初中数学 · 动态几何实验室

垂美四边形模型

拖动四个顶点(沿对角线滑动)—— 见证「对边平方和」的永恒相等
AB² + CD² = BC² + DA² AC⊥BD ⟺ 对边平方和相等 | S = ½·AC·BD
模型同源真题 2024·宁夏银川 ★★★☆☆
如图,四边形 ABCD 的对角线 AC ⊥ BD。若 AB = 3,BC = 4,CD = 6,则 DA² = ______。
实验台 · 对角线互相垂直的四边形
拖动 A、B、C、D(沿对角线方向滑动)—— 盯住两组对边的平方和
⇅ 拖 动 我

◈ 实时观测

AB²25.0
BC²25.0
CD²25.0
DA²25.0
AB² + CD²50.0
BC² + DA²50.0
面积 = ½·AC·BD—
AB² + CD² = BC² + DA² ✓
AB² + CD² = BC² + DA²
对角线互相垂直 ⟹ 四个小直角三角形轮用勾股:交叉两组各含 a²、b²、c²、d² 各一次 —— 附加礼物:面积 = ½·AC·BD
口诀:对角垂直四边形,对边平方和相等,面积对角一半乘
实验台 · 垂美四边形的中点四边形
E、F、G、H 是四边中点 —— 拖动 A、B、C、D,看中点四边形为什么一定是矩形
⇅ 拖 动 我

◈ 实时观测

EF = ½·AC—
FG = ½·BD—
∠EFG90.0°
S(EFGH)—
S(ABCD)—
面积比0.500
EFGH 是矩形 ✓
垂美四边形 ⟹ 中点四边形是矩形
中位线定理:EF ∥ AC、FG ∥ BD;AC⊥BD ⟹ EF⊥FG —— 邻边垂直的平行四边形就是矩形
口诀:对角垂直配中点,中点四边变矩形

中考真题(冲刺)

围绕「垂美四边形:对边平方和相等 + 面积 = ½·对角线积」· 做完先在实验台拖一拖验证

🏆 通关进度:0 / 6
第 1 关 单选题 直击中考 ★★☆☆☆
2024·四川雅安
如图,四边形 ABCD 的对角线 AC⊥BD 于点 O,AB = 3,BC = 4,CD = 5,则 AD 的长是( )
345?ABCDO
A.2√3
B.3√2
C.4
D.3√3
答案:B(3√2)
AD² = AB² + CD² − BC² = 9 + 25 − 16 = 18,AD = √18 = 3√2。对边平方和相等,缺谁求谁。
第 2 关 填空题 直击中考 ★★☆☆☆
2024·四川雅安
如图,四边形 ABCD 的对角线 AC⊥BD,AC = 6,BD = 8,则四边形 ABCD 的面积 = ______。
ABCDO
答案:24
对角线互相垂直的四边形,面积 = ½·AC·BD = ½ × 6 × 8 = 24。把四边形分成 △ABD 与 △CBD,同底 BD,高之和恰为 AC。
第 3 关 解答题 中考经典题 ★★★☆☆
2024·四川雅安
如图,四边形 ABCD 的对角线 AC⊥BD 于点 O。
求证:AB² + CD² = BC² + DA²。
ABCDO
证明(勾股四轮)
设 OA = a,OB = b,OC = c,OD = d。
AC⊥BD ⟹ 四个小三角形都是直角三角形:
AB² = a² + b²,BC² = b² + c²,CD² = c² + d²,DA² = d² + a²。
∴ AB² + CD² = a² + b² + c² + d² = BC² + DA²。证毕。
第 4 关 填空题 整体思想 ★★★☆☆
2024·四川雅安
如图,四边形 ABCD 的对角线 AC⊥BD,AB = 5,BC = 4,CD = 5,则 AD² = ______。
545?ABCDO
答案:AD² = 34
AD² = AB² + CD² − BC² = 25 + 25 − 16 = 34。⚠️ 题目只要 AD² —— 别急着开方,整体代入一步出答案。
第 5 关 填空题 中点四边形 · 拓展 ★★★★☆
2024·四川雅安
如图,四边形 ABCD 的对角线 AC⊥BD,AC = 10,BD = 6,E、F、G、H 依次为四边中点,则四边形 EFGH 的面积 = ______。
ABCDO
答案:15
中点四边形面积恒为原四边形的一半;垂美四边形 S = ½·AC·BD = 30,所以 S(EFGH) = 15。也可以直接算:矩形两边 = ½·10 与 ½·6,5 × 3 = 15。
第 6 关 规律探究 中考复习讲义 ★★★☆☆
2024·四川雅安
四边形 ABCD 对角线交于 O,设 OA = a,OB = b。
(1) 若 AC⊥BD 且 OC = OA,OD = OB,则 AB² = ______(用 a、b 表示);
(2) 若四边相等(菱形),对角线是否一定垂直?填数值:菱形一个内角为 60° 时,较短对角线与边长之比为 1 : ______;
(3) 逆命题:「若 AB² + CD² = BC² + DA²,则 AC⊥BD」成立吗?成立填 1,不成立填 0。
ABCDO
(1)
(2)
(3)
答案:(1) a²+b² (2) 1 (3) 1(成立)
(1) 勾股直接得 AB² = a² + b²;(2) 菱形对角线必互相垂直平分;内角 60° 时短对角线等于边长,比值 1:1;(3) 逆命题成立:由 AB² + CD² = BC² + DA² 展开坐标可推出对角线斜率之积为 −1 —— 平方和相等 ⟺ 对角线垂直,这是充要条件。

◈ 模型识别

题目出现「对角线互相垂直」的四边形(含菱形、正方形、筝形)—— 立刻想到对边平方和相等 + 面积 = ½·对角线积。

◈ 破题口诀

「对角垂直四边形,对边平方和相等,面积对角一半乘」。给三边求第四边:交叉两组,移项开方。

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