题目内容

4.如图1,矩形MNPQ中,点E,F,G,H分别在NP,PQ,QM,MN上,若∠1=∠2=∠3=∠4,则称四边形EFGH为矩形MNPQ的反射四边形.图2,图3中,四边形ABCD为矩形,且AB=4,BC=8.
(1)在图2,图3中,点E,F分别在BC,CD边上,试利用正方形网格在图上作出矩形ABCD的反射四边形EFGH.
(2)求图2,图3中反射四边形EFGH的周长.
(3)明明发现一个矩形的反射四边形有无数个,但这些反射四边形的周长都相等.图1中,若MN=3,NP=4,则四边形EFGH的周长为10.

分析 (1)根据网格结构,作出相等的角即可得到反射四边形;
(2)图2中,利用勾股定理求出EF=FG=GH=HE的长度,然后即可得到周长,图3中利用勾股定理求出EF=GH,FG=HE的长度,然后求出周长,从而得到四边形EFGH的周长是定值;
(3)延长GH交PN的延长线于点A.,再利用“角边角”证明△FPE≌Rt△FPB,根据全等三角形对应边相等可得EF=BF,EP=PB,同理求出AH=EH,NA=EN,从而得到AB=2NP,再证明GA=GB,过点G作GK⊥NP于K,根据等腰三角形三线合一的性质求出KB=$\frac{1}{2}$AB=4,再利用勾股定理求出GB的长度,然后即可求出四边形EFGH的周长;

解答 解:(1)作图如下:


(2)在图2中,EF=FG=GH=HE=$\sqrt{{2}^{2}+{4}^{2}}$=2$\sqrt{5}$,
∴四边形EFGH的周长为4×2$\sqrt{5}$=8$\sqrt{5}$,
在图3中,EF=GH=$\sqrt{5}$,FG=HE=$\sqrt{45}$=3$\sqrt{5}$,
∴四边形EFGH的周长为2×$\sqrt{5}$+2×3$\sqrt{5}$=2$\sqrt{5}$+6$\sqrt{5}$=8$\sqrt{5}$.

(3)如图4,延长GH交PN的延长线于点A,过点G作GK⊥NP于K,
∵∠1=∠2,∠1=∠5,
∴∠2=∠5.
在△FPE和△FPB中
$\left\{\begin{array}{l}{∠2=∠5}\\{PF=PF}\\{∠FPE=∠FPB}\end{array}\right.$
∴△FPE≌Rt△FPB(ASA),
∴EF=BF,EP=PB,
同理:AH=EH,NA=EN.
∴AB=2NP=8.
∵∠B=90°-∠5=90°-∠1,∠A=90°-∠3,
∴∠A=∠B.∴GA=GB.
则KB=$\frac{1}{2}$AB=4,
∴GB=$\sqrt{{3}^{2}+{4}^{2}}$=5,
∴四边形EFGH的周长为:2GB=10.
故答案为:10.

点评 本题考查了应用与设计作图、全等三角形的判定与性质、勾股定理的应用、矩形的性质等知识,读懂题意理解“反射四边形EFGH”特征是解题的关键.

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