2024年3月25日发(作者:2014浙江数学试卷)
一、旋转 真题与模拟题分类汇编(难题易错题)
1
.(操作发现)
(
1
)如图
1
,
△ABC
为等边三角形,先将三角板中的
60°
角与
∠ACB
重合,再将三角板绕
点
C
按顺时针方向旋转(旋转角大于
0°
且小于
30°
),旋转后三角板的一直角边与
AB
交于
点
D
,在三角板斜边上取一点
F
,使
CF=CD
,线段
AB
上取点
E
,使
∠DCE=30°
,连接
AF
,
EF
.
①
求
∠EAF
的度数;
②DE
与
EF
相等吗?请说明理由;
(类比探究)
(
2
)如图
2
,
△ABC
为等腰直角三角形,
∠ACB=90°
,先将三角板的
90°
角与
∠ACB
重合,
再将三角板绕点
C
按顺时针方向旋转(旋转角大于
0°
且小于
45°
),旋转后三角板的一直
角边与
AB
交于点
D
,在三角板另一直角边上取一点
F
,使
CF=CD
,线段
AB
上取点
E
,使
∠DCE=45°
,连接
AF
,
EF
.请直接写出探究结果:
①∠EAF
的度数;
②
线段
AE
,
ED
,
DB
之间的数量关系.
【答案】(
1
)
①120°②DE=EF
;(
2
)
①90°②AE
2
+DB
2
=DE
2
【解析】
试题分析:(
1
)
①
由等边三角形的性质得出
AC=BC
,
∠BAC=∠B=60°
,求出
∠ACF=∠BCD
,证明
△ACF≌△BCD
,得出
∠CAF=∠B=60°
,求出
∠EAF=∠BAC+∠CAF=120°
;
②
证出
∠DCE=∠FCE
,由
SAS
证明
△DCE≌△FCE
,得出
DE=EF
即可;
(
2
)
①
由等腰直角三角形的性质得出
AC=BC
,
∠BAC=∠B=45°
,证出
∠ACF=∠BCD
,由
SAS
证明
△ACF≌△BCD
,得出
∠CAF=∠B=45°
,
AF=DB
,求出
∠EAF=∠BAC+∠CAF=90°
;
②
证出
∠DCE=∠FCE
,由
SAS
证明
△DCE≌△FCE
,得出
DE=EF
;在
Rt△AEF
中,由勾股定
理得出
AE
2
+AF
2
=EF
2
,即可得出结论.
试题解析:解:(
1
)
①∵△ABC
是等边三角形,
∴AC=BC
,
∠BAC=∠B=60°
.
∵∠DCF=60°
,
∴∠ACF=∠BCD
.
在
△ACF
和
△BCD
中,
∵AC=BC
,
∠ACF=∠BCD
,
CF=CD
,
∴△ACF≌△BCD
(
SAS
),
∴∠CAF=∠B=60°
,
∴∠EAF=∠BAC+∠CAF=120°
;
②DE=EF
.理由如下:
∵∠DCF=60°
,
∠DCE=30°
,
∴∠FCE=60°
﹣
30°=30°
,
∴∠DCE=∠FCE
.在
△DCE
和
△FCE
中,
∵CD=CF
,
∠DCE=∠FCE
,
CE=CE
,
∴△DCE≌△FCE
(
SAS
),
∴DE=EF
;
(
2
)
①∵△ABC
是等腰直角三角形,
∠ACB=90°
,
∴AC=BC
,
∠BAC=∠B=45°
.
∵∠DCF=90°
,
∴∠ACF=∠BCD
.在
△ACF
和
△BCD
中,
∵AC=BC
,
∠ACF=∠BCD
,
CF=CD
,
∴△ACF≌△BCD
(
SAS
),
∴∠CAF=∠B=45°
,
AF=DB
,
∴∠EAF=∠BAC+∠CAF=90°
;
②AE
2
+DB
2
=DE
2
,理由如下:
∵∠DCF=90°
,
∠DCE=45°
,
∴∠FCE=90°
﹣
45°=45°
,
∴∠DCE=∠FCE
.在
△DCE
和
△FCE
中,
∵CD=CF
,
∠DCE=∠FCE
,
CE=CE
,
∴△DCE≌△FCE
(
SAS
),
∴DE=EF
.在
Rt△AEF
中,
AE
2
+AF
2
=EF
2
,又
∵AF=DB
,
∴AE
2
+DB
2
=DE
2
.
2
.如图所示,
△ABC
和
△ADE
是有公共顶点的等腰直角三角形,
∠BAC=∠DAE=90°
,
EC
的
延长线交
BD
于点
P
.
(
1
)把
△ABC
绕点
A
旋转到图
1
,
BD
,
CE
的关系是
(选填
“
相等
”
或
“
不相等
”
);简
要说明理由;
(
2
)若
AB=3
,
AD=5
,把
△ABC
绕点
A
旋转,当
∠EAC=90°
时,在图
2
中作出旋转后的图
形,
PD=
,简要说明计算过程;
(
3
)在(
2
)的条件下写出旋转过程中线段
PD
的最小值为
,最大值为
.
【答案】(
1
)
BD
,
CE
的关系是相等;(
2
)
【解析】
520
34
或
34
;(
3
)
1
,
7
1717
分析:(
1
)依据
△ABC
和
△ADE
是有公共顶点的等腰直角三角形,
∠BAC=∠DAE=90°
,即
可
BA=CA
,
∠BAD=∠CAE
,
DA=EA
,进而得到
△ABD≌△ACE
,可得出
BD=CE
;
(
2
)分两种情况:依据
∠PDA=∠AEC
,
∠PCD=∠ACE
,可得
△PCD∽△ACE
,即可得到
PD
CD
5
34
;依据
∠ABD=∠PBE
,
∠BAD=∠BPE=90°
,可得
=
,进而得到
PD=
AE
CE
17
△BAD∽△BPE
,即可得到
PBBE620
34
,
PD=BD+PB=
34
;
,进而得出
PB=
ABBD3417
(
3
)以
A
为圆心,
AC
长为半径画圆,当
CE
在
⊙A
下方与
⊙A
相切时,
PD
的值最小;当
CE
在在
⊙A
右上方与
⊙A
相切时,
PD
的值最大.在
Rt△PED
中,
PD=DE•sin∠PED
,因此锐
角
∠PED
的大小直接决定了
PD
的大小.分两种情况进行讨论,即可得到旋转过程中线段
PD
的最小值以及最大值.
详解:(
1
)
BD
,
CE
的关系是相等.
理由:
∵△ABC
和
△ADE
是有公共顶点的等腰直角三角形,
∠BAC=∠DAE=90°
,
∴BA=CA
,
∠BAD=∠CAE
,
DA=EA
,
∴△ABD≌△ACE
,
∴BD=CE
;
故答案为相等.
(
2
)作出旋转后的图形,若点
C
在
AD
上,如图
2
所示:
∵∠EAC=90°
,
∴CE=
AC
2
AE
2
34
,
∵∠PDA=∠AEC
,
∠PCD=∠ACE
,
∴△PCD∽△ACE
,
∴
PDCD
,
AECE
5
34
;
17
∴PD=
若点
B
在
AE
上,如图
2
所示:
∵∠BAD=90°
,
∴Rt△ABD
中,
BD=
∴△BAD∽△BPE
,
∴
AD
2
AB
2
34
,
BE=AE
﹣
AB=2
,
∵∠ABD=∠PBE
,
∠BAD=∠BPE=90°
,
PB2
PBBE
,即,
3
34
ABBD
6
34
,
34
620
34
=
34
,
3417
解得
PB=
∴PD=BD+PB=
34
+
故答案为
520
34
或
34
;
1717
(
3
)如图
3
所示,以
A
为圆心,
AC
长为半径画圆,当
CE
在
⊙A
下方与
⊙A
相切时,
PD
的值最小;当
CE
在在
⊙A
右上方与
⊙A
相切时,
PD
的值最大.
如图
3
所示,分两种情况讨论:
在
Rt△PED
中,
PD=DE•sin∠PED
,因此锐角
∠PED
的大小直接决定了
PD
的大小.
①
当小三角形旋转到图中
△ACB
的位置时,
在
Rt△ACE
中,
CE=
5
2
3
2
=4
,
在
Rt△DAE
中,
DE=
5
2
5
2
52
,
∵
四边形
ACPB
是正方形,
∴PC=AB=3
,
∴PE=3+4=7
,
在
Rt△PDE
中,
PD=
DE
2
PE
2
50491
,
即旋转过程中线段
PD
的最小值为
1
;
②
当小三角形旋转到图中
△AB\'C\'
时,可得
DP\'
为最大值,
此时,
DP\'=4+3=7
,
即旋转过程中线段
PD
的最大值为
7
.
故答案为
1
,
7
.
点睛:本题属于几何变换综合题,主要考查了等腰直角三角形的性质、旋转变换、全等三
角形的判定和性质、相似三角形的判定和性质、圆的有关知识,解题的关键是灵活运用这
些知识解决问题,学会分类讨论的思想思考问题,学会利用图形的特殊位置解决最值问
题.
3
.在平面直角坐标中,边长为
2
的正方形
OABC
的两顶点
A
、
C
分别在
y
轴、
x
轴的正
半轴上,点
O
在原点
.
现将正方形
OABC
绕
O
点顺时针旋转,当
A
点一次落在直线
yx
上
时停止旋转,旋转过程中,
AB
边交直线
yx
于点
M
,
BC
边交
x
轴于点
N
(如图)
.
(
1
)求边
OA
在旋转过程中所扫过的面积;
(
2
)旋转过程中,当
MN
和
AC
平行时,求正方形
OABC
旋转的度数;
(
3
)设
MBN
的周长为
p
,在旋转正方形
OABC
的过程中,
p
值是否有变化?请证明
你的结论
.
【答案】(
1
)
π/2
(
2
)
22.5°(3)
周长不会变化,证明见解析
【解析】
试题分析:(
1
)根据扇形的面积公式来求得边
OA
在旋转过程中所扫过的面积;
(
2
)解决本题需利用全等,根据正方形一个内角的度数求出
∠AOM
的度数;
(
3
)利用全等把
△MBN
的各边整理到成与正方形的边长有关的式子.
试题解析:(
1
)
∵A
点第一次落在直线
y=x
上时停止旋转,直线
y=x
与
y
轴的夹角是
45°
,
∴OA
旋转了
45°
.
45
2
2
∴OA
在旋转过程中所扫过的面积为
.
3602
(
2
)
∵MN∥AC
,
∴∠BMN=∠BAC=45°
,
∠BNM=∠BCA=45°
.
∴∠BMN=∠BNM
.
∴BM=BN
.
又
∵BA=BC
,
∴AM=CN
.
又
∵OA=OC
,
∠OAM=∠OCN
,
∴△OAM≌△OCN
.
∴∠AOM=∠CON=
11
(
∠AOC-∠MON
)
=
(
90°-45°
)
=22.5°
.
22
∴
旋转过程中,当
MN
和
AC
平行时,正方形
OABC
旋转的度数为
45°-22.5°=22.5°
.
(
3
)在旋转正方形
OABC
的过程中,
p
值无变化.
证明:延长
BA
交
y
轴于
E
点,
则
∠AOE=45°-∠AOM
,
∠CON=90°-45°-∠AOM=45°-∠AOM
,
∴∠AOE=∠CON
.
又
∵OA=OC
,
∠OAE=180°-90°=90°=∠OCN
.
∴△OAE≌△OCN
.
∴OE=ON
,
AE=CN
.
又
∵∠MOE=∠MON=45°
,
OM=OM
,
∴△OME≌△OMN
.
∴MN=ME=AM+AE
.
∴MN=AM+CN
,
∴p=MN+BN+BM=AM+CN+BN+BM=AB+BC=4
.
∴
在旋转正方形
OABC
的过程中,
p
值无变化.
考点:旋转的性质
.
4
.如图,正方形
ABCD
中,点
E
是
BC
边上的一个动点,连接
AE
,将线段
AE
绕点
A
逆时
针旋转
90°
,得到
AF
,连接
EF
,交对角线
BD
于点
G
,连接
AG
.
(
1
)根据题意补全图形;
(
2
)判定
AG
与
EF
的位置关系并证明;
(
3
)当
AB=3
,
BE=2
时,求线段
BG
的长.
【答案】
(1)
见解析
;(2)
见解析
;(3)
【解析】
【分析】
(
1
)根据题意补全图形即可;
25
.
2
(
2
)先判断出
△ADF≌△ABE
,进而判断出点
C
,
D
,
F
共线,即可判断出
△DFG≌△HEG
,
得出
FG=EG
,即可得出结论;
(
3
)先求出正方形的对角线
BD
,再求出
BH
,进而求出
DH
,即可得出
HG
,求和即可得出
结论.
【详解】
(
1
)补全图形如图所示,
(
2
)连接
DF
,
由旋转知,
AE=AF
,
∠EAF=90°
,
∵
四边形
ABCD
是正方形,
∴AB∥CD
,
AD=AB
,
∠ABC=∠ADC=BAD=90°
,
∴∠DAF=∠BAE
,
∴△ADF≌△ABE
(
SAS
),
∴DF=BE
,
∠ADF=∠ABC=90°
,
∴∠ADF+∠ADC=180°
,
∴
点
C
,
D
,
F
共线,
∴CF∥AB
,
过点
E
作
EH∥BC
交
BD
于
H
,
∴∠BEH=∠BCD=90°
,
DF∥EH
,
∴∠DFG=∠HEG
,
∵BD
是正方形
ABCD
的对角线,
∴∠CBD=45°
,
∴BE=EH
,
∵∠DGF=∠HGE
,
∴△DFG≌△HEG
(
AAS
),
∴FG=EG
∵AE=AF
,
∴AG⊥EF
;
(
3
)
∵BD
是正方形的对角线,
∴BD=
2
AB=3
2
,
由(
2
)知,在
Rt△BEH
中,
BH=
2
BE=2
2
,
∴DG=BD-BH=
2
由(
2
)知,
△DFG≌△HEG
,
∴DG=HG
,
∴HG=
1
2
DH=
,
2
2
2
52
=
.
2
2
∴BG=BH+HG=2
2
+
【点睛】
此题是四边形综合题,主要考查了旋转的性质,全等三角形的判定和性质,正方形的性
质,勾股定理,作出辅助线是解本题的关键.
5
.如图
①
,在
ABCD
中,
AB=10cm
,
BC=4cm
,
∠BCD=120°
,
CE
平分
∠BCD
交
AB
于点
E.
点
P
从
A
点出发,沿
AB
方向以
1cm/s
的速度运动,连接
CP
,将
△PCE
绕点
C
逆时针旋转
60°
,使
CE
与
CB
重合,得到
△QCB
,连接
PQ.
(
1
)求证:
△PCQ
是等边三角形;
(
2
)如图
②
,当点
P
在线段
EB
上运动时,
△PBQ
的周长是否存在最小值?若存在,求
出
△PBQ
周长的最小值;若不存在,请说明理由;
(
3
)如图
③
,当点
P
在射线
AM
上运动时,是否存在以点
P
、
B
、
Q
为顶点的直角三角
形?
若存在,求出此时
t
的值;若不存在,请说明理由
.
(
1
)
(
2
)
(
3
)
【答案】(
1
)证明见解析;(
2
)存在,理由见解析;(
3
)
t
为
2s
或者
14s.
【解析】
分析:(
1
)根据旋转的性质,证明
△PCE≌△QCB
,然后根据全等三角形的性质和等边三
角形的判定证明即可;
(
2
)利用平行四边形的性质证得
△BCE
为等边三角形,然后根据全等三角形的性质得到
△PBQ
的周长为
4+CP
,然后垂线段最短可由直角三角形的性质求解即可;
(
3
)根据点的移动的距离,分类讨论求解即可
.
详解:(
1
)
∵
旋转
∴△PCE≌△QCB
∴CP=CQ
,
∠PCE =∠QCB
,
∵∠BCD=120°
,
CE
平分
∠BCD
,
∴∠PCQ=60°
,
∴∠PCE +∠QCE=∠QCB+∠QCE=60°
,
∴△PCQ
为等边三角形
.
(
2
)存在
∵CE
平分
∠BCD
,
∴∠BCE=
60
,
∵
在平行四边形
ABCD
中,
∴AB∥CD
∴∠ABC=180°
﹣
120°=60°
∴△BCE
为等边三角形
∴BE=CB=4
∵
旋转
∴△PCE≌△QCB
∴EP=BQ
,
∴C
△PBQ
=PB+BQ+PQ
=PB+EP+PQ
=BE+PQ
=4+CP
∴CP⊥AB
时,
△PBQ
周长最小
当
CP⊥AB
时,
CP=BCsin60°=
23
∴△PBQ
周长最小为
4
+
23
(
3
)
①
当点
B
与点
P
重合时,
P,B,Q
不能构成三角形
②
当
0≤t
<
6
时,由旋转可知,
∠CPE=∠CQB
,
∠CPQ=∠CPB+∠BPQ=60°
则:
∠BPQ+∠CQB
=
60°
,
又
∵∠QPB+∠PQC+∠CQB+∠PBQ=180°
∴∠CBQ=180°—60°—60°=60°
∴∠QBP=60°
,
∠BPQ
<
60°
,
所以
∠PQB
可能为直角
由(
1
)知,
△PCQ
为等边三角形,
∴∠PBQ=60°
,
∠CQB
=
30°
∵∠CQB
=
∠CPB
∴∠CPB=30°
∵∠CEB
=
60°
,
∴∠ACP
=
∠APC=30°
∴PA=CA=4
,
所以
AP=AE-EP=6-4=2
所以
t
=
2
12
s
③
当
6
<
t
<
10
时,由
∠PBQ
=
120°
>
90°
,所以不存在
④
当
t
>
10
时,由旋转得:
∠PBQ=60°
,由(
1
)得
∠CPQ=60°
∴∠BPQ=∠CPQ+∠BPC=60°+∠BPC
,
而
∠BPC
>
0°
,
∴∠BPQ
>
60°
∴∠BPQ=90°
,从而
∠BCP=30°
,
∴BP=BC=4
所以
AP=14cm
所以
t=14s
综上所述:
t
为
2s
或者
14s
时,符合题意。
点睛:此题主要考查了旋转图形变化的应用,结合平行四边形、等边三角形、全等三角形
的判定与性质,进行解答即可,注意分类讨论思想的应用,比较困难
.
6
.如图,
△ABC
是等边三角形,
AB=6cm
,
D
为边
AB
中点.动点
P
、
Q
在边
AB
上同时从
点
D
出发,点
P
沿
D→A
以
1cm/s
的速度向终点
A
运动.点
Q
沿
D→B→D
以
2cm/s
的速度
运动,回到点
D
停止.以
PQ
为边在
AB
上方作等边三角形
PQN
.将
△PQN
绕
QN
的中点旋
转
180°
得到
△MNQ
.设四边形
PQMN
与
△ABC
重叠部分图形的面积为
S
(
cm
2
),点
P
运
动的时间为
t
(
s
)(
0
<
t
<
3
).
(
1
)当点
N
落在边
BC
上时,求
t
的值.
(
2
)当点
N
到点
A
、
B
的距离相等时,求
t
的值.
(
3
)当点
Q
沿
D→B
运动时,求
S
与
t
之间的函数表达式.
(
4
)设四边形
PQMN
的边
MN
、
MQ
与边
BC
的交点分别是
E
、
F
,直接写出四边形
PEMF
与四边形
PQMN
的面积比为
2
:
3
时
t
的值.
【答案】(1)(2)2(3)S=S
菱形
PQMN
=2S
△PNQ
=
t=1或
【解析】
t
2
;(4)
试题分析:(
1
)由题意知:当点
N
落在边
BC
上时,点
Q
与点
B
重合,此时
DQ=3
;
(
2
)当点
N
到点
A
、
B
的距离相等时,点
N
在边
AB
的中线上,此时
PD=DQ
;
(3)当0≤t≤时,四边形PQMN与△ABC重叠部分图形为四边形PQMN;当≤t≤时,四
边形PQMN与△ABC重叠部分图形为五边形PQFEN.
(4)MN、MQ与边BC的有交点时,此时<t<
面积表达式后,即可求出t的值.
试题解析:(
1
)
∵△PQN
与
△ABC
都是等边三角形,
∴
当点
N
落在边
BC
上时,点
Q
与点
B
重合.
∴DQ=3
∴2t=3
.
∴t=;
(
2
)
∵
当点
N
到点
A
、
B
的距离相等时,点
N
在边
AB
的中线上,
∴PD=DQ
,
当0<t<时,
,列出四边形PEMF与四边形PQMN的
此时,
PD=t
,
DQ=2t
∴t=2t
∴t=0
(不合题意,舍去),
当≤t<3时,
此时,
PD=t
,
DQ=6
﹣
2t
∴t=6
﹣
2t
,
解得
t=2
;
综上所述,当点
N
到点
A
、
B
的距离相等时,
t=2
;
(
3
)由题意知:此时,
PD=t
,
DQ=2t
当点
M
在
BC
边上时,
∴MN=BQ
∵PQ=MN=3t
,
BQ=3
﹣
2t
∴3t=3
﹣
2t
∴解得t=
如图①,当0≤t≤时,
S
△PNQ
=PQ
2
=t
2
;
t
2
,
∴S=S
菱形
PQMN
=2S
△PNQ
=
如图②,当≤t≤时,
设
MN
、
MQ
与边
BC
的交点分别是
E
、
F
,
∵MN=PQ=3t
,
NE=BQ=3
﹣
2t
,
∴ME=MN
﹣
NE=PQ
﹣
BQ=5t
﹣
3
,
∵△EMF
是等边三角形,
∴S
△EMF
=ME
2
=(5t﹣3)
2
.
;
(
4
)
MN
、
MQ
与边
BC
的交点分别是
E
、
F
,
此时<t<
t=1或
,
.
考点:几何变换综合题
7
.如图,在边长为
1
的正方形网格中,
A
(
1
,
7
)、
B
(
5
,
5
)、
C
(
7
,
5
)、
D
(
5
,
1
).
(
1
)将线段
AB
绕点
B
逆时针旋转,得到对应线段
BE
.当
BE
与
CD
第一次平行时,画出
点
A
运动的路径,并直接写出点
A
运动的路径长;
(
2
)线段
AB
与线段
CD
存在一种特殊关系,即其中一条线段绕着某点旋转一个角度可以
得到另一条线段,直接写出这个旋转中心的坐标.
【答案】(
1
)见解析;
5
π
;(
2
)旋转中心
P
的坐标为(
3
,
3
)或(
6
,
6
).
【解析】
【分析】
(
1
)依据旋转的方向、旋转角和旋转中心即可得到点
A
运动的路径为弧线,再运用弧长
计算公式即可解答;
(
2
)连接两对对应点,分别作出它们连线的垂直平分线,其交点即为所求
.
【详解】
22
90
24
解:(
1
)点
A
运动的路径如图所示,出点
A
运动的路径长为=
5
π
;
180
(
2
)如图所示,旋转中心
P
的坐标为(
3
,
3
)或(
6
,
6
).
【点睛】
本题主要考查了利用旋转变换及其作图,掌握旋转的性质、旋转角以及确定旋转中心的方
法是解答本题的关键
.
8
.如图,已知
Rt△ABC
中,
∠ACB=90°
,
AC=BC
,
D
是线段
AB
上的一点(不与
A
、
B
重
合).过点
B
作
BE⊥CD
,垂足为
E
.将线段
CE
绕点
C
顺时针旋转
90
,得到线段
CF
,连
结
EF
.设
∠BCE
度数为
.
(
1
)
①
补全图形;
②
试用含
的代数式表示
∠CDA
.
(
2
)若
EF3
,求
的大小.
AB2
(
3
)直接写出线段
AB
、
BE
、
CF
之间的数量关系.
【答案】(
1
)
①
答案见解析;
②
45
;(
2
)
30
;(
3
)
AB
2
2CF
2
2BE
2
.
【解析】
试题分析:(
1
)
①
按要求作图即可;
②
由
∠ACB=90°
,
AC=BC
,得
∠ABC=45°,
故可得出结论;
(
2
)易证
FCE
∽
ACB
,得
∠ACF=30°
,从而得出结论;
(
3
)
AB
2
2CF
2
2BE
2
.
试题解析:(
1
)
①
补全图形.
CF3
;连结
FA
,得
△AFC
是直角三角形,求出
AC2
②∵∠ACB=90°
,
AC=BC
,
∴∠ABC=45°
∵∠BCE=
∴∠CDA=
45
(
2
)在
FCE
和
ACB
中,
CFECAB45
,
FCEACB90
FCE
∽
ACB
CFEF
ACAB
EF3
AB2
CF
3
AC2
连结
FA
.
FCA90ACE,ECB90ACE
FCAECB
=
在
Rt
CFA
中,
CFA90
,
cosFCA
3
2
FCA30
即
30
.
(
3
)
AB
2
2CF
2
2BE
2
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