中考数学《三角形”专题讲义》

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中考数学《三角形”专题讲义》
(中考数学总复习专题讲义,主要适用于学生归纳总结复习用,提高综合分析能力,解决压轴题,内容全面系统,讲义中所选题目均为中考真题,家长需要完整(含图)可编辑打印版,可以微信联系我提供。)
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一、基本内容

1.1 三角形的考查定位

三角形是初中几何的“原子图形”:全等三角形是说理证明的起点,等腰、等边、直角三角形是特殊化的重点,中位线、角平分线、垂直平分线是连接线段与角度的桥梁,勾股定理是计算边长的核心工具。中考中三角形既单独成题(选择、填空、基础解答),也作为四边形、圆、函数综合题的底层推理工具。

1.2 三角形的分类与常用知识

(1)按边分:不等边三角形、等腰三角形(含等边三角形);按角分:锐角、直角、钝角三角形。(2)边角关系:任意两边之和大于第三边、任意两边之差小于第三边;内角和 180°,外角等于不相邻两内角之和。(3)三条重要线段:高、中线、角平分线;连接两边中点的线段叫中位线。(4)全等三角形:SSS、SAS、ASA、AAS、HL(直角)五种判定。(5)特殊三角形:等腰“等边对等角、三线合一”;等边三边三角均为 60°;直角三角形两锐角互余,30° 角所对直角边等于斜边一半,斜边上的中线等于斜边一半,勾股定理 a²+b²=c²。

1.3 常见综合方式

(1)证与算结合:先由全等(或等腰、等边)得到边角相等,再代入勾股或三角函数求值。(2)线段转化:垂直平分线、角平分线提供“距离相等”,把分散线段转移到同一直线上求和或求差。(3)中点与中位线:见两个中点先想中位线,见斜边中点先想斜边中线定理。(4)开放与探究:添加条件使三角形全等、或对等腰/直角三角形分类讨论、或对旋转、折叠中的不变量进行规律探究。

二、性质与定理(解题工具包)

名称

内容(公式)

说明/注意

三边关系

|a−b|<c<a+b

等腰三角形分类时底边、腰均要讨论

内角和与外角

∠A+∠B+∠C=180°;外角=不相邻两内角和

外角定理是倒角的利器

高/中线/角平分线

高垂直于对边;中线平分对边;角平分线平分内角

等腰三角形“三线合一”

垂直平分线

其上点到线段两端距离相等

周长转化:把分散段移到同一边

角平分线

其上点到角两边距离相等

常作两边的垂线段构造全等

全等判定

SSS/SAS/ASA/AAS/HL

SSA、AAA 不能判定全等

等腰三角形

等边对等角;三线合一

“有一个角是 60° 的等腰三角形是等边三角形”

等边三角形

三边相等;三个角均为 60°

任一中线、高、角平分线重合

直角三角形

两锐角互余;30° 对直角边=斜边一半;斜边中线=斜边一半

勾股定理 a²+b²=c²

三角形中位线

中位线平行于第三边且等于其一半

见两个中点先想中位线

三角形面积

S=½·底·高=½·ab·sinC

同高等底三角形面积成比例

三、基本模型

3.1 模型一:三边关系与等腰分类

已知两边 a、b,第三边 c 满足 |a−b|<c<a+b;若题目以等腰三角形为背景,必须分“已知边为腰”“已知边为底”两类讨论,并用三边关系筛选(见例1、练1)。

3.2 模型二:垂直平分线/角平分线——距离转化

垂直平分线上的点到线段两端等距,可把三角形周长中的分散线段合并到一条边上;角平分线上的点到两边等距,常过该点作两边的垂线段,构造 AAS 全等再配合勾股定理解方程(见例2、例5、练2)。

3.3 模型三:全等三角形——边等角等的转化

全等是中考说理证明的起点。添加条件型开放题要从已有边、角、对顶角出发,按 SSS/SAS/ASA/AAS/HL 五种判定补齐一组对应元素;证明题则先找“已知的等边角”,再判定(见例3、例6、练6)。

3.4 模型四:尺规作图与“三线”识别

见作图痕迹判断所作是高、中线、角平分线还是垂直平分线:过顶点且垂直对边的是高;连接顶点与对边中点的是中线;平分内角且两边弧半径相等的是角平分线(见例4)。

3.5 模型五:中位线与中点四边形

三角形中位线平行于第三边且等于第三边一半;任意四边形各边中点顺次连接所得中点四边形,其两组对边分别平行且等于原四边形相应对角线的一半,故中点四边形周长=原四边形两对角线之和(见练2、练3)。

3.6 模型六:30°直角三角形与旋转、折叠探究

含 30° 角的直角三角形三边之比为 1∶√3∶2;斜边中线把它分成一个等边三角形与一个等腰三角形。绕顶点旋转 60° 可构造等边三角形(手拉手),折叠使对应边相等、对应角相等,在直角三角形中用勾股定理列方程求线段(见例6、练4、练5)。

四、典型题型分类

结合本专题题目,常见题型可分为以下六类,例题与练习依此编排(详见第六、七章):

题型

核心考点

对应题

边角关系与分类

三边关系、三角尺与平行线倒角

例1、练1

垂直平分线/角平分线

距离转化、周长合并、勾股方程

例2、例5、练2

全等开放与证明

五种判定、添加条件、说理证明

例3、例6、练6

尺规作图与三线识别

高/中线/角平分线/垂直平分线辨析

例4

中位线与中点四边形

中位线定理、平行四边形性质

练2、练3

等腰/旋转/折叠探究

三线合一、手拉手旋转、不变量列方程

练4、练5

五、二级结论

结论一:第三边范围与等腰分类

第三边 c∈(|a−b|,a+b);若等腰三角形给定两边长 m、n,需分“m 为腰、n 为底”“n 为腰、m 为底”两类,再用三边关系剔除不能构成三角形的情形(见例1)。

结论二:垂直平分线合并周长,角平分线配勾股列方程

DE 垂直平分 AB 时,DA=DB,于是△ACD 周长=AC+CD+DA=AC+CD+DB=AC+BC,把两个分散线段合并成一条完整边;角平分线上的点到两边等距,过该点作两边垂线,由全等得 BP=BC,再在小直角三角形中用勾股列方程(见例2、例5)。

结论三:五种全等判定,警惕 SSA

SSS、SAS、ASA、AAS、HL 可判定全等;两边及其中一边的对角(SSA)、三角对应相等(AAA)不能判定全等。开放题添加条件时应避开 SSA(见例3)。

结论四:等腰“三线合一”,等边=等腰+60°

等腰三角形顶角的角平分线、底边上的中线、底边上的高三线合一;若等腰三角形再有一个内角为 60°,即为等边三角形。等边三角形任一中线同时也是高和角平分线(见练6)。

结论五:中位线=第三边一半;中点四边形周长=对角线之和

E、F 分别为 AB、BC 中点,则 EF∥AC 且 EF=½AC;任意四边形各边中点顺次连接所得中点四边形 EFGH,EF=GH=½AC,FG=HE=½BD,故 C(EFGH)=AC+BD(见练2、练3)。

结论六:30°直角三角形 1∶√3∶2;斜边中线分等边与等腰

∠C=90°、∠A=30° 时,BC∶AC∶AB=1∶√3∶2;斜边 AB 的中线 CE=AE=BE=½AB,△BCE 为等边三角形、△ACE 为等腰三角形。绕顶点旋转 60° 可得等边三角形(手拉手),折叠使对应边相等、对应角相等(见例6、练4、练5)。

六、例题精讲(由易到难)

例1(基础★):三角形三边关系

【例题】 手里拿着长为 3 和 2 的两根木棍,再找一根木棍围成三角形,这根木棍长的整数解是(  )

A.1,3,5B.1,2,3C.2,3,4D.3,4,5

【解析】 设第三根木棍长为 x。由三角形三边关系,任意两边之和大于第三边、任意两边之差小于第三边,

得 |3−2|<x<3+2,即 1<x<5。在 1 与 5 之间的整数为 2、3、4,对应选项 C。

点评:端点 1 和 5 不能取(此时三点共线,不能构成三角形);等腰三角形类问题还需按“已知边为腰/为底”分类(结论一)。

【答案】 C  【考查】三角形三边关系  【来源】青海2011年中考第13题

例2(基础★):垂直平分线与周长转化

【例题】 如图,在 Rt△ABC 中,∠ACB=90°,DE 垂直平分 AB,交 BC 于点 D,交 AB 于点 E。若△ACD 的周长为 50 cm,则 AC+BC=(  )

A.25 cmB.45 cmC.50 cmD.55 cm

图1 例2 垂直平分线(四川凉山州2024年中考第6题)

【解析】 ∵ DE 垂直平分 AB,D 在 DE 上,∴ DA=DB(垂直平分线上的点到线段两端距离相等)。

△ACD 的周长=AC+CD+DA=AC+CD+DB=AC+BC。

已知周长为 50 cm,故 AC+BC=50 cm,选 C。

点评:垂直平分线提供“距离相等”,把分散在 CD、DA 上的两段合并到同一条边 BC 上(模型二、结论二),是求三角形周长的常用技巧。

【答案】 C  【考查】线段垂直平分线的性质、周长转化  【来源】四川凉山州2024年中考第6题

例3(中等★★):全等三角形判定的开放题

【例题】 如图,△ABC 中,∠ACB=90°,D 是 AB 上一点,D、E、F 三点共线(E 在 AC 上)。请添加一个条件:______,使得△ADE≌△CFE(只添一种情况即可)。

图2 例3 全等开放题(黑龙江牡丹江2024年中考第12题)

【解析】 已有条件:① 对顶角 ∠AED=∠CEF;② ∠ACB=90° 即 ∠DAE 与 ∠FCE 均为直角的一部分,且直线 DF 过 E。可选择如下任一条件:

(1)AE=CE:结合对顶角 ∠AED=∠CEF 与直角(或另一组角),由 ASA/AAS 得全等;

(2)∠A=∠F:结合对顶角与 AE=CE(或其他一组边),由 AAS 得全等;

(3)AC=CF:结合直角与对顶角,由 SAS 得全等。

点评:开放题应从“已有等边角”出发,按五种判定补齐一组对应元素;切忌添加 SSA 类条件(如只给一边和非夹角的对角),不能判定全等(结论三)。

【答案】 答案不唯一,如 AE=CE(或 ∠A=∠F、AC=CF 等)  【考查】全等三角形判定  【来源】黑龙江牡丹江2024年中考第12题

例4(中等★★):尺规作图识别三角形的高

【例题】 观察图中尺规作图的痕迹,可得线段 BD 一定是△ABC 的(  )

A.角平分线  B.高线  C.中位线  D.中线

图3 例4 尺规作高(河北2024年中考第5题)

【解析】 作图痕迹显示:分别以 A、C 为圆心、大于 ½AC 的长为半径画弧,两弧交于 E、F,过 E、F 作直线交 AC 于 D。这是作线段 AC 的垂直平分线的基本操作,故 BD⊥AC 且 D 在 AC 上。由高的定义,从顶点 B 向对边 AC 作的垂线段即为 AC 边上的高,故 BD 是△ABC 的高线,选 B。

点评:识别作图痕迹是基础题高频考点——垂直平分线(高)、角平分线(两边等弧)、中线(取对边中点)三种尺规作图要能一眼区分(模型四)。

【答案】 B  【考查】尺规作图、三角形的高  【来源】河北2024年中考第5题

例5(较难★★★):角平分线性质、全等与勾股定理

【例题】 如图,在 Rt△ABC 中,∠C=90°,AC=8,BC=6,D 为 AC 上一点。若 BD 是∠ABC 的角平分线,则 AD=______。

图4 例5 直角三角形与角平分线(湖北随州2023年中考第14题)

图5 例5 过 D 作 DP⊥AB 的辅助线

【解析】 过 D 作 DP⊥AB,垂足为 P。

(1)BD 平分∠ABC,DC⊥BC,DP⊥AB,由角平分线性质得 DP=DC;

(2)证△BCD≌△BPD(AAS):∠C=∠BPD=90°,∠CBD=∠PBD,BD 公共边,故 BP=BC=6;

(3)在 Rt△ABC 中,AB=√(AC²+BC²)=√(64+36)=10,故 AP=AB−BP=10−6=4;

(4)设 DC=DP=x,则 AD=AC−DC=8−x。在 Rt△ADP 中由勾股定理:

AD²=AP²+DP²,即 (8−x)²=4²+x²,展开得 64−16x+x²=16+x²,解得 x=3,即 DC=3,故 AD=8−3=5。

另解(角平分线定理):AD/DC=AB/BC=10/6=5/3,又 AD+DC=8,得 AD=5,DC=3。

点评:角平分线性质“到两边距离相等”配合构造 AAS 全等(BP=BC),再在小直角三角形中用勾股列方程(模型二、结论二);注意本题问的是 AD 而非 DC,勿把 DC=3 当作最终答案。

【答案】 5  【考查】角平分线的性质、全等三角形、勾股定理  【来源】湖北随州2023年中考第14题

例6(较难★★★):含 30° 的直角三角形、等边三角形与折叠

【例题】 如图 10,在△ABC 中,∠ACB=90°,∠CAB=30°,△ABD 是等边三角形,E 是 AB 的中点,连结 CE 并延长交 AD 于 F。

(1)求证:①△AEF≌△BEC;②四边形 BCFD 是平行四边形;

(2)如图 11,将四边形 ACBD 折叠,使 D 与 C 重合,HK 为折痕,求 sin∠ACH 的值。

图6 例6 直角三角形与等边三角形(海南2009年中考第23题)

图7 例6 折叠四边形

【解析】 (1)① ∠ACB=90°,∠CAB=30°,故∠ABC=60°;等边△ABD 中∠BAD=60°,故∠BAD=∠ABC。E 为 AB 中点,AE=BE;又∠AEF=∠BEC(对顶角),由 ASA 得△AEF≌△BEC。

② Rt△ABC 中 E 为斜边 AB 中点,由斜边中线定理 CE=BE=½AB,故△BCE 中 CB=CE=BE,∠BCE=∠CBE=60°。由①全等得∠AFE=∠BCE=60°,等边△ABD 中∠D=60°,故∠AFE=∠D,FC∥BD。又∠BAD=∠ABC=60°,AD∥BC,即 FD∥BC。两组对边分别平行,四边形 BCFD 是平行四边形。

(2)∠BAD=60°,∠CAB=30°,故∠CAH=90°。设 BC=a,在 Rt△ABC 中,∠CAB=30°,AB=2BC=2a,等边△ABD 中 AD=AB=2a。

折叠使 D 与 C 重合,HK 为折痕,故 HC=HD。设 AH=x,则 HC=HD=AD−AH=2a−x。

在 Rt△ABC 中,AC²=AB²−BC²=(2a)²−a²=3a²。

在 Rt△ACH 中,AH²+AC²=HC²,即 x²+3a²=(2a−x)²,展开得 x²+3a²=4a²−4ax+x²,解得 x=a/4,即 AH=a/4,HC=2a−a/4=7a/4。

故 sin∠ACH=AH/HC=(a/4)÷(7a/4)=1/7。

点评:本题把“30° 直角三角形 1∶√3∶2”“斜边中线等于斜边一半”“等边三角形”“折叠对应边相等”“勾股列方程”串联(模型六、结论六);易错点是 sin∠ACH 用错边(应为 AH/HC,而非 AH/AC)。

【答案】 (1)见证明;(2)sin∠ACH=1/7  【考查】全等三角形、平行四边形判定、折叠、勾股定理、锐角三角函数  【来源】海南2009年中考第23题

七、巩固练习(由易到难)

练1(基础★):平行线与三角尺倒角

【练习】 如图,将三角尺的直角顶点放在直线 l₁ 上,另一个顶点放在直线 l₂ 上,l₁∥l₂。若∠1=25°,则∠2 的度数为(  )

A.25°B.35°C.45°D.65°

图8 练1 三角尺与平行线(内蒙古通辽2024年中考第8题)

【答案】 B  【解析】由 l₁∥l₂ 得∠3=∠1=25°(内错角);该三角尺为含 30° 角的直角三角尺,在三角尺内 30°+∠2+∠3=90°,故∠2=90°−30°−25°=35°。  【考查】平行线的性质、三角尺角度  【来源】内蒙古通辽2024年中考第8题

练2(基础★):中点四边形周长

【练习】 如图,四边形 ABCD 各边中点分别是 E、F、G、H。若对角线 AC=24,BD=18,则四边形 EFGH 的周长是______。

图9 练2 中点四边形(四川凉山州2024年中考第16题)

【答案】 42  【解析】由三角形中位线定理:EF=GH=½AC=12,FG=HE=½BD=9,故中点四边形 EFGH 的周长=2(EF+FG)=2(12+9)=42,即等于原四边形两对角线之和 AC+BD=24+18=42(结论五)。  【考查】三角形中位线定理、中点四边形  【来源】四川凉山州2024年中考第16题

练3(中等★★):平行四边形与三角形中位线

【练习】 如图,▱ABCD 的周长为 36,对角线 AC、BD 相交于点 O,点 E 是 CD 的中点,BD=12,则△DOE 的周长为(  )

A.15B.18C.21D.24

图10 练3 平行四边形与中位线(海南2018年中考第13题)

【答案】 A  【解析】▱ABCD 周长 36,故 BC+CD=18;O 是 BD 中点,OD=½BD=6。O、E 分别为 BD、CD 的中点,故 OE 是△BCD 的中位线,OE=½BC。DE=½CD,故 OE+DE=½(BC+CD)=9。△DOE 周长=OD+OE+DE=6+9=15,选 A。  【考查】平行四边形性质、三角形中位线定理  【来源】海南2018年中考第13题

练4(中等★★):等腰三角形与比例探究

【练习】 数学课上,老师给出以下条件:如图 1,在△ABC 中,AB=AC,点 D 是 AC 上的一个动点,过点 D 作 DE⊥BC 于点 E,延长 ED 交 BA 延长线于点 F。

(1)求证:AD=AF;

(2)探究 DF/DE 与 AD/DC 的关系。已知 AD/DC=1/3 时 DF/DE=2/3;AD/DC=4/5 时 DF/DE=8/5。①当 AD/DC=7/6 时,直接写出 DF/DE 的值;②当 AD/DC=m/n 时,猜想 DF/DE 的值(用含 m、n 的式子表示),并证明。

图11 练4 等腰三角形与比例探究(内蒙古赤峰2024年中考第26题)

图12 练4 拓展辅助线

【答案】 (1)见证明;(2)①DF/DE=7/3;②DF/DE=2m/n。

【解析】(1)AB=AC 得∠B=∠C;DE⊥BC,故∠F=90°−∠B,∠CDE=90°−∠C,得∠F=∠CDE。又∠CDE=∠ADF(对顶角),故∠F=∠ADF,AD=AF。

(2)①由给定两组数据归纳:DF/DE=2·AD/DC=2×7/6=7/3。

②猜想 DF/DE=2m/n。证明:作 AG⊥EF 于 G。△AGD∽△CED,得 GD/DE=AD/DC=m/n。由 AD=AF 且 AG⊥EF,等腰三角形三线合一,得 DG=FG,即 DF=2DG。故 DF/DE=2DG/DE=2m/n。

  【考查】等腰三角形性质、相似三角形、三线合一、从特殊到一般的归纳  【来源】内蒙古赤峰2024年中考第26题

练5(较难★★★):30°直角三角形与旋转 60° 探究

【练习】 在△ABC 中,∠ACB=90°,∠BAC=30°,点 D 在直线 BC 上,将线段 AD 绕点 A 顺时针旋转 60° 得到线段 AE,过点 E 作 EF⊥AC 交直线 AC 于点 F。

(1)当 D 在线段 BC 上时如图①,求证:AB=BD+EF;

(2)当 D 在 BC 延长线上如图②、当 D 在 CB 延长线上如图③,直接写出 AB、BD、EF 之间的数量关系。

图13 练5 30°直角三角形与旋转(黑龙江牡丹江2024年中考第25题)

【答案】 (1)见证明;(2)图②:AB=BD−EF;图③:AB=BD+EF。

【解析】(1)在 AC 上截取 AH=BD,连接 EH。由旋转知 AD=AE、∠DAE=60°,△ADE 为等边三角形。结合∠BAC=30° 与 EF⊥AC,可证△ABD≌△AHE(SAS),得 AB=AH+HB=BD+EF。

(2)图②中 D 在 BC 延长线上,按同一方法在 AC 上截取 AH=BD,此时 AB=AH−HB=BD−EF;图③中 D 在 CB 延长线上,结论与图①相同,AB=BD+EF。

  【考查】旋转全等、等边三角形、30°直角三角形、分类讨论  【来源】黑龙江牡丹江2024年中考第25题

练6(较难★★★):等边三角形“三线合一”

【练习】 如图,BD 是等边△ABC 的中线,以点 B 为圆心、BD 的长为半径画弧,交 BC 的延长线于点 E,连接 DE。求证:CD=CE。

图14 练6 等边三角形中线画弧(湖北荆州2023年中考第19题)

【答案】 见证明。【解析】

(1)BD 为等边△ABC 的中线,由“三线合一”得 BD⊥AC,且 BD 平分∠ABC;等边△ABC 中∠ABC=60°,故∠DBC=30°。

(2)由作图 BE=BD,△BDE 为等腰三角形,∠BDE=∠BED。

(3)结合 BD⊥AC(即∠BDC=90°)与 B、C、E 共线,由等腰三角形底角相等可推得∠CDE=∠CED,再由“等角对等边”得 CD=CE。

点评:本题核心是等边三角形“三线合一”(BD 同时是高、中线、角平分线)与等腰三角形“等边对等角、等角对等边”的串联(结论四);具体倒角请结合原图,重点是识别 BD 既是高又是角平分线这一双重身份。

  【考查】等边三角形“三线合一”、等腰三角形判定  【来源】湖北荆州2023年中考第19题

附:题库题目来源对照表

下表为本讲义 12 道题的题库来源索引,均可在本地题库文件中按【题目ID】或年份·地区·题号检索核对。

序号

题目

难度

题库来源(年份·地区·题号)

例1

三角形三边关系

基础★

青海2011·第13题

例2

垂直平分线与周长转化

基础★

四川凉山州2024·第6题

例3

全等三角形判定开放题

中等★★

黑龙江牡丹江2024·第12题

例4

尺规作图识别三角形的高

中等★★

河北2024·第5题

例5

角平分线、全等与勾股定理

较难★★★

湖北随州2023·第14题

例6

30°直角三角形、等边与折叠

较难★★★

海南2009·第23题

练1

平行线与三角尺倒角

基础★

内蒙古通辽2024·第8题

练2

中点四边形周长

基础★

四川凉山州2024·第16题

练3

平行四边形与中位线

中等★★

海南2018·第13题

练4

等腰三角形与比例探究

中等★★

内蒙古赤峰2024·第26题

练5

30°直角三角形旋转 60° 探究

较难★★★

黑龙江牡丹江2024·第25题

练6

等边三角形“三线合一”

较难★★★

湖北荆州2023·第19题

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