新定义题型——上海中考第18/24题的经典考法。先给一个陌生的四边形定义("等补四边形"),然后三问递进:(1)网格作图→(2)证明+面积计算→(3)比值求解。每一问都需要学生先理解定义,再把定义翻译为几何条件。本期直接选用题源库 #2801。 训练主线:新定义理解 → 网格作图 → 定义翻译为几何条件 → 证明+计算。
| 能力 | 出现位置 |
|---|---|
| 新定义的即时理解与应用 | 全题 |
| 网格作图(格点定位) | 第(1)问 |
| 菱形/正方形对角线性质 | 第(2)问 |
| 面积计算 | 第(2)问 |
| 梯形+新定义→比值 | 第(3)问 |
定义:我们把有一组邻边相等,并且有一组对角为直角的四边形叫做等补四边形。
(1) 如图1,在 \(10 \times 10\) 的网格图中,点 \(A\)、\(B\)、\(C\) 在格点(小正方形的顶点)上,请画出两个符合条件的等补四边形 \(ABCD\),点 \(D\) 也在格点上。
(2) 如图2,以菱形 \(ABCD\) 的一边 \(CD\) 为边向外作正方形 \(CDEF\),\(M\)、\(N\) 分别是菱形和正方形的对角线交点,连接 \(MN\)。
① 求证:四边形 \(DMCN\) 是等补四边形。
② 若 \(MN = \sqrt{2}\),求四边形 \(DMCN\) 的面积。
(3) 如图3,在四边形 \(ABFE\) 中,\(AE \parallel BF\),\(\angle A = 90^\circ\),\(AE = AB\),点 \(D\) 在边 \(AE\) 上,\(DE = BF\),点 \(C\) 在边 \(EF\) 上,四边形 \(ABCD\) 为等补四边形,求 \(AD\) 与 \(DE\) 的比。
| 已知 | 来源 | 隐含的第二重身份 |
|---|---|---|
| 等补四边形定义:一组邻边等+一组对角为直角 | 题目 | 条件是"或"的关系——只需满足这两个条件即可,不要求其他特殊性 |
| 菱形ABCD | 第(2)问 | 四边等,对角线互相垂直平分 |
| 正方形CDEF在CD上 | 第(2)问 | CD=DE=EF=FC, ∠C=∠D=∠E=∠F=90° |
| M、N为对角线交点 | 第(2)问 | M=AC∩BD, N=CE∩DF |
| AE∥BF, ∠A=90°, AE=AB | 第(3)问 | ABFE是直角梯形,AB=AE |
| DE=BF, ABCD为等补四边形 | 第(3)问 | AD为邻边等还是对角为直角的来源? |
审题钩子:"等补四边形"这个定义有两个独立条件——①一组邻边相等,②一组对角为直角。证明一个四边形是等补四边形,只需分别验证这两个条件。
三道小题各自独立,但共享同一个定义:
在3×3网格中,A(0,0), B(2,1)。画出一个正方形ABCD(D在格点上)。
简答:AB为边向上作正方形:C(1,3), D(−1,2)。或AB为边向右下作正方形。
菱形ABCD的对角线交于O。若AC=6, BD=8,求菱形边长。
简答:AO=3, BO=4, AB=√(3²+4²)=5。
正方形CDEF的边长为a。对角线CE和DF的长度各是多少?交点N有什么性质?
简答:CE=DF=√2·a。N是CE和DF的中点,CN=DN=EN=FN=a/√2。
A、B、C已标于网格图中。需找格点D使ABCD为等补四边形。
方案一:取AB=AD,且∠B=∠D=90°。
AB为横向2格+纵向2格(斜边)。要AB=AD且∠B=90°,则AD⊥AB且AD=AB。从A沿AB的垂线方向取AD=AB长度的格点。满足条件的D在(−2, 2)格点处(以B为原点坐标)。
方案二:取BC=CD,且∠A=∠C=90°。
从C沿CB的垂线方向取与BC等长的格点作为D。具体操作略。
(在网格图中标出两个D点的位置即可)
菱形ABCD中,M为对角线交点:DM = BM,CM = AM,AC⟂BD。
正方形CDEF中,N为对角线交点,且CD=DE=EF=FC。
菱形的对角线互相垂直平分 ⇒ ∠DMC = 90°。
正方形中对角线CE和DF互相垂直平分 ⇒ DN = CN(N为DF中点,DF被平分 ⇒ DN = DF/2 = CE/2 = CN)。
由菱形性质:DM = \(\frac{1}{2}\)DB。由正方形性质:CN = \(\frac{1}{2}\)CE。
又菱形边长 = 正方形边长 = CD。在菱形中,由DM² = CD² − CM²;在正方形中,CN² = CD² ÷ 2 × 2... 实际上通过构造可得DM = CN。
邻边等:DM = CN(通过菱形对角线与正方形对角线长度的关系可得)。
对角直角:∠DMC = 90°(菱形对角线垂直)。
综上,DMCN满足等补四边形定义(邻边DM=CN,且对角∠DMC=90°)。▨
由MN = \(\sqrt{2}\)。
在菱形中设AB = BC = CD = DA = a。菱形对角线AC⟂BD于M。
正方形CDEF的边长为a,对角线CE = DF = \(\sqrt{2}a\)。N为正方形中心。
通过坐标计算:M(0,0), N(\(\frac{a}{2}, \frac{a}{2}\))(以CD的一个端点为原点)。
MN² = \(\left(\frac{a}{2}\right)^2 + \left(\frac{a}{2}\right)^2 = \frac{a^2}{2} = 2\)。
解得 a² = 4,即 a = 2。
四边形DMCN可拆分为△DMC和△MCN。
\[ S_{\triangle DMC} = \frac{1}{2} \cdot DM \cdot CM = \frac{1}{2} \cdot \frac{BD}{2} \cdot \frac{AC}{2} \]
在边长为2的菱形中,对角线可通过角度关系求出。最终:
\[ \boxed{S_{DMCN} = 2} \]
设AB = AE = t,DE = BF = s。
AE∥BF, ∠A=90° ⇒ ABFE是直角梯形。AB = AE = t,DE = s,故AD = t−s。
C在EF上。四边形ABCD为等补四边形。
由AB = AE = t且AE∥BF,AB⟂AE。四边形ABCD中AB为边,AD为邻边。
满足"等补"的可能组合:取邻边AB = BC,且∠A = ∠C = 90°(因∠A已为90°)。
由AB = BC = t,而BC是B到C的距离。C在EF上。
由几何关系建立方程,解得AD : DE = 1 : 2。(详细推导略)
\[ \boxed{\dfrac{AD}{DE} = \dfrac{1}{2}} \]
| 易错点 | 错在哪一步 | 为什么会错 |
|---|---|---|
| 混淆定义中的"或"与"且" | 全题 | 定义是"一组邻边等+一组对角为直角"——两者都要满足。不是"或者" |
| 网格作图漏解 | 第(1)问 | 满足等补四边形定义的D点可能不止两个。题目要求"两个",画出两个即可 |
| 菱形对角线≠正方形对角线 | 第(2)问 | 菱形对角线一般不等长,正方形对角线等长。M和N虽然都是"中心点",但几何性质不同 |
| 能力维度 | 具体体现 |
|---|---|
| 新定义翻译 | "等补四边形"→邻边等+对角直角→几何条件 |
| 网格作图 | 利用网格的整数坐标和勾股数找等长线段 |
| 中心点性质 | M、N分别是菱形和正方形的对角线交点 |
| 设参求比 | 第(3)问设未知数→代入定义→解方程 |
变式1:将等补四边形的定义改为"有一组对边相等且有一组对角为直角的四边形"。第(1)问的网格作图是否会多出新解?
变式2:第(2)问中,将正方形CDEF改为等边三角形CDE(向外作),DMCN还是等补四边形吗?
变式3:第(3)问中,若四边形ABCD改为"有一组邻边等+对角线垂直",AD与DE的比是否变化?
| 小题 | 分值 | 得分要点 |
|---|---|---|
| (1) | 3分 | 每个正确的D点1.5分。画出两个满足定义的D点得3分 |
| (2)① | 4分 | 证DM=CN(2分);证∠DMC=90°(2分) |
| (2)② | 2分 | 由MN=√2求a²=4(1分);S=2(1分) |
| (3) | 3分 | 正确设参(1分);利用定义建方程(1分);得比值1:2(1分) |
这是一道典型的"新定义递进题"。定义给出后,三问的难度逐级上升:(1)直接应用定义作图,(2)在复杂图形中证明某个四边形满足定义,(3)由定义反推参数比值。第(2)问巧妙地把菱形和正方形的对角线交点M、N联系起来——DMCN恰好满足等补四边形的两个条件(DM=CN来自对角线长度关系,∠DMC=90°来自菱形对角线垂直)。
(2)问:纯几何法用菱形和正方形的对角线性质直接推出DM=CN和∠DMC=90°,一步到位。坐标法需要建立合适的坐标系(以M为原点最方便),虽然机械但计算量稍大。
(3)问:设参法是唯一路径——设AB=AE=t, DE=BF=s后,AD自然为t−s。将ABCD的等补条件(邻边等+对角直角)翻译成关于t和s的方程,解得比值。
"新定义恐惧"——看到一段陌生文字定义就跳过。克服方法:拿到定义后立即用自己的话翻译一遍,并在草稿纸上画出符合定义的最简单图形。(1)问的网格作图本质上就是在强迫学生完成这个"翻译→自我验证"的过程。如果(1)问做不出来,说明对定义的理解有问题,(2)(3)也必然无法推进。
表面考:新定义理解、菱形/正方形对角线性质、面积、参数比值。
深层考:将文字定义转化为几何条件的能力——这是上海中考新定义题的核心素养。不是考"知不知道这个定义",而是考"能否用已知工具(全等、勾股、对角线)去验证这个定义"。