2020-2021备战中考数学培优(含解析)之直角三角形的边角关系一、直角三角形的边角关系1.在正方形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,点P在线段BC上(不含点B),∠BPE=12∠ACB,PE交BO于点E,过点B作BF⊥PE,垂足为F,交AC于点G.(1)当点P与点C重合时(如图1).求证:△BOG≌△POE;(2)通过观察、测量、猜想:BFPE=,并结合图2证明你的猜想;(3)把正方形ABCD改为菱形,其他条件不变(如图3),若∠ACB=α,求BF PE的值.(用含α的式子表示)【答案】(1)证明见解析(2)12BFPE=(3)1tan2BFPEα=【解析】解:(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,P与C重合,∴OB="OP" ,∠BOC=∠BOG=90°.∵PF⊥BG ,∠PFB=90°,∴∠GBO=90°—∠BGO,∠EPO=90°—∠BGO.∴∠GBO=∠EPO .∴△BOG≌△POE(AAS).(2)BF1PE2=.证明如下:如图,过P作PM//AC交BG于M,交BO于N,∴∠PNE=∠BOC=900,∠BPN=∠OCB.∵∠OBC=∠OCB =450,∴∠NBP=∠NPB.∴NB=NP.∵∠MBN=900—∠BMN,∠NPE=900—∠BMN,∴∠MBN=∠NPE.∴△BMN ≌△PEN (ASA ).∴BM=PE .∵∠BPE=12∠ACB ,∠BPN=∠ACB ,∴∠BPF=∠MPF . ∵PF ⊥BM ,∴∠BFP=∠MFP=900. 又∵PF=PF , ∴△BPF ≌△MPF (ASA ).∴BF="MF" ,即BF=12BM . ∴BF=12PE , 即BF 1PE 2=. (3)如图,过P 作PM//AC 交BG 于点M ,交BO 于点N ,∴∠BPN=∠ACB=α,∠PNE=∠BOC=900.由(2)同理可得BF=12BM , ∠MBN=∠EPN . ∵∠BNM=∠PNE=900,∴△BMN ∽△PEN . ∴BM BN PE PN=. 在Rt △BNP 中,BN tan =PN α, ∴BM =tan PE α,即2BF =tan PE α. ∴BF 1=tan PE 2α. (1)由正方形的性质可由AAS 证得△BOG ≌△POE .(2)过P 作PM//AC 交BG 于M ,交BO 于N ,通过ASA 证明△BMN ≌△PEN 得到BM=PE ,通过ASA 证明△BPF ≌△MPF 得到BF=MF ,即可得出BF 1PE 2=的结论. (3)过P 作PM//AC 交BG 于点M ,交BO 于点N ,同(2)证得BF=12BM , ∠MBN=∠EPN ,从而可证得△BMN ∽△PEN ,由BM BN PE PN =和Rt △BNP 中BN tan =PN α即可求得BF 1=tan PE 2α. 2.如图,在△ABC 中,AB=7.5,AC=9,S △ABC =814.动点P 从A 点出发,沿AB 方向以每秒5个单位长度的速度向B 点匀速运动,动点Q 从C 点同时出发,以相同的速度沿CA 方向向A 点匀速运动,当点P 运动到B 点时,P 、Q 两点同时停止运动,以PQ 为边作正△PQM (P 、Q 、M 按逆时针排序),以QC 为边在AC 上方作正△QCN ,设点P 运动时间为t 秒. (1)求cosA 的值;(2)当△PQM 与△QCN 的面积满足S △PQM =95S △QCN 时,求t 的值; (3)当t 为何值时,△PQM 的某个顶点(Q 点除外)落在△QCN 的边上.【答案】(1)coaA=45;(2)当t=35时,满足S △PQM =95S △QCN ;(3)当t=273326-s 或273326+s 时,△PQM 的某个顶点(Q 点除外)落在△QCN 的边上. 【解析】分析:(1)如图1中,作BE ⊥AC 于E .利用三角形的面积公式求出BE ,利用勾股定理求出AE 即可解决问题;(2)如图2中,作PH ⊥AC 于H .利用S △PQM =95S △QCN 构建方程即可解决问题; (3)分两种情形①如图3中,当点M 落在QN 上时,作PH ⊥AC 于H .②如图4中,当点M 在CQ 上时,作PH ⊥AC 于H .分别构建方程求解即可;详解:(1)如图1中,作BE ⊥AC 于E .∵S △ABC =12•AC•BE=814, ∴BE=92, 在Rt △ABE 中,22=6AB BE -, ∴coaA=647.55AE AB ==. (2)如图2中,作PH ⊥AC 于H .∵PA=5t,PH=3t,AH=4t,HQ=AC-AH-CQ=9-9t,∴PQ2=PH2+HQ2=9t2+(9-9t)2,∵S△PQM=95S△QCN,∴3•PQ2=935⨯•CQ2,∴9t2+(9-9t)2=95×(5t)2,整理得:5t2-18t+9=0,解得t=3(舍弃)或35.∴当t=35时,满足S△PQM=95S△QCN.(3)①如图3中,当点M落在QN上时,作PH⊥AC于H.易知:PM∥AC,∴∠MPQ=∠PQH=60°,∴3,∴39-9t),∴2733-.②如图4中,当点M在CQ上时,作PH⊥AC于H.同法可得PH=3QH , ∴3t=3(9t-9),∴t=27+33, 综上所述,当t=2733 s 或27+3326s 时,△PQM 的某个顶点(Q 点除外)落在△QCN 的边上.点睛:本题考查三角形综合题、等边三角形的性质、勾股定理锐角三角函数、解直角三角形等知识,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,学会用分类讨论的思想思考问题,属于中考常考题型.3.如图(1),在平面直角坐标系中,点A (0,﹣6),点B (6,0).Rt △CDE 中,∠CDE=90°,CD=4,DE=4,直角边CD 在y 轴上,且点C 与点A 重合.Rt △CDE 沿y 轴正方向平行移动,当点C 运动到点O 时停止运动.解答下列问题:(1)如图(2),当Rt △CDE 运动到点D 与点O 重合时,设CE 交AB 于点M ,求∠BME 的度数.(2)如图(3),在Rt △CDE 的运动过程中,当CE 经过点B 时,求BC 的长.(3)在Rt △CDE 的运动过程中,设AC=h ,△OAB 与△CDE 的重叠部分的面积为S ,请写出S 与h 之间的函数关系式,并求出面积S 的最大值.【答案】(1)∠BME=15°;(2BC=4;(3)h≤2时,S=﹣h 2+4h+8, 当h≥2时,S=18﹣3h .【解析】试题分析:(1)如图2,由对顶角的定义知,∠BME=∠CMA,要求∠BME的度数,需先求出∠CMA的度数.根据三角形外角的定理进行解答即可;(2)如图3,由已知可知∠OBC=∠DEC=30°,又OB=6,通过解直角△BOC就可求出BC的长度;(3)需要分类讨论:①h≤2时,如图4,作MN⊥y轴交y轴于点N,作MF⊥DE交DE于点F,S=S△EDC﹣S△EFM;②当h≥2时,如图3,S=S△OBC.试题解析:解:(1)如图2,∵在平面直角坐标系中,点A(0,﹣6),点B(6,0).∴OA=OB,∴∠OAB=45°,∵∠CDE=90°,CD=4,DE=4,∴∠OCE=60°,∴∠CMA=∠OCE﹣∠OAB=60°﹣45°=15°,∴∠BME=∠CMA=15°;如图3,∵∠CDE=90°,CD=4,DE=4,∴∠OBC=∠DEC=30°,∵OB=6,∴BC=4;(3)①h≤2时,如图4,作MN⊥y轴交y轴于点N,作MF⊥DE交DE于点F,∵CD=4,DE=4,AC=h,AN=NM,∴CN=4﹣FM,AN=MN=4+h﹣FM,∵△CMN∽△CED,∴,∴,解得FM=4﹣,∴S=S△EDC﹣S△EFM=×4×4﹣(44﹣h)×(4﹣)=﹣h2+4h+8,②如图3,当h≥2时,S=S△OBC=OC×OB=(6﹣h)×6=18﹣3h.考点:1、三角形的外角定理;2、相似;3、解直角三角形4.在等腰△ABC中,∠B=90°,AM是△ABC的角平分线,过点M作MN⊥AC于点N,∠EMF=135°.将∠EMF绕点M旋转,使∠EMF的两边交直线AB于点E,交直线AC于点F,请解答下列问题:(1)当∠EMF绕点M旋转到如图①的位置时,求证:BE+CF=BM;(2)当∠EMF绕点M旋转到如图②,图③的位置时,请分别写出线段BE,CF,BM之间的数量关系,不需要证明;(3)在(1)和(2)的条件下,tan∠BEM=,AN=+1,则BM=,CF=.【答案】(1)证明见解析(2)见解析(3)1,1+或1﹣【解析】【分析】(1)由等腰△ABC中,∠B=90°,AM是△ABC的角平分线,过点M作MN⊥AC于点N,可得BM=MN,∠BMN=135°,又∠EMF=135°,可证明的△BME≌△NMF,可得BE=NF,NC=NM=BM进而得出结论;(2)①如图②时,同(1)可证△BME≌△NMF,可得BE﹣CF=BM,②如图③时,同(1)可证△BME≌△NMF,可得CF﹣BE=BM;(3) 在Rt△ABM和Rt△ANM中,,可得Rt△ABM≌Rt△ANM,后分别求出AB、 AC、 CN 、BM、 BE的长,结合(1)(2)的结论对图①②③进行讨论可得CF的长.【详解】(1)证明:∵△ABC是等腰直角三角形,∴∠BAC=∠C=45°,∵AM是∠BAC的平分线,MN⊥AC,∴BM=MN,在四边形ABMN中,∠,BMN=360°﹣90°﹣90°﹣45°=135°,∵∠ENF=135°,,∴∠BME=∠NMF,∴△BME≌△NMF,∴BE=NF,∵MN⊥AC,∠C=45°,∴∠CMN=∠C=45°,∴NC=NM=BM,∵CN=CF+NF,∴BE+CF=BM;(2)针对图2,同(1)的方法得,△BME≌△NMF,∴BE=NF,∵MN⊥AC,∠C=45°,∴∠CMN=∠C=45°,∴NC=NM=BM,∵NC=NF﹣CF,∴BE﹣CF=BM;针对图3,同(1)的方法得,△BME≌△NMF,∴BE=NF,∵MN⊥AC,∠C=45°,∴∠CMN=∠C=45°,∴NC=NM=BM ,∵NC=CF ﹣NF ,∴CF ﹣BE=BM ;(3)在Rt △ABM 和Rt △ANM 中,, ∴Rt △ABM ≌Rt △ANM (HL ),∴AB=AN=+1, 在Rt △ABC 中,AC=AB=+1,∴AC=AB=2+, ∴CN=AC ﹣AN=2+﹣(+1)=1,在Rt △CMN 中,CM=CN=,∴BM=BC ﹣CM=+1﹣=1,在Rt △BME 中,tan ∠BEM===, ∴BE=,∴①由(1)知,如图1,BE+CF=BM ,∴CF=BM ﹣BE =1﹣②由(2)知,如图2,由tan ∠BEM=, ∴此种情况不成立;③由(2)知,如图3,CF ﹣BE=BM ,∴CF=BM+BE=1+, 故答案为1,1+或1﹣.【点睛】 本题考查三角函数与旋转与三角形全等的综合,难度较大,需综合运用所学知识求解.5.如图,在平面直角坐标系中,点O 为坐标原点,直线4y kx =+交x 轴、y 轴分别于点A 、点B ,且ABO ∆的面积为8.(1)求k 的值;(2)如图,点P 是第一象限直线AB 上的一个动点,连接PO ,将线段OP 绕点O 顺时针旋转90°至线段OC ,设点P 的横坐标为t ,点C 的横坐标为m ,求m 与t 之间的函数关系式(不要求写出自变量t 的取值范围);(3)在(2)的条件下,过点B 作直线BM OP ⊥,交x 轴于点M ,垂足为点N ,点K 在线段MB 的延长线上,连接PK ,且0PK KB P +=,2PMB KPB ∠=∠,连接MC ,求四边形BOCM 的面积.【答案】(1)1k =;(2)4m t =+;(3)32BOCM S =Y .【解析】【分析】(1)先求出A 的坐标,然后利用待定系数法求出k 的值;(2) 过点P 作PD x ⊥轴,垂足为D ,过点C 作CE x ⊥轴,垂足为E ,证POD OCE ∆≅∆可得OE PD =,进一步得出m 与t 的函数关系式;(3)过点O 作直线OT AB ⊥,交直线BM 于点Q ,垂足为点T ,连接QP ,先证出QTB PTO ∆≅∆;再证出KPB BPN ∠=∠;设KPB x ∠=︒,通过计算证出PO PM =;再过点P 作PD x ⊥轴,垂足为点D ,根据tan tan OPD BMO ∠=∠得到OD BO PD MO =,列式可求得t=4;所以OM=8进一步得出四边形BOCM 是平行四边形,最后可得其面积为32.【详解】解:(1)把0x =代入4y kx =+,4y =,∴4BO =,又∵4ABO S ∆=, ∴142AO BO ⋅=,4AO =, ∴(4,0)A -,把4x =-,0y =代入4y kx =+,得044k =-+,解得1k =.故答案为1;(2)解:把x t =代入4y x =+,4y t =+, ∴(,4)P t t +如图,过点P 作PD x ⊥轴,垂足为D ,过点C 作CE x ⊥轴,垂足为E ,∴90PDO CEO ∠=∠=︒,∴90POD OPD ∠+∠=︒,∵线段OP 绕点O 顺时针旋转90°至线段OC ,∴90POC ∠=︒,OP OC =,∴90POD EOC ∠+∠=︒,∴OPD EOC ∠=∠,∴POD OCE ∆≅∆,∴OE PD =,4m t =+.故答案为4m t =+.(3)解:如图,过点O 作直线OT AB ⊥,交直线BM 于点Q ,垂足为点T ,连接QP ,由(1)知,4AO BO ==,90BOA ∠=︒,∴ABO ∆为等腰直角三角形,∴45ABO BAO ∠=∠=︒,9045BOT ABO ABO ∠=︒-∠=︒=∠,∴BT TO =,∵90BTO ∠=︒,∴90TPO TOP ∠+∠=︒,∵PO BM ⊥,∴90BNO ∠=︒,∴BQT TPO ∠=∠,∴QTB PTO ∆≅∆,∴QT TP =,PO BQ =,∴PQT QPT ∠=∠,∵PO PK KB =+,∴QB PK KB =+,QK KP =,∴KQP KPQ ∠=∠,∴PQT KQP QPT KPQ ∠-∠=∠-∠,TQB TPK ∠=∠,∴KPB BPN ∠=∠,设KPB x ∠=︒,∴BPN x ∠=︒,∵2PMB KPB ∠=∠,∴2PMB x ∠=︒,45POM PAO APO x ∠=∠+∠=︒+︒,9045NMO POM x ∠=︒-∠=︒-︒, ∴45PMO PMB NMO x POM ∠=∠+∠=︒+︒=∠,∴PO PM =,过点P 作PD x ⊥轴,垂足为点D ,∴22OM OD t ==,9045OPD POD x BMO ∠=︒-∠=︒-︒=∠,tan tan OPD BMO ∠=∠,OD BO PD MO =,442t t t=+, 14t =,22t =-(舍)∴8OM =,由(2)知,48m t OM =+==,∴CM y P 轴,∵90PNM POC ∠=∠=︒,∴BM OC P ,∴四边形BOCM 是平行四边形,∴4832BOCM S BO OM =⨯=⨯=Y .故答案为32.【点睛】本题考查了一次函数和几何的综合题,全等三角形的判定和性质,解直角三角形,添加适当的辅助线构造全等三角形是本题的关键.6.如图,在⊙O 的内接三角形ABC 中,∠ACB =90°,AC =2BC ,过C 作AB 的垂线l 交⊙O 于另一点D ,垂足为E .设P 是»AC 上异于A ,C 的一个动点,射线AP 交l 于点F ,连接PC 与PD ,PD 交AB 于点G .(1)求证:△PAC ∽△PDF ;(2)若AB =5,¼¼AP BP=,求PD 的长.【答案】(1)证明见解析;(2310 【解析】【分析】 (1)根据AB ⊥CD ,AB 是⊙O 的直径,得到¶¶ADAC =,∠ACD =∠B ,由∠FPC =∠B ,得到∠ACD =∠FPC ,可得结论;(2)连接OP ,由¶¶APBP =,得到OP ⊥AB ,∠OPG =∠PDC ,根据AB 是⊙O 的直径,得到∠ACB =90°,由于AC =2BC ,于是得到tan ∠CAB =tan ∠DCB =BC AC ,得到12CE BE AE CE ==,求得AE =4BE ,通过△OPG ∽△EDG ,得到OG OP GE ED=,然后根据勾股定理即可得到结果.【详解】(1)证明:连接AD ,∵AB ⊥CD ,AB 是⊙O 的直径,∴¶¶ADAC =, ∴∠ACD =∠B =∠ADC ,∵∠FPC =∠B ,∴∠ACD =∠FPC ,∴∠APC =∠ACF ,∵∠FAC =∠CAF ,∴△PAC ∽△CAF ;(2)连接OP ,则OA =OB =OP =1522AB =, ∵¶¶APBP =, ∴OP ⊥AB ,∠OPG =∠PDC ,∵AB 是⊙O 的直径,∴∠ACB =90°,∵AC =2BC ,∴tan∠CAB=tan∠DCB=BCAC,∴12 CE BEAE CE==,∴AE=4BE,∵AE+BE=AB=5,∴AE=4,BE=1,CE=2,∴OE=OB﹣BE=2.5﹣1=1.5,∵∠OPG=∠PDC,∠OGP=∠DGE,∴△OPG∽△EDG,∴OG OP GE ED=,∴2.52 OE GE OPGE CE-==,∴GE=23,OG=56,∴PG=225OP OG6+=,GD=222 3DE GE+=,∴PD=PG+GD=3102.【点睛】本题考查了相似三角形的判定和性质,垂径定理,勾股定理,圆周角定理,证得△OPG∽△EDG是解题的关键.7.在正方形ABCD中,AC是一条对角线,点E是边BC上的一点(不与点C重合),连接AE,将△ABE沿BC方向平移,使点B与点C重合,得到△DCF,过点E作EG⊥AC于点G,连接DG,FG.(1)如图,①依题意补全图;②判断线段FG与DG之间的数量关系与位置关系,并证明;(2)已知正方形的边长为6,当∠AGD=60°时,求BE的长.【答案】(1)①见解析,②FG=DG,FG⊥DG,见解析;(2)3BE=【解析】【分析】(1)①补全图形即可,②连接BG,由SAS证明△BEG≌△GCF得出BG=GF,由正方形的对称性质得出BG=DG,得出FG=DG,在证出∠DGF=90°,得出FG⊥DG即可,(2)过点D作DH⊥AC,交AC于点H.由等腰直角三角形的性质得出DH=AH=2FG=DG=2GH=6,得出DF2DG=3Rt△DCF中,由勾股定理得出CF=3得出结果.【详解】解:(1)①补全图形如图1所示,②FG=DG,FG⊥DG,理由如下,连接BG,如图2所示,∵四边形ABCD是正方形,∴∠ACB=45°,∵EG⊥AC,∴∠EGC=90°,∴△CEG是等腰直角三角形,EG=GC,∴∠GEC=∠GCE=45°,∴∠BEG=∠GCF=135°,由平移的性质得:BE=CF,在△BEG和△GCF中,BE CFBEG GCF EG CG=⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩,∴△BEG≌△GCF(SAS),∴BG=GF,∵G在正方形ABCD对角线上,∴BG=DG,∴FG=DG,∵∠CGF=∠BGE,∠BGE+∠AGB=90°,∴∠CGF+∠AGB =90°,∴∠AGD+∠CGF =90°,∴∠DGF =90°,∴FG ⊥DG.(2)过点D 作DH ⊥AC ,交AC 于点H .如图3所示,在Rt △ADG 中,∵∠DAC =45°,∴DH =AH =32, 在Rt △DHG 中,∵∠AGD =60°,∴GH =3=323=6,∴DG =2GH =26,∴DF =2DG =43,在Rt △DCF 中,CF =()22436-=23,∴BE =CF =23.【点睛】本题是四边形综合题目,考查了正方形的性质、全等三角形的判定与性质、等腰直角三角形的性质、勾股定理、解直角三角形的应用等知识;本题综合性强,证明三角形全等是解题的关键.8.如图,正方形OABC 的顶点O 与原点重合,点A ,C 分别在x 轴与y 轴的正半轴上,点A 的坐标为(4,0),点D 在边AB 上,且tan ∠AOD =12,点E 是射线OB 上一动点,EF ⊥x 轴于点F ,交射线OD 于点G ,过点G 作GH ∥x 轴交AE 于点H .(1)求B ,D 两点的坐标;(2)当点E 在线段OB 上运动时,求∠HDA 的大小;(3)以点G 为圆心,GH 的长为半径画⊙G .是否存在点E 使⊙G 与正方形OABC 的对角线所在的直线相切?若不存在,请说明理由;若存在,请求出所有符合条件的点E 的坐标.【答案】(1)B (4,4),D (4,2);(2)45°;(3)存在,符合条件的点为(8﹣2,8﹣2)或(2,2)或42164216,77⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭或16421642,77⎛-- ⎝⎭,理由见解析 【解析】【分析】(1)由正方形性质知AB=OA=4,∠OAB=90°,据此得B (4,4),再由tan ∠AOD= 12得AD=12OA=2,据此可得点D 坐标; (2)由1tan 2GF GOF OF ∠==知GF=12OF ,再由∠AOB=∠ABO=45°知OF=EF ,即GF=12EF ,根据GH ∥x 轴知H 为AE 的中点,结合D 为AB 的中点知DH 是△ABE 的中位线,即HD ∥BE ,据此可得答案;(3)分⊙G 与对角线OB 和对角线AC 相切两种情况,设PG=x ,结合题意建立关于x 的方程求解可得.【详解】解:(1)∵A (4,0),∴OA =4,∵四边形OABC 为正方形,∴AB =OA =4,∠OAB =90°,∴B (4,4),在Rt △OAD 中,∠OAD =90°,∵tan∠AOD=12,∴AD=12OA=12×4=2,∴D(4,2);(2)如图1,在Rt△OFG中,∠OFG=90°∴tan∠GOF=GFOF =12,即GF=12OF,∵四边形OABC为正方形,∴∠AOB=∠ABO=45°,∴OF=EF,∴GF=12EF,∴G为EF的中点,∵GH∥x轴交AE于H,∴H为AE的中点,∵B(4,4),D(4,2),∴D为AB的中点,∴DH是△ABE的中位线,∴HD∥BE,∴∠HDA=∠ABO=45°.(3)①若⊙G与对角线OB相切,如图2,当点E在线段OB上时,过点G作GP⊥OB于点P,设PG=x,可得PE=x,EG=FG=2x,OF=EF=22x,∵OA=4,∴AF=4﹣22x,∵G为EF的中点,H为AE的中点,∴GH为△AFE的中位线,∴GH=12AF=12×(4﹣22x)=2﹣2x,则x=2﹣2x,解得:x=22﹣2,∴E(8﹣42,8﹣42),如图3,当点E在线段OB的延长线上时,x2x﹣2,解得:x=2∴E(2,2②若⊙G与对角线AC相切,如图4,当点E在线段BM上时,对角线AC,OB相交于点M,过点G 作GP ⊥OB 于点P ,设PG =x ,可得PE =x , EG =FG =2x , OF =EF =22x ,∵OA =4, ∴AF =4﹣22x ,∵G 为EF 的中点,H 为AE 的中点,∴GH 为△AFE 的中位线,∴GH =12AF =12×(4﹣22x )=2﹣2x , 过点G 作GQ ⊥AC 于点Q ,则GQ =PM =3x ﹣22, ∴3x ﹣22=2﹣2x ,∴4227x +=, ∴42164216,E ⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭; 如图5,当点E 在线段OM 上时,GQ =PM =23x ,则23x =22, 解得4227x =,∴16421642,77E ⎛⎫-- ⎪⎪⎝⎭; 如图6,当点E 在线段OB 的延长线上时,3x ﹣22=2x ﹣2, 解得:4227x -=(舍去); 综上所述,符合条件的点为(8﹣42,8﹣42)或(8+42,8+42)或42164216,77⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭或16421642,77⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭. 【点睛】本题是圆的综合问题,解题的关键是掌握正方形和直角三角形的性质、正切函数的定义、三角形中位线定理及分类讨论思想的运用.9.如图,在平面直角坐标系xOy 中,抛物线y =﹣14x 2+bx +c 与直线y =12x ﹣3分别交x 轴、y 轴上的B 、C 两点,设该抛物线与x 轴的另一个交点为点A ,顶点为点D ,连接CD 交x 轴于点E .(1)求该抛物线的表达式及点D 的坐标; (2)求∠DCB 的正切值;(3)如果点F 在y 轴上,且∠FBC =∠DBA +∠DCB ,求点F 的坐标.【答案】(1)21y 234x x =-+-,D (4,1);(2)13;(3)点F 坐标为(0,1)或(0,﹣18). 【解析】【分析】(1)y=12x﹣3,令y=0,则x=6,令x=0,则y=﹣3,求出点B、C的坐标,将点B、C坐标代入抛物线y=﹣14x2+bx+c,即可求解;(2)求出则点E(3,0),EH=EB•sin∠OBC=5,CE=32,则CH=5,即可求解;(3)分点F在y轴负半轴和在y轴正半轴两种情况,分别求解即可.【详解】(1)y=12x﹣3,令y=0,则x=6,令x=0,则y=﹣3,则点B、C的坐标分别为(6,0)、(0,﹣3),则c=﹣3,将点B坐标代入抛物线y=﹣14x2+bx﹣3得:0=﹣14×36+6b﹣3,解得:b=2,故抛物线的表达式为:y=﹣14x2+2x﹣3,令y=0,则x=6或2,即点A(2,0),则点D(4,1);(2)过点E作EH⊥BC交于点H,C、D的坐标分别为:(0,﹣3)、(4,1),直线CD的表达式为:y=x﹣3,则点E(3,0),tan∠OBC=3162OCOB==,则sin∠OBC5,则EH=EB•sin∠OBC5CE=2CH5则tan∠DCB=13 EHCH=;(3)点A、B、C、D、E的坐标分别为(2,0)、(6,0)、(0,﹣3)、(4,1)、(3,0),则BC=5∵OE=OC,∴∠AEC=45°,tan∠DBE=164-=12,故:∠DBE=∠OBC,则∠FBC=∠DBA+∠DCB=∠AEC=45°,①当点F在y轴负半轴时,过点F作FG⊥BG交BC的延长线与点G,则∠GFC=∠OBC=α,设:GF=2m,则CG=GFtanα=m,∵∠CBF=45°,∴BG=GF,即:5=2m,解得:m=5CF22GF CG+5=15,故点F(0,﹣18);②当点F在y轴正半轴时,同理可得:点F(0,1);故:点F坐标为(0,1)或(0,﹣18).【点睛】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到一次函数、解直角三角形等相关知识,其中(3),确定∠FBC=∠DBA+∠DCB=∠AEC=45°,是本题的突破口.10.如图,半圆O的直径AB=20,弦CD∥AB,动点M在半径OD上,射线BM与弦CD 相交于点E(点E与点C、D不重合),设OM=m.(1)求DE的长(用含m的代数式表示);(2)令弦CD所对的圆心角为α,且sin4 =25α.①若△DEM的面积为S,求S关于m的函数关系式,并求出m的取值范围;②若动点N在CD上,且CN=OM,射线BM与射线ON相交于点F,当∠OMF=90°时,求DE 的长.【答案】(1)DE =10010m m -;(2)①S =2360300m m m-+,(5013<m <10),②DE =52. 【解析】 【分析】(1)由CD ∥AB 知△DEM ∽△OBM ,可得DE DMOB OM=,据此可得; (2)①连接OC 、作OP ⊥CD 、MQ ⊥CD ,由OC =OD 、OP ⊥CD 知∠DOP =12∠COD ,据此可得sin ∠DOP =sin ∠DMQ =45、sin ∠ODP =35,继而由OM =m 、OD =10得QM =DM sin ∠ODP =35(10﹣m ),根据三角形的面积公式即可得;如图2,先求得PD =8、CD =16,证△CDM ∽△BOM 得CD DM BO OM =,求得OM =5013,据此可得m 的取值范围; ②如图3,由BM =OB sin ∠BOM =10×35=6,可得OM =8,根据(1)所求结果可得答案. 【详解】 (1)∵CD ∥AB , ∴△DEM ∽△OBM , ∴DE DM OB OM =,即1010DE mm-=, ∴DE =10010mm-; (2)①如图1,连接OC 、作OP ⊥CD 于点P ,作MQ ⊥CD 于点Q ,∵OC =OD 、OP ⊥CD , ∴∠DOP =12∠COD , ∵sin2α=45, ∴sin ∠DOP =sin ∠DMQ =45,sin ∠ODP =35, ∵OM =m 、OD =10, ∴DM =10﹣m , ∴QM =DM sin ∠ODP =35(10﹣m ), 则S △DEM =12DE •MQ =12×10010m m -×35(10﹣m )=2360300m m m-+,如图2,∵PD =OD sin ∠DOP =10×45=8, ∴CD =16, ∵CD ∥AB , ∴△CDM ∽△BOM , ∴CD DM BO OM =,即1610=10OMOM-, 解得:OM =5013, ∴5013<m <10, ∴S =2360300m m m-+,(5013<m <10).②当∠OMF =90°时,如图3,则∠BMO=90°,在Rt△BOM中,BM=OB sin∠BOM=10×35=6,则OM=8,由(1)得DE=100108582-⨯=.【点睛】本题主要考查圆的综合题,解题的关键是熟练掌握圆的有关性质、相似三角形的判定与性质及解直角三角形的能力.11.如图,在自动向西的公路l上有一检查站A,在观测点B的南偏西53°方向,检查站一工作人员家住在与观测点B的距离为7132km,位于点B南偏西76°方向的点C处,求工作人员家到检查站的距离AC.(参考数据:sin76°≈2425,cos76°≈625,tan 76°≈4,sin53°≈35,tan53°≈43)【答案】工作人员家到检查站的距离AC的长约为92 km.【解析】分析:过点B作BH⊥l交l于点H,解Rt△BCH,得出CH=BC•sin∠CBH=274,BH=BC•cos∠CBH=2716.再解Rt△BAH中,求出AH=BH•tan∠ABH=94,那么根据AC=CH-AH计算即可.详解:如图,过点B作BH⊥l交l于点H,∵在Rt△BCH中,∠BHC=90°,∠CBH=76°,BC=7132km,∴CH=BC•sin∠CBH≈225242732254⨯=,BH=BC•cos∠CBH≈225627 322516⨯=.∵在Rt△BAH中,∠BHA=90°,∠ABH=53°,BH=2716,∴AH=BH•tan∠ABH≈27491634⨯=,∴AC=CH﹣AH=2799442-=(km).答:工作人员家到检查站的距离AC的长约为92 km.点睛:本题考查的是解直角三角形的应用-方向角问题,根据题意作出辅助线,构造出直角三角形是解答此题的关键.12.在平面直角坐标系中,O为坐标原点,点A(0,1),点C(1,0),正方形AOCD的两条对角线的交点为B,延长BD至点G,使DG=BD,延长BC至点E,使CE=BC,以BG,BE为邻边作正方形BEFG.(Ⅰ)如图①,求OD的长及ABBG的值;(Ⅱ)如图②,正方形AOCD固定,将正方形BEFG绕点B逆时针旋转,得正方形BE′F′G′,记旋转角为α(0°<α<360°),连接AG′.①在旋转过程中,当∠BAG′=90°时,求α的大小;②在旋转过程中,求AF′的长取最大值时,点F′的坐标及此时α的大小(直接写出结果即可).【答案】(Ⅰ)12(Ⅱ)①α=30°或150°时,∠BAG′=90°②当α=315°时,A、B、F′在一条直线上时,AF′的长最大,最大值为22+2,此时α=315°,F′(12+2,12﹣2)【解析】【分析】(1)根据正方形的性质以及勾股定理即可解决问题,(2)①因为∠BAG′=90°,BG′=2AB,可知sin∠AG′B=12ABBG,推出∠AG′B=30°,推出旋转角α=30°,据对称性可知,当∠ABG″=60°时,∠BAG″=90°,也满足条件,此时旋转角α=150°,②当α=315°时,A、B、F′在一条直线上时,AF′的长最大.【详解】(Ⅰ)如图1中,∵A(0,1),∴OA=1,∵四边形OADC是正方形,∴∠OAD=90°,AD=OA=1,∴OD=AC==,∴AB=BC=BD=BO=,∵BD=DG,∴BG=,∴==.(Ⅱ)①如图2中,∵∠BAG′=90°,BG′=2AB,∴sin∠AG′B==,∴∠AG′B=30°,∴∠ABG′=60°,∴∠DBG′=30°,∴旋转角α=30°,根据对称性可知,当∠ABG″=60°时,∠BAG″=90°,也满足条件,此时旋转角α=150°,综上所述,旋转角α=30°或150°时,∠BAG′=90°.②如图3中,连接OF,∵四边形BE′F′G′是正方形的边长为∴BF′=2,∴当α=315°时,A、B、F′在一条直线上时,AF′的长最大,最大值为+2,此时α=315°,F′(+,﹣)【点睛】本题考查的是正方形的性质、旋转变换的性质以及锐角三角函数的定义,解决本题的关键是要熟练掌握正方形的四条边相等、四个角相等,旋转变换的性质以及特殊角的三角函数值的应用.。