2025年中考数学几何模型综合训练、专题09三角形中的重要模型之垂美四边形与378、578模型解读与提分精练（学生版）

专题09三角形中的重要模型之垂美四边形与378、578模型

全等三角形在中考数学几何模块中占据着重要地位，也是学生必须掌握的一块内容，本专题就对角互

补模型进行梳理及对应试题分析，方便掌握。

大家在掌握几何模型时，多数同学会注重模型结论，而忽视几何模型的证明思路及方法，导致本末倒

置。要知道数学题目的考察不是一成不变的，学数学更不能死记硬背，要在理解的基础之上再记忆，这样

才能做到对于所学知识的灵活运用，并且更多时候能够启发我们解决问题的关键就是基于已有知识、方法

的思路的适当延伸、拓展，所以学生在学习几何模型要能够做到的就是：①认识几何模型并能够从题目中

提炼识别几何模型；②记住结论，但更为关键的是记住证明思路及方法；③明白模型中常见的易错点，因

为多数题目考察的方面均源自于易错点。当然，以上三点均属于基础要求，因为题目的多变性，若想在几

何学习中突出，还需做到的是，在平时的学习过程中通过大题量的训练，深刻认识几何模型，认真理解每

一个题型，做到活学活用！

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模型1.垂美四边形模型..................................................................................................................................1

模型2.378和578模型...................................................................................................................................5

.................................................................................................................错误！未定义书签。

模型1.垂美四边形模型

垂美四边形的定义：对角线互相垂直的四边形叫做“垂美”四边形。

图1图2图3图4

条件：如图1，已知四边形ABCD，对角线AC、BD交于点O，且AC⊥BD；

22221

结论：①AB+CD＝AD+BC；②“垂美”四边形的面积等于对角线乘积的一半，即S四边形ABCD=AC∙BD。

2

证明：∵AC⊥BD，∴∠AOD＝∠AOB＝∠BOC＝∠COD＝90°，

由勾股定理得，AD2BC2AO2DO2BO2CO2，AB2CD2AO2BO2CO2DO2，

222211

∴ADBCABCD；∵AC⊥BD，∴SABC=AC∙BO，SADC=AC∙DO

22

△△

111

∴S四边形ABCD=SABC+SADC=AC∙BO+AC∙DO=AC∙BD。

222

△△

条件：如图2，在矩形ABCD中，P为CD边上有一点，连接AP、BP；结论：DP2+BP2=AP2+PC2

证明：∵四边形ABCD是矩形，∴∠ADP＝∠BCP＝90°，AD=BC，

由勾股定理得，，，∴AP2DP2BP2CP2，∴AP2CP2BP2DP2。

条件：如图3（或图4），在矩形ABCD中，P为矩形内部（外部）任意一点，连接AP、BP，CP，DP；

结论：AP2+PC2=DP2+BP2

证明：过点P作AD的垂线，交AD于点E，交BC于点F，则四边形ABFE和CDEF为矩形，

AEBF,DECF，由勾股定理得：则AP2AE2PE2,PC2PF2CF2

BP2BF2PF2,PD2DE2PE2，PA2PC2AE2PE2PF2CF2，

PB2PD2BF2PF2DE2PE2，PA2PC2PB2PD2．（图4的证明和图3证明相同）

用处：①对角线垂直的四边形对边的平方和相等；②已知三边求一边的四边形，可以联想到垂美四边形。

例1．（23-24八年级上·河北保定·期中）对角线互相垂直的四边形叫做“垂美”四边形，现有如图所示的“垂美”

四边形ABCD，对角线AC，BD交于点O．若AD1，BC4，则AB2CD2等于（）

A．15B．16C．17D．20

例2．（23-24九年级上·天津·期末）如图，四边形ABCD两条对角线AC、BD互相垂直，且AC+BD=10．设

ACx，0x5

2

(1)用含x的式子表示：S四边形ABCD_____________；(2)当ABCD四边形的面积为8cm时，求AC、BD的长；

例3．（2023·江苏盐城·一模）如图，四边形ABCD的对角线AC和BD互相垂直，AC2BD10，则四边形

ABCD面积最大值为．

例4．（2024·陕西·一模）已知矩形ABCD中有一点P，满足PA＝1，PB＝2，PC＝3，则PD＝．

例5．（23-24八年级下·浙江宁波·期中）定义：对角线互相垂直的四边形叫做“垂美”四边形．

了解性质：如图1：已知四边形ABCD中，ACBD．垂足为O，则有：AB2CD2AD2BC2；

性质应用：（1）如图1，四边形ABCD是垂美四边形，若AD2，BC4，CD3，则AB；

性质变式：（2）如图2，图3，P是矩形ABCD所在平面内任意一点，则有以下重要结论：

AP2CP2BP2DP2．请以图3为例将重要结论证明出来．

PA2PC2

应用变式：（3）①如图4，在矩形ABCD中，O为对角线交点，P为BO中点，则10；（写出证

PB2

明过程）；②如图5，在VABC中，CA4，CB6，D是VABC内一点，且CD2，ADB90，则AB的

最小值是．

例6．（23-24八年级下·江西赣州·期末）如图1，对角线互相垂直的四边形叫做垂美四边形．

（1）概念理解：如图2，在四边形ABCD中，AB＝AD，CB＝CD，问四边形ABCD是垂美四边形吗？请说

明理由；（2）性质探究：如图1，四边形ABCD的对角线AC、BD交于点O，AC⊥BD．经探究发现垂美四

边形ABCD的两组对边AB2，CD2和AD2，BC2有一定的数量关系，请你猜想有何种数量关系？并证明．

（3）解决问题：如图3，分别以RtACB的直角边AC和斜边AB为边向外作正方形ACFG和正方形ABDE，

连结CE、BG、GE．已知AC＝4，△AB＝5，求GE的长．

例7．（2024·山东德州·一模）我们把两条中线互相垂直的三角形称为“中垂三角形”．例如图1，图2，图3

中，AF,BE是VABC的中线，AF⊥BE，垂足为P．则称VABC为“中垂三角形”．设BCa,ACb,ABc．

(1)①如图1，当ABE=45，c42时，PF______．BF______．

②如图2，当ABE30,c4时，求a和b的值．

(2)请猜想a2、b2和c2三者之间的数量关系，并结合图3写出证明过程．

(3)如图4，在边长为3的菱形ABCD中，O为对角线AC、BD的交点，E,F分别为线段AO,DO的中点，

连接BE,CF并延长交于点M,BM,CM分别交AD于点G,H，求MG2MH2的值．

模型2.378和578模型

378和578模型：边长为3、7、8或5、7、8的三角形（如图1）。

当我们遇到两个三角形的三边长分别为3，7，8和5，7，8的时候，通常不会对它们进行处理，实际是

因为我们对于这两组数字不敏感，但如果将这两个三角形拼在一起，你将惊喜地发现这是一个边长为8的

等边三角形。

图1图2图3图4

条件：当两个三角形的边长分别为3，7，8和5，7，8时；

结论：①这两个三角形的面积分别为63、103；②3、8与5、8夹角都是60；③将两个三角形长为7

的边拼在一起，恰好组成一个边长为8的等边三角形。°

证明：如图2，过点C作CM⊥AB于点M，设BM=x则AM=3+x，∴∠CMB=90°，

在Rt∆ACM中：CM2=AC2-AM2，在Rt∆BCM中：CM2=BC2-BM2，

∴AC2-AM2=BC2-BM2，即82-（3+x）2=72-x2，解得x=1，∴CM=4，∴CM=43，

1

∴S∆ABC=AB•CM=•3•43=63，∵CM=4，AC=8，∠ACM=30°，∠CAM=60°。

21

2

如图3，过点F作FN⊥DE于点N，设DN=x则NE=5-x，∴∠FND=90°，

在Rt∆DNF中：NF2=DF2-DN2，在Rt∆ENF中：NF2=EF2-NE2，

∴DF2-DN2=EF2-NE2，即72-x2=82-（5-x）2，解得x=1，NE=4，∴NF=43，

11

∴S∆DEF=•DE•NF=•5•43=103，∵NE=4，EF=8，∠EFN=30°，∠FEN=60°。

22

∴CM=NF=43，∠CMB=∠FND=90°，∵CB=DF=7，∴Rt∆BCM≌Rt∆DNF，∴∠CBM=∠FDN，

∵∠CBM+∠ABC=180°，∴∠FDN+∠ABC=180°，∵AC=EF=8。

∴将两个三角形长为7的边拼在一起，恰好组成一个边长为8的等边三角形（如图4）。

例1．（2023·浙江温州·九年级校考期末）边长为5，7，8的三角形的最大角和最小角的和是（）．

A．90°B．150°C．135°D．120°

例2．（2023·江苏·八年级专题练习）已知在ABC中，AB＝8，AC＝7，BC＝3，则∠B＝（）．

△

A．45°B．37°C．60°D．90°

例3．（2023·绵阳市·八年级专题练习）如图，ABC的边AB＝8，BC＝5，AC＝7．求BC边上的高．

△

例4．（2023八年级上·江苏·专题练习）已知在VABC中，AB7，AC8，BC5，则VABC的面积为

（）

A．17.5B．20C．103D．28

例5．（23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段练习）在VABC中，AB8，B60，AC7，则BC的长

为．

1．（2023·湖北武汉·九年级校考阶段练习）如图，四边形ABCD的两条对角线互相垂直，AC、BD是方程

x216x600的两个解，则四边形ABCD的面积是（）

A．60B．30C．16D．32

2．（23-24八年级下·安徽合肥·期末）点P是矩形ABCD内一点，且满足PA2，PB3，PC4，则PD的

值为（）

A．3B．5C．5D．11

3．（2024·天津和平·二模）如图，四边形ABCD的两条对角线AC，相交于点O，点O在线段AC上，且

ACBD,AB5,BC3，若AC+BD=10．有下列结论：①AC的取�值�范围是2AC8；②AC的长有两

25

个不同的值满足四边形ABCD的面积为12；③四边形ABCD面积最大值为．其中，正确结论的个数有（）

2

A．0个B．1个C．2个D．3个

4．（2023·山东八年级课时练习）已知在ABC中，AB＝7，AC＝8，BC＝5，则∠C＝（）．

A．45°B．37°△C．60°D．90°

5．（2024·四川广元·二模）如图，在四边形ABCD中，AD∥BC，对角线AC，BD互相垂直，AC12，BD8，

则ADBC的值是

6．（2022·山东枣庄·模拟预测）对角线互相垂直的四边形叫做“垂美”四边形，现有如图所示的“垂美”四边形

ABCD，对角线AC、BD交于点O．若AD=3，BC=5，则AB2CD2．

7．（23-24九年级上·广东梅州·期中）四边形的对角线互相垂直且长分别为8和12，则面积为．

8．（23-24八年级·浙江·期末）当两个三角形的边长分别为3，7，8和5，7，8时，则这两个三角形的面积

之和是．

9．（23-24八年级下·河北石家庄·阶段练习）已知对角线互相垂直的四边形叫做“垂美”四边形，现有如图所

示的“垂美”四边形ABCD，对角线AC，BD交于点O．

（1）若AB5，OA3，OC4，则BC；（2）若AD2，BC5，则AB2CD2；

（3）若ABm，BCn，CDc，ADd，则m，n，c，d之间的数量关系是．

10．（23-24八年级下·广东广州·期末）已知三角形一边上的中线，与三角形三边有如下数量关系：三角形两

边的平方和等于第三边一半的平方与第三边中线平方之和的2倍．即：如图，在VABC中，AD是BC边上

2222

的中线，则有ABAC2BDAD．请运用上述结论，解答下面问题．如图，点P为矩形ABCD外部

一点，已知PAPC3，若PD1，则AC的取值范围为．

1

11．（2022·湖北·一模）如图，P是矩形ABCD外一点，有以下结论：①SPAB+SPCD=S矩形ABCD②

2

△△

SPBC=SPAC+SPCD③PA2+PC2=PB2+PD2；④若PD⊥PB，则P、A、B、C、D在同一个圆上其中正确的

△△△

序号是

12．（23-24九年级上·广东广州·期中）如图，四边形ABCD的两条对角线AC,BD互相垂直，且ACBD8，

则四边形ABCD面积的最大值为．

13．（23-24九年级上·江苏宿迁·阶段练习）若一个四边形的两条对角线互相垂直且相等，则称这个四边形为

奇妙四边形．如图1，四边形ABCD中，若ACBD，ACBD，则称四边形ABCD为奇妙四边形．根据

奇妙四边形对角线互相垂直的特征可得奇妙四边形的一个重要性质：奇妙四边形的面积等于两条对角线乘

积的一半．根据以上信息回答：

(1)矩形________奇妙四边形（填“是”或“不是”）；(2)如图2，已知O的内接四边形ABCD是奇妙四边形，

若O的半径为8，BCD60．求奇妙四边形ABCD的面积；(3)如图3，已知O的内接四边形ABCD是

奇妙四边形．请猜测AD和BC的位置关系，并证明你的结论．

14．（23-24九年级上·广东东莞·期中）如图，四边形ABCD中，ADCD，ABBC，我们把这种两组邻

边分别相等的四边形叫做“筝形”

(1)试猜想筝形的对角线有什么位置关系，然后用全等三角形的知识证明你的猜想；

(2)已知筝形ABCD的对角线AC，BD的长度为整数值，且满足ACBD6．设AC的长为x，四边形ABCD

的面积为S，试求x为多少时，S有最大值，最大值是多少？

15．（2024·山西晋城·三模）请阅读列材料，并完成相应的任务：

三角形中线定理

三角形中线定理又称阿波罗尼奥斯定理，是一种平面几何的定理之一，指三角形三边和中线长度关系．

阿波罗尼奥斯（约公元前262-190年），古希腊数学家，与欧几里得、阿基米德合称为古希腊亚历山大前期

的三大数学家．

中线定理：三角形两边的平方和等于第三边的一半与第三边上的中线的平方和的两倍．如图1，在VABC中，

点D为BC的中点，根据“阿波罗尼奥斯”，可得AB2+AC2=2AD2+2BD2．下面是该定理的证明过程（部

分）：

证明：过点A作AEBC于点E，如图2，在Rt△ABE中，AB2AE2BE2，

同理可得：AC2AE2CE2，AD2AE2DE2，

证明的方便，不妨设BDCDx，DEy，

AB2AC2AE2BE2AE2CE2…

任务：(1)按照上面的证明思路，完成该定理证明的剩余部分；

(2)如图3，在VABC中，点D为BC的中点，AB4，AC10，BC8，则的长为______；

(3)如图4，已知平行四边形ABCD中，AC和相交于点O，设ACa，BD𝐵b，请直接用含a，b的代

22𝐵

数式表示2ABBC的值；(4)如图5，已知平行四边形ABCD内接于O，点P为O内一点，若AB6，

BC8，PB4，PD7，请直接写出OP的长．

16．（24-25九年级上·广东深圳·月考）垂美四边形定义如下：对角线互相垂直的四边形叫做“垂美四边形”．

(1)如图1，四边形ABCD是“垂美四边形”，猜想AB2、CD2与BC2、AD2之间的数量关系：______，并说明

理由．

(2)如图2，分别以Rt△ABC的直角边AC和斜边AB为边向外作正方形ACFG和正方形ABDE，连接

BG、CE，若AB4，AC23，求EG的长．

(3)如图3，在Rt△ABC中，ABC90，点P是Rt△ABC外一点，连接BP，BPAC10，已知BCAB2，

若以A、B、C、P为顶点的四边形为垂美四边形，请直接写出AP的长．

17．（2024·山东德州·一模）我们把两条中线互相垂直的三角形称为“中垂三角形”．例如图1，图2，图3中，

AF，BE是VABC的中线，AF⊥BE，垂足为P．则称VABC为“中垂三角形”．设BCa，ACb，ABc．

(1)①如图1，当ABE45，c42时，PF____________．

②如图2，当ABE30，c4时，求a和b的值．

(2)请猜想a2、b2和c2三者之间的数量关系，并结合图3写出证明过程．

(3)如图4，在边长为3的菱形ABCD中，O为对角线AC，BD的交点，E，F分别为线段AO，DO的中点，

连接BE，CF并延长交于点M，BM，CM分别交AD于点G，H，求MG2MH2的值．

18．（2023·山东青岛·二模）如果一个三角形有两条互相垂直的中线，我们就把这样的三角形称为“中垂三角

形”，例如图1，图2，图3中，AF，BE是VABC的中线，A