初中数学几何模型:中点四边形

xiaohai 2024-05-08 08:32:01 1291人围观 标签: 初中数学 
简介在学习了平行四边形、矩形、菱形和正方形后,结合三角形的中位线的性质,本文来介绍下​中点四边形。 ​

在学习了平行四边形、矩形、菱形和正方形后,结合三角形的中位线的性质,本文来介绍下中点四边形。

一、中点四边形

1、概念
顺次连接四边形各边的中点所得的四边形称为中点四边形。

2、图示
image.png
四边形DFGH为所得的中点四边形。

3、中点四边形的性质:任意四边形的中点四边形都是平行四边形

4、判定依据:三角形的中位线定理

5、证明中点四边形为平行四边形
如图,连接AC,
image.png
在△ADC中,H、G分别是AD、DC的中点
∴ AC=2HG,AC//HG
同理,在△ABC中,D、F分别是AB、BC的中点
∴ AC=2EF,AC//EF
∴ HG=EF,HG//EF
∴ 四边形EFGH为平行四边形

二、特殊四边形的中点四边形

1、平行四边形的中点四边形是平行四边形;
2、矩形的中点四边形是菱形;(矩形的对角线相等)
3、菱形的中点四边形是矩形;(菱形的对角线互相垂直)
4、正方形的中点四边形是正方形;(正方形的对角线相等且互相垂直)

三、对角线特殊的四边形的中点四边形

1、对角线相等的四边形的中点四边形是菱形(如图1);
2、对角线垂直的四边形的中点四边形是矩形(如图2);
3、对角线垂直且相等的四边形的中点四边形是正方形(如图3)。

image.png

综上可以得出中点四边形的形状与原四边形的形状没有关系,只与原四边形的对角线的数量关系和位置关系决定。

四、例题

1、如图,在四边形ABCD中,对角线AC ⊥ BD,垂足为O,点E、F、G、H分别为边AD、AB、BC、CD的中点.若AC=8,BD=6,则四边形EFGH的面积为( )
image.png#266px #211px
A. 14
B. 12
C. 24
D. 48

解:∵ 点E、F、G、H分别为边AD、AB、BC、CD的中点,对角线AC ⊥ BD,
∴ 由中点四边形的性质可知,四边形EFGH是矩形.
∴ EF=4,FE=3,
∴ 四边形EFGH的面积=EF•EH=3×4=12,即四边形EFGH的面积是12 .
故答案选B

2、如图,在四边形ABCD中,AC=8,BD=6,且AC⊥BD,E、F、G、H分别是AB、BC、CD、DA的中点,则EG2+FH2=______.
image.png#283px #244px

解:∵ AC⊥BD,E、F、G、H分别是AB、BC、CD、DA的中点
∴ 由中点四边形的性质可得,四边形HEFG是矩形
∴ EF=4,EH=3
EG2+FH2=EF2+FG2+EH2+EF2=42+32+32+42=50
故答案为50.

3、如图,点O是△ABC内一点,连接OB,OC,并将AB,OB,OC,AC的中点D,E,F,G依次连接得到四边形DEFG.
(1)求证:四边形DEFG是平行四边形;
(2)若OB⊥OC,∠EOM和∠OCB互余,OM=3,求DG的长度.
image.png#278px #275px

解:解:(1)∵D、G分别是AB、AC的中点,
∴ DG∥BC,DG=12BC,
∵ E、F分别是OB、OC的中点,
∴ EF∥BC,EF=12BC,
∴ DG=EF,DG∥EF,∴四边形DEFG是平行四边形;
(2)∵OB⊥OC,
∴ ∠BOC=90°,
∵ ∠EOM+∠COM=90°,∠EOM+∠OCB=90°,
∴ ∠COM=∠OCB,
∵ EF∥BC,
∴ ∠OFE=∠OCB,
∴ ∠MOF=∠MFO,
∴ OM=MF,
∵ ∠OEM+∠OFM=90°,∠EOM+∠MOF=90°,
∴ ∠EOM=∠MEO,
∴ OM=EM,
∴ EF=2OM=6.
由(1)有四边形DEFG是平行四边形,
∴ DG=EF=6.

五、练习

1、如图,D是△ABC内一点,BD⊥CD,AD=7,BD=4,CD=3,E、F、G、H分别是AB、BD、CD、AC的中点,则四边形EFGH的周长为( ).
image.png#190px #249px
A. 12
B. 14
C. 24
D. 21

2、如图,正方形ABCD的边长为1,顺次连接正方形ABCD四边的中点得到第一个正方形A1B1C1D1,由顺次连接正方形A1B1C1D1四边的中点得到第二个正方形A2B2C2D2,……,以此类推,则第六个正方形A6B6C6D6周长是( ).
image.png

A. 12
B. 13
C. 14
D. 15

 

【答案】
1、∵ BD⊥CD,BD=4,CD=3,
∴ BC=image.png=5,
∵ E、F、G、H分别是AB、AC、CD、BD的中点,
∴ EH=FG=12BC,EF=GH=12AD,
∴ 四边形EFGH的周长=EH+GH+FG+EF=AD+BC,
又∵ AD=7,
∴ 四边形EFGH的周长=7+5=12.
故选A.

2、正方形ABCD对角线为2,正方形A1B1C1D1的边长为正方形ABCD对角线的一半即为:22
正方形A1B1C1D1对角线为1,正方形A2B2C2D2的边长为正方形ABCD对角线的一半即为:12
正方形A2B2C2D2对角线为22,正方形A3B3C3D3的边长为正方形ABCD对角线的一半即为:24
根据上面的规律可以看出,边长的规律为中点四边形的边长是原四边形边长的22
A6B6C6D6的边长为1×(22)6=18
∴ 正方形A6B6C6D6的周长为4×18=12.
故答案选A.