20. 阅读下列材料,回答下列问题:平面内的两条直线有相交和平行两种位置关系.
(1)如图①,若$AB// CD$,点P在AB、CD之间,若$∠ BPD=80°$,$∠ B=58°$,求$∠ D$的度数;
(2)在图①中,将直线AB绕点B逆时针旋转一定角度交直线CD于点Q,如图②,请写出$∠ BPD$、$∠ B$、$∠ D$、$∠ BQD$之间的数量关系并说明理由;
(3)利用(2)的结论,求图③中$∠ A+∠ B+∠ C+∠ D+∠ E+∠ F+∠ G$的度数.

(1)如图①,若$AB// CD$,点P在AB、CD之间,若$∠ BPD=80°$,$∠ B=58°$,求$∠ D$的度数;
(2)在图①中,将直线AB绕点B逆时针旋转一定角度交直线CD于点Q,如图②,请写出$∠ BPD$、$∠ B$、$∠ D$、$∠ BQD$之间的数量关系并说明理由;
(3)利用(2)的结论,求图③中$∠ A+∠ B+∠ C+∠ D+∠ E+∠ F+∠ G$的度数.
答案
20. (1)$∠ D=22°$
(2)$∠ BPD=∠ B+∠ BQD+∠ D$,理由略。
(3)如图,设AC与BG交于点H,
由(2)中的结论可得$∠ AHB=∠ A+∠ B+∠ F$,
即$∠ GHC=∠ A+∠ B+∠ F$,
又$\because$五边形CDEGH中,$∠ C+∠ D+∠ E+∠ G+∠ GHC=540°$,
$\therefore ∠ C+∠ D+∠ E+∠ G+∠ A+∠ B+∠ F=540°$。
解析
【分析】
(1) 这是平行线间的拐点问题,过拐点P作AB的平行线,利用平行线内错角相等的性质,可将∠BPD拆分为∠B与∠D的和,代入已知角度即可计算出∠D的度数。
(2) 要推导四个角的数量关系,可延长BP交CD于点E,借助三角形外角的性质:三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和,先得到∠BED和∠B、∠BQD的关系,再得到∠BPD和∠BED、∠D的关系,等量代换即可得到结论。
(3) 直接利用(2)的结论,把∠A、∠B、∠F的和转化为五边形CDEGH的一个内角,再结合五边形内角和公式即可求出所有角的总度数。
【解析】
(1) 过点P作$PE// AB$,
$\because AB// CD$,$\therefore PE// AB// CD$,
由平行线内错角相等,可得$∠ B=∠ BPE$,$∠ D=∠ DPE$,
$\therefore ∠ BPD=∠ BPE+∠ DPE=∠ B+∠ D$,
已知$∠ BPD=80°$,$∠ B=58°$,
$\therefore ∠ D=∠ BPD-∠ B=80°-58°=22°$。
(2) 数量关系:$\boldsymbol{∠ BPD=∠ B+∠ BQD+∠ D}$。
理由:延长BP交CD于点E,
$\because ∠ BED$是$△ BQE$的外角,$\therefore ∠ BED=∠ B+∠ BQD$,
又$\because ∠ BPD$是$△ PDE$的外角,$\therefore ∠ BPD=∠ D+∠ BED$,
将$∠ BED=∠ B+∠ BQD$代入,可得$∠ BPD=∠ B+∠ BQD+∠ D$。
(3) 设AC与BG交于点H,

由(2)的结论可得$∠ AHB=∠ A+∠ B+∠ F$,
$\because ∠ AHB$和$∠ GHC$是对顶角,$\therefore ∠ GHC=∠ AHB=∠ A+∠ B+∠ F$,
五边形内角和为$(5-2)×180°=540°$,在五边形CDEGH中:
$∠ C+∠ D+∠ E+∠ G+∠ GHC=540°$,
将$∠ GHC$替换为$∠ A+∠ B+∠ F$,可得:
$∠ A+∠ B+∠ C+∠ D+∠ E+∠ F+∠ G=540°$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{∠ D=22°}$
(2) $\boldsymbol{∠ BPD=∠ B+∠ BQD+∠ D}$
(3) 如图,设AC与BG交于点H,

由(2)中的结论可得$∠ AHB=∠ A+∠ B+∠ F$,
即$∠ GHC=∠ A+∠ B+∠ F$,
又$\because$五边形CDEGH中,$∠ C+∠ D+∠ E+∠ G+∠ GHC=540°$,
$\therefore ∠ C+∠ D+∠ E+∠ G+∠ A+∠ B+∠ F=540°$,即$\boldsymbol{∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G=540°}$。
【知识点】
平行线的性质、三角形外角的性质、多边形内角和
【点评】
本题是几何递进探究类题目,从基础平行线性质应用到模型推导,再到模型拓展应用,逻辑连贯,解题核心是运用转化思想实现角的等量代换,有助于提升几何逻辑推理能力。
【难度系数】
0.6
(1) 这是平行线间的拐点问题,过拐点P作AB的平行线,利用平行线内错角相等的性质,可将∠BPD拆分为∠B与∠D的和,代入已知角度即可计算出∠D的度数。
(2) 要推导四个角的数量关系,可延长BP交CD于点E,借助三角形外角的性质:三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和,先得到∠BED和∠B、∠BQD的关系,再得到∠BPD和∠BED、∠D的关系,等量代换即可得到结论。
(3) 直接利用(2)的结论,把∠A、∠B、∠F的和转化为五边形CDEGH的一个内角,再结合五边形内角和公式即可求出所有角的总度数。
【解析】
(1) 过点P作$PE// AB$,
$\because AB// CD$,$\therefore PE// AB// CD$,
由平行线内错角相等,可得$∠ B=∠ BPE$,$∠ D=∠ DPE$,
$\therefore ∠ BPD=∠ BPE+∠ DPE=∠ B+∠ D$,
已知$∠ BPD=80°$,$∠ B=58°$,
$\therefore ∠ D=∠ BPD-∠ B=80°-58°=22°$。
(2) 数量关系:$\boldsymbol{∠ BPD=∠ B+∠ BQD+∠ D}$。
理由:延长BP交CD于点E,
$\because ∠ BED$是$△ BQE$的外角,$\therefore ∠ BED=∠ B+∠ BQD$,
又$\because ∠ BPD$是$△ PDE$的外角,$\therefore ∠ BPD=∠ D+∠ BED$,
将$∠ BED=∠ B+∠ BQD$代入,可得$∠ BPD=∠ B+∠ BQD+∠ D$。
(3) 设AC与BG交于点H,
由(2)的结论可得$∠ AHB=∠ A+∠ B+∠ F$,
$\because ∠ AHB$和$∠ GHC$是对顶角,$\therefore ∠ GHC=∠ AHB=∠ A+∠ B+∠ F$,
五边形内角和为$(5-2)×180°=540°$,在五边形CDEGH中:
$∠ C+∠ D+∠ E+∠ G+∠ GHC=540°$,
将$∠ GHC$替换为$∠ A+∠ B+∠ F$,可得:
$∠ A+∠ B+∠ C+∠ D+∠ E+∠ F+∠ G=540°$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{∠ D=22°}$
(2) $\boldsymbol{∠ BPD=∠ B+∠ BQD+∠ D}$
(3) 如图,设AC与BG交于点H,
由(2)中的结论可得$∠ AHB=∠ A+∠ B+∠ F$,
即$∠ GHC=∠ A+∠ B+∠ F$,
又$\because$五边形CDEGH中,$∠ C+∠ D+∠ E+∠ G+∠ GHC=540°$,
$\therefore ∠ C+∠ D+∠ E+∠ G+∠ A+∠ B+∠ F=540°$,即$\boldsymbol{∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G=540°}$。
【知识点】
平行线的性质、三角形外角的性质、多边形内角和
【点评】
本题是几何递进探究类题目,从基础平行线性质应用到模型推导,再到模型拓展应用,逻辑连贯,解题核心是运用转化思想实现角的等量代换,有助于提升几何逻辑推理能力。
【难度系数】
0.6
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