14.若$a=1+\sqrt{2},b=\dfrac{1}{1-\sqrt{2}}$,则$a$与$b$的关系是 (
A.互为相反数
B.互为倒数
C.相等
D.和为1
A
)A.互为相反数
B.互为倒数
C.相等
D.和为1
答案
14.A
解析
【分析】
要判断a与b的关系,首先需要对分母含二次根式的b进行化简,通过分母有理化将b转化为最简形式,再将化简后的b与a对比,计算两者的和或积即可判断二者的关系。
【解析】
先对b进行分母有理化,给分子、分母同乘分母的有理化因式$1+\sqrt{2}$:
$\begin{aligned}b&=\frac{1}{1-\sqrt{2}}\\&=\frac{1×(1+\sqrt{2})}{(1-\sqrt{2})(1+\sqrt{2})}\\&=\frac{1+\sqrt{2}}{1^2-(\sqrt{2})^2}\\&=\frac{1+\sqrt{2}}{1-2}\\&=-(1+\sqrt{2})\end{aligned}$
已知$a=1+\sqrt{2}$,则$a+b=(1+\sqrt{2})+(-1-\sqrt{2})=0$,根据相反数的定义,和为0的两个数互为相反数,因此a与b互为相反数。
【答案】
A
【知识点】
分母有理化、相反数的定义、二次根式运算
【点评】
本题属于基础题型,解题核心是掌握分母有理化的方法,化简后通过简单计算即可判断两数的关系,考查对二次根式化简和实数基本概念的掌握情况。
【难度系数】
0.8
要判断a与b的关系,首先需要对分母含二次根式的b进行化简,通过分母有理化将b转化为最简形式,再将化简后的b与a对比,计算两者的和或积即可判断二者的关系。
【解析】
先对b进行分母有理化,给分子、分母同乘分母的有理化因式$1+\sqrt{2}$:
$\begin{aligned}b&=\frac{1}{1-\sqrt{2}}\\&=\frac{1×(1+\sqrt{2})}{(1-\sqrt{2})(1+\sqrt{2})}\\&=\frac{1+\sqrt{2}}{1^2-(\sqrt{2})^2}\\&=\frac{1+\sqrt{2}}{1-2}\\&=-(1+\sqrt{2})\end{aligned}$
已知$a=1+\sqrt{2}$,则$a+b=(1+\sqrt{2})+(-1-\sqrt{2})=0$,根据相反数的定义,和为0的两个数互为相反数,因此a与b互为相反数。
【答案】
A
【知识点】
分母有理化、相反数的定义、二次根式运算
【点评】
本题属于基础题型,解题核心是掌握分母有理化的方法,化简后通过简单计算即可判断两数的关系,考查对二次根式化简和实数基本概念的掌握情况。
【难度系数】
0.8
15. 已知矩形的对角线长为1,面积为$ m $,则矩形的周长为 (
A.$\dfrac{m^2 - 1}{2}$
B.$\dfrac{m^2 + 1}{2}$
C.$2\sqrt{1 + 2m}$
D.$2\sqrt{1 - 2m}$
C
)A.$\dfrac{m^2 - 1}{2}$
B.$\dfrac{m^2 + 1}{2}$
C.$2\sqrt{1 + 2m}$
D.$2\sqrt{1 - 2m}$
答案
15.C
解析
【分析】
首先我们可以设矩形的长为a,宽为b,要求矩形的周长,就需要先得到a+b的值。已知矩形对角线长为1,根据矩形对角线与长、宽满足勾股定理,可得到a² + b²的数值;已知面积为m,可得到ab的数值。再结合完全平方公式,将a+b的平方展开,代入已知的a²+b²和ab的值,即可求出a+b,进而求出周长。
【解析】
设矩形的长为a,宽为b。
1. 根据矩形对角线的性质,结合勾股定理可得:$a^2 + b^2 = 1^2 = 1$
2. 根据矩形面积公式可得:$ab = m$
3. 矩形的周长为$2(a+b)$,我们先计算$(a+b)^2$,由完全平方公式得:
$(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2$
将$a^2 + b^2=1$,$ab=m$代入上式,得:
$(a+b)^2 = 1 + 2m$
因为a、b均为正数,所以$a+b = \sqrt{1+2m}$
4. 因此矩形的周长为$2(a+b) = 2\sqrt{1+2m}$
【答案】
C
【知识点】
矩形的性质;勾股定理;完全平方公式
【点评】
本题是几何与代数结合的基础题型,解题核心是通过设长宽将几何条件转化为代数关系,再利用完全平方公式完成未知量到已知量的转化,计算难度较低,是矩形性质应用的典型考题。
【难度系数】
0.7
首先我们可以设矩形的长为a,宽为b,要求矩形的周长,就需要先得到a+b的值。已知矩形对角线长为1,根据矩形对角线与长、宽满足勾股定理,可得到a² + b²的数值;已知面积为m,可得到ab的数值。再结合完全平方公式,将a+b的平方展开,代入已知的a²+b²和ab的值,即可求出a+b,进而求出周长。
【解析】
设矩形的长为a,宽为b。
1. 根据矩形对角线的性质,结合勾股定理可得:$a^2 + b^2 = 1^2 = 1$
2. 根据矩形面积公式可得:$ab = m$
3. 矩形的周长为$2(a+b)$,我们先计算$(a+b)^2$,由完全平方公式得:
$(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2$
将$a^2 + b^2=1$,$ab=m$代入上式,得:
$(a+b)^2 = 1 + 2m$
因为a、b均为正数,所以$a+b = \sqrt{1+2m}$
4. 因此矩形的周长为$2(a+b) = 2\sqrt{1+2m}$
【答案】
C
【知识点】
矩形的性质;勾股定理;完全平方公式
【点评】
本题是几何与代数结合的基础题型,解题核心是通过设长宽将几何条件转化为代数关系,再利用完全平方公式完成未知量到已知量的转化,计算难度较低,是矩形性质应用的典型考题。
【难度系数】
0.7
16. 如图所示的是矩形纸片$ABCD$,$AB=6$,$BC=8$,现将其沿$EF$对折,使得点$C$与点$A$重合,则$△ AEF$的面积为________。

答案
16.$\frac{75}{4}$
解析
【分析】
解题时首先利用折叠的性质得到相等的边和角,再结合矩形对边平行的性质推出△AEF为等腰三角形,即AE=AF,此时求△AEF的面积只需要求出AF的长度即可。我们可设BE的长为未知数,用含未知数的式子表示AE的长度,再在Rt△ABE中利用勾股定理列方程求解,算出AE长后就可以用三角形面积公式计算△AEF的面积。
【解析】
解:
∵四边形ABCD是矩形,AB=6,BC=8,
∴∠B=90°,AD//BC,AD=BC=8,
由折叠的性质可知:AE=EC,∠AFE=∠CFE,
∵AD//BC,
∴∠CFE=∠AEF,
∴∠AFE=∠AEF,即AE=AF。
设BE=x,则EC=BC-BE=8-x,
∴AE=EC=8-x,
在Rt△ABE中,根据勾股定理得:
$AB^2 + BE^2 = AE^2$,即$6^2 + x^2 = (8-x)^2$,
展开化简得:$36 = 64 - 16x$,
解得$x=\frac{7}{4}$,
∴$AE=8-\frac{7}{4}=\frac{25}{4}$,即$AF=AE=\frac{25}{4}$,
∴$S_{△ AEF}=\frac{1}{2} × AF × AB = \frac{1}{2} × \frac{25}{4} × 6 = \frac{75}{4}$。
【答案】
$\frac{75}{4}$
【知识点】
矩形的性质,折叠的性质,勾股定理的应用
【点评】
本题是折叠类几何常考题,解题的关键是结合折叠性质和矩形的性质推导边的等量关系,再借助勾股定理列方程求解,考察了数形结合思想和方程思想的应用。
【难度系数】
0.6
解题时首先利用折叠的性质得到相等的边和角,再结合矩形对边平行的性质推出△AEF为等腰三角形,即AE=AF,此时求△AEF的面积只需要求出AF的长度即可。我们可设BE的长为未知数,用含未知数的式子表示AE的长度,再在Rt△ABE中利用勾股定理列方程求解,算出AE长后就可以用三角形面积公式计算△AEF的面积。
【解析】
解:
∵四边形ABCD是矩形,AB=6,BC=8,
∴∠B=90°,AD//BC,AD=BC=8,
由折叠的性质可知:AE=EC,∠AFE=∠CFE,
∵AD//BC,
∴∠CFE=∠AEF,
∴∠AFE=∠AEF,即AE=AF。
设BE=x,则EC=BC-BE=8-x,
∴AE=EC=8-x,
在Rt△ABE中,根据勾股定理得:
$AB^2 + BE^2 = AE^2$,即$6^2 + x^2 = (8-x)^2$,
展开化简得:$36 = 64 - 16x$,
解得$x=\frac{7}{4}$,
∴$AE=8-\frac{7}{4}=\frac{25}{4}$,即$AF=AE=\frac{25}{4}$,
∴$S_{△ AEF}=\frac{1}{2} × AF × AB = \frac{1}{2} × \frac{25}{4} × 6 = \frac{75}{4}$。
【答案】
$\frac{75}{4}$
【知识点】
矩形的性质,折叠的性质,勾股定理的应用
【点评】
本题是折叠类几何常考题,解题的关键是结合折叠性质和矩形的性质推导边的等量关系,再借助勾股定理列方程求解,考察了数形结合思想和方程思想的应用。
【难度系数】
0.6
17. 如图所示,在正方形ABCD中,E为对角线AC上的一个动点,连接DE,过点E作$EF ⊥ DE$,交BC于点F,以DE,EF为邻边作矩形DEFG,连接CG.
(1)若$DG=\sqrt{3}$,则矩形DEFG的面积为________;
(2)当线段DE与正方形ABCD的一边的夹角是$35°$时,$∠ EFC$的度数为________.

(1)若$DG=\sqrt{3}$,则矩形DEFG的面积为________;
(2)当线段DE与正方形ABCD的一边的夹角是$35°$时,$∠ EFC$的度数为________.
答案
17.(1)3 (2)$35°或125°$
解析
【分析】
(1) 要计算矩形DEFG的面积,先判断矩形的形状:利用正方形对角线的性质,通过作垂线构造全等三角形,证明DE=EF,可得矩形DEFG是正方形,正方形面积等于边长的平方,结合已知DG的长度即可求解。
(2) 需分两种情况讨论:①当DE与AD的夹角为35°时,先求出∠EDC的度数,再用四边形内角和计算∠EFC;②当DE与DC的夹角为35°时,结合全等三角形对应角相等的性质求∠EFC,注意不要漏解。
【解析】
(1) 过点E作$EM⊥CD$于M,$EN⊥BC$于N。
∵四边形ABCD是正方形,AC为对角线,
∴AC平分$∠BCD$,则$EM=EN$,且$∠MEN=90°$。
∵$EF⊥DE$,
∴$∠DEF=90°$,可得$∠DEM+∠MEF=∠FEN+∠MEF=90°$,即$∠DEM=∠FEN$。
在$△ DME$和$△ FNE$中:
$\begin{cases}∠DME=∠FNE=90° \\ EM=EN \\ ∠DEM=∠FEN \end{cases}$
∴$△ DME≌△ FNE(ASA)$,则$DE=EF$。
∴矩形DEFG是正方形(邻边相等的矩形是正方形),
∴矩形DEFG的面积$=DG^2=(\sqrt{3})^2=3$。
(2) 分两种情况:
①当DE与AD的夹角为$35°$,即$∠ADE=35°$时,
∵$∠ADC=90°$,
∴$∠EDC=90°-35°=55°$,
∵四边形DEFC内角和为$360°$,$∠DEF=∠DCF=90°$,
∴$∠EFC=360°-90°-90°-55°=125°$;
②当DE与DC的夹角为$35°$,即$∠EDC=35°$时,
由$△ DME≌△ FNE$得$∠EDC=∠EFC$,即$∠EFC=35°$。
综上,$∠EFC$的度数为$35°$或$125°$。
【答案】
(1) $\boxed{3}$;(2) $\boxed{35°或125°}$
【知识点】
正方形的性质;全等三角形的判定与性质;矩形的性质
【点评】
本题综合考查特殊四边形的性质和全等三角形的应用,解题关键是通过构造全等证明矩形DEFG为正方形,第二问需要分类讨论不同的夹角情况,避免漏解。
【难度系数】
0.65
(1) 要计算矩形DEFG的面积,先判断矩形的形状:利用正方形对角线的性质,通过作垂线构造全等三角形,证明DE=EF,可得矩形DEFG是正方形,正方形面积等于边长的平方,结合已知DG的长度即可求解。
(2) 需分两种情况讨论:①当DE与AD的夹角为35°时,先求出∠EDC的度数,再用四边形内角和计算∠EFC;②当DE与DC的夹角为35°时,结合全等三角形对应角相等的性质求∠EFC,注意不要漏解。
【解析】
(1) 过点E作$EM⊥CD$于M,$EN⊥BC$于N。
∵四边形ABCD是正方形,AC为对角线,
∴AC平分$∠BCD$,则$EM=EN$,且$∠MEN=90°$。
∵$EF⊥DE$,
∴$∠DEF=90°$,可得$∠DEM+∠MEF=∠FEN+∠MEF=90°$,即$∠DEM=∠FEN$。
在$△ DME$和$△ FNE$中:
$\begin{cases}∠DME=∠FNE=90° \\ EM=EN \\ ∠DEM=∠FEN \end{cases}$
∴$△ DME≌△ FNE(ASA)$,则$DE=EF$。
∴矩形DEFG是正方形(邻边相等的矩形是正方形),
∴矩形DEFG的面积$=DG^2=(\sqrt{3})^2=3$。
(2) 分两种情况:
①当DE与AD的夹角为$35°$,即$∠ADE=35°$时,
∵$∠ADC=90°$,
∴$∠EDC=90°-35°=55°$,
∵四边形DEFC内角和为$360°$,$∠DEF=∠DCF=90°$,
∴$∠EFC=360°-90°-90°-55°=125°$;
②当DE与DC的夹角为$35°$,即$∠EDC=35°$时,
由$△ DME≌△ FNE$得$∠EDC=∠EFC$,即$∠EFC=35°$。
综上,$∠EFC$的度数为$35°$或$125°$。
【答案】
(1) $\boxed{3}$;(2) $\boxed{35°或125°}$
【知识点】
正方形的性质;全等三角形的判定与性质;矩形的性质
【点评】
本题综合考查特殊四边形的性质和全等三角形的应用,解题关键是通过构造全等证明矩形DEFG为正方形,第二问需要分类讨论不同的夹角情况,避免漏解。
【难度系数】
0.65
18. (1)用“>”“<”或“=”填空:$4+3\_\_\_\_\_\_2\sqrt{4×3}$;$1+\frac{1}{6}\_\_\_\_\_\_2\sqrt{1×\frac{1}{6}}$;$5+5\_\_\_\_\_\_2\sqrt{5×5}$.
(2)由(1)中各式猜想$m+n$与$2\sqrt{mn}(m≥0,n≥0)$的大小关系,并说明理由.
(3)请利用上述结论解决下面的问题:某园林设计师要对园林的一个区域进行改造,将该区域用篱笆围成长方形的花圃,如图所示,花圃恰好可以借用一段墙体,为了围成面积为$200\ \mathrm{m}^2$的花圃,所用的篱笆至少为多少米?

(2)由(1)中各式猜想$m+n$与$2\sqrt{mn}(m≥0,n≥0)$的大小关系,并说明理由.
(3)请利用上述结论解决下面的问题:某园林设计师要对园林的一个区域进行改造,将该区域用篱笆围成长方形的花圃,如图所示,花圃恰好可以借用一段墙体,为了围成面积为$200\ \mathrm{m}^2$的花圃,所用的篱笆至少为多少米?
答案
18.(1)$>\quad>\quad=$
(2)解:$m+n≥2\sqrt{mn}\ (m≥0,n≥0)$. 理由如下:
当 $m≥0$,$n≥0$ 时,$\because (\sqrt{m}-\sqrt{n})^2≥0$,$\therefore (\sqrt{m})^2-2\sqrt{m}·\sqrt{n}+(\sqrt{n})^2≥0$.
$\therefore m-2\sqrt{mn}+n≥0$.$\therefore m+n≥2\sqrt{mn}$.
(3)解:设花圃的长为 $a\ \mathrm{m}$,宽为 $b\ \mathrm{m}$,则 $a>0$,$b>0$,$S=ab=200$.
根据(2)的结论,可得 $a+2b≥2\sqrt{a·2b}=2\sqrt{2ab}=2\sqrt{2×200}=2×20=40$,
$\therefore$ 所用的篱笆至少为 $40\ \mathrm{m}$.
(2)解:$m+n≥2\sqrt{mn}\ (m≥0,n≥0)$. 理由如下:
当 $m≥0$,$n≥0$ 时,$\because (\sqrt{m}-\sqrt{n})^2≥0$,$\therefore (\sqrt{m})^2-2\sqrt{m}·\sqrt{n}+(\sqrt{n})^2≥0$.
$\therefore m-2\sqrt{mn}+n≥0$.$\therefore m+n≥2\sqrt{mn}$.
(3)解:设花圃的长为 $a\ \mathrm{m}$,宽为 $b\ \mathrm{m}$,则 $a>0$,$b>0$,$S=ab=200$.
根据(2)的结论,可得 $a+2b≥2\sqrt{a·2b}=2\sqrt{2ab}=2\sqrt{2×200}=2×20=40$,
$\therefore$ 所用的篱笆至少为 $40\ \mathrm{m}$.
解析
【分析】
(1)第(1)问可先分别计算左右两边式子的结果,再直接比较大小即可;
(2)第(2)问根据第(1)问的三组结果归纳猜想大小关系,再利用完全平方的非负性展开推导即可,注意m、n的取值范围是非负数;
(3)第(3)问属于实际应用类问题,先结合图形明确篱笆总长对应的代数式:靠墙一侧为长方形的长,因此篱笆总长=长+2×宽,再设长为a m、宽为b m,已知面积ab=200,将a和2b代入第(2)问得到的不等式,即可求出篱笆的最小值。
【解析】
(1) 计算各式:
左边$4+3=7$,右边$2\sqrt{4×3}=2\sqrt{12}\approx6.93$,故$4+3>2\sqrt{4×3}$;
左边$1+\frac{1}{6}=\frac{7}{6}\approx1.17$,右边$2\sqrt{1×\frac{1}{6}}=2×\frac{\sqrt{6}}{6}\approx0.82$,故$1+\frac{1}{6}>2\sqrt{1×\frac{1}{6}}$;
左边$5+5=10$,右边$2\sqrt{5×5}=2×5=10$,故$5+5=2\sqrt{5×5}$。
(2) 猜想:$m+n≥2\sqrt{mn}\ (m≥0,n≥0)$,理由如下:
当$m≥0,n≥0$时,根据完全平方的非负性,$(\sqrt{m}-\sqrt{n})^2≥0$,
将左边展开得:$(\sqrt{m})^2 - 2\sqrt{m}·\sqrt{n} + (\sqrt{n})^2≥0$,
化简得:$m - 2\sqrt{mn} + n≥0$,
移项可得:$m + n≥2\sqrt{mn}$,当且仅当$m=n$时取等号。
(3) 设长方形花圃平行于墙体的长为$a\ \mathrm{m}$,垂直于墙体的宽为$b\ \mathrm{m}$,则$a>0,b>0$,
由题意得花圃面积$S=ab=200\ \mathrm{m}^2$,所需篱笆总长为$a + 2b$,
根据(2)的结论,将$a$和$2b$代入不等式可得:
$a + 2b≥2\sqrt{a·2b}=2\sqrt{2ab}$,
将$ab=200$代入得:$2\sqrt{2×200}=2\sqrt{400}=2×20=40$,
当且仅当$a=2b$时,等号成立,此时篱笆总长取得最小值。
【答案】
(1) $\boxed{>}$;$\boxed{>}$;$\boxed{=}$
(2) $\boxed{m+n≥2\sqrt{mn}\ (m≥0,n≥0)}$,理由见解析
(3) 所用的篱笆至少为$\boxed{40\ \mathrm{m}}$
【知识点】
1. 完全平方的非负性
2. 二次根式运算
3. 不等式实际应用
【点评】
本题遵循从特殊到一般的探究思路,先通过计算归纳得到不等式关系,再将结论迁移到实际问题中,既考查了代数运算与推导能力,也考查了利用数学知识解决实际问题的应用能力,前后设问关联性强,能够较好地锻炼逻辑思维。
【难度系数】
0.7
(1)第(1)问可先分别计算左右两边式子的结果,再直接比较大小即可;
(2)第(2)问根据第(1)问的三组结果归纳猜想大小关系,再利用完全平方的非负性展开推导即可,注意m、n的取值范围是非负数;
(3)第(3)问属于实际应用类问题,先结合图形明确篱笆总长对应的代数式:靠墙一侧为长方形的长,因此篱笆总长=长+2×宽,再设长为a m、宽为b m,已知面积ab=200,将a和2b代入第(2)问得到的不等式,即可求出篱笆的最小值。
【解析】
(1) 计算各式:
左边$4+3=7$,右边$2\sqrt{4×3}=2\sqrt{12}\approx6.93$,故$4+3>2\sqrt{4×3}$;
左边$1+\frac{1}{6}=\frac{7}{6}\approx1.17$,右边$2\sqrt{1×\frac{1}{6}}=2×\frac{\sqrt{6}}{6}\approx0.82$,故$1+\frac{1}{6}>2\sqrt{1×\frac{1}{6}}$;
左边$5+5=10$,右边$2\sqrt{5×5}=2×5=10$,故$5+5=2\sqrt{5×5}$。
(2) 猜想:$m+n≥2\sqrt{mn}\ (m≥0,n≥0)$,理由如下:
当$m≥0,n≥0$时,根据完全平方的非负性,$(\sqrt{m}-\sqrt{n})^2≥0$,
将左边展开得:$(\sqrt{m})^2 - 2\sqrt{m}·\sqrt{n} + (\sqrt{n})^2≥0$,
化简得:$m - 2\sqrt{mn} + n≥0$,
移项可得:$m + n≥2\sqrt{mn}$,当且仅当$m=n$时取等号。
(3) 设长方形花圃平行于墙体的长为$a\ \mathrm{m}$,垂直于墙体的宽为$b\ \mathrm{m}$,则$a>0,b>0$,
由题意得花圃面积$S=ab=200\ \mathrm{m}^2$,所需篱笆总长为$a + 2b$,
根据(2)的结论,将$a$和$2b$代入不等式可得:
$a + 2b≥2\sqrt{a·2b}=2\sqrt{2ab}$,
将$ab=200$代入得:$2\sqrt{2×200}=2\sqrt{400}=2×20=40$,
当且仅当$a=2b$时,等号成立,此时篱笆总长取得最小值。
【答案】
(1) $\boxed{>}$;$\boxed{>}$;$\boxed{=}$
(2) $\boxed{m+n≥2\sqrt{mn}\ (m≥0,n≥0)}$,理由见解析
(3) 所用的篱笆至少为$\boxed{40\ \mathrm{m}}$
【知识点】
1. 完全平方的非负性
2. 二次根式运算
3. 不等式实际应用
【点评】
本题遵循从特殊到一般的探究思路,先通过计算归纳得到不等式关系,再将结论迁移到实际问题中,既考查了代数运算与推导能力,也考查了利用数学知识解决实际问题的应用能力,前后设问关联性强,能够较好地锻炼逻辑思维。
【难度系数】
0.7
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