1. 下列各组图形不是相似图形的是(
)
答案
1. B 解析:选项 A,C,D 的形状相同,但大小不同,符合相似图形的定义;选项 B 形状不相同,不符合相似图形的定义.故选 B.
解析
【分析】
解题时首先要明确相似图形的判定核心:形状完全相同的图形是相似图形,与图形的大小、位置无关,只需判断每组的两个图形是否为等比例缩放的关系、形状是否完全一致即可。首先依次观察四个选项的两组图形:A、C、D选项的两个图形都只是大小不同,形状完全一致;B选项左侧是正圆形的圆环,右侧是椭圆形的环,二者形状存在差异,不符合相似图形的要求,即可得出答案。
【解析】
根据相似图形的定义:形状相同的图形叫做相似图形,相似图形仅要求形状相同,大小可以不同,我们逐项分析:
选项A:两个四角凹边图形形状完全相同,仅大小不同,属于相似图形;
选项B:左侧为同心圆组成的正圆环,右侧为同心椭圆组成的椭圆环,二者形状不相同,不属于相似图形;
选项C:两个箭头形状完全相同,仅大小不同,属于相似图形;
选项D:两个小鸟造型的图形形状完全相同,仅大小不同,属于相似图形。
因此本题选B。
【答案】
B
【知识点】
相似图形的概念
【点评】
本题考查相似图形的基础识别,解题的关键是抓住相似图形“形状完全相同”的核心特征,排除大小差异的干扰,准确判断图形是否为等比例缩放得到的。
【难度系数】
0.8
解题时首先要明确相似图形的判定核心:形状完全相同的图形是相似图形,与图形的大小、位置无关,只需判断每组的两个图形是否为等比例缩放的关系、形状是否完全一致即可。首先依次观察四个选项的两组图形:A、C、D选项的两个图形都只是大小不同,形状完全一致;B选项左侧是正圆形的圆环,右侧是椭圆形的环,二者形状存在差异,不符合相似图形的要求,即可得出答案。
【解析】
根据相似图形的定义:形状相同的图形叫做相似图形,相似图形仅要求形状相同,大小可以不同,我们逐项分析:
选项A:两个四角凹边图形形状完全相同,仅大小不同,属于相似图形;
选项B:左侧为同心圆组成的正圆环,右侧为同心椭圆组成的椭圆环,二者形状不相同,不属于相似图形;
选项C:两个箭头形状完全相同,仅大小不同,属于相似图形;
选项D:两个小鸟造型的图形形状完全相同,仅大小不同,属于相似图形。
因此本题选B。
【答案】
B
【知识点】
相似图形的概念
【点评】
本题考查相似图形的基础识别,解题的关键是抓住相似图形“形状完全相同”的核心特征,排除大小差异的干扰,准确判断图形是否为等比例缩放得到的。
【难度系数】
0.8
2. 下列图形中,一定相似的是 (
A.两个正方形
B.两个菱形
C.两个直角三角形
D.两个等腰三角形
A
)A.两个正方形
B.两个菱形
C.两个直角三角形
D.两个等腰三角形
答案
2. A 解析:A. 两个正方形每个角都是直角,一定相等,四条边都相等,一定对应成比例,所以一定相似,故本选项正确;
B. 两个菱形的对应边成比例,角不一定相等,所以不一定相似,故本选项错误;C. 两个直角三角形的边不一定成比例,角不一定相等,所以不一定相似,故本选项错误;D. 两个等腰三角形的边不一定成比例,角不一定相等,所以不一定相似,故本选项错误.故选 A.
B. 两个菱形的对应边成比例,角不一定相等,所以不一定相似,故本选项错误;C. 两个直角三角形的边不一定成比例,角不一定相等,所以不一定相似,故本选项错误;D. 两个等腰三角形的边不一定成比例,角不一定相等,所以不一定相似,故本选项错误.故选 A.
解析
【分析】
要判断两个图形是否相似,需依据相似多边形的判定条件:两个多边形的对应角相等,且对应边成比例,两个条件需同时满足,缺一不可。解题时逐一验证每个选项中的两类图形是否同时满足这两个条件,即可筛选出正确答案。
【解析】
相似多边形的判定规则为:对应角相等、对应边成比例的多边形互为相似多边形。
A. 正方形的四个内角均为90°,因此两个正方形的对应角一定相等;正方形四条边长度相等,因此两个正方形的对应边比值为固定值,对应边成比例,同时满足相似的两个判定条件,一定相似,该选项正确。
B. 菱形的四条边相等,因此两个菱形的对应边成比例,但菱形的内角不一定对应相等(例如一个内角为60°的菱形和一个内角为80°的菱形,对应角不相等),不满足相似判定条件,不一定相似,该选项错误。
C. 两个直角三角形仅直角对应相等,剩余两个锐角不一定对应相等,各边也不一定对应成比例(例如等腰直角三角形和含30°角的直角三角形不相似),不一定相似,该选项错误。
D. 两个等腰三角形的顶角、底角都不一定对应相等,边也不一定对应成比例(例如顶角为30°的等腰三角形和顶角为100°的等腰三角形不相似),不一定相似,该选项错误。
综上,答案选A。
【答案】
A
【知识点】
1.相似多边形的判定
2.特殊四边形的性质
3.特殊三角形的性质
【点评】
本题属于基础类考题,核心考查相似的判定逻辑,需注意判断相似时对应角相等、对应边成比例两个条件缺一不可,易错点是误认为菱形内角一定对应相等,解题时要结合常见特殊图形的性质逐一验证。
【难度系数】
0.8
要判断两个图形是否相似,需依据相似多边形的判定条件:两个多边形的对应角相等,且对应边成比例,两个条件需同时满足,缺一不可。解题时逐一验证每个选项中的两类图形是否同时满足这两个条件,即可筛选出正确答案。
【解析】
相似多边形的判定规则为:对应角相等、对应边成比例的多边形互为相似多边形。
A. 正方形的四个内角均为90°,因此两个正方形的对应角一定相等;正方形四条边长度相等,因此两个正方形的对应边比值为固定值,对应边成比例,同时满足相似的两个判定条件,一定相似,该选项正确。
B. 菱形的四条边相等,因此两个菱形的对应边成比例,但菱形的内角不一定对应相等(例如一个内角为60°的菱形和一个内角为80°的菱形,对应角不相等),不满足相似判定条件,不一定相似,该选项错误。
C. 两个直角三角形仅直角对应相等,剩余两个锐角不一定对应相等,各边也不一定对应成比例(例如等腰直角三角形和含30°角的直角三角形不相似),不一定相似,该选项错误。
D. 两个等腰三角形的顶角、底角都不一定对应相等,边也不一定对应成比例(例如顶角为30°的等腰三角形和顶角为100°的等腰三角形不相似),不一定相似,该选项错误。
综上,答案选A。
【答案】
A
【知识点】
1.相似多边形的判定
2.特殊四边形的性质
3.特殊三角形的性质
【点评】
本题属于基础类考题,核心考查相似的判定逻辑,需注意判断相似时对应角相等、对应边成比例两个条件缺一不可,易错点是误认为菱形内角一定对应相等,解题时要结合常见特殊图形的性质逐一验证。
【难度系数】
0.8
3. | 教材P73练习T2变式 如图所示的三个矩形中,其中相似图形是 (

A.甲与乙
B.乙与丙
C.甲与丙
D.以上都不对
B
)A.甲与乙
B.乙与丙
C.甲与丙
D.以上都不对
答案
3. B 解析:因为$\frac{3}{4} ≠ \frac{1}{2}$,所以甲与乙不相似;因为$\frac{1}{2} = \frac{2}{4}$,所以乙与丙相似;因为$\frac{3}{4} ≠ \frac{2}{4}$,所以甲与丙不相似.故选 B.
解析
【分析】
要判断矩形是否相似,首先回忆相似多边形的判定条件:需要同时满足对应角相等、对应边成比例。由于矩形的四个内角都是90°,天然满足对应角相等的要求,因此只需判断三个矩形的邻边是否对应成比例即可。解题时我们先分别计算每个矩形短边与长边的比值,再对比比值是否相等,就能得出哪两个矩形相似。
【解析】
矩形的四个内角均为直角,因此三个矩形的对应角都相等,只需验证对应边是否成比例即可判定是否相似:
1. 计算各矩形短边与长边的比值:
甲矩形:短边为3,长边为4,比值为$\frac{3}{4}$;
乙矩形:短边为1,长边为2,比值为$\frac{1}{2}$;
丙矩形:短边为2,长边为4,比值为$\frac{2}{4}=\frac{1}{2}$。
2. 对比比值判断相似性:
$\frac{3}{4}≠\frac{1}{2}$,故甲与乙不相似;
$\frac{1}{2}=\frac{2}{4}$,对应边成比例,故乙与丙相似;
$\frac{3}{4}≠\frac{2}{4}$,故甲与丙不相似。
综上,答案选B。
【答案】
B
【知识点】
1. 相似多边形的判定
2. 矩形的性质
【点评】
本题属于相似图形判定的基础题,解题的关键是明确矩形已经满足对应角相等的条件,只需验证边的比例关系即可,计算比值时要注意统一对应边的比较顺序(均用短边比长边或均用长边比短边),避免因对应关系搞错出错。
【难度系数】
0.8
要判断矩形是否相似,首先回忆相似多边形的判定条件:需要同时满足对应角相等、对应边成比例。由于矩形的四个内角都是90°,天然满足对应角相等的要求,因此只需判断三个矩形的邻边是否对应成比例即可。解题时我们先分别计算每个矩形短边与长边的比值,再对比比值是否相等,就能得出哪两个矩形相似。
【解析】
矩形的四个内角均为直角,因此三个矩形的对应角都相等,只需验证对应边是否成比例即可判定是否相似:
1. 计算各矩形短边与长边的比值:
甲矩形:短边为3,长边为4,比值为$\frac{3}{4}$;
乙矩形:短边为1,长边为2,比值为$\frac{1}{2}$;
丙矩形:短边为2,长边为4,比值为$\frac{2}{4}=\frac{1}{2}$。
2. 对比比值判断相似性:
$\frac{3}{4}≠\frac{1}{2}$,故甲与乙不相似;
$\frac{1}{2}=\frac{2}{4}$,对应边成比例,故乙与丙相似;
$\frac{3}{4}≠\frac{2}{4}$,故甲与丙不相似。
综上,答案选B。
【答案】
B
【知识点】
1. 相似多边形的判定
2. 矩形的性质
【点评】
本题属于相似图形判定的基础题,解题的关键是明确矩形已经满足对应角相等的条件,只需验证边的比例关系即可,计算比值时要注意统一对应边的比较顺序(均用短边比长边或均用长边比短边),避免因对应关系搞错出错。
【难度系数】
0.8
4. 如图所示的两个五边形相似,则以下a,b,c,d的值错误的是(

A.$a=3$
B.$b=4.5$
C.$c=4$
D.$d=8$
D
)A.$a=3$
B.$b=4.5$
C.$c=4$
D.$d=8$
答案
4. D 解析:
∵ 两个五边形相似,
∴ $\frac{2}{a} = \frac{3}{b} = \frac{c}{6} = \frac{d}{9} = \frac{5}{7.5}$,
∴ a=3,b=4.5,c=4,d=6.故选 D.
∵ 两个五边形相似,
∴ $\frac{2}{a} = \frac{3}{b} = \frac{c}{6} = \frac{d}{9} = \frac{5}{7.5}$,
∴ a=3,b=4.5,c=4,d=6.故选 D.
解析
【分析】
要解决这道题,首先回忆相似多边形的核心性质:相似多边形的对应边成比例。解题第一步先确定两个相似五边形的对应边,观察可知左侧五边形长度为5的边和右侧五边形长度为7.5的边是对应边,可先得到相似比,再根据其余对应边的比值都等于相似比,分别列比例式计算a、b、c、d的数值,最后对比选项找出错误结论即可。
【解析】
解:
∵两个五边形相似,相似多边形对应边成比例,
∴各组对应边的比值相等,可得:$\frac{2}{a} = \frac{3}{b} = \frac{c}{6} = \frac{d}{9} = \frac{5}{7.5}$
分别计算各未知边:
1. 求$a$:由$\frac{2}{a}=\frac{5}{7.5}$,交叉相乘得$5a=2×7.5=15$,解得$a=3$;
2. 求$b$:由$\frac{3}{b}=\frac{5}{7.5}$,交叉相乘得$5b=3×7.5=22.5$,解得$b=4.5$;
3. 求$c$:由$\frac{c}{6}=\frac{5}{7.5}$,交叉相乘得$7.5c=6×5=30$,解得$c=4$;
4. 求$d$:由$\frac{d}{9}=\frac{5}{7.5}$,交叉相乘得$7.5d=9×5=45$,解得$d=6$。
对比选项可知,$d=8$的结论错误,故选D。
【答案】D
【知识点】
相似多边形的性质;比例计算
【点评】
本题是相似多边形性质的基础应用题,解题的核心是准确找到对应边、确定相似比,计算时要注意对应边的顺序不要混淆,避免因比例列错导致结果错误。
【难度系数】
0.8
要解决这道题,首先回忆相似多边形的核心性质:相似多边形的对应边成比例。解题第一步先确定两个相似五边形的对应边,观察可知左侧五边形长度为5的边和右侧五边形长度为7.5的边是对应边,可先得到相似比,再根据其余对应边的比值都等于相似比,分别列比例式计算a、b、c、d的数值,最后对比选项找出错误结论即可。
【解析】
解:
∵两个五边形相似,相似多边形对应边成比例,
∴各组对应边的比值相等,可得:$\frac{2}{a} = \frac{3}{b} = \frac{c}{6} = \frac{d}{9} = \frac{5}{7.5}$
分别计算各未知边:
1. 求$a$:由$\frac{2}{a}=\frac{5}{7.5}$,交叉相乘得$5a=2×7.5=15$,解得$a=3$;
2. 求$b$:由$\frac{3}{b}=\frac{5}{7.5}$,交叉相乘得$5b=3×7.5=22.5$,解得$b=4.5$;
3. 求$c$:由$\frac{c}{6}=\frac{5}{7.5}$,交叉相乘得$7.5c=6×5=30$,解得$c=4$;
4. 求$d$:由$\frac{d}{9}=\frac{5}{7.5}$,交叉相乘得$7.5d=9×5=45$,解得$d=6$。
对比选项可知,$d=8$的结论错误,故选D。
【答案】D
【知识点】
相似多边形的性质;比例计算
【点评】
本题是相似多边形性质的基础应用题,解题的核心是准确找到对应边、确定相似比,计算时要注意对应边的顺序不要混淆,避免因比例列错导致结果错误。
【难度系数】
0.8
5. 如图,四边形ABCD∽四边形EFGH,∠A = 80°,∠F = 70°,∠G = 90°,则∠D=
120°
.答案
5. 120° 解析:
∵ 四边形$ABCD ∽$四边形$EFGH$,$\therefore ∠ F = ∠ B = 70°, ∠ G = ∠ C = 90°. \because ∠ A = 80°, \therefore ∠ D = 360° - ∠ A - ∠ B - ∠ C = 120°$.故答案为 $120°$.
∵ 四边形$ABCD ∽$四边形$EFGH$,$\therefore ∠ F = ∠ B = 70°, ∠ G = ∠ C = 90°. \because ∠ A = 80°, \therefore ∠ D = 360° - ∠ A - ∠ B - ∠ C = 120°$.故答案为 $120°$.
解析
【分析】
解决本题首先要回忆相似多边形的性质:相似多边形的对应角相等,据此先根据两个四边形的相似关系,找到对应角求出∠B和∠C的度数;再结合四边形内角和为360°的结论,用内角和减去已知的∠A、∠B、∠C的度数,即可求出∠D的度数。
【解析】
∵ 四边形$ABCD ∽$四边形$EFGH$,
∴ $∠B = ∠F = 70°$,$∠C = ∠G = 90°$,
∵ 四边形内角和为$360°$,且$∠A = 80°$,
∴ $∠D = 360° - ∠A - ∠B - ∠C = 360° - 80° - 70° - 90° = 120°$。
【答案】
$120°$
【知识点】
相似多边形的性质;四边形内角和定理
【点评】
本题属于基础题,重点考查相似多边形对应角相等的性质,以及四边形内角和公式的应用,解题的关键是准确识别相似多边形的对应角,代入数据计算即可。
【难度系数】
0.8
解决本题首先要回忆相似多边形的性质:相似多边形的对应角相等,据此先根据两个四边形的相似关系,找到对应角求出∠B和∠C的度数;再结合四边形内角和为360°的结论,用内角和减去已知的∠A、∠B、∠C的度数,即可求出∠D的度数。
【解析】
∵ 四边形$ABCD ∽$四边形$EFGH$,
∴ $∠B = ∠F = 70°$,$∠C = ∠G = 90°$,
∵ 四边形内角和为$360°$,且$∠A = 80°$,
∴ $∠D = 360° - ∠A - ∠B - ∠C = 360° - 80° - 70° - 90° = 120°$。
【答案】
$120°$
【知识点】
相似多边形的性质;四边形内角和定理
【点评】
本题属于基础题,重点考查相似多边形对应角相等的性质,以及四边形内角和公式的应用,解题的关键是准确识别相似多边形的对应角,代入数据计算即可。
【难度系数】
0.8
6. ★★★ 某中学有一块正方形的空地,边长为40 m,学校计划将空地分为五部分,种植不同的花束.白老师利用课后延时时间将设计任务交给小明和小芳两位同学,并给两位同学每人一张边长为20 cm的正方形硬纸板模型用来设计,下面是小明和小芳的设计方案.
小明:如图①,它是由四个全等的直角三角形以及一个小正方形组成的,其中小正方形EFGH与大正方形ABCD的相似比为1:5.
小芳:如图②,它是由四个矩形和中间一个小正方形组成的,在该图案中矩形MNPQ与矩形RSTH相似,且相似比为1:3,中间小正方形的边长为4 cm.
(1)结合小明设计的方案,解决下列问题:
①求出图中AE的长;
②求出每个小直角三角形部分在学校空地的实际周长是多少米.
(2)求小芳的方案中矩形MNPQ的面积.

小明:如图①,它是由四个全等的直角三角形以及一个小正方形组成的,其中小正方形EFGH与大正方形ABCD的相似比为1:5.
小芳:如图②,它是由四个矩形和中间一个小正方形组成的,在该图案中矩形MNPQ与矩形RSTH相似,且相似比为1:3,中间小正方形的边长为4 cm.
(1)结合小明设计的方案,解决下列问题:
①求出图中AE的长;
②求出每个小直角三角形部分在学校空地的实际周长是多少米.
(2)求小芳的方案中矩形MNPQ的面积.
答案
6. (1) ①
∵ 小正方形与大正方形的相似比为 1:5,且大正方形边长为 20 cm,
∴ 正方形 EFGH 的边长为 4 cm.设 $BE=a$ cm, $AE=b$ cm, $\therefore a^2+b^2=400,a-b=4, \therefore a^2+(a-4)^2=400$, 整理可得 $(a-2)^2=196$, 解得 $a_1=16,a_2=-12$(负数舍去), $\therefore b=12$, 即 $AE=12$ cm.
②由①知 $AE=12$ cm, $BE=16$ cm, $\therefore$ 小直角三角形的周长是 $16+12+20=48$ (cm), $\therefore$ 每个小直角三角形的实际周长为 $0.48 × (40 ÷ 0.2) = 96$ (m).
(2) 设矩形 MNPQ 的长为 $x$ cm, 宽为 $y$ cm. $\because$ 矩形 MNPQ 与矩形 RSTH 相似, 相似比为 1:3, $\therefore$ 矩形 RSTH 的长为 $3x$ cm, 宽为 $3y$ cm, 由题图可知, $x+3x-4=20,y+3y+4=20$, 解得 $x=6,y=4$, $\therefore$ 矩形 MNPQ 的面积为 $4 × 6 = 24$ ($\mathrm{cm}^2$).
∵ 小正方形与大正方形的相似比为 1:5,且大正方形边长为 20 cm,
∴ 正方形 EFGH 的边长为 4 cm.设 $BE=a$ cm, $AE=b$ cm, $\therefore a^2+b^2=400,a-b=4, \therefore a^2+(a-4)^2=400$, 整理可得 $(a-2)^2=196$, 解得 $a_1=16,a_2=-12$(负数舍去), $\therefore b=12$, 即 $AE=12$ cm.
②由①知 $AE=12$ cm, $BE=16$ cm, $\therefore$ 小直角三角形的周长是 $16+12+20=48$ (cm), $\therefore$ 每个小直角三角形的实际周长为 $0.48 × (40 ÷ 0.2) = 96$ (m).
(2) 设矩形 MNPQ 的长为 $x$ cm, 宽为 $y$ cm. $\because$ 矩形 MNPQ 与矩形 RSTH 相似, 相似比为 1:3, $\therefore$ 矩形 RSTH 的长为 $3x$ cm, 宽为 $3y$ cm, 由题图可知, $x+3x-4=20,y+3y+4=20$, 解得 $x=6,y=4$, $\therefore$ 矩形 MNPQ 的面积为 $4 × 6 = 24$ ($\mathrm{cm}^2$).
解析
【分析】
(1) ①先根据相似多边形的相似比求出小正方形EFGH的边长,观察图形可知四个直角三角形全等,设直角三角形的两条直角边分别为$a\ \mathrm{cm}$、$b\ \mathrm{cm}$,结合勾股定理(直角三角形斜边为大正方形边长20cm)和两条直角边的差等于小正方形边长这两个等量关系列方程,即可求出$AE$的长度。
②先计算模型中小直角三角形的周长,再根据模型与实际空地的比例关系换算得到实际周长。
(2) 设矩形MNPQ的长为$x\ \mathrm{cm}$,宽为$y\ \mathrm{cm}$,根据相似比得到矩形RSTH的长和宽,再结合大正方形边长为20cm、中间小正方形边长为4cm的条件,找到关于$x$、$y$的等量关系列方程组求解,最后计算矩形面积即可。
【解析】
(1) ①已知小正方形与大正方形的相似比为$1:5$,大正方形边长为$20\ \mathrm{cm}$,因此小正方形EFGH的边长为$20÷5=4\ \mathrm{cm}$。
设$BE=a\ \mathrm{cm}$,$AE=b\ \mathrm{cm}$,由勾股定理得$a^2+b^2=20^2=400$,由图形边长关系得$a-b=4$。
将$b=a-4$代入勾股定理公式得:$a^2+(a-4)^2=400$,整理得$(a-2)^2=196$,解得$a_1=16$,$a_2=-12$(边长为正,舍去),因此$b=16-4=12$,即$AE=12\ \mathrm{cm}$。
②由①可知模型中直角三角形三边长分别为$12\ \mathrm{cm}$、$16\ \mathrm{cm}$、$20\ \mathrm{cm}$,模型中三角形周长为$12+16+20=48\ \mathrm{cm}=0.48\ \mathrm{m}$。
模型边长$20\ \mathrm{cm}=0.2\ \mathrm{m}$,对应实际空地边长$40\ \mathrm{m}$,缩放比例为$40÷0.2=200$,因此实际周长为$0.48×200=96\ \mathrm{m}$。
(2) 设矩形MNPQ的长为$x\ \mathrm{cm}$,宽为$y\ \mathrm{cm}$,因为矩形MNPQ与矩形RSTH相似,相似比为$1:3$,所以矩形RSTH的长为$3x\ \mathrm{cm}$,宽为$3y\ \mathrm{cm}$。
结合图形边长关系列方程组:
$\begin{cases}x+3x-4=20\\y+3y+4=20\end{cases}$
解得$\begin{cases}x=6\\y=4\end{cases}$
因此矩形MNPQ的面积为$6×4=24\ \mathrm{cm}^2$。
【答案】
(1) ①$AE=12\ \mathrm{cm}$;②实际周长为$96\ \mathrm{m}$;(2) 矩形MNPQ的面积为$24\ \mathrm{cm}^2$
【知识点】
相似多边形的性质;勾股定理;列方程解应用题
【点评】
本题结合校园设计的实际情境,综合考查了几何性质与代数方程的结合应用,需要学生从图形中挖掘隐含的边长等量关系,将几何问题转化为方程求解,能有效锻炼学生的读图分析能力和知识综合运用能力。
【难度系数】
0.6
(1) ①先根据相似多边形的相似比求出小正方形EFGH的边长,观察图形可知四个直角三角形全等,设直角三角形的两条直角边分别为$a\ \mathrm{cm}$、$b\ \mathrm{cm}$,结合勾股定理(直角三角形斜边为大正方形边长20cm)和两条直角边的差等于小正方形边长这两个等量关系列方程,即可求出$AE$的长度。
②先计算模型中小直角三角形的周长,再根据模型与实际空地的比例关系换算得到实际周长。
(2) 设矩形MNPQ的长为$x\ \mathrm{cm}$,宽为$y\ \mathrm{cm}$,根据相似比得到矩形RSTH的长和宽,再结合大正方形边长为20cm、中间小正方形边长为4cm的条件,找到关于$x$、$y$的等量关系列方程组求解,最后计算矩形面积即可。
【解析】
(1) ①已知小正方形与大正方形的相似比为$1:5$,大正方形边长为$20\ \mathrm{cm}$,因此小正方形EFGH的边长为$20÷5=4\ \mathrm{cm}$。
设$BE=a\ \mathrm{cm}$,$AE=b\ \mathrm{cm}$,由勾股定理得$a^2+b^2=20^2=400$,由图形边长关系得$a-b=4$。
将$b=a-4$代入勾股定理公式得:$a^2+(a-4)^2=400$,整理得$(a-2)^2=196$,解得$a_1=16$,$a_2=-12$(边长为正,舍去),因此$b=16-4=12$,即$AE=12\ \mathrm{cm}$。
②由①可知模型中直角三角形三边长分别为$12\ \mathrm{cm}$、$16\ \mathrm{cm}$、$20\ \mathrm{cm}$,模型中三角形周长为$12+16+20=48\ \mathrm{cm}=0.48\ \mathrm{m}$。
模型边长$20\ \mathrm{cm}=0.2\ \mathrm{m}$,对应实际空地边长$40\ \mathrm{m}$,缩放比例为$40÷0.2=200$,因此实际周长为$0.48×200=96\ \mathrm{m}$。
(2) 设矩形MNPQ的长为$x\ \mathrm{cm}$,宽为$y\ \mathrm{cm}$,因为矩形MNPQ与矩形RSTH相似,相似比为$1:3$,所以矩形RSTH的长为$3x\ \mathrm{cm}$,宽为$3y\ \mathrm{cm}$。
结合图形边长关系列方程组:
$\begin{cases}x+3x-4=20\\y+3y+4=20\end{cases}$
解得$\begin{cases}x=6\\y=4\end{cases}$
因此矩形MNPQ的面积为$6×4=24\ \mathrm{cm}^2$。
【答案】
(1) ①$AE=12\ \mathrm{cm}$;②实际周长为$96\ \mathrm{m}$;(2) 矩形MNPQ的面积为$24\ \mathrm{cm}^2$
【知识点】
相似多边形的性质;勾股定理;列方程解应用题
【点评】
本题结合校园设计的实际情境,综合考查了几何性质与代数方程的结合应用,需要学生从图形中挖掘隐含的边长等量关系,将几何问题转化为方程求解,能有效锻炼学生的读图分析能力和知识综合运用能力。
【难度系数】
0.6
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