九年级数学第5讲.第二轮复习之函数图像上点的存在性问题中的特殊三角形和特殊四边形.提高班.教师版
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`中考说明:函数图象上因动点产生的特殊三角形(包括等腰三角形、直角三角形、等腰直角三角形). 解决此类问题可分三步:找点—求点—定点.找点可利用尺规作图;求点需利用等量关系或联立解析式;定点指依题意确定符合要求的点坐标.【例1】 如图,抛物线223y x x =--+与y 轴交于点C ,与x 轴交于点A 、B (点B 在点A 的左侧),抛物线223y x x =--+的对称轴与x 轴交于点M ,问在对称轴上是否存在点P ,使CMP △为等腰三角形?若存在,请求出所有符合条件的点P 的坐标;若不存在,请说明理由. 【分析】 由等腰三角形两腰相等,线段MC 可分别充当“腰”与“底”的角色,分别以M 、C 为圆心,以MC 的长为半径画圆与对称轴的交点,以及线段MC 的垂直平分线与对称轴的交点为P 点.【解析】 存在符合条件的P 点由()03C ,,()10M -,,∴10CM ①当CM CP =时, ()116P -,②当MC MP =时,(2110P -,,(4110P --,③当PC PM =时,连接3CP ,过C 作对称轴的垂线, 由勾股定理可得3513P ⎛⎫- ⎪⎝⎭,.综上所述,符合条件的点P 的坐标为()116P -,,(2110P -,,3513P ⎛⎫- ⎪⎝⎭,,(4110P -,. 典题精练5第二轮复习之函数图像上点的存在性问题中的特殊三角形与特殊四边形题型一:存在问题中的三角形D OP 4M CBA P 3P 2P 1xy【例2】 如图,抛物线223y x x =--+与y 轴交于点C ,与x 轴交于点A 、B (点B 在点A 的左侧),在抛物线223y x x =--+上是否存在一点Q ,使得△BCQ 为直角三角形?若存在,请用尺规作出所有符合条件的点Q ,并求出以BC 为直角边时点Q 的坐标;若不存在,请说明理由.【分析】 由直角三角形一个角为直角,BC 可充当直角边和斜边的角色,当BC 为直角边,分别过B 、C 两点作线段BC 的垂线,与抛物线的交点即为Q 点;当BC 为斜边,以BC 为直径所画的圆与抛物线的交点即为Q 点.【解析】 存在符合条件的Q 点,所有符合条件的点Q 如图所示:由()14D -,,()03C ,可知,DC CB ⊥, ∴1Q 坐标为()14-,由()30B -,,()03C ,易得, 2BQ 的解析式为3y x =--,联立可得2233y x x y x ⎧=--+⎨=--⎩解得25x y =⎧⎨=-⎩或30x y =-⎧⎨=⎩(舍) 可得2Q 坐标为()25-,.综上所述,以BC 为直角边时点Q 的坐标为1Q (14-,【例3】 如图,抛物线223y x x =--+与y 轴交于点C ,与x 轴交于点A 、B (点B 在点A 的左侧),设J 为y 轴正半轴上的一个动点,请在抛物线223y x x =--+上求一点K ,使得OKJ △为等腰直角三角形. 【分析】 线段OJ 可以充当“斜边”和“直角边”的角色.当OJ 为直角边时,又存在两种情况:90KJO ∠=︒或90KOJ ∠=︒.因此,共有6种情况.【解析】 ⑴当OJ 为直角边时,90KJO ∠=︒或90KOJ ∠=︒.若90KOJ ∠=︒,则K 与A 或B 重合, ∴()130K -,,()210K ,.若90KJO ∠=︒,则45KOJ ∠=︒,分别作COB ∠与COA ∠的角平分线交抛物线于两点,即为34K K ,,直线3OK 与直线4OK 解析式分别为y x =-、y x =, 分别与抛物线解析式联立,可得3K 坐标为113113--+⎝⎭,,4K 坐标为321321-+-+⎝⎭,. ⑵当OJ 为斜边时,45KOJ ∠=︒,K 点坐标同上34K K ,. 综上所述,所求的点K 坐标为()130K -,,()210K ,,3K 113113--+⎝⎭,,4K 321321-+-+⎝⎭,.中考说明:函数图象上因动点产生的特殊四边形(包括平行四边形、梯形)问题.解决此类问题可分三步:找点—求点—定点.找点可利用尺规作图;求点需利用等量关系或联立解析式;定点指依题意确定符合要求的点坐标.题型二:存在问题中的四边形Q 4Q 3Q 2D (Q 1)y BO AC x【例4】 已知抛物线:x x y 22121+-= ⑴ 求抛物线1y 的顶点坐标.⑵ 将抛物线1y 向右平移2个单位,再向上平移1个单位,得到抛物线2y ,求抛物线2y 的解析式.⑶ 如下图,抛物线2y 的顶点为P ,x 轴上有一动点M ,在1y 、2y 这两条抛物线上是 否存在点N ,使O (原点)、P 、M 、N 四点构成以OP 为一边的平行四边形,若存 在,求出N 点的坐标;若不存在,请说明理由.(2013南平)【解析】(1)依题意 0,2,21==-=c b a ∴2)21(222=-⨯-=-ab ,2)21(4204422=-⨯-=-ab ac ∴顶点坐标是(2,2)(2)根据题意可知y 2解析式中的二次项系数为21- 且y 2的顶点坐标是(4,3) ∴y 2=-3)4(212+-x ,即:y 2=54212-+-x x(3)符合条件的N 点存在 典题精练xyy 12345678954321-1-2-3-41y 2-1如图:若四边形OPMN 为符合条件的平行四边形,则OP ∥MN ,且MN OP = ∴BMN POA ∠=∠, 作x PA ⊥轴于点A ,x NB ⊥轴于点B∴090=∠=∠MBN PAO ,则有NMB POA ∆≅∆(AAS ) ∴BN PA =∵点P 的坐标为(4,3)∴3==PA NB ……10分 ∵点N 在抛物线1y 、2y 上,且P 点为1y 、2y 的最高点 ∴符合条件的N 点只能在x ①点N 在抛物线1y 上,则有:32212-=+-x x 解得:102-=x 或102+=x ②点N 在抛物线2y 上,则有:33)4(212-=+--x 解得:324-=x 或324+=x ∴符合条件的N 点有四个:)3,324();3,102();3,324();3,102(4321-+-+----N N N Nxyy 12345678954321-1-2-3-41y 2-1【例5】 如图,抛物线223y x x =--+与y 轴交于点C ,与x 轴交于点A 、B (点B 在点A 的左侧),抛物线223y x x =--+的对称轴与x 轴交于点M ,设R 为抛物线223y x x =--+上一个动点,则以点M 、R 、B 、C 为顶点的四边形能否是梯形?若能,请求出所有符合条件的点R 的坐标;若不能,请说明理由.【分析】 由梯形为一组对边平行,另一组对边不平行.可分别过B 、C 、M 作对边的平行线与抛物线相交,当过B 、C 两点作平行线时,所形成的四边形恰为平行四边形,需舍去.【解析】 存在这样的R 点使得以点M 、R 、B 、C 为顶点的四边形是梯形.当过B 、C 两点作平行线时,所形成的四边形恰为平行四边形,需舍去.当过M 作BC 的平行线,与抛物线的交点即为R ,此时BC RM ≠, 四边形2BCR M 与1BCMR 均为梯形,如图.由MR 的解析式为1y x =+,与223y x x =--+联立,可得1317117R ----⎝⎭,,2317117R -+-+⎝⎭,.【例6】 如图,在平面直角坐标系xOy 中,点(3,1)A 关于x 轴的对称点为C ,AC 与x 轴交于点B ,将△OCB 沿OC 翻折后,点B 落在点D 处. ⑴求点C 、D 的坐标;⑵求经过O 、D 、B 三点的抛物线的解析式;⑶若抛物线的对称轴与OC 交于点E ,点P 为线段OC 上一点,过点P 作y 轴的平行线, 交抛物线于点Q .①当四边形EDQP 为等腰梯形时,求出点P 的坐标;②当四边形EDQP 为平行四边形时,直接写出点P 的坐标.(昌平一模)OyxA3478OyxMQ 1CDNB P 121P 2Q 2E 6A【解析】 ⑴ 如图所示,∵点(3,1)A 关于x∴AC ⊥x 轴于B ,(30)B ,(31)C -. ∴1,3BC AB OB ===.∴2,130,360OC =∠=︒∠=︒, 由题意可知 2130∠=∠=︒, 3OD OB ==.过点D 作DM x ⊥轴于M ,DN y ⊥轴于N ,∴30NOD ∠=︒. 在Rt OND △中,132DN OD ==332ON DN =.由矩形ONDM 得3OM DN ==.∵点D 在第四象限,∴332()D -. ⑵ 设经过O 、D 、B 三点的抛物线的解析式为2y ax bx =+.依题意得 33342330a a b ⎧+=-⎪⎨⎪+=⎩解得 223a b =⎧⎪⎨=-⎪⎩∴此抛物线的解析式为2223y x x =-. ⑶ ∵22332232(2y x x x =-=-, ∴点D 为抛物线的顶点.∴直线DM 为抛物线的对称轴,交OC 于E , 由题意可知 4360∠=∠=︒,90ODC ∠=︒, ∴60OEM ∠=︒, ∴660∠=︒, ∴760∠=︒,∴EDC △是等边三角形,830∠=︒.∴112CE DE OE OC ====.①当点1P 在EC 上时,四边形11EDQ P 为等腰梯形.∵11DM y PQ ∥∥,1EP 与1DQ 不平行, ∴四边形11EDQ P 为梯形.要使梯形11EDQ P 为等腰梯形,只需满足1660EDQ ∠=∠=︒. ∵760∠=︒,∴点1Q 在DC 上.由(31)C -、33,2()D -求得直线CD 的解析式为32y x =-. 又∵点1Q 在抛物线上,∴23232x x x -=-. 解得122333x x ==D 重合,舍). ∴1P 233.由(0,0)O 、(31)C -求得直线OC 的解析式为3y =. ∵点1P 在OC 上,∴32323y ==- ,∴1232(,)3P -. ②当点2P 在OE 上时,四边形22EDQ P 为平行四边形,点2P 在点2Q 的上方,且22P Q ED =,22P Q ED ∥()23231x x --=解得13x =,23x =(与点D 重合,舍) 此时2P 点坐标为231(,)3P -. 综上所述,当1232(,)3P -时,11EDQ P 为等腰梯形; 当231()3P -时,22EDQ P 为平行四边形.训练1. 如图,抛物线2y x bx c =++的顶点为(14)D --,,与y 轴相交点(03)C -,,与x 轴交于A B ,两点(点A 在点B 的左边). ⑴求抛物线的解析式;⑵连接AC ,CD ,AD ,试证明ACD △为直角三角形;⑶若点E 在抛物线的对称轴上,抛物线上是否存在点F ,使以A B E F ,,,四点为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求出满足条件的点F 的坐标;若不存在,请说明理由.(广东湛江)【解析】 ⑴ 24(1)3b c c ⎧-=--+⎨=-⎩解得23b c =⎧⎨=-⎩,所以抛物线的解析式为223y x x =+-; ⑵ 因为223y x x =+-,可得(30)A -,,所以有222222222(03)(3)18(13)(4)20(01)(34)2AC AD DC =-+-==-++-==++-+= 所以222AD DC AC =+,所以ACD △为直角三角形;⑶ 可知4AB =,下面需要分类讨论:情况一:线段AB 为所求四边形的对角线, 因为平行四边形的对角线互相平分,点E 在对称轴上,点F 在抛物线上,且点A 、B 关于对称轴对称, 故EF 要平分线段AB ,故点F 为顶点()14--,满足条件. 情况二:线段AB 为所求四边形的边,则AB EF ∥且AB EF =假设存在这样的点F ,设2000(23)F x x x +-,,所以200(123)E x x -+-,, 要使以A B E F ,,,四点为顶点的四边形为平行四边形, 只需要4AB EF ==,即0|1|4x +=,所以03x =或05x =-,因此点F 的坐标为(312),或(512)-,. 综上所述,符合条件的点F 为:()14--,,(312),,(512)-,.思维拓展训练(选讲)训练2. 已知:抛物线2(1)22y k x kx k =-++-与x 轴有两个不同的交点.⑴求k 的取值范围;⑵当k 为整数,且关于x 的方程31x kx =-的解是负数时,求抛物线的解析式;⑶在⑵的条件下,若在抛物线和x 轴所围成的封闭图形内画出一个最大的正方形,使得正方形的一边在x 轴上,其对边的两个端点在抛物线上,试求出这个最大正方形的边长.(顺义一模)-6-4-22-448642-2O y xx=2D CB AOyx【解析】 8k -,依题意,得10k ⎨-≠⎩∴k 的取值范围是23k >且1k ≠. ①⑵ 解方程31x kx =-,得13x k-=-.∵方程31x kx =-的解是负数,∴30k ->. ∴3k <. ② 综合①②,及k 为整数,可得2k =. ∴抛物线解析式为24y x x =+.⑶ 如图,设最大正方形ABCD 的边长为m ,则B 、C 两点的纵坐标为m -,且由对称性可知:B 、C 两点关于抛物线对称轴对称. ∵抛物线的对称轴为:2x =-.∴点C 的坐标为(2,)2mm -+-.∵C 点在抛物线上,∴2(2)4(2)22m mm -++-+=-.整理,得24160m m +-=.∴445225m -±==-±1225m =-+,2225m =--252m =.题型一 存在问题中的三角形 巩固练习【练习1】 在如图的直角坐标系中,已知点()10A ,,()02B -,,将线段AB 绕点A 按逆时针方 向旋转90︒至AC .⑴求点C 的坐标;⑵若抛物线2122y x ax =-++经过点C .①求抛物线的解析式;②在抛物线上是否存在点P (点C 除外),使ABP △是以AB 为直角边的等腰直角三角形?若存在,求出所有点P 的坐标;若不存在,请说明理由.(重庆綦江)CBAOyxP 3P 2P 1DHLF ExyOABC【解析】90BAO +∠=︒,, 而90ABO BAO ∠+∠=︒,∴CAD ABO ∠=∠,又∵90CDA AOB ∠=∠=︒,且由已知有CA AB =, ∴ACD BAO △≌△,∴1CD OA ==,2AD BO ==, ∴点C 的坐标为()31-,⑵ ①∵抛物线2122y x ax =-++经过点()31C -,,∴2113322a -=-⨯++,解得12a =∴抛物线的解析式为211222y x x =-++.② i) 当A 为直角顶点时 ,延长CA 至点1P ,使1AP AC AB ==, 则1ABP △是以AB 为直角边的等腰直角三角形,如果点1P 在抛物线上,则1P 满足条件,过点1P 作1PE x ⊥轴, ∵1AP AC =,1EAP DAC ∠=∠,190PEA CDA ∠=∠=︒ ∴1EP A DCA △≌△,∴2AE AD ==,11EP CD ==,∴可求得1P 的坐标为()11-,, 经检验1P 点在抛物线上,因此存在点1P 满足条件; ii )当B 点为直角顶点时,过点B 作直线L BA ⊥,在直线L 上分别取23BP BP AB ==,复习巩固得到以AB 为直角边的等腰直角2ABP △和等腰直角3ABP △, 作2P F y ⊥轴于点F ,同理可证2BP F ABO △≌△ ∴22P F BO ==,1BF OA ==,可得点2P 的坐标为()21--,,经检验2P 点在抛物线上, 因此存在点2P 满足条件. 同理可得点3P 的坐标为()23-,, 经检验3P 点不在抛物线上.综上:抛物线上存在点()111P -,,()221P --,两点,使得1ABP △和2ABP △是以AB 为直角边的等腰直角三角形.题型二 存在问题中的四边形 巩固练习【练习2】 如图,已知抛物线23y x bx a =+-过点()10A ,,()03B -,,与x 轴交于另一点C .⑴求抛物线的解析式;⑵若在第三象限的抛物线上存在点P ,使PBC △为以点B 为直角顶点的直角三角形,求点P 的坐标;⑶在⑵的条件下,在抛物线上是否存在一点Q ,使以P ,Q ,B ,C 为顶点的四边形为直角梯形?若存在,请求出点Q 的坐标;若不存在,请说明理由.(山东烟台)yQOPBACxOPEB ADCyx【解析】 ⑴ 把(A 13033b a a +-=⎧⎨-=-⎩解得12a b =⎧⎨=⎩∴抛物线的解析式为223y x x =+- ⑵ 令0y =,得2230x x +-= 解得13x =-,21x =∴点()30C -, ∵()03B -,∴BOC △为等腰直角三角形. ∴45CBO =︒∠过点P 作PD ⊥y 轴,垂足为D .∵PB BC ⊥,∴45PBD =︒∠,PD BD = 所以可设点()3P x x -+,则有2323x x x -+=+-,∴11x =-,20x =(舍)所以P 点坐标为()14--,. ⑶ 由⑵知,BC BP ⊥当BP 为直角梯形一底时,由图象可知点Q 不可能在抛物线上, 若BC 为直角梯形一底,BP 为直角梯形腰时, ∵()30B -,,()30C -, ∴直线BC 的解析式为3y x =-- ∵直线PQ BC ∥,且()14P --, ∴直线PQ 的解析式为5y x =--联立方程组得2523y x y x x =--⎧⎨=+-⎩得2523x x x --=+- 解得11x =-(舍),22x =-∴2x =-,3y =-,即点()23Q --,∴符合条件的点Q 的坐标为()23--,.第十八种品格:坚持愚公移山太行、王屋两座大山,四周各七百里,高七八百千丈。