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――――――阿波罗尼斯问题详细解答1目序号 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 附录 内 阿波罗尼斯是一个什么样的人？ 什么是阿波罗尼斯问题？ 阿波罗尼斯问题有多少个子问题？ 怎样作一条线段的垂直平分线？ 怎样过线段上一点作该线段的垂线？ 怎样过圆上一点作该圆的切线？ 怎样作两个圆的公切线？ 什么叫反演变换？ 怎样作反演圆内一点的反演点？ 怎样作反演圆外一点的反演点？ 怎样作一条直线的反演图形？ 怎样作一个圆的反演图形？ 容录页码 03 03 03 03 04 04 05 06 06 06 07 08 10 10 10 11 11 13 13 14 16 17 17 18 19 22 26 31 35 41 47 55 69怎样才能让一条直线经过反演变换后保持不变？ 怎样才能让一个圆经过反演变换后保持不变？ 怎样作线段 a、b 的比例中项 c？ 什么叫圆的幂？怎样作出圆的幂？ 什么是圆的根轴（或等幂轴）？怎样作出圆的根轴？ 什么是圆的根心？怎样作出圆的根心？ 什么叫相（位）似中心？怎样作出相（位）似中心？ 什么叫相（位）似点？什么叫正相（位）似点？什么叫逆相似点？ 什么叫两圆周的共同幂？ 什么叫相似轴？怎样作出相似轴？ 阿波罗尼斯问题之一：点点点 阿波罗尼斯问题之二：线线线 阿波罗尼斯问题之三：点线线 阿波罗尼斯问题之四：点点线 阿波罗尼斯问题之五：点点圆 阿波罗尼斯问题之六：点圆圆 阿波罗尼斯问题之七：点线圆 阿波罗尼斯问题之八：线圆圆 阿波罗尼斯问题之九：线线圆 阿波罗尼斯问题之十：圆圆圆 米勒问题和米勒定理2第 01 个问题： 阿波罗尼斯是一个什么样的人？ 个问题： 阿波罗尼斯是一个什么样的人？ 阿波罗尼斯，Apollonius，有时也翻译为“阿波罗尼奥斯” ，古希腊大数学家，生活在公 元前 260 年到公元前 190 年，著有《论相切》和《圆锥曲线》 。
修正莫比乌斯反演公式及其在物理学中的应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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位似变换将圆仍映射为圆证明-回复位似变换将圆仍映射为圆的证明位似变换（similar transformation）是一种保持形状的变换，它通过对图形进行缩放、旋转和平移来改变其尺寸和位置，而不改变其形状。
在几何学中，我们知道圆是一个由等距离于圆心的点构成的图形。
现在，我们将探讨一种证明位似变换将圆仍映射为圆的方法。
首先，让我们回顾一下圆的定义和特性。
圆是由一组等距离于圆心的点组成的，这个等距离被称为半径。
无论图形如何变换，只要保持圆心不变，并且保持所有点到圆心的距离不变，那么图形仍然是一个圆。
现在让我们考虑一个位似变换，假设我们有一个圆，经过缩放、旋转和平移，得到了一个新的图形。
我们需要证明的是，这个新的图形仍然是一个圆。
首先，我们考虑缩放。
缩放是通过乘以一个比例因子来改变图形的尺寸。
对于一个圆来说，所有点到圆心的距离都是相等的，即半径相等。
如果我们将每个点到圆心的距离都乘以同一个比例因子，那么这些距离仍然是相等的。
因此，在缩放过程中，圆的半径仍然保持不变，图形仍然是一个圆。
接下来，我们考虑旋转。
旋转是通过围绕一个中心点旋转图形来改变其方向。
对于一个圆来说，圆心就是旋转的中心点。
无论如何旋转，圆的半径仍然是圆心到圆上每个点的距离，因此在旋转过程中，圆的形状保持不变，图形仍然是一个圆。
最后，我们考虑平移。
平移是通过将图形沿着一个特定的方向移动一定的距离来改变其位置。
对于一个圆来说，圆心是一个固定点，因此无论如何平移，圆心的位置保持不变。
同时，所有点到圆心的距离也保持不变。
因此，在平移过程中，圆的形状保持不变，图形仍然是一个圆。
通过以上论证，我们可以得出结论：位似变换将圆仍映射为圆。
因为位似变换只对图形进行缩放、旋转和平移，不改变它们的形状，而圆的形状由等距离于圆心的点组成，任何位似变换都会保持这种等距离的关系，因此图形仍然是圆。
综上所述，我们证明了位似变换将圆仍映射为圆。
这一结论在几何学中被广泛应用，它不仅帮助我们理解和分析图形的变换，还为我们解决问题提供了重要的工具和方法。
课程类型数学
“平面几何配极与反演变换1”
讲义编号：
配极与反演一般在难度较高的竞赛中才会涉及，但了解其特性对于理解平面几何最基本两种元素：直线与圆的关系非常有帮助。
所以仍然希望学生能有所涉猎。
1.调和线束：
定义1.1：设A、B、C、D是同一直线上一次排列的四个点，若AC AD
CB DB
，则称A、B、C、D为调和点列，或称
点C、D调和分割线段AB（易知这和“点A、B调和分割线段CD”是等价的）。
由定义容易得出如下结论：第四调和点唯一
由定义我们有两个基本图形：
图 1 基本图形1
基本图形1：若已知E、B调和分割线段AR，F、P调和分割线段BC。
连接AC、PE交于D。
则有结论EC、BD、
AF 、PR 共点。
证明：设EC 与PR 交于O ，我们证明BOD 共线即可：
已知 BA BR AE RE
= 又PE 截ABC ，有
1EA BC PD AB CP DE
⋅⋅= PR 截EBC ，有1CP BR EO PB RE OC
⋅⋅= 将以上三式带入，整理有1CB PD EO BP DE OC ⋅⋅=，为直线DB 截ECP ，所以BOD 共线
基本图形2：若AD 平分∠BAC ，AE 为∠BAC 外角平分线，则有结论B 、D 、C 、E 为调和点列
图 2 基本图形2
定义1.2：若从直线外一点P 引射线P A 、PB 、PC 、PD ，则称他们为调和线束。
我们有结论任意一条直线与调和线束相交则交点四点组成调和点列。
给出证明：设APB α∠=，BPC β∠=，CPD γ∠=。
2020年北京市顺义区中考数学⼆模试卷-解析版2020年北京市顺义区中考数学⼆模试卷⼀、选择题（本⼤题共8⼩题，共16.0分）1. 如图所⽰，l 1//l 2，则平⾏线l 1与l 2间的距离是( )A. 线段AB 的长度B. 线段BC 的长度C. 线段CD 的长度D. 线段DE 的长度2. ?5的倒数是( )A. ?5B. 15C. ?15D. 53. 如图，平⾯直⾓坐标系xOy 中，有A 、B 、C 、D 四点．若有⼀直线l 经过点(?1,3)且与y 轴垂直，则l 也会经过的点是( )A. 点AB. 点BC. 点CD. 点D4. 如果a 2+4a ?4=0，那么代数式(a ?2)2+4(2a ?3)+1的值为( )A. 13B. ?11C. 3D. ?3 5. 如图，四边形ABCD 中，过点A 的直线l 将该四边形分割成两个多边形，若这两个多边形的内⾓和分别为α和β，则α+β的度数是( ) A. 360° B. 540° C. 720° D. 900°6. 《九章算术》是中国古代重要的数学著作，其中“盈不⾜术”记载：今有共买鸡，⼈出九，盈⼗⼀；⼈出六，不⾜⼗六．问⼈数鸡价各⼏何？译⽂：今有⼈合伙买鸡，每⼈出九钱，会多出11钱；每⼈出6钱，⼜差16钱．问⼈数、买鸡的钱数各是多少？设⼈数为x ，买鸡的钱数为y ，可列⽅程组为( )A. {9x +11=y6x +16=yB. {9x ?11=y6x ?16=yC. {9x +11=y6x ?16=yD. {9x ?11=y6x +16=y7.去年某果园随机从甲、⼄、丙、丁四个品种的葡萄树中各采摘了10棵，每个品种的10棵产量的平均数?(22甲⼄丙丁x?24242320S2 1.9 2.12 1.9今年准备从四个品种中选出⼀种产量既⾼⼜稳定的葡萄树进⾏种植，应选的品种是()A. 甲B. ⼄C. 丙D. 丁8.正⽅形ABCD的边AB上有⼀动点E，以EC为边作矩形ECFG，且边FG过点D.设AE=x，矩形ECFG的⾯积为y，则y与x之间的关系描述正确的是()A. y与x之间是函数关系，且当x增⼤时，y先增⼤再减⼩B. y与x之间是函数关系，且当x增⼤时，y先减⼩再增⼤C. y与x之间是函数关系，且当x增⼤时，y⼀直保持不变D. y与x之间不是函数关系⼆、填空题（本⼤题共8⼩题，共16.0分）9.分解因式：2mn2?2m=______．10.图中的四边形均为矩形，根据图形，写出⼀个正确的等式：______．______0.5．11.⽐较⼤⼩：√5?1212.如图，在每个⼩正⽅形的边长为1cm的⽹格中，画出了⼀个过格点A，B的圆，通过测量、计算，求得该圆的周长是______cm.(结果保留⼀位⼩数)13.如图，∠MAN=30°，点B在射线AM上，且AB=2，则点B到射线AN的距离是______．14.如图，Rt△ABC中，∠C=90°，在△ABC外取点D，E，使AD=AB，AE=AC，且α+β=∠B，连结DE.若AB=4，AC=3，则DE=______．15.数学活动课上，⽼师拿来⼀个不透明的袋⼦，告诉学⽣⾥⾯装有4个除颜⾊外均相同的⼩球，并且球的颜⾊为红⾊和⽩⾊，让学⽣通过多次有放回的摸球，统计摸出红球和⽩球的次数，由此估计袋中红球和⽩球的个数．下⾯是全班分成的三个⼩组各摸球20次的结果，请你估计袋中有______个红球．摸到红球的次数摸到⽩球的次数⼀组137⼆组146三组15516.⽅形的内部及边界通过移转(即平移或旋转)的⽅式，⾃由地从横放移转到竖放，求正⽅形边长的最⼩整数n.”甲、⼄、丙作了⾃认为边长最⼩的正⽅形，先求出该边长x，再取最⼩整数n．甲：如图2，思路是当x为矩形对⾓线长时就可移转过去；结果取n=14．⼄：如图3，思路是当x为矩形外接圆直径长时就可移转过去；结果取n=14．丙：如图4，思路是当x为矩形的长与宽之和的√22倍时就可移转过去；结果取n=13．甲、⼄、丙的思路和结果均正确的是______．三、解答题（本⼤题共12⼩题，共68.0分）17.计算：(?2)0+√12cos45°32．18.解不等式：x?13≥x?22+1，并把解集在数轴上表⽰出来．19.已知：关于x的⽅程mx2?4x+1=0(m≠0)有实数根．(1)求m的取值范围；(2)若⽅程的根为有理数，求正整数m的值．20.下⾯是⼩东设计的“以线段AB为⼀条对⾓线作⼀个菱形”的尺规作图过程．已知：线段AB．求作：菱形ACBD．作法：如图，①以点A为圆⼼，以AB长为半径作⊙A；②以点B为圆⼼，以AB长为半径作⊙B，交⊙A于C，D两点；③连接AC，BC，BD，AD．所以四边形ACBD就是所求作的菱形．根据⼩东设计的尺规作图过程，(1)使⽤直尺和圆规，补全图形(保留作图痕迹)；(2)完成下⾯的证明．证明：∵点B，C，D在⊙A上，∴AB=AC=AD(______)(填推理的依据)．同理∵点A，C，D在⊙B上，∴AB=BC=BD．∴______═______=______=______．∴四边形ACBD是菱形．(______)(填推理的依据)．CD，点E是CD 21.已知：如图，在四边形ABCD中，∠BAC=∠ACD=90°，AB=12的中点．(1)求证：四边形ABCE是平⾏四边形；(2)若AC=4，AD=4√2，求四边形ABCE的⾯积．22.为了研究⼀种新药的疗效，选100名患者随机分成两组，每组各50名，⼀组服药，另⼀组不服药，12周后，记录了两组患者的⽣理指标x和y的数据，并制成图1，其中“?”表⽰服药者，“+”表⽰未服药者；同时记录了服药患者在4周、8周、12周后的指标z的改善情况，并绘制成条形统计图2．根据以上信息，回答下列问题：(1)从服药的50名患者中随机选出⼀⼈，求此⼈指标x的值⼤于1.7的概率；(2)设这100名患者中服药者指标y数据的⽅差为S12，未服药者指标y数据的⽅差为S22，则S12______S22；(填“>”、“=”或“<”)(3)对于指标z的改善情况，下列推断合理的是______．①服药4周后，超过⼀半的患者指标z没有改善，说明此药对指标z没有太⼤作⽤；②在服药的12周内，随着服药时间的增长，对指标z的改善效果越来越明显．23.已知：如图，AB是⊙O的直径，△ABC内接于⊙O.点D在⊙O上，AD平分∠CAB交BC于点E，DF是⊙O的切线，交AC的延长线于点F．(1)求证；DF⊥AF；(2)若⊙O的半径是5，AD=8，求DF的长．24.如图，在△ABC中，AB=AC=5cm，BC=6cm，点D为BC的中点，点E为AB的中点．点M为AB边上⼀动点，从点B出发，运动到点A停⽌，将射线DM绕点D顺时针旋转α度(其中α=∠BDE)，得到射线DN，DN与边AB或AC交于点N.设B、M两点间的距离为xcm，M，N两点间的距离为ycm．⼩涛根据学习函数的经验，对函数y随⾃变量x的变化⽽变化的规律进⾏了探究．下⾯是⼩涛的探究过程，请补充完整．(1)列表：按照下表中⾃变量x的值进⾏取点、画图、测量，分别得到了y与x的⼏组对应值：x00.30.5 1.0 1.5 1.8 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 4.8 5.0/cmy2.5 2.44 2.42 2.47 2.79 2.94 2.52 2.41 2.48 2.66 2.93.08 3.2/cm(2)描点、连线：在平⾯直⾓坐标系xOy中，描出补全后的表格中各组数值所对应的点(x,y)，并画出函数y关于x的图象．(3)结合函数图象，解决问题：当MN=BD时，BM的长度⼤约是______cm.(结果保留⼀位⼩数)(x<0)的图象上．25.已知：在平⾯直⾓坐标系xOy中，点A(?1,2)在函数y=mx(1)求m的值；(x<(2)过点A作y轴的平⾏线l，直线y=?2x+b与直线l交于点B，与函数y=mx0)的图象交于点C，与y轴交于点D．①当点C是线段BD的中点时，求b的值；②当BC26.在平⾯直⾓坐标系xOy中，已知抛物线y=mx2?3(m?1)x+2m?1(m≠0)．(1)当m=3时，求抛物线的顶点坐标；(2)已知点A(1,2).试说明抛物线总经过点A；(3)已知点B(0,2)，将点B向右平移3个单位长度，得到点C，若抛物线与线段BC只有⼀个公共点，求m的取值范围．27.已知：在△ABC中，∠ABC=90°，AB=BC，点D为线段BC上⼀动点(点D不与点B、C重合)，点B关于直线AD的对称点为E，作射线DE，过点C作BC的垂线，交射线DE于点F，连接AE．(1)依题意补全图形；(2)AE与DF的位置关系是______；(3)连接AF，⼩昊通过观察、实验，提出猜想：发现点D在运动变化的过程中，∠DAF的度数始终保持不变，⼩昊把这个猜想与同学们进⾏了交流，经过测量，⼩昊猜想∠DAF=______°，通过讨论，形成了证明该猜想的两种想法：想法1：过点A作AG⊥CF于点G，构造正⽅形ABCG，然后可证△AFG≌△AFE…想法2：过点B作BG//AF，交直线FC于点G，构造?ABGF，然后可证△AFE≌△BGC…请你参考上⾯的想法，帮助⼩昊完成证明(⼀种⽅法即可)．28.已知：如图，⊙O的半径为r，在射线OM上任取⼀点P(不与点O重合)，如果射线OM上的点P′，满⾜OP?OP′=r2，则称点P′为点P关于⊙O的反演点．在平⾯直⾓坐标系xOy中，已知⊙O的半径为2．(1)已知点A(4,0)，求点A关于⊙O的反演点A′的坐标；(2)若点B关于⊙O的反演点B′恰好为直线y=√3x与直线x=4的交点，求点B的坐标；(3)若点C为直线y=√3x上⼀动点，且点C关于⊙O的反演点C′在⊙O的内部，求点C的横坐标m的范围；(4)若点D为直线x=4上⼀动点，直接写出点D关于⊙O的反演点D′的横坐标t的范围．答案和解析1.【答案】B【解析】解：如图所⽰，l1//l2，则平⾏线l1与l2间的距离是线段BC的长度．故选：B．利⽤平⾏线间距离的定义判断即可．此题考查了平⾏线的性质，熟练掌握平⾏线的性质是解本题的关键．2.【答案】C【解析】解：?5的倒数是?1；5故选：C．根据倒数的定义即可得出答案．此题主要考查了倒数，倒数的定义：若两个数的乘积是1，我们就称这两个数互为倒数．3.【答案】D 【解析】解：如图所⽰：有⼀直线L通过点(?1,3)且与y轴垂直，故L也会通过D点．故选：D．直接利⽤点的坐标，正确结合坐标系分析即可．此题主要考查了点的坐标，正确结合平⾯直⾓坐标系分析是解题关键．4.【答案】D【解析】解：原式=a2?4a+4+8a?12+1=a2+4a?7，由a2+4a?4=0，得到a2+4a=4，则原式=4?7=?3．故选：D．原式利⽤完全平⽅公式化简，去括号合并得到最简结果，把已知等式变形后代⼊计算即可求出值．此题考查了整式的混合运算?化简求值，熟练掌握运算法则是解本题的关键．5.【答案】B【解析】解：如图：四边形ABCE 的内⾓和为：(4?2)×180°=360°，△ADE 的内⾓和为180°，∴α+β=360°+180°=540°．故选：B ．根据多边形的内⾓和公式计算即可．本题主要考查了多边形的内⾓和，熟记多边形的内⾓和公式是解答本题的关键． 6.【答案】D【解析】解：设⼈数为x ，买鸡的钱数为y ，可列⽅程组为： {9x ?11=y 6x +16=y．故选：D ．直接利⽤每⼈出九钱，会多出11钱；每⼈出6钱，⼜差16钱，分别得出⽅程求出答案．此题主要考查了由实际问题抽象出⼆元⼀次⽅程组，正确得出等量关系是解题关键． 7.【答案】A【解析】解：因为甲品种的葡萄树、⼄品种的葡萄树的平均数丙品种的葡萄树⽐丁品种的葡萄树⼤，⽽甲品种的葡萄树的⽅差⽐⼄品种的葡萄树的⼩，所以甲品种的葡萄树的产量⽐较稳定，所以甲品种的葡萄树的产量既⾼⼜稳定．故选：A ．先⽐较平均数得到甲品种的葡萄树和⼄品种的葡萄树产量较好，然后⽐较⽅差得到甲品种的葡萄树的状态稳定，从⽽求解．本题考查了⽅差：⼀组数据中各数据与它们的平均数的差的平⽅的平均数，叫做这组数据的⽅差．⽅差是反映⼀组数据的波动⼤⼩的⼀个量．⽅差越⼤，则平均值的离散程度越⼤，稳定性也越⼩；反之，则它与其平均值的离散程度越⼩，稳定性越好．也考查了平均数的意义． 8.【答案】C【解析】解：连接DE ，∵S △CDE =12×CE ×GE =12S 矩形ECFG ，同理S△CDE=12S正⽅形ABCD，故y=S矩形ECFG=S正⽅形ABCD，为常数，故选：C．连接DE，△CDE的⾯积是矩形CFGE的⼀半，也是正⽅形ABCD的⼀半，则矩形与正⽅形⾯积相等．此题考查了正⽅形的性质、矩形的性质，连接DE由⾯积关系进⾏转化是解题的关键．9.【答案】2m(n+1(n?1)【解析】解：2mn2?2m=2m(n2?1)=2m(n+1)(n?1)．故答案为：2m(n+1(n?1)．⾸先提取公因式2m，再利⽤平⽅差公式分解因式得出答案．此题主要考查了提取公因式法以及公式法分解因式，正确运⽤乘法公式是解题关键．10.【答案】(x+p)(x+q)=x2+px+qx+pq【解析】解：矩形的⾯积可看作(x+p)(x+q)，也可看作四个⼩矩形的⾯积和，即x2+ px+qx+pq，所以可得等式为：(x+p)(x+q)=x2+px+qx+pq，故答案为：(x+p)(x+q)=x2+px+qx+pq．根据多项式的乘法展开解答即可．此题考查多项式的乘法，关键是根据图形的⾯积公式解答．11.【答案】>【解析】解：∵0.5=12，2<√5<3，∴√5?1>1，∴√5?12>0.5故答案为：>．⾸先把0.5变为12，然后估算√5的整数部分，再根据⽐较实数⼤⼩的⽅法进⾏⽐较即可．此题主要考查了实数的⼤⼩⽐较．此题应把0.5变形为分数，然后根据⽆理数的整数部分再来⽐较即可解决问题．12.【答案】8.9【解析】解：由垂径定理可知，圆的圆⼼在点O处，连接OA，由勾股定理得，OA=√12+12=√2，∴圆的周长=2√2π≈8.9，故答案为：8.9．根据垂径定理确定圆的圆⼼，根据勾股定理求出圆的半径，根据圆的周长公式计算，得到答案．本题考查的是垂径定理、勾股定理的应⽤，掌握弦的垂直平分线经过圆⼼是解题的关键．13.【答案】1【解析】解：如图，过点B作BC⊥AN于点C，∵在直⾓△ABC中，∠A=30°，AB=2，∴BC=12AB=12×2=1.即点B到射线AN的距离是1．故答案是：1．如图，过点B作BC⊥AN于点C，则BC线段的长度即为所求，根据“在直⾓三⾓形中，30°⾓所对的直⾓边等于斜边的⼀半”解答．本题主要考查了点到直线的距离，含30度⾓的直⾓三⾓形，解题的关键是找到符合条件的线段BC．14.【答案】5【解析】解：∵∠C=90°，∴∠B+∠BAC=90°，∵α+β=∠B，∴α+β+∠BAC=90°，即∠DAE=90°，∵AD=AB=4，AE=AC=3，∴DE=√AD2+AE2=5，故答案为：5．根据直⾓三⾓形的性质得到∠DAE=90°，根据勾股定理计算，得到答案．本题考查的是勾股定理，如果直⾓三⾓形的两条直⾓边长分别是a，b，斜边长为c，那么a2+b2=c2．15.【答案】3【解析】解：∵三个⼩组摸到红球的次数为13+14+15=42(次)，∴摸到红球的概率为4220×3=710，∴估计袋中有4×710≈3个红球．故答案为：3．由三个⼩组摸到红球的次数为13+14+15=42次得出袋⼦中红⾊球的概率，进⽽求出红球个数即可．此题主要考查了利⽤频率估计概率，根据⼤量反复试验下频率稳定值(即概率)是解本题的关键．16.【答案】甲【解析】解：∵矩形长为12宽为6，∴矩形的对⾓线长为：√62+122=6√5，∵矩形在该正⽅形的内部及边界通过平移或旋转的⽅式，⾃由地从横放变换到竖放，∴该正⽅形的边长不⼩于6√5，∵13<6√5<15，∴该正⽅形边长的最⼩正数n为14．故甲的思路正确，长⽅形对⾓线最长，只要对⾓线能通过就可以，n=14；故答案为：甲．根据矩形长为12宽为6，可得矩形的对⾓线长为6√5，由矩形在该正⽅形的内部及边界通过平移或旋转的⽅式，⾃由地从横放变换到竖放，可得该正⽅形的边长不⼩于6√5，进⽽可得正⽅形边长的最⼩整数n的值．本题考查了矩形的性质与旋转的性质，熟练运⽤矩形的性质是解题的关键．17.【答案】解：原式=1+√22?√2219=89．【解析】直接利⽤零指数幂的性质以及特殊⾓的三⾓函数值、负整数指数幂的性质分别化简得出答案．此题主要考查了实数运算，正确化简各数是解题关键．18.【答案】解：去分母得：2(x?1)≥3(x?2)+6，去括号得：2x?2≥3x?6+6，移项并合并同类项得：?x≥2，系数化为1得：x≤?2，解集在数轴上表⽰为：．【解析】直接利⽤⼀元⼀次不等式的解法分析得出答案．此题主要考查了解⼀元⼀次不等式，正确掌握解题⽅法是解题关键．19.【答案】解：(1)∵m≠0，∴关于x的⽅程mx2?4x+1=0为⼀元⼆次⽅程，∵关于x的⼀元⼆次⽅程mx2?4x+1=0有实数根，∴△=b2?4ac=(?4)2?4×m×1=16?4m≥0，解得：m≤4．∴m的取值范围是m≤4且m≠0．(2)∵m为正整数，∴m可取1，2，3，4．当m=1时，△=16?4m=12；当m=2时，△=16?4m=8；当m=3时，△=16?4m=4；当m=4时，△=16?4m=0．∵⽅程为有理根，∴m=3或m=4．【解析】(1)根据⽅程的系数结合根的判别式△≥0，即可得出关于m的⼀元⼀次不等式，解之即可得出m的取值范围；(2)由m为正整数可得出m的可能值，将其分别代⼊△=16?4m中求出△的值，再结合⽅程的根为有理数即可得出结论．本题考查了根的判别式以及⼀元⼆次⽅程的解，解题的关键是：(1)牢记“当△≥0时，⽅程有实数根”；(2)根据⽅程的根为有理数，确定m的值．20.【答案】圆的半径AD AC BC BD四边相等的四边形为菱形【解析】解：(1)如图，四边形ACBD为所作；(2)完成下⾯的证明．证明：∵点B，C，D在⊙A上，∴AB=AC=AD(圆的半径相等)，同理∵点A，C，D在⊙B上，∴AB=BC=BD．∴AD=AC=BC=AD，∴四边形ACBD是菱形．(四边相等的四边形为菱形)．故答案为：圆的半径相等；AD、AC、BC、AD；四边相等的四边形为菱形．(1)根据作法画出⼏何图形；(2)利⽤圆的半径相等得到四边形ACBD的边长都等于AB，然后根据菱形的判定可判断四边形ACBD就是所求作的菱形．本题考查了作图?复杂作图：复杂作图是在五种基本作图的基础上进⾏作图，⼀般是结合了⼏何图形的性质和基本作图⽅法．解决此类题⽬的关键是熟悉基本⼏何图形的性质，结合⼏何图形的基本性质把复杂作图拆解成基本作图，逐步操作．也考查了菱形的判定．21.【答案】(1)证明：∵∠BAC=∠ACD=90°，∴AB//EC，∵点E是CD的中点，CD，∴EC=12∵AB=1CD，2∴AB=EC，∴四边形ABCE是平⾏四边形；(2)解：∵∠ACD=90°，AC=4，AD=4√2，∴CD=√AD2?AC2=4，CD，∵AB=12∴AB=2，=AB?AC=2×4=8．∴S平⾏四边形ABCE【解析】(1)根据平⾏线的判定定理得到AB//EC，推出AB=EC，于是得到结论；(2)根据勾股定理得到CD=√AD2?AC2=4，求得AB=2，根据平⾏四边形的⾯积公式即可得到结论．本题考查了平⾏四边形的判定，勾股定理，平⾏四边形的⾯积的计算，正确的识别图形是解题的关键．22.【答案】>②【解析】解：(1)指标x的值⼤于1.7的概率为：3÷50=350=0.06；(2)由图1可知，S12>S22，故答案为：>；(3)由图2可知，推断合理的是②，故答案为：②．(1)根据图1，可以的打指标x的值⼤于1.7的概率；(2)根据图1，可以得到S12和S22的⼤⼩情况；(3)根据图2，可以判断哪个推断合理．本题考查条形统计图、其他统计图、⽅差、概率，解题本题的关键是明确题意，利⽤数形结合的思想解答，这道题⽬属于中考常考题型．23.【答案】(1)证明：连接OD．∵DF是⊙O的切线，∴OD⊥DF，∴∠ODF=90°．∵AD平分∠CAB，∴∠CAD=∠DAB．⼜∵OA=OD，∴∠DAB=∠ADO．∴∠CAD=∠ADO．∴AF//OD．∴∠F+∠ODF=180°．∴∠F=180°?∠ODF=90°．∴DF⊥AF．(2)解：连接DB．∵AB是直径，⊙O的半径是5，AD=8，∴∠ADB=90°，AB=10．∴BD=6．∵∠F=∠ADB=90°，∠FAD=∠DAB，∴△FAD∽△DAB．∴DFBD =ADAB．∴DF=AD?BDAB =8×610=245．【解析】(1)连接OD，根据切线的性质得到∠ODF=90°，根据⾓平分线的定义得到∠CAD=∠DAB，由等腰三⾓形的性质得到∠DAB=∠ADO，等量代换得到∠CAD=∠ADO，推出AF//OD，根据平⾏线的性质即可得到结论；(2)连接DB，根据圆周⾓定理得到∠ADB=90°，根据勾股定理得到BD=6，再根据相似三⾓形的判定与性质即可求解．本题考查了切线的性质，相似三⾓形的判定与性质，⾓平分线的定义，勾股定理，正确的作出辅助线是解题的关键．24.【答案】1.7，1.9，4.7【解析】解：(1)x=BM=1.8，在△MBD中，BD=3，cos∠B =35，设cosB =cosβ，tanβ=43，过点M 作MH ⊥BD 于点H ，则BH =BMcosβ=1.8×35=1.08，同理MH =1.44， HD =BD ?BH =3?1.08=1.92， MD =√MH 2+HD 2=2.4， MD 2=HD 2+MH 2=9，则BD 2=BM2+MD 2，故∠BMD =90°，则y =MN =MDtanβ=(DBsinβ)tanβ=2.4×43=3.2，补全的表格数据如下： x/cm 00.3 0.5 1.0 1.5 1.8 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 4.8 5.0y/cm 2.5 2.44 2.42 2.47 2.79 3.2 2.94 2.52 2.41 2.48 2.66 2.9 3.08 3.2(3)当MN =BD 时，即y =3，从图象看x 即BM 的长度⼤约是1.7，1.9，4.7；故答案为：1.7，1.9，4.7(填的数值上下差0.1都算对)．(1)证明∠BMD =90°，则y =MN =MDtanβ=(DBsinβ)tanβ=2.4×43=3.2； (2)描点、连线得函数图象；(3)当MN =BD 时，即y =3，从图象看x 的值即可．本题为动点问题的函数图象，涉及到解直⾓三⾓形、函数作图等，此类题⽬难点于弄懂x 、y 代表的意义，估计或计算解出表格空出的数据．25.【答案】解：(1)把A(?1,2)代⼊函数y =mx (x <0)中，∴m =?2；(2)①过点C 作EF ⊥y 轴于F ，交直线l 于E ，∵直线l//y 轴，∴EF ⊥直线l ．∴∠BEC =∠DFC =90°．∵点A 到y 轴的距离为 1，∴EF =1．∵直线 l//y 轴，∴∠EBC =∠FDC ．∵点C 是BD 的中点，∴CB =CD ．∴△EBC≌△FDC(AAS)，∴EC =CF ，即CE =CF =12．∴点C 的横坐标为?12．把x =?12代⼊函数y =?2x 中，得y =4．∴点C 的坐标为(?12,4)，把点C 的坐标为(?12,4)代⼊函数y =?2x +b 中，得b =3；②当C 在下⽅时，C(12,?4)，把C(12,?4)代⼊函数y =?2x +b 中得：?4=?2×12+b ，得b =?3，则BC ?3，故b 的取值范围为b >?3．【解析】(1)根据待定系数法求得即可；(2)①根据题意求得C 点的坐标，然后根据待定系数法即可求得b 的值；②根据①结合图象即可求得．本题考查了反⽐例函数综合运⽤，主要考查的是⼀次函数和反⽐例函数的交点问题，待定系数法求反⽐例的解析式，求得C点的坐标是解题的关键．26.【答案】解：(1)把m=3代⼊y=mx2?3(m?1)x+2m?1中，得y=3x2?6x+ 5=3(x?1)2+2，∴抛物线的顶点坐标是(1,2)．(2)当x=1时，y=m?3(m?1)+2m?1=m?3m+3+2m?1=2．∵点A(1,2)，∴抛物线总经过点A．(3)∵点B(0,2)，由平移得C(3,2)．①当抛物线的顶点是点A(1,2)时，抛物线与线段BC只有⼀个公共点．由(1)知，此时，m=3．②当抛物线过点B(0,2)时，将点B(0,2)代⼊抛物线表达式，得2m?1=2．>0．∴m=32此时抛物线开⼝向上(如图1)．∴当0时，抛物线与线段BC只有⼀个公共点．2③当抛物线过点C(3,2)时，将点C(3,2)代⼊抛物线表达式，得9m?9(m?1)+2m?1=2．∴m=?3<0．此时抛物线开⼝向下(如图2)．∴当?3综上，m的取值范围是m=3或0或?32【解析】(1)求出抛物线的解析式，由配⽅法可得出答案；(2)把x=1，y=2代⼊y=mx2?3(m?1)x+2m?1，可得出答案；(3)分三种情况：①当抛物线的顶点是点A(1,2)时，抛物线与线段BC只有⼀个公共点，求出m=3；②当抛物线过点B(0,2)时，将点B(0,2)代⼊抛物线表达式，得2m?1=2.解得m=3，2则当0时，抛物线与线段BC只有⼀个公共点．2③当抛物线过点C(3,2)时，将点C(3,2)代⼊抛物线表达式，得m=?3<0.则当?3<m<0时，抛物线与线段BC只有⼀个公共点．本题是⼆次函数综合题，考查了⼆次函数的图象及其性质，⼆次函数图象上点的坐标特征，平移的性质等知识，熟练利⽤数形结合的解题⽅法是解决本题的关键．27.【答案】AE⊥DF45【解析】解：(1)补全图形如图1：(2)AE与DF的位置关系是：AE⊥DF，理由是：∵点B关于直线AD的对称点为E，∴AB=AE，BD=DE，∵AD=AD，∴△ABD≌△AED(SSS)，∴∠AED=∠B=90°，∴AE⊥DF；故答案为：AE⊥DF；(3)猜想∠DAF=45°；想法1：证明如下：如图2，过点A做AG⊥CF于点G，依题意可知：∠B=∠BCG=∠CGA=90°，。
阅读理解型问题（专题4）——合情推理【考点透视】阅读理解型问题在近年的全国各地的中考试题中频频出现，特别引人注目，这些试题不再囿于教材的内容及其方法，以新颖别致的取材、富有层次和创造力的设问独树一帜．这些试题中还常常出现新的概念和方法，不仅要求学生理解这些新的概念和方法，而且要灵活运用这些新的概念和方法去分析、解决一些简单的问题．在阅读理解型问题中，除了考查学生的分析分析、综合、抽象、概括等演绎推理能力，即逻辑推理能力外，还经常考查学生的观察、猜想、不完全归纳、类比、联想等合情推理能力，考查学生的直觉思维．因此，这类问题需要学生通过对阅读材料的阅读理解，然后进行合情推理，就其本质进行归纳加工、猜想、类比和联想，作出合情判断和推理， 【典型例题】例1．已知正数a 和b ，有下列命题：（1）a ＋b ＝2，ab ≤1； （2）a ＋b ＝3，ab ≤23； （3）a ＋b ＝6，ab ≤3．根据以上三个命题所提供的规律猜想：若a ＋b ＝9，ab ≤ ．（2000年北京市东城区中考试题）分析：观察（1）、（2）、（3）中的数字规律：不等号右边的数都是等号右边的数的21，由此可以作出猜想．解：ab ≤29． 说明：本题要求直接通过不完全归纳，总结规律，猜想结论． 例2．例2．（1）判断下列各式是否成立，你认为成立的请在括号内打“√”，不成立的打“×”．①322322=+（ ）；②833833=+（ ）； ③15441544=+（ ）； ④24552455=+（ ）． （2）你判断完以上各题之后，发现了什么规律？请用含有n 的式子将规律表示出来，并注明n 的取值范围： ．图4—1AD nB CD 1 D 2D 3E 1 E 2 E 3 E n 图4—2（3）请用数学知识说明你所写式子的正确性．（2000年江苏省常州市中考试题）分析：判断式子①、②、③、④内在的规律时可以发现：①中3＝2 2－1；②中8＝3 2－1；③中15＝4 2－1；④中24＝5 2－1．这样就可以统一用含n 的式子表示出来．解：（1）①√；②√；③√；④√．（2）12-+n n n ＝n 12-n n．其中n 为大于1的自然数． （3）12-+n n n ＝123-n n ＝122-⋅n n n ＝n 12-n n ． 说明：本题虽然需要说明所写式子的正确性，但本题主要考查学生的合情推理能力，即用含有n 的式子将规律表示出来．例3．下列每个图是由若干盆花组成的形如三角形的图案，每条边（包括两个顶点）有n (n ＞1)盆花，每个图案花盆的总数是S ．按此规律推断，S 和n 的关系式是 ．（2000年山西省中考试题）分析：由正三角形每条边的花盆数n 与花盆的总数S 之间的关系，可以看出S 总是比n 的3倍少3． 解：S ＝3n －3．说明：本题的答案不唯一，其它形式也可以． 例4． 如图4—2所示，在△ABC 中，BC ＝a ，若D 1、E 1分别是AB 、AC 的中点，则D 1E 1＝a 21； 若D 2、E 2分别是D 1B 、E 1C 的中点，则D 2E 2＝a a a 43)2(21=+； 若D 3、E 3分别是D 2B 、E 2C 的中点，则D 3E 3＝a a a 87)43(21=+；…………若D n 、E n 分别是D 1-n B 、E 1-n C 的中点，则D n E n ＝ （n ≥1，且n 为整数）．（2001年山东省济南市中考试题）分析：因为12121=；2221243-=；3321287-=；……，所以D n E n 也可以用含数字2的式子来表示．解：D n E n ＝11212---n n （n ≥1，且n 为整数）．说明：寻找数字规律，应把已给的数写成有规律的一组数．n ＝2，S ＝3 n ＝3，S ＝6 n ＝4，S ＝9例5．问题：你能很快算出19952吗？为了解决这个问题，我们考察个位上的数为5的自然数的平方．任意一个个位数为5的自然数可写成10•n＋5，即求（10•n＋5）2的值（n为自然数）．你试分析n＝1，n＝2，n＝3，…，这些简单情况，从中探索规律，并归纳、猜想出结论（在下面空格内填上你的探索结果）．（1）通过计算，探索规律：152＝225可写成100×1（1＋1）＋25，252＝625可写成100×2（2＋1）＋25，352＝1225可写成100×3（3＋1）＋25，452＝2025可写成100×4（4＋1）＋25，……752＝5625可写成，852＝7225可写成，……（2）从第（1）的结果，归纳、猜想得：（10n＋5）2＝．（3）根据上面的归纳、猜想，请算出：19952＝．（1999年福建省三明市中考试题）分析：在对这些式子进行规律探索的时候，要找出哪些数是不变的，哪些数是随式子的序号变化而逐步变化的．然后就可以用n来表示这些逐步变化的数．解：（1）100×7（7＋1）＋25；100×8（8＋1）＋25．(2)100n2＋100n＋25100n（n＋1）＋25．(3) 100×199（199＋1）＋25＝3980025．说明：本题不仅要求归纳猜想和探索规律，而且要运用归纳猜想得出的结论解决问题．例6．如图4—3，在平面上，给定了半径为r的圆O，对于任意点P，在射线OP上取一点P＇，使得OP·OP＇＝r 2 ，这种把点P变为点P＇的变换叫做反演变换，点P与点P＇叫做互为反演点．图4—3 图4—4（1） 如图4—4，⊙O 内外各一点A 和B ，它们的反演点分别为A ＇和B ＇．求证：∠A ＇＝∠B ； （2） 如果一个图形上各点经过反演变换得到的反演点组成另一个图形，那么这两个图形叫做互为反演图形．①选择：如果不经过点O 的直线l 与⊙O 相交，那么它关于⊙O 的反演图形是（ ）． (A)一个圆 (B)一条直线 (C)一条线段 (D)两条射线 ②填空：如果直线l 与⊙O 相切，那么它关于⊙O 的反演图形是 ，该图形与圆O 的位置关系是 ．（2001年江苏省南京市中考试题）分析：求解本题首先要理解“反演变换”的意义，并理解圆内的点的反演点在圆外，圆上的点的反演点在圆上，圆外的点的反演点在圆内；其次，第（2）题的第①小题，由于直线与圆的交点的反演点是它本身，因此只要在该直线的圆内、圆外部分各取几点，画出反演点，便可推测该直线的反演图形．另外，第（2）题的第②小题，由于直线与圆的切点的反演点是它本身，因此只要在该直线上取几点，画出反演点，便可推测该直线的反演图形．（1）证明：∵A 、B 的反演点分别是A’、B’，∴OA ·OA’＝r 2，OB ·OB’＝r 2． ∴OA ·OA’＝OB ·OB’，即''OA OBOB OA ． ∵∠O ＝∠O ，∴△ABO ∽△B’A’O ． ∴∠A’＝∠B ．． （2）解：①A ．②圆；内切．说明：本题主要考查学生通过观察、分析，从特殊的点的研究归纳、推测图形形状的合情推理能力．另外，还可以研究下列问题：如果直线⊙O’与⊙O 相切，那么它关于⊙O 的反演图形是什么？该图形与圆O 的位置关系是是什么？例7．阅读下面材料：对于平面图形A ，如果存在一个圆，使图形A 上的任意一点到圆心的距离都不大于这个圆的半径，则称图形A 被这个圆所覆盖．对于平面图形A ，如果存在两个或两个以上的圆，使图形A 上的任意一点到其中某个圆的圆心的距离都不大于这个圆的半径，则称图形A 被这些圆所覆盖．例如：图4—5中的三角形被一个圆所覆盖，图4—6中的四边形被两个圆所覆盖．回答下列问题：（1）边长为1cm 的正方形被一个半径为r 的圆所覆盖，r 的最小值是 cm ； （2）边长为1cm 的等边三角形被一个半径为r 的圆所覆盖，r 的最小值是 cm ； （3）长为2cm ，宽为1cm 的矩形被两个半径为r 的圆所覆盖，r 的最小值是 cm ， 这两个圆的圆心距是 cm.（2003年江苏省南京市中考试题）图4—5图4—6分析：本题首先要理解图形被圆所覆盖的定义，其次，可以推测正方形、等边三角形被一个半径为r 的圆所覆盖，r 取最小值时，显然这个圆就是正方形、等边三角形的外接圆．而第（3）题可把长为2cm ，宽为1cm 的矩形分割成两个边长为1 cm 的正方形，根据第（1）题，不难得到结论．解：（1）22； （2）33； （3）22，1． 说明：本题的合情推理是建立在空间想象的基础上，并把问题转化为多边形的外接圆问题．另外，还可以研究下列问题：1．如果边长为1cm ，有一个锐角是60°的菱形被一个半径为r 的圆所覆盖，那么r 的最小值是多少？2．如果上低和腰长都是1cm ，下低长是2cm 的梯形被一个半径为r 的圆所覆盖，那么r 的最小值是多少？【习题4】1．观察下列各式，你会发现什么规律？3×5＝15，而15＝42－1； 5×7＝35，而35＝62－1；11×13＝143，而143＝122－1； ……请你猜想到的规律用只含一个字母的式子表示出来： ．（2000年山东省济南市中考试题）2．观察下列顺序排列的等式：9×0＋1＝1， 9×1＋2＝11， 9×2＋3＝21， 9×3＋4＝31， 9×4＋5＝41， ……猜想：第n 个等式（n 为正整数）应为 ．（2003年北京市中考试题）3．观察下列各式： 1×3＝12＋2×1， 2×4＝22＋2×2， 3×5＝32＋2×3，……请你将猜想到的规律用自然数n （n ≥1）表示出来： ．（2003年福建省福州市中考试题）4．观察以下等式：1×2＝31×1×2×3；1×2＋2×3＝31×2×3×4；1×2＋2×3＋3×4＝31×3×4×5；1×2＋2×3＋3×4＋4×5＝31×4×5×6；……根据以上规律，请你猜测：1×2＋2×3＋3×4＋4×5＋…＋n ×（n ＋1）＝ ．（2001年山东省威海市中考试题）5．将正偶数按下表排成5列：第1列 第2列 第3列 第4列 第5列第1行 2 4 6 8 第2行 16 14 12 10 第3行 18 20 22 24 …… …… 28 26根据上面的排列规律，则2000应在（ ）．A ．第125行，第1列B ．第125行，第2列C ．第250行，第1列D ．第250行，第2列（2001年湖北省荆州市中考试题）6．细心观察图形4—7，认真分析各式，然后解答问题． 21,21)1(12==+S ； 22,31)2(22==+S ； 23,41)3(32==+S ； ……（1）请用含有n （n 是正整数）的等式表示上述变化规律； （2）推算出OA 10的长；（3）求出S 1 2＋S 2 2＋S 3 2＋…＋S 10 2的值．（2003年山东省烟台市中考试题）7．(1)阅读下面材料：点A 、B 在数轴上分别表示实数a 、b ，A 、B 两点之间的距离表示为|AB |．当A 、B 两点中有一点在原点时，不妨设点A 在原点， 如图4—8，|AB |＝|OB |＝|b |＝|a －b |； 当A 、B 两点都不在原点时，①如图4—9，当点A 、B 都在原点右边时，则 |AB |＝|OB |－|OA |＝|b |－|a |＝b －a ＝|a －b |； ②如图4—10，当点A 、B 都在原点左边时，则O (A ) B图4—8O B A图4—9O A B 图4—10O A 2 A 4A 1 …1 A 5S 3 S 5 S 2S 1 S 41 1 1A 6 A 3…图4—7|AB |＝|OB |－|OA |＝|b |－|a |＝－b －(－a )＝|a －b |；③如图4—11，当点A 、B 在原点的两边时，则 |AB |＝|OA |+|OB |＝|a |+|b |＝a +(－b )＝|a －b |. 综上，数轴上A 、B 两点之间的距离|AB |＝|a －b |.(2)回答相应问题：①数轴上表示2和5的两点之间的距离是 ，数轴上表示－2和－5的两点之间的距离是 ，数轴上表示1和－3的两点之间的距离是 ． ②数轴上表示x 和－1的两点A 和B 之间的距离是 ，如果|AB |=2，那么x 为 ． ③当代数式|x ＋1|＋|x －2|取最小值时，x 相应的取值范围是 .（2002年江苏省南京市中考试题）8．如图4—12，在正方形ABCD 中，E 是AD 的中点，F 是 BA 延长线上一点， AF =21AB ． （1）求证：△ABE ≌△ADF ． （2）阅读下面材料：如图4—13，把△ABC 沿直线BC 平行移动线段BC 的长度，可以变到△ECD 的位置； 如图4—14，以BC 为轴把△ABC 翻折180°，可以变到△DBC 的位置； 如图4—15，以点A 为中心，把△ABC 旋转180°，可以变到△AED 的位置．象这样，其中一个三角形是由另一个三角形按平行移动、翻折、旋转等方法变成的．这种只改变位置，不改变形状大小的图形变换，叫做三角形的全等变换． （3）回答下列问题：①在图4—12中，可以通过平行移动、翻折、旋转中的哪一种方法，使△ABE 变到 △ADF 的位置？答： ． ②指出图4—12中线段BE 与DF 之间的关系．答： ．（2000年江苏省南京市中考试题）9．在△ABC 中，D 为BC 边的中点，E 为AC 边上的任意一点，BE 交AD 于点O ．某学生研究这一问题时，发现了如下事实．EDCBADCBAEDCA图4—13 图4—14 图4—15FABC D E图4—12OA B a 图4—11图4—16E A B C O D图4—17 B C A D EOB C A 图4—18 D E O C A 图4—19 D F EO①当11121+==AC AE 时，有21232+==AD AO （如图4－16）； ②当21131+==AC AE 时，有22242+==AD AO （如图4－17）； ③当31141+==AC AE 时，有32252+==AD AO （如图4－18）． 在图4－19中，当n AC AE +=11时，参照上述研究结论，请你猜想用n 表示ADAO的一般结论，并给出证明（其中n 是正整数）．（2001年河北省中考试题）10．某厂要制造能装250毫升(1毫升＝1厘米3 )饮料的铝制圆柱形易拉罐，易拉罐的侧壁厚度和底部的厚度都是0.02厘米，顶部厚度是底部厚度的3倍，这是为了防止“呯”的一声打开易拉罐时把整个顶盖撕下来．设一个底面半径是x 厘米的易拉罐的用铝量是y 厘米3． （1）利用用铝量＝底圆面积×底部厚度＋顶圆面积×顶部厚度＋侧面积×侧壁厚度)求y 与x 之间的函数关系式；（2②根据上表推测：要使用铝量y （厘米）的值尽可能小，底面半径x （厘米）的值所在范围是( )．A ．1.6≤x ≤2.4B ．2.4＜x ＜3.2C ．3.2≤x ≤4（2002年江苏省南京市中考试题）11．如图20，正方形ABCD 和正方形EFGH 对角线BD 、FH 都在直线l 上．O 1、O 2 分别是正方形的中心，O 1D ＝2，O 2F ＝1，线段O 1O 2的长叫做两个正方形的中心距．．．．当中心O 2在直线l 上平移时，正方形EFGH 也随之平移，在平移时正方形EFGH 的形状、大小没有改变．（1）当中心O 2在直线l 上平移到两个正方形只有一个公共点时，中心距O 1O 2 ＝ ． （2）随着中心O 2在直线l 上的平移，两个正方形的公共点的个数还有哪些变化？并求出相对应的中心距的值或取值范围（不必写出计算过程 ）．（2003年江苏省徐州市中考试题）图4—20【习题4】1．解：（2n －1）（2n ＋1）＝（2n ）2－1． 2．解：9（n －1）＋n ＝10（n －1）＋1． 3．解： n （n ＋2）＝n 2 ＋2n ．4．解：1×2＋2×3＋3×4＋4×5＋…＋n ×（n ＋1）＝31×n ×（n ＋1）×（n ＋2）．5．解：选C ．6．解：（1）2,11)(2nS n n n =+=+． （2）∵OA 1＝1，OA 2＝2，OA 3＝3，…， ∴OA 10＝10．（3）S 1 2＋S 2 2＋S 3 2＋…＋S 10 2＝2)21(＋2)22(＋2)23(＋…＋2)210(＝41（1＋2＋3＋…＋10） ＝455． 7．解：（1）3，3，4；（2）∣x ＋1∣，－3或1； （3）－1≤x ≤2． 8．解：（1）证明：在正方形ABCD 中， ∵ AB=AD ，AD ⊥AB ， ∴∠BAE =∠DAF =90°．∵AE =21AD ，AF =21AB ， ∴AE =AF ．∴△ABE ≌△ADF ．（3）①答：△ABE 绕点A 逆时针旋转90度到△ADF 的位置． ②答：BE =DF ，且BE ⊥DF ．9．解：根据题意，可以猜想：当n AC AE +=11时，有n AD AO +=22成立． 证明：过D 作DF ∥BE 交AC 于点F ．∵D 是BC 的中点， ∴F 是EC 的中点． ∵n AC AE +=11， ∴n EC AE 1=． ∴nEF AE 2=．∴nAF AE +=22． ∵DF ∥BE ， ∴nAF AE AD AO +==22． 10．解：（1）解：222250202.0302.0xx x x y ππππ⋅+⋅⋅+⋅=·0.02 =xx 102522+π． （2）B ．11．解：．（1）2，1． （2）3．（3）①当1＜O 1O 2＜3时，两个正方形有2个公共点；②当O 1O 2＝1时，两个正方形有无数个公共点；③当O 1O 2 ＜1，或O 1O 2＞3时，两个正方形没有公共点．。
浅谈分式线性变换的性质及应用1 分式线性变换的定义在复变函数中，如果)(z f w =在区域D 内是单叶且保角的，则称它为D 内的共形映射. 形如dcz baz w ++=(1)其中0≠-bc ad 且R d c b a ∈,,,,称为分式线性变换,简记为)(z L w =,可变形为acw bdw z -+-=('1)且(1)式总可以分解成下列简单类型变换的组合: (Ⅰ)h kz w += (0≠k ) 称为整线性变换 (Ⅱ)zw 1=称为反演变换 由上可知分式线性变换是共形映射中的一种常见的基本变换,是扩充复平面到自身的一对一的映射.德国数学家A.F.Mobius 对此作过大量的研究,所以在很多文献中分式线性变换也称为Mobius 变换.2 分式线性变换的性质分式线性变换作为共形映射的一种基本变换,具有四个重要的性质,这些性质使它具有了很多的优点:在处理边界为圆弧或直线的区域变换中发挥了重要的作用,使复杂问题简单化.下面将给出它的四个重要性质.2.1 分式线性变换的保形性 定义1)289](1[P 二曲线在无穷远点处的交角为α,就是指它们在反演变换下的像曲线在原点处的交角为α.按照上面的定义,反演变换在0=z 及∞=z 处是保角的,且整线性变换在扩充z 平面上是保角(形)的,由此我们得出 定理1)290](1[P 分式线性变换(1)在扩充z 平面上是保形的.2.2 分式线性变换的保交比性 定义2)291290](1[-P 扩充z 平面上有顺序的四个相异点1z ,2z ,3z ,4z 构成下面的量,称为它们的交比,记为(1z ,2z ,3z ,4z )(1z ,2z ,3z ,4z )=2414z z z z --:2313z z z z --注 当四点中有一个点为∞时,应将包含此点的项用1代替. 定理2 在分式线性变换下,四点的交比不变. 证明 设 dcz baz w i i i ++= 4,3,2,1=i则))(())((d cz d cz z z bc ad w w j i j i j i ++--=- (j i ≠)利用上式可得(1w ,2w ,3w ,4w )=23132414:w w w w w w w w ----=2414z z z z --:2313z z z z --=(1z ,2z ,3z ,4z ) 证完.2.3 分式线性变换的保对称点性 定义3)294](1[P 1z ,2z 关于圆周γ:R a z =-对称是指1z ,2z 都在过圆心a 的同一条射线上,且合221R a z a z =--.此外,我们规定圆心a 与点∞关于γ对称. 在介绍定理之前先引入一引理如下: 引理)295](1[P 扩充z 平面上两点1z ,2z 关于圆周γ对称的充要条件是通过1z ,2z 的任意圆周都与γ正交.定理3 设扩充z 平面上两点1z ,2z 为关于圆周C 的一对对称点,那么在分式线性变换)(z L w =下,它们的象点1w =)(),(221z L w z L =两点也是关于圆周C 的象曲线圆周Γ的一对对称点.证明 设 过1w 及2w 的任何圆周'Γ,都是过1z ,2z 的圆周'C 由分式线性变换（1）变换而来,由上面的引理, 过1z ,2z 的任意圆周'C 都与C 正交,根据分式线性变换的保形性,过1w ,2w 的任何圆周'Γ与圆周Γ正交,又由引理知1w ,2w 关于Γ对称.证完.2.4 分式线性变换的保圆(周)性定理4 在分式线性变换(1)下,扩充z 平面上的圆周共形映射成扩充w 平面上的圆周. 证明 在圆周方程0)(22=++++D Cy Bx y x A (2) 中,令2_z z x +=,iz z y 2_-=,_22z z y x =+则(2)变为0___=+++D z z z Az ββ (3) 注 ,,,,R D C B A ∈AD >2β(在0=A 时,表示一直线),)(21iC B -=β. 在分式线性变换(1)下,利用('1)及 _______aw c b w d z -+-=(3)式变成扩充w 平面上的圆周0___=+++F w w w Ew γγ 其中Aba Dab a b a b Ab F cDc d c d c d Ad E -=++-=++-=γββββ__________)()(都是实数(在0=E 时,方程表示直线) 证完.3 分式线性变换的应用分式线性变换从几何角度“形”的方面对解析函数进行研究，是复变函数的重要组成部分，在复变函数中它在处理边界为圆弧或直线的区域变换中具有重要的作用,即任给两个圆周(或直线)C 及Γ,必存在一个分式线性变换,它把C 保形变换到Γ,若在C 上按逆时针方向取三个点)3,2,1(=i z i 相应地变到Γ上也是按逆时针方向的三个点)3,2,1(=i w i ,且这个分式线性变换将C 所围的左(右)侧区域变到Γ所围的左(右)侧区域;若在C 上按逆时针方向取的三个点)3,2,1(=i z i 相应地变到Γ上按顺时针方向的三个点)3,2,1(=i w i ,则这个分式线性变换将C 所围的左(右)侧区域变到Γ所围的右(左)侧区域.下面是几个典型的分式线性变换.3.1 将上半平面共形映射成上半平面的分式线性变换例1 把上半z 平面共形映射成上半w 平面的分式线性变换可以写成dcz baz w ++=,其中R d c b a ∈,,,且0>-bc ad (4)证明 )(21Im _w w iw -=)(21__dz c b z a dcz b az i ++-++=)(21_2z z d cz bcad i -+-=z dcz bc ad Im 2+-=此时它必将下半平面共形映射成下半平面.注将上半z 平面共形映射成下半w 平面的分式线性变换dcz baz w ++=只需让上式（4）中条件0<-bc ad ，它必将下半z 平面共形映射成上半w 平面.3.2 将上半平面共形映射成单位圆周内部的分式线性变换例2 求出将上半平面0Im >z 共形映射成单位圆1<w 的分式线性变换,并使上半平面上一点)0(Im >=a a z 变为0=w .解 如图根据分式线性变换的保对称点性,点a 关于实轴的对称点_a ,应该变到0=w 关于单位圆周的对称点∞=w ,这个变换应当具有形式_az a z kw --=其中k 是常数, k 值的确定,可使实轴上的点,例如0_=z 共形映射成单位圆周上的一点_aa kw =所以k aa k==_1因此,可以令βi e k =(β是实数),最后得到所求的变换为 _az a z e w i --=β(0Im >a ) （5）此时它必将下半平面0Im <z 共形映射成单位圆外部1>w .注 如果将上半平面0Im >z 共形映射成单位圆周外部1>w ,只需将（5）式中括号里的条件变为0Im <a ,同时它必将下半平面0Im <z 共形映射成单位圆内部1<w .3.3 将单位圆周内部共形映射成单位圆周内部的分式线性变换例3 求将单位圆周1<z 共形映射成单位圆周1<w 的分式线形变换,并使一点)1(<=a a z 变到0=z .解 如图)(z L w =由题意,所求的映射应将z 平面上的单位圆1:=z C 变为w 平面上的单位圆1:'=w C .由于要把点)1(<=a a z 变为点0=w ,而关于圆周C 与点a 对称的点是_1a,关于圆周'C 与点0=w 对称点是∞,由分式线形变换的保对称点性知,所求映射应将点a z =共形映射成点0=w ,将点_1az =共形映射成点∞=w .不妨设所求分式线性变换为_'1az az kw --=,'k 为待定系数. 即za a z k a w _'_1---=令'_k a k -=得za a z kw _1--=为确定k ,利用C 上的点的象在'C 上,取点1=z 代入上式应满足1=w ,即111_=--=aa kw所以1=k ,从而得θi e k =,(θ为任意实数).所以 za a z e w i _1--=θ,(1<a ,θ为任一实数). （6）此时它必将单位圆周外部1>z 变到单位圆周外部1>w .注 求将单位圆周1<z 共形映射成单位圆周外部1>w 的分式线性变换只需让（6）式括号中1>a 即可;同时,它必将单位圆周外部1>z 共形映射成单位圆周内部1<w .3.4 分式线性变换的综合应用综上所述,我们可求出任意圆形区域(含半平面)到圆形区域的线性变换,若没有任何其它要求,这种线性变换的表达式中包含了两个任意常数,因此,这种变换有无穷多个;如果指定区域内某点的象,则相应的这一点关于圆周(或直线)的对称点应变到相应象点关于象圆周的对称点,这样线性变换中就剩下一个任意复常数;圆的位置变换可经平移得到,圆心在原点的圆可用)0(>=ααz w 使圆放大或缩小,这样我们就可以将任意圆形域(含半平面)变成任意的圆形域(含半平面).例4 求将上半z 平面共形映射成圆R w w <-0的分式线性变换)(z L w =,使符合条件0)(w i L =,.0)('>i L解 做分式线性变换Rw w 0-=ξ 将圆R w w <-0共形映射成单位圆1<ξ.然后,作出上半平面0Im >z 到单位圆1<ξ的共形映射,使i z =变成0=ξ,该分式线性变换为iz iz ei +-=θξ (为了应用以上三例的结果,我们在z 平面与w 平面间插入一个“中间”平面——ξ平面.)复合以上两个分式线性变换得iz iz e R w w i +-=-θ0 它将上半z 平面共形映射成圆R w w <-0，i 变成0w .又由条件0)('>i L 可得()ie i z iz i z e dzdw R i iz i iz 2112θθ=++-+=== 也就是 ()⎪⎭⎫⎝⎛-=⋅=2'221Re πθθi i e R i i L所以 i e i ===-θπθπθ,2,02故所求分式线性变换为 0w iz iz Riw ++-= 从以上讨论得到分式线性变换作为一类特殊的共形映射有很好的性质,保圆性、保对称点性、保形性、保交比性，并且分式线性变换能将圆形区域(含半平面)变成规则的区域,它有很多用途.总结分式线性变换的这些特性对我们以后的学习会很有帮助的.而上述这些从性质和应用两方面说明了分式线性变换的重要性，鉴于此，我尝试对该领域内主要贡献者的观点进行归纳整理，力求使该部分内容更加清晰、系统，并从几何角度对分式线性变换作全面分析，更加体现出分式线性变换的重要作用.参考文献：[1] 钟玉泉. 复变函数论[M].北京：高等教育出版社，2005[2] 余家荣. 复变函数[M]. 北京：高等教育出版社，2005[3] 肖荫庵. 复变函数论[M].吉林: 东北师范大学出版社,1987[4] 于慎根、杨永发、张相梅. 复变函数与积分变换[M].天津：南开大学出版社，2006[5] 钟玉泉. 复变函数学习指导[M].北京: 高等教育出版社，2005[6] 杨林生. 复变函数[M].北京: 高等教育出版社，2001[7] 郑建华. 复变函数[M]. 北京: 清华大学出版社，2005[8] 方企勤. 复变函数教程[M]. 北京: 北京大学出版社，2003[9] James Ward Brown、Ruel V. Churchill （邓冠铁译）复变函数及应用[M].机械工业出版社，2006[10] 郭洪芝、腾桂兰. 复变函数[M]. 天津：天津大学出版社，2002。
