠BDP-∠BDG=∠BPD-∠BPG,
即∠GDP=∠GPD,所以DG=PG.
8. 9. 10. 24
11. 解:①如图,当B′D=B′C时,过点B′作GH∥AD,
则∠B′GE=90°,AG=DH=DC=2.
因为AE=,AB=4,
所以BE=AB-AE=4-=.
由翻折的性质,得B′E=BE=,
所以EG=AG-AE=2-=,
所以由勾股定理可得B′G==3,
所以B′H=GH-B′G=4-3=1,
所以DB′==;
②当DB′=CD时,则DB′=4;
③当CB′=CD时,
因为EB=EB′,CB=CB′,
所以点E,C在BB′的垂直平分线上,
所以EC垂直平分BB′.
由折叠的性质可知点F与点C重合,不符合题意,舍去.
综上,DB′的长为4或.
微专题5 特殊平行四边形中的最值问题
1.
2. 解:因为四边形ABCD是菱形,
所以点A与点C关于BD对称.
如图,连接AE,交BD于点P,连接PC,
则PE+PC=PA+PE=AE,
所以△PCE的周长为PC+PE+CE=AE+CE,此时△PCE的周长最小.
因为E是BC的中点,菱形ABCD的边长为2,
所以BE=1,AB=2.
过点E作EG⊥AB,交AB延长线于点G.
因为∠BAD=60°,所以∠ABC=120°,
所以∠EBG=60°,
所以BG=,EG=.
在Rt△AEG中,AE2=AG2+EG2,
所以AE==,
此时△PCE的周长为AE+CE=+1,
即△PCE周长的最小值为+1.
3. (1) 证明:由折叠的性质,得∠DAE=∠D′AE,∠DEA=∠D′EA,∠D=∠AD′E,AD=AD′=1,DE=ED′.
因为DE∥AD′,所以∠DEA=∠EAD′,
所以∠DAE=∠EAD′=∠DEA=∠D′EA,
所以∠DAD′=∠DED′,
所以AD′=ED′=1,
所以DE=AD=ED′=AD′=1,
所以AD=AD′=BD′=CE=BC=ED′=1,
所以四边形BCED′是菱形.
(2) 解:因为DE=AD=ED′=AD′=1,
所以四边形DAD′E是菱形,
所以点D与点D′关于AE对称.
连接BD,交AE于点P,则BD的长为PD′+PB的最小值.
如图,过点D作DG⊥BA交BA的延长线于点G.
因为CD∥AB,
所以∠DAG=∠CDA=60°.
因为AD=1,
所以AG=,DG=,
所以BG=,
所以BD===,
即PD′+PB的最小值为.
4. D 5. 3 6. 7. 4
8. 解:如图,连接AP,CP,AC.
由题意可得BC=AD=9,DC=AB=12,∠B=∠D=∠BCD=∠DAB=90°,
所以AC==15.
因为P是线段EF的中点,EF=6,
所以AP=EF=3.
因为PG⊥BC,PH⊥CD,G,H为垂足,
所以∠PHC=∠PGC=90°=∠BCD,
所以四边形PGCH是矩形,所以HG=PC.
当A,P,C三点共线时,PC最小,
此时,PC=AC-AP=15-3=12,
所以GH的最小值是12.
9. 解:如图,连接DE,交AC于点P′,连接DP.
在正方形ABCD中,BC=DC, ∠PCB=∠PCD
所以△PCB≌△PCD,所以PB=PD,
所以PB+PE=PD+PE≥DE,
即当点P和点P′重合时,PB+PE最小,最小值为DE的长.
因为正方形ABCD的边长为4 cm,且BE=3 cm,
所以AE=AB-BE=4-3=1(cm),
所以DE===(cm),
即PB+PE的最小值为 cm.
10. 解:如图,以EC为边作等边三角形ECH,连接FH,过点H作HN⊥BC于点N,HM⊥AB于点M.
因为∠ABC=90°,
所以四边形MHNB是矩形,
所以MH=BN.
因为BE=2,所以EC=3.
因为△EHC是等边三角形,HN⊥EC,
所以EC=EH=3,EN=NC=1.5,∠HEC=60°,
所以BN=3.5=MH.
因为△FGE是等边三角形,
所以FE=GE,∠FEG=60°=∠HEC,
所以∠FEH=∠GEC.
在△FEH和△GEC中,
所以△FEH≌△GEC(SAS),
所以FH=GC,
所以当FH⊥AB时,FH有最小值,即GC有最小值,
此时点F与点M重合时,CG=FH=HM=3.5.