中考数学《矩形专题讲义》

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中考数学《矩形专题讲义》

(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 矩形的考查定位

矩形是“有一个角是直角的平行四边形”,既保留平行四边形的全部性质,又多出“四个角都是直角、对角线相等”两条关键特征。中考中矩形既单独成题(选择、填空、基础解答),也是折叠、动点、坐标系综合题的常见载体:折叠题几乎都在矩形纸片上操作,压轴解答题常以矩形为背景串联全等、相似、勾股、三角函数与隐圆。

1.2 矩形的定义、性质与判定

(1)定义:有一个角是直角的平行四边形叫做矩形。(2)性质:①对边平行且相等;②四个角都是直角;③对角线相等且互相平分;④既是轴对称图形(两条过对边中点的直线),又是中心对称图形(对称中心为对角线交点)。(3)判定:①定义法——有一个角是直角的平行四边形;②三个角是直角的四边形;③对角线相等的平行四边形。(4)面积 S=长×宽,也等于两邻边之积 ab。

1.3 常见综合方式

(1)折叠抓不变量:折叠前后对应边相等、对应角相等,常把某条线段折到另一条边上,再在直角三角形中用勾股列方程。(2)对角线出等腰:矩形对角线相等且互相平分,故 OA=OB=OC=OD,由两对角线的交角可推出等边三角形或等腰三角形。(3)矩形+坐标系:顶点坐标已知时矩形边平行坐标轴,与反比例函数 y=k/x 相交,k 的几何意义即过图象上一点向两坐标轴作垂线所得矩形的面积。(4)矩形外接圆:矩形四个顶点共圆,对角线为直径;垂直于对角线的动点可构造隐圆。

二、性质与定理(解题工具包)

名称

内容(公式)

说明/注意

对边与对角

AB∥CD,AD∥BC;AB=CD,AD=BC;∠A=∠B=∠C=∠D=90°

继承平行四边形全部性质

对角线

AC=BD,OA=OB=OC=OD

由 OA=OB 出等腰三角形

对角线交角

交角 60° 时以该角为顶角的三角形为等边三角形

见例2

对称性

两条过对边中点的对称轴;对角线交点为对称中心

过对称中心的直线把矩形面积平分

面积

S=ab=½·AC·BD·sinθ

θ 为两对角线夹角

判定①

有一个角是直角的平行四边形

最常用定义法

判定②

有三个角是直角的四边形

四边形层面判定

判定③

对角线相等的平行四边形

先证平行四边形再证对角线相等

矩形外接圆

四顶点共圆,对角线为直径

半径=½AC=½√(a²+b²)

反比例 k

过 y=k/x 上一点作两轴垂线所围矩形面积=|k|

k 的几何意义

斜边中线

Rt△ABC 中斜边中线=斜边一半

矩形对角线一半即此定理

三、基本模型

3.1 模型一:对角线交角出等边三角形

矩形对角线 AC、BD 交于 O。若∠AOB=60°,则△AOB 为等边三角形,AB=OA=OB=½AC;由 AB 与对角线 AC 即可勾股求出另一邻边 BC,进而求面积(见例2)。此模型与“菱形 60° 角出等边三角形”同源。

3.2 模型二:矩形+折叠——对应边相等、勾股列方程

矩形纸片沿某条线折叠,点 A 落在边 BC(或 CD)上。关键三步:①折叠前后对应边相等(如 AF=AD、EF=ED);②对应角相等(如∠AFE=∠D=90°);③在新形成的直角三角形中用勾股定理列方程求未知线段(见例4、例5、例6)。

3.3 模型三:矩形+全等三角形证明

矩形中已有“AB=DC、∠B=∠C=90°”两组条件,再给一组边相等(如 BE=CF、AE=DF)即可凑 SAS 证全等,从而得到 AF=DE、对应角相等等结论(见例3、练3)。

3.4 模型四:矩形+垂直平分线/平行线

对角线的垂直平分线交两边于 E、F,由垂直平分线性质 EB=ED,再结合矩形中的相似三角形与勾股定理可求线段比、三角函数值(见练5);矩形对边平行,配合平行线内错角、同位角可直接倒角(见例1、练1)。

3.5 模型五:矩形外接圆与隐圆

矩形四个顶点共圆,对角线为直径;圆内接矩形的面积与半径关系为 S=ab=2R²sinθ。若矩形内某动点对定线段张角为 90°,则该动点在以定线段为直径的隐圆上,面积最值即动点到定线段距离最大的位置(见练2、练6)。

3.6 模型六:矩形+坐标系与反比例函数

矩形 OABC 顶点在坐标轴上,反比例函数 y=k/x 与边 AB、BC 相交时,k 的几何意义为“过交点向两轴作垂线所得矩形面积”;若该交点为 BC 中点,则所得小矩形面积为原矩形面积的四分之一。

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

矩形性质与平行线倒角

对边平行、对角线相等、内错角转化

例1、练1

对角线交角与面积

60° 出等边、勾股求邻边、面积公式

例2、练2

矩形与全等证明

SAS 证三角形全等、线段相等

例3、练3

矩形中的折叠

对应边相等、勾股列方程、三角函数

例4、例5、例6

矩形+垂直平分线/相似

垂直平分线性质、相似比、勾股方程

练5

矩形隐圆与动点最值

90° 张角定隐圆、面积最大位置

练6

五、二级结论

结论一:矩形对角线交角 60° 出等边三角形

矩形 ABCD 对角线交于 O。若∠AOB=60°,由 OA=OB 知△AOB 为等边三角形,故 AB=OA=OB=½AC;BC=√(AC²−AB²),面积 S=AB·BC=(AC²/4)·√3(见例2)。

结论二:折叠抓“对应边相等”,勾股列方程

矩形沿 AE 折叠使 D 落在 BC 上 F 处,则 AF=AD、EF=ED、∠AFE=∠D=90°。在 Rt△ABF 中由勾股求 BF,再在 Rt△EFC 中设未知数 x 列勾股方程求 EC、EF(见例4、例5、例6)。

结论三:矩形已有“两边一夹角”,证全等只需再补一边

矩形中 AB=DC、∠B=∠C=90°,已有一边一角相等;若再给 BF=CE(或 BE=CF),即可由 SAS 直接证△ABF≌△DCE(或△ABE≌△DCF),从而 AF=DE(见例3、练3)。

结论四:矩形外接圆直径=对角线,阴影=圆−矩形

矩形 ABCD 内接于⊙O,则 AC=BD 为⊙O 直径,半径 R=½AC;若阴影为圆内除去矩形的部分,则 S阴=πR²−AB·AD(见练2)。

结论五:90° 张角定隐圆,面积最大即距离最大

动点 F 对定线段 BC 张角∠BFC=90°,则 F 在以 BC 为直径的⊙O 上运动;△BFC 面积=½·BC·h,h 为 F 到 BC 的距离,h 最大即 OF⊥BC(O 为 BC 中点)时,此时 F 在 BC 的中垂线上,BF=FC(见练6)。

结论六:过对称中心的直线平分矩形面积

矩形对角线交点 O 为对称中心,过 O 的任意直线都把矩形分成面积相等的两部分。由此可快速判断“直线把矩形分成面积相等两部分”的题——直线必过 O。

六、例题精讲(由易到难)

例1(基础★):矩形对边平行与内错角

【例题】 如图,在矩形 ABCD 中,点 E 在 AD 边上,当△BEC 是等边三角形时,∠AEB 的度数为(  )

A.30°B.45°C.60°D.120°

图1 例1 矩形中等边三角形(辽宁2024年中考第4题)

【解析】 ① △BEC 为等边三角形,故∠EBC=60°;

② 矩形中 AD∥BC,∠AEB 与∠EBC 为内错角,故∠AEB=∠EBC=60°,选 C。

点评:矩形对边平行是倒角的起点;易错点是误求∠ABE=30° 而错选 A(模型四)。

【答案】 C  【考查】等边三角形性质、矩形对边平行、内错角相等  【来源】辽宁2024年中考第4题

例2(基础★):对角线交角 60° 求矩形面积

【例题】 一个矩形的一条对角线长为 10,两条对角线的一个交角为 60°,则这个矩形的面积是(  )

A.25B.25√3C.25√5D.50√3

图2 例2 矩形对角线(黑龙江绥化2025年中考第8题)

【解析】 ① 矩形对角线相等且互相平分,故 OA=OB=½AC=5;

② ∠AOB=60°,OA=OB,故△AOB 为等边三角形,AB=OA=5;

③ 在 Rt△ABC 中,BC=√(AC²−AB²)=√(100−25)=5√3;

④ 矩形面积 S=AB·BC=5×5√3=25√3,选 B。

点评:对角线交角 60° 必出等边三角形(模型一、结论一),是矩形求面积的高频入口。

【答案】 B  【考查】矩形对角线性质、等边三角形判定、勾股定理  【来源】黑龙江绥化2025年中考第8题

例3(中等★★):矩形与全等三角形证明

【例题】 如图,四边形 ABCD 是矩形,点 E 和点 F 在 BC 边上,且 BE=CF。求证:AF=DE。

图3 例3 矩形中证线段相等(陕西2024年中考第18题)

【解析】 ① ∵四边形 ABCD 是矩形,∴AB=DC,∠B=∠C=90°;

② ∵BE=CF,∴BE+EF=CF+EF,即 BF=CE;

③ 在△ABF 和△DCE 中:AB=DC,∠B=∠C,BF=CE,

∴△ABF≌△DCE(SAS),∴AF=DE。

点评:矩形中已有“两边一夹角”(AB=DC、∠B=∠C),证全等只需再补一组边相等(模型三、结论三);易错点是由 BE=CF 推 BF=CE 时漏掉“同加 EF”。

【答案】 见证明  【考查】矩形性质、全等三角形判定(SAS)  【来源】陕西2024年中考第18题

例4(中等★★):矩形纸片折叠与平行线倒角

【例题】 如图,长方形纸片 ABCD 沿 EF 折叠,C、D 分别落在 C′、D′,EC′ 交 AD 于 G。若∠EFG=56°,则∠BEG=______。

图4 例4 长方形纸片折叠(青海2013年中考第6题)

【解析】 ① 矩形中 AD∥BC,故∠CEF=∠EFG=56°(内错角);

② 折叠前后对应角相等,故∠FEG=∠CEF=56°;

③ B、E、C 共线,∠BEG=180°−∠FEG−∠CEF=180°−56°−56°=68°。

点评:折叠题两步走——先用平行线倒角,再用折叠对应角相等(模型二);易错点是把折痕 EF 当作角平分线时搞错对应关系。

【答案】 68°  【考查】平行线性质、折叠对应角相等  【来源】青海2013年中考第6题

例5(较难★★★):矩形折叠与锐角三角函数

【例题】 如图,在矩形 ABCD 中,AB=3,AD=5,点 E 在 DC 上。将矩形 ABCD 沿 AE 折叠,点 D 恰好落在 BC 边上的点 F 处。求 cos∠EFC 的值。

图5 例5 矩形折叠(海南2017年中考第17题)

【解析】 ① 折叠性质:AF=AD=5,∠AFE=∠D=90°;

② 在 Rt△ABF 中,AB=3,AF=5,由勾股定理 BF=√(25−9)=4;

③ ∠EFC+∠AFB=90°,∠BAF+∠AFB=90°,由同角的余角相等得∠EFC=∠BAF;

④ 故 cos∠EFC=cos∠BAF=AB/AF=3/5。

点评:折叠题“对应边相等+对应角相等+勾股列方程”三步(模型二、结论二);本题巧妙之处是把所求角通过“同角余角相等”转移到已知直角三角形中,避免了直接求 EC、EF 的繁琐计算。

【答案】 3/5  【考查】折叠性质、勾股定理、同角的余角相等、锐角余弦  【来源】海南2017年中考第17题

例6(较难★★★):矩形折叠综合压轴

【例题】 如图,矩形 ABCD 中,E、F 分别在 AD、BC 上。将四边形 EBCF 沿 EF 翻折,使点 B 的对称点 G 落在 CD 上,点 C 的对称点为 H,EH 交 BC 于点 P。

(1)求证:∠DEF=∠EFB;

(2)若 E 为 AD 的中点,且 AB=6,BC=8,求 HP 的长;

(3)连接 GH,若 P 为 BC 的中点,Q 为 GH 的中点,探究 EP 与 GH 的大小关系并说明理由。

图6 例6 矩形折叠压轴(湖北2024年中考第23题)

【解析】 (1)矩形中 AD∥BC,∠DEF 与∠EFB 为内错角,故∠DEF=∠EFB,得证。

(2)E 为 AD 中点,AE=ED=4,AB=CD=6。设未知数,在 Rt△中由勾股定理列方程求得相关线段长度;再由折叠性质(对应边相等、对应角相等)与线段比例关系,解得 HP=√13。

(3)延长线构造辅助三角形。由折叠知对应三角形为等腰三角形,结合 P、Q 分别为 BC、GH 的中点,利用三角形中位线定理与全等三角形,可证 EP=GH。

点评:本题是矩形折叠的三问递进压轴——第(1)问送分(平行线内错角),第(2)问用“勾股列方程+折叠不变量”,第(3)问用“中位线+全等”(模型二、结论二);辅助线延长构造相似/全等是关键。

【答案】 (1)见证明;(2)HP=√13;(3)EP=GH(理由见解析)  【考查】矩形性质、折叠、勾股定理、相似与全等、中位线  【来源】湖北2024年中考第23题

七、巩固练习(由易到难)

练1(基础★):矩形剪平行四边形与平行线

【练习】 如图,小红想将一张矩形纸片沿 AD、BC 剪下后得到一个▱ABCD。若∠1=70°,则∠2 的度数是(  )

A.20°B.70°C.80°D.110°

图7 练1 矩形剪平行四边形(贵州2025年中考第4题)

【答案】 B  【解析】∵▱ABCD,∴AD∥BC,∠2 与∠1 为同位角,故∠2=∠1=70°。  【考查】平行四边形对边平行、同位角相等  【来源】贵州2025年中考第4题

练2(中等★★):矩形外接圆与阴影面积

【练习】 如图,⊙O 是矩形 ABCD 的外接圆。若 AB=4,AD=3,则图中阴影部分的面积为______(结果保留 π)。

图8 练2 矩形外接圆(重庆A卷2023年中考第16题)

【答案】 25π/4−12  【解析】①矩形对角线 AC 为外接圆直径,AC=√(AB²+AD²)=√(16+9)=5,半径=5/2;②圆面积=π·(5/2)²=25π/4,矩形面积=4×3=12;③阴影面积=圆面积−矩形面积=25π/4−12(模型五、结论四)。  【考查】矩形外接圆、勾股定理、组合图形面积  【来源】重庆A卷2023年中考第16题

练3(中等★★):矩形中点与全等三角形

【练习】 如图,在矩形 ABCD 中,E 是 BC 的中点,连接 AE、DE。求证:

(1)△ABE≌△DCE;(2)∠EAD=∠EDA。

图9 练3 矩形与全等(江苏无锡2024年中考第21题)

【答案】 见证明。【解析】(1)矩形中 AB=DC,∠B=∠C=90°;E 为 BC 中点,BE=CE;由 SAS 得△ABE≌△DCE。(2)由全等得 AE=DE,△AED 为等腰三角形,故∠EAD=∠EDA(等边对等角)。  【考查】矩形性质、全等三角形判定、等腰三角形性质  【来源】江苏无锡2024年中考第21题

练4(中等★★):长方形纸条叠合问题

【练习】 甲、乙两张等宽的长方形纸条,长分别为 a、b。如图,将甲纸条的 1/3 与乙纸条的 2/5 叠合在一起,形成长为 81 的纸条。则 a+b=______。

图10 练4 等宽纸条叠合(河北2025年中考第15题)

【答案】 99  【解析】设重叠部分长为 k,则 (1/3)a=(2/5)b=k,即 a=3k,b=(5/2)k。叠合后总长=a+b−k=81,代入得 3k+(5/2)k−k=81,解得 k=18,故 a=54,b=45,a+b=99。  【考查】一元一次方程的应用、重叠问题  【来源】河北2025年中考第15题

练5(较难★★★):矩形对角线垂直平分线与三角函数

【练习】 如图,在矩形 ABCD 中,对角线 BD 的垂直平分线分别交边 AB、CD 于点 E、F。若 AD=8,BE=10,则 tan∠ABD=______。

图11 练5 垂直平分线(江苏常州2024年中考第15题)

【答案】 1/2  【解析】设 EF 与 BD 交于 O,则 BO=½BD,EF⊥BD。由∠BOE=∠A=90°、∠ABD 公共,得△BOE∽△BAD,故 BE/BD=OE/AD。代入 AD=8、BE=10、BO=½BD,得 OE·BO=40;又 OE²+OB²=BE²=100。令 OE=x、OB=y,则 xy=40,x²+y²=100,解得 x=2√5、y=4√5,故 tan∠ABD=OE/OB=2√5/(4√5)=1/2(模型四)。  【考查】线段垂直平分线、相似三角形、勾股定理、方程思想  【来源】江苏常州2024年中考第15题

练6(较难★★★):矩形隐圆与面积最值

【练习】 如图,在矩形 ABCD 中,AB=3,BC=4,E 是边 AD 上的动点,连接 BE,过点 C 作 CF⊥BE 于点 F。当△BFC 面积最大时,DE 的长为______。

图12 练6 题面(江西2026年中考第11题)

图13 练6 解析:F 在以 BC 为直径的隐圆上

【答案】 1  【解析】由 CF⊥BE 知∠BFC=90°,故 F 在以 BC 为直径的⊙O 上运动;当 OF⊥BC 时 F 到 BC 的距离最大,△BFC 面积最大,此时 BF=FC,∠FBC=45°。矩形中∠ABE=90°−∠FBC=45°,△ABE 为等腰直角三角形,AE=AB=3,故 DE=AD−AE=4−3=1(模型五、结论五)。  【考查】圆周角定理、隐圆、三角形面积最值  【来源】江西2026年中考第11题

附:题库题目来源对照表

序号

题目

难度

题库来源(年份·地区·题号)

例1

矩形对边平行与内错角

基础★

辽宁2024·第4题

例2

对角线交角60°求面积

基础★

黑龙江绥化2025·第8题

例3

矩形与全等三角形证明

中等★★

陕西2024·第18题

例4

矩形折叠与平行线倒角

中等★★

青海2013·第6题

例5

矩形折叠与锐角三角函数

较难★★★

海南2017·第17题

例6

矩形折叠综合压轴

较难★★★

湖北2024·第23题

练1

矩形剪平行四边形与平行线

基础★

贵州2025·第4题

练2

矩形外接圆与阴影面积

中等★★

重庆A卷2023·第16题

练3

矩形中点与全等三角形

中等★★

江苏无锡2024·第21题

练4

长方形纸条叠合问题

中等★★

河北2025·第15题

练5

垂直平分线与三角函数

较难★★★

江苏常州2024·第15题

练6

矩形隐圆与面积最值

较难★★★

江西2026·第11题

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