题目内容
【题目】定义:对角互补且有一组邻边相等的四边形称为奇异四边形.
(1)概念理解:
在平行四边形、菱形、矩形、正方形中,你认为属于奇异四边形的有__________ ;
(2)性质探究:
①如图1,四边形ABCD是奇异四边形,AB=AD,求证:CA平分∠BCD;
②如图2,四边形ABCD是奇异四边形,AB=AD,∠BCD=2α,试说明:cosα=;
(3)性质应用:
如图3,四边形ABCD是奇异四边形,四条边中仅有BC=CD,且四边形ABCD的周长为6+2,∠BAC=45°,AC=3,求奇异四边形ABCD的面积.
【答案】(1)正方形;(2)①见解析,②见解析;(3)9.
【解析】
(1)利用奇异四边形的定义直接判断即可;
(2)①如图1,过点A作AM⊥CB于M,AN⊥CD于N.证明△AMB≌△AND,根据全等三角形的性质得到AM=AN,根据角的内部到角两边距离相等的点在角平分线上即可证明.
②由①可知:∠ACD=∠BCD=α,根据CN=CD–DN=CD–BM=CD–(CM–BC)=CD–(CN–BC),得到CN=,在Rt△ACN中,根据余弦的定义即可证明.
(3)连接BD.由(2)可知:cos45°=,得到AD+AB=2AC×=6,根据四边形ABCD的周长为6+2,得到BC=CD=,得到∠DAB=90°,根据奇异四边形的性质,有∠BCD=90°,根据S四边形ABCD=S△ADB+S△BDC即可求解.
(1)根据奇异四边形的定义可知:正方形是奇异四边形,故答案为:正方形.
(2)①如图1,过点A作AM⊥CB于M,AN⊥CD于N.
∵∠ABC+∠D=180°,∠ABM+∠ABC=180°,
∴∠ABM=∠D,
∵∠AMB=∠AND=90°,AB=AD,
∴△AMB≌△AND,
∴AM=AN,∵AM⊥CB于M,AN⊥CD于N,∴CA平分∠BCD.
②由①可知:∠ACD=∠BCD=α,
∵CN=CD–DN=CD–BM=CD–(CM–BC)=CD–(CN–BC),
∴CN=,
在Rt△ACN中,cosα==.
(3)如图3,连接BD.
由(2)可知:cos45°=,∴AD+AB=2AC×=6,
∵四边形ABCD的周长为6+2,∴BC=CD=,
∵∠BAC=∠DAC=45°,
∴∠DAB=90°,
∵四边形是奇异四边形,∴∠BCD=90°,
∵AD+AB=6,∴(AD+AB)2=AD2+2ADAB+AB2=36,
∵AD2+AB2=BD2=BC2+CD2=20,
∴ADAB=8,∴S四边形ABCD=S△ADB+S△BDC=ADAB+CDBC=9.