中考专题之二------因动点产生的等腰三角形问题
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因动点产生的等腰三角形问题8.(2010•通化)如图,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=6,AC=8,D,E分别是边AB,AC的中点,点P从点D出发沿DE方向运动,过点P作PQ⊥BC于Q,过点Q作QR∥BA交AC于R,当点Q与点C重合时,点P停止运动.设BQ=x,QR=y.(1)求点D到BC的距离DH的长;(2)求y关于x的函数关系式(不要求写出自变量的取值范围);(3)是否存在点P,使△PQR为等腰三角形?若存在,请求出所有满足要求的x的值;若不存在,请说明理由.9.(2008•重庆)已知:如图,抛物线y=ax2﹣2ax+c(a≠0)与y轴交于点C(0,4),与x轴交于点A、B,点A的坐标为(4,0).(1)求该抛物线的解析式;(2)点Q是线段AB上的动点,过点Q作QE∥AC,交BC于点E,连接CQ.当△CQE的面积最大时,求点Q的坐标;(3)若平行于x轴的动直线l与该抛物线交于点P,与直线AC交于点F,点D的坐标为(2,0).问:是否存在这样的直线l,使得△ODF是等腰三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.10.(2009•上海)在直角坐标平面内,O为原点,点A的坐标为(1,0),点C的坐标为(0,4),直线CM∥x轴(如图所示).点B与点A关于原点对称,直线y=x+b(b为常数)经过点B,且与直线CM相交于点D,连接OD.(1)求b的值和点D的坐标;(2)设点P在x轴的正半轴上,若△POD是等腰三角形,求点P的坐标;(3)在(2)的条件下,如果以PD为半径的圆P与圆O外切,求圆O的半径.11.在直角坐标系中,把点A(﹣1,a)(a为常数)向右平移4个单位得到A′,经过点A、A′的抛物线y=ax2+bx+c与y轴的交点的纵坐标为2.(1)求这条抛物线的解析式;(2)设该抛物线的顶点为点P,点B的坐标为O1A=O1B,且,若△ABP是等腰三角形,求点B的坐标.12.如图,在△ABC中,AB=AC=5,BC=6,D、E分别是边AB、AC上的两个动点(D不与A、B重合),且保持DE∥BC,以DE为边,在点A的异侧作正方形DEFG.(1)试求△ABC的面积;(2)当边FG与BC重合时,求正方形DEFG的边长;(3)设AD=x,△ABC与正方形DEFG重叠部分的面积为y,试求y关于x的函数关系式,并写出定义域;(4)当△BDG是等腰三角形时,请直接写出AD的长.13.已知:⊙O的直径AB=8,⊙B与⊙O相交于点C、D,⊙O的直径CF与⊙B相交于点E,设⊙B的半径为x,OE 的长为y.(1)如图,当点E在线段OC上时,求y关于x的函数解析式,并写出定义域;(2)当点E在直径CF上时,如果OE的长为3,求公共弦CD的长;(3)设⊙B与AB相交于G,试问△OEG能否为等腰三角形?如果能够,请直接写出BC的长度(不必写过程);如果不能,请简要说明理由.14.(2009•黄冈)如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2﹣x﹣10与y轴的交点为点B,过点B作x轴的平行线BC,交抛物线于点C,连接AC.现有两动点P,Q分别从O,C两点同时出发,点P以每秒4个单位的速度沿OA向终点A移动,点Q以每秒1个单位的速度沿CB向点B移动,点P停止运动时,点Q也同时停止运动,线段OC,PQ相交于点D,过点D作DE∥OA,交CA于点E,射线QE交x轴于点F.设动点P,Q移动的时间为t(单位:秒).(1)求A,B,C三点的坐标和抛物线的顶点的坐标;(2)当t为何值时,四边形PQCA为平行四边形?请写出计算过程;(3)当0<t<时,△PQF的面积是否总为定值?若是,求出此定值,若不是,请说明理由;(4)当t为何值时,△PQF为等腰三角形?请写出解答过程.15.(2009•深圳)如图,在平面直角坐标系中,直线l:y=﹣2x﹣8分别与x轴,y轴相交于A,B两点,点P(0,k)是y轴的负半轴上的一个动点,以P为圆心,3为半径作⊙P.(1)连接PA,若PA=PB,试判断⊙P与x轴的位置关系,并说明理由;(2)当k为何值时,以⊙P与直线l的两个交点和圆心P为顶点的三角形是正三角形.16.(2009•重庆)已知:如图,在平面直角坐标系xOy中,矩形OABC的边OA在y轴的正半轴上,OC在x轴的正半轴上,OA=2,OC=3.过原点O作∠AOC的平分线交AB于点D,连接DC,过点D作DE⊥DC,交OA于点E.(1)求过点E、D、C的抛物线的解析式;(2)将∠EDC绕点D按顺时针方向旋转后,角的一边与y轴的正半轴交于点F,另一边与线段OC交于点G.如果DF与(1)中的抛物线交于另一点M,点M的横坐标为,那么EF=2GO是否成立?若成立,请给予证明;若不成立,请说明理由;(3)对于(2)中的点G,在位于第一象限内的该抛物线上是否存在点Q,使得直线GQ与AB的交点P与点C、G构成的△PCG是等腰三角形?若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.答案:8.(2010•通化)如图,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=6,AC=8,D,E分别是边AB,AC的中点,点P从点D出发沿DE方向运动,过点P作PQ⊥BC于Q,过点Q作QR∥BA交AC于R,当点Q与点C重合时,点P停止运动.设BQ=x,QR=y.(1)求点D到BC的距离DH的长;(2)求y关于x的函数关系式(不要求写出自变量的取值范围);(3)是否存在点P,使△PQR为等腰三角形?若存在,请求出所有满足要求的x的值;若不存在,请说明理由.考点:一次函数综合题。
1.2因动点产生的等腰三角形问题例1 2012年扬州市中考第27题如图1,抛物线y=ax2+bx+c经过A(-1,0)、B(3, 0)、C(0 ,3)三点,直线l是抛物线的对称轴.(1)求抛物线的函数关系式;(2)设点P是直线l上的一个动点,当△PAC的周长最小时,求点P的坐标;(3)在直线l上是否存在点M,使△MAC为等腰三角形,若存在,直接写出所有符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.图1动感体验请打开几何画板文件名“12扬州27”,拖动点P在抛物线的对称轴上运动,可以体验到,当点P落在线段BC上时,PA+PC最小,△PAC的周长最小.拖动点M在抛物线的对称轴上运动,观察△MAC的三个顶点与对边的垂直平分线的位置关系,可以看到,点M有1次机会落在AC的垂直平分线上;点A有2次机会落在MC的垂直平分线上;点C有2次机会落在MA的垂直平分线上,但是有1次M、A、C三点共线.思路点拨1.第(2)题是典型的“牛喝水”问题,点P在线段BC上时△PAC的周长最小.2.第(3)题分三种情况列方程讨论等腰三角形的存在性.满分解答(1)因为抛物线与x轴交于A(-1,0)、B(3, 0)两点,设y=a(x+1)(x-3),代入点C(0 ,3),得-3a=3.解得a=-1.所以抛物线的函数关系式是y=-(x+1)(x-3)=-x2+2x+3.(2)如图2,抛物线的对称轴是直线x=1.当点P落在线段BC上时,PA+PC最小,△PAC的周长最小.设抛物线的对称轴与x轴的交点为H.由BH PHBO CO=,BO=CO,得PH=BH=2.所以点P的坐标为(1, 2).图2(3)点M的坐标为(1, 1)、、(1,)或(1,0).考点伸展第(3)题的解题过程是这样的:设点M的坐标为(1,m).在△MAC中,AC2=10,MC2=1+(m-3)2,MA2=4+m2.①如图3,当MA=MC时,MA2=MC2.解方程4+m2=1+(m-3)2,得m=1.此时点M的坐标为(1, 1).②如图4,当AM=AC时,AM2=AC2.解方程4+m2=10,得m=此时点M的坐标为或(1,.③如图5,当CM=CA时,CM2=CA2.解方程1+(m-3)2=10,得m=0或6.当M(1, 6)时,M、A、C三点共线,所以此时符合条件的点M的坐标为(1,0).图3 图4 图5例2 2012年临沂市中考第26题如图1,点A在x轴上,OA=4,将线段OA绕点O顺时针旋转120°至OB的位置.(1)求点B的坐标;(2)求经过A、O、B的抛物线的解析式;(3)在此抛物线的对称轴上,是否存在点P,使得以点P、O、B为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.图1动感体验请打开几何画板文件名“12临沂26”,拖动点P在抛物线的对称轴上运动,可以体验到,⊙O和⊙B 以及OB的垂直平分线与抛物线的对称轴有一个共同的交点,当点P运动到⊙O与对称轴的另一个交点时,B、O、P三点共线.请打开超级画板文件名“12临沂26”,拖动点P,发现存在点P,使得以点P、O、B为顶点的三角形是等腰三角形思路点拨1.用代数法探求等腰三角形分三步:先分类,按腰相等分三种情况;再根据两点间的距离公式列方程;然后解方程并检验.2.本题中等腰三角形的角度特殊,三种情况的点P重合在一起.满分解答(1)如图2,过点B作BC⊥y轴,垂足为C.在Rt△OBC中,∠BOC=30°,OB=4,所以BC=2,OC=所以点B的坐标为(2,--.(2)因为抛物线与x轴交于O、A(4, 0),设抛物线的解析式为y=ax(x-4),代入点B (2,--,2(6)a --⨯-.解得a =.所以抛物线的解析式为2(4)y x x x x =-=.(3)抛物线的对称轴是直线x =2,设点P 的坐标为(2, y ).①当OP =OB =4时,OP 2=16.所以4+y 2=16.解得y =±当P 在时,B 、O 、P 三点共线(如图2).②当BP =BO =4时,BP 2=16.所以224(16y ++=.解得12y y ==-③当PB =PO 时,PB 2=PO 2.所以22224(2y y ++=+.解得y =-.综合①、②、③,点P 的坐标为(2,-,如图2所示.图2 图3 考点伸展如图3,在本题中,设抛物线的顶点为D ,那么△DOA 与△OAB 是两个相似的等腰三角形.由2(4)2)y x x x =-=-,得抛物线的顶点为D .因此tan DOA ∠=DOA =30°,∠ODA =120°.例3 2011年湖州市中考第24题如图1,已知正方形OABC 的边长为2,顶点A 、C 分别在x 、y 轴的正半轴上,M 是BC 的中点.P (0,m )是线段OC 上一动点(C 点除外),直线PM 交AB 的延长线于点D .(1)求点D 的坐标(用含m 的代数式表示); (2)当△APD 是等腰三角形时,求m 的值;(3)设过P 、M 、B 三点的抛物线与x 轴正半轴交于点E ,过点O 作直线ME 的垂线,垂足为H (如图2).当点P 从O 向C 运动时,点H 也随之运动.请直接写出点H 所经过的路长(不必写解答过程).图1 图2 动感体验请打开几何画板文件名“11湖州24”,拖动点P 在OC 上运动,可以体验到,△APD 的三个顶点有四次机会可以落在对边的垂直平分线上.双击按钮“第(3)题”, 拖动点P 由O 向C 运动,可以体验到,点H 在以OM 为直径的圆上运动.双击按钮“第(2)题”可以切换.思路点拨1.用含m 的代数式表示表示△APD 的三边长,为解等腰三角形做好准备. 2.探求△APD 是等腰三角形,分三种情况列方程求解.3.猜想点H 的运动轨迹是一个难题.不变的是直角,会不会找到不变的线段长呢?Rt △OHM 的斜边长OM 是定值,以OM 为直径的圆过点H 、C .满分解答(1)因为PC //DB ,所以1CP PM MCBD DM MB===.因此PM =DM ,CP =BD =2-m .所以AD =4-m .于是得到点D 的坐标为(2,4-m ).(2)在△APD 中,22(4)AD m =-,224AP m =+,222(2)44(2)PD PM m ==+-. ①当AP =AD 时,2(4)m -24m =+.解得32m =(如图3). ②当PA =PD 时,24m +244(2)m =+-.解得43m =(如图4)或4m =(不合题意,舍去). ③当DA =DP 时,2(4)m -244(2)m =+-.解得23m =(如图5)或2m =(不合题意,舍去). 综上所述,当△APD 为等腰三角形时,m 的值为32,43或23.图3 图4 图5(3)点H . 考点伸展第(2)题解等腰三角形的问题,其中①、②用几何说理的方法,计算更简单: ①如图3,当AP =AD 时,AM 垂直平分PD ,那么△PCM ∽△MBA .所以12PC MB CM BA ==.因此12PC =,32m =.②如图4,当PA =PD 时,P 在AD 的垂直平分线上.所以DA =2PO .因此42m m -=.解得43m =. 第(2)题的思路是这样的:如图6,在Rt △OHM 中,斜边OM 为定值,因此以OM 为直径的⊙G 经过点H ,也就是说点H 在圆弧上运动.运动过的圆心角怎么确定呢?如图7,P 与O 重合时,是点H 运动的起点,∠COH =45°,∠CGH =90°.图6 图7例4 2011年盐城市中考第28题如图1,已知一次函数y =-x +7与正比例函数43y x = 的图象交于点A ,且与x 轴交于点B . (1)求点A 和点B 的坐标;(2)过点A 作AC ⊥y 轴于点C ,过点B 作直线l //y 轴.动点P 从点O 出发,以每秒1个单位长的速度,沿O —C —A 的路线向点A 运动;同时直线l 从点B 出发,以相同速度向左平移,在平移过程中,直线l 交x 轴于点R ,交线段BA 或线段AO 于点Q .当点P 到达点A 时,点P 和直线l 都停止运动.在运动过程中,设动点P 运动的时间为t 秒.①当t 为何值时,以A 、P 、R 为顶点的三角形的面积为8?②是否存在以A 、P 、Q 为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求t 的值;若不存在,请说明理由. 图1 动感体验请打开几何画板文件名“11盐城28”,拖动点R 由B 向O 运动,从图象中可以看到,△APR 的面积有一个时刻等于8.观察△APQ ,可以体验到,P 在OC 上时,只存在AP =AQ 的情况;P 在CA 上时,有三个时刻,△APQ 是等腰三角形. 思路点拨1.把图1复制若干个,在每一个图形中解决一个问题.2.求△APR 的面积等于8,按照点P 的位置分两种情况讨论.事实上,P 在CA 上运动时,高是定值4,最大面积为6,因此不存在面积为8的可能.3.讨论等腰三角形APQ ,按照点P 的位置分两种情况讨论,点P 的每一种位置又要讨论三种情况. 满分解答(1)解方程组7,4,3y x y x =-+⎧⎪⎨=⎪⎩得3,4.x y =⎧⎨=⎩ 所以点A 的坐标是(3,4).令70y x =-+=,得7x =.所以点B 的坐标是(7,0).(2)①如图2,当P 在OC 上运动时,0≤t <4.由8A P R A C P P O RC O R A S S S S =--=△△△梯形,得1113+7)44(4)(7)8222t t t t -⨯-⨯⨯--⨯-=(.整理,得28120t t -+=.解得t =2或t =6(舍去).如图3,当P 在CA 上运动时,△APR 的最大面积为6.因此,当t =2时,以A 、P 、R 为顶点的三角形的面积为8.图2 图3 图4②我们先讨论P 在OC 上运动时的情形,0≤t <4.如图1,在△AOB 中,∠B =45°,∠AOB >45°,OB =7,AB =所以OB >AB .因此∠OAB >∠AOB >∠B .如图4,点P 由O 向C 运动的过程中,OP =BR =RQ ,所以PQ //x 轴.因此∠AQP =45°保持不变,∠PAQ 越来越大,所以只存在∠APQ =∠AQP 的情况. 此时点A 在PQ 的垂直平分线上,OR =2CA =6.所以BR =1,t =1. 我们再来讨论P 在CA 上运动时的情形,4≤t <7. 在△APQ 中, 3cos 5A ∠=为定值,7AP t =-,5520333AQ OA OQ OA OR t =-=-=-. 如图5,当AP =AQ 时,解方程520733t t -=-,得418t =.如图6,当QP =QA 时,点Q 在PA 的垂直平分线上,AP =2(OR -OP ).解方程72[(7)(4)]t t t -=---,得5t =.如7,当PA =PQ 时,那么12cos AQ A AP∠=.因此2cos AQ AP A =⋅∠.解方程52032(7)335t t -=-⨯,得22643t =. 综上所述,t =1或418或5或22643时,△APQ 是等腰三角形.图5 图6 图7考点伸展当P在CA上,QP=QA时,也可以用2cos=⋅∠来求解.AP AQ A例5 2010年上海市闸北区中考模拟第25题如图1,在直角坐标平面内有点A(6, 0),B(0, 8),C(-4, 0),点M、N分别为线段AC和射线AB上的动点,点M以2个单位长度/秒的速度自C向A方向作匀速运动,点N以5个单位长度/秒的速度自A向B方向作匀速运动,MN交OB于点P.(1)求证:MN∶NP为定值;(2)若△BNP与△MNA相似,求CM的长;(3)若△BNP是等腰三角形,求CM的长.图1动感体验请打开几何画板文件名“10闸北25”,拖动点M在CA上运动,可以看到△BNP与△MNA的形状随M的运动而改变.双击按钮“△BNP∽△MNA”,可以体验到,此刻两个三角形都是直角三角形.分别双击按钮“BP=BN,N在AB上”、“NB=NP”和“BP=BN,N在AB的延长线上”,可以准确显示等腰三角形BNP的三种情况.思路点拨1.第(1)题求证MN ∶NP 的值要根据点N 的位置分两种情况.这个结论为后面的计算提供了方便. 2.第(2)题探求相似的两个三角形有一组邻补角,通过说理知道这两个三角形是直角三角形时才可能相似.3.第(3)题探求等腰三角形,要两级(两层)分类,先按照点N 的位置分类,再按照顶角的顶点分类.注意当N 在AB 的延长线上时,钝角等腰三角形只有一种情况.4.探求等腰三角形BNP ,N 在AB 上时,∠B 是确定的,把夹∠B 的两边的长先表示出来,再分类计算. 满分解答(1)如图2,图3,作NQ ⊥x 轴,垂足为Q .设点M 、N 的运动时间为t 秒. 在Rt △ANQ 中,AN =5t ,NQ =4t ,AQ =3t .在图2中,QO =6-3t ,MQ =10-5t ,所以MN ∶NP =MQ ∶QO =5∶3. 在图3中,QO =3t -6,MQ =5t -10,所以MN ∶NP =MQ ∶QO =5∶3.(2)因为△BNP 与△MNA 有一组邻补角,因此这两个三角形要么是一个锐角三角形和一个钝角三角形,要么是两个直角三角形.只有当这两个三角形都是直角三角形时才可能相似.如图4,△BNP ∽△MNA ,在Rt △AMN 中,35AN AM =,所以531025t t =-.解得3031t =.此时CM 6031=.图2 图3 图4(3)如图5,图6,图7中,OP MPQN MN=,即245OP t =.所以85OP t =. ①当N 在AB 上时,在△BNP 中,∠B 是确定的,885BP t =-,105BN t =-. (Ⅰ)如图5,当BP =BN 时,解方程881055t t -=-,得1017t =.此时CM 2017=. (Ⅱ)如图6,当NB =NP 时,45BE BN =.解方程()1848105255t t ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭,得54t =.此时CM 52=.(Ⅲ)当PB =PN 时,1425BN BP =.解方程()1481058255t t ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭,得t 的值为负数,因此不存在PB =PN 的情况.②如图7,当点N 在线段AB 的延长线上时,∠B 是钝角,只存在BP =BN 的可能,此时510BN t =-.解方程885105t t -=-,得3011t =.此时CM 6011=.图5 图6 图7考点伸展如图6,当NB =NP 时,△NMA 是等腰三角形,1425BN BP =,这样计算简便一些.例6 2010年南通市中考第27题如图1,在矩形ABCD 中,AB =m (m 是大于0的常数),BC =8,E 为线段BC 上的动点(不与B 、C 重合).连结DE ,作EF ⊥DE ,EF 与射线BA 交于点F ,设CE =x ,BF =y .(1)求y 关于x 的函数关系式;(2)若m =8,求x 为何值时,y 的值最大,最大值是多少? (3)若12y m=,要使△DEF 为等腰三角形,m 的值应为多少?图1 动感体验请打开几何画板文件名“10南通27”,拖动点E 在BC 上运动,观察y 随x 变化的函数图象,可以体验到,y 是x 的二次函数,抛物线的开口向下.对照图形和图象,可以看到,当E 是BC 的中点时,y 取得最大值.双击按钮“m =8”,拖动E 到BC 的中点,可以体验到,点F 是AB 的四等分点.拖动点A 可以改变m 的值,再拖动图象中标签为“y 随x ” 的点到射线y =x 上,从图形中可以看到,此时△DCE ≌△EBF .思路点拨1.证明△DCE ∽△EBF ,根据相似三角形的对应边成比例可以得到y 关于x 的函数关系式. 2.第(2)题的本质是先代入,再配方求二次函数的最值.3.第(3)题头绪复杂,计算简单,分三段表达.一段是说理,如果△DEF 为等腰三角形,那么得到x =y ;一段是计算,化简消去m ,得到关于x 的一元二次方程,解出x 的值;第三段是把前两段结合,代入求出对应的m 的值.满分解答(1)因为∠EDC 与∠FEB 都是∠DEC 的余角,所以∠EDC =∠FEB .又因为∠C =∠B =90°,所以△DCE ∽△EBF .因此DC EB CE BF =,即8m xx y-=.整理,得y 关于x 的函数关系为218y x x m m =-+. (2)如图2,当m =8时,2211(4)288y x x x =-+=--+.因此当x =4时,y 取得最大值为2. (3) 若12y m =,那么21218x x m m m=-+.整理,得28120x x -+=.解得x =2或x =6.要使△DEF 为等腰三角形,只存在ED =EF 的情况.因为△DCE ∽△EBF ,所以CE =BF ,即x =y .将x =y =2代入12y m=,得m =6(如图3);将x =y =6代入12y m=,得m =2(如图4).图2 图3 图4考点伸展本题中蕴涵着一般性与特殊性的辩证关系,例如:由第(1)题得到218y x xm m=-+221116(8)(4)x x xm m m=--=--+,那么不论m为何值,当x=4时,y都取得最大值.对应的几何意义是,不论AB边为多长,当E是BC 的中点时,BF都取得最大值.第(2)题m=8是第(1)题一般性结论的一个特殊性.再如,不论m为小于8的任何值,△DEF都可以成为等腰三角形,这是因为方程218x x xm m=-+总有一个根8x m=-的.第(3)题是这个一般性结论的一个特殊性.例7 2009年重庆市中考第26题已知:如图1,在平面直角坐标系xOy 中,矩形OABC 的边OA 在y 轴的正半轴上,OC 在x 轴的正半轴上,OA =2,OC =3,过原点O 作∠AOC 的平分线交AB 于点D ,连结DC ,过点D 作DE ⊥DC ,交OA 于点E .(1)求过点E 、D 、C 的抛物线的解析式;(2)将∠EDC 绕点D 按顺时针方向旋转后,角的一边与y 轴的正半轴交于点F ,另一边与线段OC 交于点G .如果DF 与(1)中的抛物线交于另一点M ,点M 的横坐标为56,那么EF =2GO 是否成立?若成立,请给予证明;若不成立,请说明理由;(3)对于(2)中的点G ,在位于第一象限内的该抛物线上是否存在点Q ,使得直线GQ 与AB 的交点P 与点C 、G 构成的△PCG 是等腰三角形?若存在,请求出点Q 的坐标;若不存在成立,请说明理由.图1 动感体验请打开几何画板文件名“09重庆26”,拖动点G 在OC 上运动,可以体验到,△DCG 与△DEF 保持全等,双击按钮“M 的横坐标为1.2”,可以看到,EF =2,GO =1.拖动点P 在AB 上运动的过程中,可以体验到,存在三个时刻,△PCG 可以成为等腰三角形. 思路点拨1.用待定系数法求抛物线的解析式,这个解析式在第(2)、(3)题的计算中要用到. 2.过点M 作MN ⊥AB ,根据对应线段成比例可以求FA 的长. 3.将∠EDC 绕点D 旋转的过程中,△DCG 与△DEF 保持全等.4.第(3)题反客为主,分三种情况讨论△PCG 为等腰三角形,根据点P 的位置确定点Q 的位置,再计算点Q 的坐标.满分解答(1)由于OD 平分∠AOC ,所以点D 的坐标为(2,2),因此BC =AD =1. 由于△BCD ≌△ADE ,所以BD =AE =1,因此点E 的坐标为(0,1).设过E 、D 、C 三点的抛物线的解析式为c bx ax y ++=2,那么⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=.039,224,1c b a c b a c 解得65-=a ,613=b 1=c .因此过E 、D 、C 三点的抛物线的解析式为1613652++-=x x y .(2)把56=x 代入1613652++-=x x y ,求得512=y .所以点M 的坐标为⎪⎭⎫ ⎝⎛512,56.如图2,过点M 作MN ⊥AB ,垂足为N ,那么DADNFA MN =,即25622512-=-FA .解得1=FA . 因为∠EDC 绕点D 旋转的过程中,△DCG ≌△DEF ,所以CG =EF =2.因此GO =1,EF =2GO . (3)在第(2)中,GC =2.设点Q 的坐标为⎪⎭⎫ ⎝⎛++-161365,2x x x . ①如图3,当CP =CG =2时,点P 与点B (3,2)重合,△PCG 是等腰直角三角形.此时G Q Q x x y -=,因此11613652-=++-x x x 。
因动点产生的等腰三角形问题1.如图5,抛物线y=ax2+bx+c经过A(-1,0)、B(3, 0)、C(0 ,3)三点,直线l是抛物线的对称轴.(1)求抛物线的函数关系式;(2)设点P是直线l上的一个动点,当△P AC的周长最小时,求点P的坐标;(3)在直线l上是否存在点M,使△MAC为等腰三角形,若存在,直接写出所有符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.图52.如图6,点A在x轴上,OA=4,将线段OA绕点O顺时针旋转120°至OB的位置.(1)求点B的坐标;(2)求经过A、O、B的抛物线的解析式;(3)在此抛物线的对称轴上,是否存在点P,使得以点P、O、B为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求点P 的坐标;若不存在,请说明理由.图6因动点产生的梯形问题1.如图:二次函数y =﹣x 2 + ax + b 的图象与x 轴交于A (-21,0),B (2,0)两点,且与y 轴交于点C . (1)求该抛物线的解析式,并判断△ABC 的形状;(2)在x 轴上方的抛物线上有一点D ,且A 、C 、D 、B 四点为顶点的四边形是等腰梯形,请直接写出D 点的坐标;(3)在此抛物线上是否存在点P ,使得以A 、C 、B 、P 四点为顶点的四边形是直角梯形?若存在,求出P 点的坐标;若不存在,说明理由.2.已知二次函数的图象经过A (2,0)、C (0,12) 两点,且对称轴为直线x =4,设顶点为点P ,与x 轴的另一交点为点B .(1)求二次函数的解析式及顶点P 的坐标;(2)如图1,在直线 y =2x 上是否存在点D ,使四边形OPBD 为等腰梯形?若存在,求出点D 的坐标;若不存在,请说明理由;(3)如图2,点M 是线段OP 上的一个动点(O 、P 两点除外),以每秒2个单位长度的速度由点P 向点O 运动,过点M 作直线MN //x 轴,交PB 于点N . 将△PMN 沿直线MN 对折,得到△P 1MN . 在动点M 的运动过程中,设△P 1MN 与梯形OMNB 的重叠部分的面积为S ,运动时间为t 秒,求S 关于t 的函数关系式.图1 图 2A CB 第1题图。
因动点产生的等腰三角形问题例1 2013年上海市虹口区中考模拟第25题如图1,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=6,AC=8,点D为边BC的中点,DE⊥BC交边AC于点E,点P为射线AB上的一动点,点Q为边AC上的一动点,且∠PDQ=90°.(1)求ED、EC的长;(2)若BP=2,求CQ的长;(3)记线段PQ与线段DE的交点为F,若△PDF为等腰三角形,求BP的长.图1 备用图动感体验请打开几何画板文件名“13虹口25”,拖动点P在射线AB上运动,可以体验到,△PDM与△QDN 保持相似.观察△PDF,可以看到,P、F可以落在对边的垂直平分线上,不存在DF=DP的情况.请打开超级画板文件名“13虹口25”,拖动点P在射线AB上运动,可以体验到,△PDM与△QDN 保持相似.观察△PDF,可以看到,P、F可以落在对边的垂直平分线上,不存在DF=DP的情况.思路点拨1.第(2)题BP=2分两种情况.2.解第(2)题时,画准确的示意图有利于理解题意,观察线段之间的和差关系.3.第(3)题探求等腰三角形PDF时,根据相似三角形的传递性,转化为探求等腰三角形CDQ.满分解答(1)在Rt△ABC中,AB=6,AC=8,所以BC=10.在Rt△CDE中,CD=5,所以315tan544ED CD C=⋅∠=⨯=,254EC=.(2)如图2,过点D作DM⊥AB,DN⊥AC,垂足分别为M、N,那么DM、DN是△ABC的两条中位线,DM=4,DN=3.由∠PDQ=90°,∠MDN=90°,可得∠PDM=∠QDN.因此△PDM∽△QDN.所以43PM DMQN DN==.所以34QN PM=,43PM QN=.图2 图3 图4①如图3,当BP=2,P在BM上时,PM=1.此时3344QN PM==.所以319444CQ CN QN=+=+=.②如图4,当BP=2,P在MB的延长线上时,PM=5.此时31544QN PM==.所以1531444CQ CN QN=+=+=.(3)如图5,如图2,在Rt△PDQ中,3 tan4QD DNQPDPD DM∠===.在Rt△ABC中,3tan4BACCA∠==.所以∠QPD=∠C.由∠PDQ=90°,∠CDE=90°,可得∠PDF=∠CDQ.因此△PDF∽△CDQ.当△PDF是等腰三角形时,△CDQ也是等腰三角形.①如图5,当CQ=CD=5时,QN=CQ-CN=5-4=1(如图3所示).此时4433PM QN==.所以45333BP BM PM=-=-=.②如图6,当QC=QD时,由cosCHCCQ=,可得5425258CQ=÷=.所以QN=CN-CQ=257488-=(如图2所示).此时4736PM QN==.所以725366BP BM PM=+=+=.③不存在DP=DF的情况.这是因为∠DFP≥∠DQP>∠DPQ(如图5,图6所示).图5 图6考点伸展如图6,当△CDQ是等腰三角形时,根据等角的余角相等,可以得到△BDP也是等腰三角形,PB=PD.在△BDP中可以直接求解256BP=.例2 2012年扬州市中考第27题如图1,抛物线y=ax2+bx+c经过A(-1,0)、B(3, 0)、C(0 ,3)三点,直线l是抛物线的对称轴.(1)求抛物线的函数关系式;(2)设点P是直线l上的一个动点,当△P AC的周长最小时,求点P的坐标;(3)在直线l上是否存在点M,使△MAC为等腰三角形,若存在,直接写出所有符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.动感体验请打开几何画板文件名“12扬州27”,拖动点P在抛物线的对称轴上运动,可以体验到,当点P落在线段BC上时,P A+PC最小,△P AC的周长最小.拖动点M在抛物线的对称轴上运动,观察△MAC的三个顶点与对边的垂直平分线的位置关系,可以看到,点M有1次机会落在AC的垂直平分线上;点A有2次机会落在MC的垂直平分线上;点C有2次机会落在MA的垂直平分线上,但是有1次M、A、C三点共线.思路点拨1.第(2)题是典型的“牛喝水”问题,点P在线段BC上时△P AC的周长最小.2.第(3)题分三种情况列方程讨论等腰三角形的存在性.满分解答(1)因为抛物线与x轴交于A(-1,0)、B(3, 0)两点,设y=a(x+1)(x-3),代入点C(0 ,3),得-3a=3.解得a=-1.所以抛物线的函数关系式是y=-(x+1)(x-3)=-x2+2x+3.(2)如图2,抛物线的对称轴是直线x=1.当点P落在线段BC上时,P A+PC最小,△P AC的周长最小.设抛物线的对称轴与x轴的交点为H.由BH PHBO CO=,BO=CO,得PH=BH=2.所以点P的坐标为(1, 2).图2 (3)点M的坐标为(1, 1)、(1,6)、(1,6-)或(1,0).考点伸展第(3)题的解题过程是这样的:设点M的坐标为(1,m).在△MAC中,AC2=10,MC2=1+(m-3)2,MA2=4+m2.①如图3,当MA=MC时,MA2=MC2.解方程4+m2=1+(m-3)2,得m=1.此时点M的坐标为(1, 1).②如图4,当AM=AC时,AM2=AC2.解方程4+m2=10,得6m=±.此时点M的坐标为(1,6)或(1,6-).③如图5,当CM=CA时,CM2=CA2.解方程1+(m-3)2=10,得m=0或6.当M(1, 6)时,M、A、C三点共线,所以此时符合条件的点M的坐标为(1,0).图3 图4 图5例3 2012年临沂市中考第26题 如图1,点A 在x 轴上,OA =4,将线段OA 绕点O 顺时针旋转120°至OB 的位置.(1)求点B 的坐标;(2)求经过A 、O 、B 的抛物线的解析式;(3)在此抛物线的对称轴上,是否存在点P ,使得以点P 、O 、B 为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求点P 的坐标;若不存在,请说明理由.思路点拨1.用代数法探求等腰三角形分三步:先分类,按腰相等分三种情况;再根据两点间的距离公式列方程;然后解方程并检验.2.本题中等腰三角形的角度特殊,三种情况的点P 重合在一起.满分解答(1)如图2,过点B 作BC ⊥y 轴,垂足为C .在Rt △OBC 中,∠BOC =30°,OB =4,所以BC =2,23OC =.所以点B 的坐标为(2,23)--.(2)因为抛物线与x 轴交于O 、A (4, 0),设抛物线的解析式为y =ax (x -4),代入点B (2,23)--,232(6)a -=-⨯-.解得36a =-. 所以抛物线的解析式为23323(4)663y x x x x =--=-+. (3)抛物线的对称轴是直线x =2,设点P 的坐标为(2, y ).①当OP =OB =4时,OP 2=16.所以4+y 2=16.解得23y =±.当P 在(2,23)时,B 、O 、P 三点共线(如图2).②当BP =BO =4时,BP 2=16.所以224(23)16y ++=.解得1223y y ==-.③当PB =PO 时,PB 2=PO 2.所以22224(23)2y y ++=+.解得23y =-.综合①、②、③,点P 的坐标为(2,23)-,如图2所示.图2 图3考点伸展如图3,在本题中,设抛物线的顶点为D ,那么△DOA 与△OAB 是两个相似的等腰三角形.由23323(4)(2)663y x x x =--=--+,得抛物线的顶点为23(2,)3D . 因此23tan 3DOA ∠=.所以∠DOA =30°,∠ODA =120°.例4 2011年盐城市中考第28题如图1,已知一次函数y =-x +7与正比例函数43y x =的图象交于点A ,且与x 轴交于点B . (1)求点A 和点B 的坐标;(2)过点A 作AC ⊥y 轴于点C ,过点B 作直线l //y 轴.动点P 从点O 出发,以每秒1个单位长的速度,沿O —C —A 的路线向点A 运动;同时直线l 从点B 出发,以相同速度向左平移,在平移过程中,直线l 交x 轴于点R ,交线段BA 或线段AO 于点Q .当点P 到达点A时,点P 和直线l 都停止运动.在运动过程中,设动点P 运动的时间为t 秒. ①当t 为何值时,以A 、P 、R 为顶点的三角形的面积为8? ②是否存在以A 、P 、Q 为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求t 的值;若不存在,请说明理由.图1思路点拨1.把图1复制若干个,在每一个图形中解决一个问题.2.求△APR 的面积等于8,按照点P 的位置分两种情况讨论.事实上,P 在CA 上运动时,高是定值4,最大面积为6,因此不存在面积为8的可能.3.讨论等腰三角形APQ ,按照点P 的位置分两种情况讨论,点P 的每一种位置又要讨论三种情况. 满分解答(1)解方程组7,4,3y x y x =-+⎧⎪⎨=⎪⎩得3,4.x y =⎧⎨=⎩ 所以点A 的坐标是(3,4). 令70y x =-+=,得7x =.所以点B 的坐标是(7,0).(2)①如图2,当P 在OC 上运动时,0≤t <4.由8APR ACP POR CORA S S S S =--=△△△梯形,得1113+7)44(4)(7)8222t t t t -⨯-⨯⨯--⨯-=(.整理,得28120t t -+=.解得t =2或t =6(舍去).如图3,当P 在CA 上运动时,△APR 的最大面积为6.因此,当t =2时,以A 、P 、R 为顶点的三角形的面积为8.图2 图3 图4②我们先讨论P在OC上运动时的情形,0≤t<4.如图1,在△AOB中,∠B=45°,∠AOB>45°,OB=7,42AB=,所以OB>AB.因此∠OAB >∠AOB>∠B.如图4,点P由O向C运动的过程中,OP=BR=RQ,所以PQ//x轴.因此∠AQP=45°保持不变,∠P AQ越来越大,所以只存在∠APQ=∠AQP的情况.此时点A在PQ的垂直平分线上,OR=2CA=6.所以BR=1,t=1.我们再来讨论P在CA上运动时的情形,4≤t<7.在△APQ中,3cos5A∠=为定值,7AP t=-,5520333AQ OA OQ OA OR t=-=-=-.如图5,当AP=AQ时,解方程520733t t-=-,得418t=.如图6,当QP=QA时,点Q在P A的垂直平分线上,AP=2(OR-OP).解方程72[(7)(4)]t t t-=---,得5t=.如7,当P A=PQ时,那么12cosAQAAP∠=.因此2cosAQ AP A=⋅∠.解方程52032(7)335t t-=-⨯,得22643t=.综上所述,t=1或418或5或22643时,△APQ是等腰三角形.图5 图6 图7考点伸展当P在CA上,QP=QA时,也可以用2cosAP AQ A=⋅∠来求解.例5 2010年南通市中考第27题如图1,在矩形ABCD中,AB=m(m是大于0的常数),BC=8,E为线段BC上的动点(不与B、C重合).连结DE,作EF⊥DE,EF与射线BA交于点F,设CE=x,BF=y.(1)求y 关于x 的函数关系式; (2)若m =8,求x 为何值时,y 的值最大,最大值是多少?(3)若12y m=,要使△DEF 为等腰三角形,m 的值应为多少? 思路点拨1.证明△DCE ∽△EBF ,根据相似三角形的对应边成比例可以得到y 关于x 的函数关系式.2.第(2)题的本质是先代入,再配方求二次函数的最值.3.第(3)题头绪复杂,计算简单,分三段表达.一段是说理,如果△DEF 为等腰三角形,那么得到x =y ;一段是计算,化简消去m ,得到关于x 的一元二次方程,解出x 的值;第三段是把前两段结合,代入求出对应的m 的值.满分解答(1)因为∠EDC 与∠FEB 都是∠DEC 的余角,所以∠EDC =∠FEB .又因为∠C =∠B =90°,所以△DCE ∽△EBF .因此DC EB CE BF =,即8m x x y -=.整理,得y 关于x 的函数关系为218y x x m m=-+. (2)如图2,当m =8时,2211(4)288y x x x =-+=--+.因此当x =4时,y 取得最大值为2. (3) 若12y m =,那么21218x x m m m =-+.整理,得28120x x -+=.解得x =2或x =6.要使△DEF 为等腰三角形,只存在ED =EF 的情况.因为△DCE ∽△EBF ,所以CE =BF ,即x =y .将x =y =2代入12y m =,得m =6(如图3);将x =y =6代入12y m=,得m =2(如图4).图2 图3 图4考点伸展本题中蕴涵着一般性与特殊性的辩证关系,例如:由第(1)题得到218y x x m m =-+221116(8)(4)x x x m m m=--=--+, 那么不论m 为何值,当x =4时,y 都取得最大值.对应的几何意义是,不论AB 边为多长,当E 是BC 的中点时,BF 都取得最大值.第(2)题m =8是第(1)题一般性结论的一个特殊性.再如,不论m 为小于8的任何值,△DEF 都可以成为等腰三角形,这是因为方程218x x x m m=-+总有一个根8x m =-的.第(3)题是这个一般性结论的一个特殊性.例 6 2009年江西省中考第25题如图1,在等腰梯形ABCD 中,AD //BC ,E 是AB 的中点,过点E 作EF //BC 交CD 于点F ,AB =4,BC =6,∠B =60°.(1)求点E 到BC 的距离;(2)点P 为线段EF 上的一个动点,过点P 作PM ⊥EF 交BC 于M ,过M 作MN //AB 交折线ADC 于N ,连结PN ,设EP =x .①当点N 在线段AD 上时(如图2),△PMN 的形状是否发生改变?若不变,求出△PMN 的周长;若改变,请说明理由;②当点N 在线段DC 上时(如图3),是否存在点P ,使△PMN 为等腰三角形?若存在,请求出所有满足条件的x 的值;若不存在,请说明理由.图1 图2 图3思路点拨1.先解读这个题目的背景图,等腰梯形ABCD 的中位线EF =4,这是x 的变化范围.平行线间的距离处处相等,AD 与EF 、EF 与BC 间的距离相等.2.当点N 在线段AD 上时,△PMN 中PM 和MN 的长保持不变是显然的,求证PN 的长是关键.图形中包含了许多的对边平行且相等,理顺线条的关系很重要.3.分三种情况讨论等腰三角形PMN ,三种情况各具特殊性,灵活运用几何性质解题.满分解答(1)如图4,过点E 作EG ⊥BC 于G .在Rt △BEG 中,221==AB BE ,∠B =60°, 所以160cos =︒⋅=BE BG ,360sin =︒⋅=BE EG . 所以点E 到BC 的距离为3.(2)因为AD //EF //BC ,E 是AB 的中点,所以F 是D C 的中点.因此EF 是梯形ABCD 的中位线,EF =4.①如图4,当点N 在线段AD 上时,△PMN 的形状不是否发生改变.过点N 作NH ⊥EF 于H ,设PH 与NM 交于点Q .在矩形EGMP 中,EP =GM =x ,PM =EG =3.在平行四边形BMQE 中,BM =EQ =1+x .所以BG =PQ =1.因为PM 与NH 平行且相等,所以PH 与NM 互相平分,PH =2PQ =2.在Rt △PNH 中,NH =3,PH =2,所以PN =7.在平行四边形ABMN 中,MN =AB =4.因此△PMN 的周长为3+7+4.图4 图5②当点N 在线段DC 上时,△CMN 恒为等边三角形.如图5,当PM =PN 时,△PMC 与△PNC 关于直线PC 对称,点P 在∠DCB 的平分线上. 在Rt △PCM 中,PM =3,∠PCM =30°,所以MC =3.此时M 、P 分别为BC 、EF 的中点,x =2.如图6,当MP =MN 时,MP =MN =MC =3,x =GM =GC -MC =5-3.如图7,当NP =NM 时,∠NMP =∠NPM =30°,所以∠PNM =120°.又因为∠FNM =120°,所以P 与F 重合.此时x =4.综上所述,当x =2或4或5-3时,△PMN 为等腰三角形.图6 图7 图8 考点伸展第(2)②题求等腰三角形PMN 可以这样解:如图8,以B 为原点,直线BC 为x 轴建立坐标系,设点M 的坐标为(m ,0),那么点P 的坐标为(m ,3),MN =MC =6-m ,点N 的坐标为(26+m ,2)6(3m -). 由两点间的距离公式,得21922+-=m m PN .当PM =PN 时,92192=+-m m ,解得3=m 或6=m .此时2=x .当MP =MN 时,36=-m ,解得36-=m ,此时35-=x .当NP =NM 时,22)6(219m m m -=+-,解得5=m ,此时4=x .。
函数图象中点的存在性问题二、因动点产生的等腰三角形问题,点P是边BC上的动点,5、如图1,已知在平行四边形ABCD中,AB=5,BC=8,cosB=45以CP为半径的圆C与边AD交于点E、F(点F在点E的右侧),射线CE与射线BA交于点G.(1)当圆C经过点A时,求CP的长;(2)联结AP,当AP//CG时,求弦EF的长;(3)当△AGE是等腰三角形时,求圆C的半径长.图1 备用图6、如图,抛物线y=ax2+bx+c经过A(-1,0)、B(3, 0)、C(0 ,3)三点,直线l是抛物线的对称轴.(1)求抛物线的函数关系式;(2)设点P是直线l上的一个动点,当△PAC的周长最小时,求点P的坐标;(3)在直线l上是否存在点M,使△MAC为等腰三角形,若存在,直接写出所有符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.7、如图,正方形ABCD的边长是4,M是AD的中点.动点E在线段AB上运动.连接EM并延长交射线CD于点F,过M作EF的垂线交射线BC于点G,连接EG、FG.(1)求证:GEF∆是等腰三角形;(2)设AE x∆的面积为y.求y关于x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;= ,GEF(3)在点E运动的过程中,GEF∆是否可以成为等边三角形?请说明理由.8、如图,抛物线y=ax2+bx+c(a、b、c是常数,a≠0)的对称轴为y轴,且经过(0,0)和1两点,点P在该抛物线上运动,以点P为圆心的⊙P总经过定点A(0, 2).)16(1)求a、b、c的值;(2)求证:在点P运动的过程中,⊙P始终与x轴相交;(3)设⊙P与x轴相交于M(x1, 0)、N(x2, 0)两点,当△AMN为等腰三角形时,求圆心P 的纵坐标.。
中考数学因动点产生的等腰三角形问题详解近年来,中考数学中因动点产生的图象问题,因其能较好地考查学生的空间想象能力和实际操作能力而备受
命题者的青睐。
思路点拨
1.证明△DCE∽△EBF,根据相似三角形的对应边成比例可以得到y关于x的函数关系式.
2.第(2)题的本质是先代入,再配方求二次函数的最值.
3.第(3)题头绪复杂,计算简单,分三段表达.一段是说理,如果△DEF为等腰三角形,那么得到x=y;一段是计算,化简消去m,得到关于x的一元二次方程,解出x的值;第三段是把前两段结合,代入求出对应的m的值.
满分解答
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因动点产生的等腰三角形问题例1 2012年扬州市中考第27题如图1,抛物线y =ax 2+bx +c 经过A (-1,0)、B (3, 0)、C (0 ,3)三点,直线l 是抛物线的对称轴.(1)求抛物线的函数关系式;(2)设点P 是直线l 上的一个动点,当△PAC 的周长最小时,求点P 的坐标;(3)在直线l 上是否存在点M ,使△MAC 为等腰三角形,若存在,直接写出所有符合条件的点M 的坐标;若不存在,请说明理由.图1动感体验请打开几何画板文件名“12扬州27”,拖动点P 在抛物线的对称轴上运动,可以体验到,当点P 落在线段BC 上时,PA +PC 最小,△PAC 的周长最小.拖动点M 在抛物线的对称轴上运动,观察△MAC 的三个顶点与对边的垂直平分线的位置关系,可以看到,点M 有1次机会落在AC 的垂直平分线上;点A 有2次机会落在MC 的垂直平分线上;点C 有2次机会落在MA 的垂直平分线上,但是有1次M 、A 、C 三点共线.思路点拨1.第(2)题是典型的“牛喝水”问题,点P 在线段BC 上时△PAC 的周长最小. 2.第(3)题分三种情况列方程讨论等腰三角形的存在性.满分解答(1)因为抛物线与x 轴交于A (-1,0)、B (3, 0)两点,设y =a (x +1)(x -3), 代入点C (0 ,3),得-3a =3.解得a =-1.所以抛物线的函数关系式是y =-(x +1)(x -3)=-x 2+2x +3.(2)如图2,抛物线的对称轴是直线x =1.当点P 落在线段BC 上时,PA +PC 最小,△PAC 的周长最小. 设抛物线的对称轴与x 轴的交点为H . 由BH PH BO CO,BO =CO ,得PH =BH =2. 所以点P 的坐标为(1, 2).图2(3)点M的坐标为(1, 1)、(1,6)、(1,6-)或(1,0).考点伸展第(3)题的解题过程是这样的:设点M的坐标为(1,m).在△MAC中,AC2=10,MC2=1+(m-3)2,MA2=4+m2.①如图3,当MA=MC时,MA2=MC2.解方程4+m2=1+(m-3)2,得m=1.此时点M的坐标为(1, 1).②如图4,当AM=AC时,AM2=AC2.解方程4+m2=10,得6m=±.此时点M的坐标为(1,6)或(1,6-).③如图5,当CM=CA时,CM2=CA2.解方程1+(m-3)2=10,得m=0或6.当M(1, 6)时,M、A、C三点共线,所以此时符合条件的点M的坐标为(1,0).图3 图4 图5例2 2012年临沂市中考第26题如图1,点A 在x 轴上,OA =4,将线段OA 绕点O 顺时针旋转120°至OB 的位置. (1)求点B 的坐标;(2)求经过A 、O 、B 的抛物线的解析式;(3)在此抛物线的对称轴上,是否存在点P ,使得以点P 、O 、B 为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求点P 的坐标;若不存在,请说明理由.图1动感体验请打开几何画板文件名“12临沂26”,拖动点P 在抛物线的对称轴上运动,可以体验到,⊙O 和⊙B 以及OB 的垂直平分线与抛物线的对称轴有一个共同的交点,当点P 运动到⊙O 与对称轴的另一个交点时,B 、O 、P 三点共线.请打开超级画板文件名“12临沂26”,拖动点P ,发现存在点P ,使得以点P 、O 、B 为顶点的三角形是等腰三角形思路点拨1.用代数法探求等腰三角形分三步:先分类,按腰相等分三种情况;再根据两点间的距离公式列方程;然后解方程并检验.2.本题中等腰三角形的角度特殊,三种情况的点P 重合在一起.满分解答(1)如图2,过点B 作BC ⊥y 轴,垂足为C .在Rt △OBC 中,∠BOC =30°,OB =4,所以BC =2,23OC =. 所以点B 的坐标为(2,23)--.(2)因为抛物线与x 轴交于O 、A (4, 0),设抛物线的解析式为y =ax (x -4), 代入点B (2,23)--,232(6)a -=-⨯-.解得36a =-. 所以抛物线的解析式为23323(4)663y x x x x =--=-+.(3)抛物线的对称轴是直线x =2,设点P 的坐标为(2, y ).①当OP =OB =4时,OP 2=16.所以4+y 2=16.解得23y =±.当P 在(2,23)时,B 、O 、P 三点共线(如图2).②当BP =BO =4时,BP 2=16.所以224(23)16y ++=.解得1223y y ==-. ③当PB =PO 时,PB 2=PO 2.所以22224(23)2y y ++=+.解得23y =-. 综合①、②、③,点P 的坐标为(2,23)-,如图2所示.图2 图3考点伸展如图3,在本题中,设抛物线的顶点为D ,那么△DOA 与△OAB 是两个相似的等腰三角形.由23323(4)(2)663y x x x =--=--+,得抛物线的顶点为23(2,)3D .因此23tan 3DOA ∠=.所以∠DOA =30°,∠ODA =120°.例3 2011年湖州市中考第24题如图1,已知正方形OABC 的边长为2,顶点A 、C 分别在x 、y 轴的正半轴上,M 是BC 的中点.P (0,m )是线段OC 上一动点(C 点除外),直线PM 交AB 的延长线于点D .(1)求点D 的坐标(用含m 的代数式表示); (2)当△APD 是等腰三角形时,求m 的值;(3)设过P 、M 、B 三点的抛物线与x 轴正半轴交于点E ,过点O 作直线ME 的垂线,垂足为H (如图2).当点P 从O 向C 运动时,点H 也随之运动.请直接写出点H 所经过的路长(不必写解答过程).图1 图2动感体验请打开几何画板文件名“11湖州24”,拖动点P 在OC 上运动,可以体验到,△APD 的三个顶点有四次机会可以落在对边的垂直平分线上.双击按钮“第(3)题”, 拖动点P 由O 向C 运动,可以体验到,点H 在以OM 为直径的圆上运动.双击按钮“第(2)题”可以切换.思路点拨1.用含m 的代数式表示表示△APD 的三边长,为解等腰三角形做好准备. 2.探求△APD 是等腰三角形,分三种情况列方程求解.3.猜想点H 的运动轨迹是一个难题.不变的是直角,会不会找到不变的线段长呢?Rt △OHM 的斜边长OM 是定值,以OM 为直径的圆过点H 、C .满分解答(1)因为PC //DB ,所以1CP PM MCBD DM MB===.因此PM =DM ,CP =BD =2-m .所以AD =4-m .于是得到点D 的坐标为(2,4-m ).(2)在△APD 中,22(4)AD m =-,224AP m =+,222(2)44(2)PD PM m ==+-.①当AP =AD 时,2(4)m -24m =+.解得32m =(如图3).②当PA =PD 时,24m +244(2)m =+-.解得43m =(如图4)或4m =(不合题意,舍去).③当DA =DP 时,2(4)m -244(2)m =+-.解得23m =(如图5)或2m =(不合题意,舍去).综上所述,当△APD 为等腰三角形时,m 的值为32,43或23.图3 图4 图5(3)点H 所经过的路径长为54π.考点伸展第(2)题解等腰三角形的问题,其中①、②用几何说理的方法,计算更简单:①如图3,当AP =AD 时,AM 垂直平分PD ,那么△PCM ∽△MBA .所以12P C M B C M B A ==.因此12PC =,32m =.②如图4,当PA =PD 时,P 在AD 的垂直平分线上.所以DA =2PO .因此42m m -=.解得43m =.第(2)题的思路是这样的:如图6,在Rt △OHM 中,斜边OM 为定值,因此以OM 为直径的⊙G 经过点H ,也就是说点H 在圆弧上运动.运动过的圆心角怎么确定呢?如图7,P 与O 重合时,是点H 运动的起点,∠COH =45°,∠CGH =90°.图6 图7例4 2011年盐城市中考第28题如图1,已知一次函数y =-x +7与正比例函数43y x =的图象交于点A ,且与x 轴交于点B .(1)求点A 和点B 的坐标; (2)过点A 作AC ⊥y 轴于点C ,过点B 作直线l //y 轴.动点P 从点O 出发,以每秒1个单位长的速度,沿O —C —A 的路线向点A 运动;同时直线l 从点B 出发,以相同速度向左平移,在平移过程中,直线l 交x 轴于点R ,交线段BA 或线段AO 于点Q .当点P 到达点A 时,点P 和直线l 都停止运动.在运动过程中,设动点P 运动的时间为t 秒.①当t 为何值时,以A 、P 、R 为顶点的三角形的面积为8?②是否存在以A 、P 、Q 为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求t 的值;若不存在,请说明理由.图1动感体验请打开几何画板文件名“11盐城28”,拖动点R 由B 向O 运动,从图象中可以看到,△APR 的面积有一个时刻等于8.观察△APQ ,可以体验到,P 在OC 上时,只存在AP =AQ 的情况;P 在CA 上时,有三个时刻,△APQ 是等腰三角形.思路点拨1.把图1复制若干个,在每一个图形中解决一个问题.2.求△APR 的面积等于8,按照点P 的位置分两种情况讨论.事实上,P 在CA 上运动时,高是定值4,最大面积为6,因此不存在面积为8的可能.3.讨论等腰三角形APQ ,按照点P 的位置分两种情况讨论,点P 的每一种位置又要讨论三种情况.满分解答(1)解方程组7,4,3y x y x =-+⎧⎪⎨=⎪⎩得3,4.x y =⎧⎨=⎩ 所以点A 的坐标是(3,4).令70y x =-+=,得7x =.所以点B 的坐标是(7,0).(2)①如图2,当P 在OC 上运动时,0≤t <4.由8A P R A C P P O RC O R A S S S S =--=△△△梯形,得1113+7)44(4)(7)8222t t t t -⨯-⨯⨯--⨯-=(.整理,得28120t t -+=.解得t =2或t =6(舍去).如图3,当P 在CA 上运动时,△APR 的最大面积为6.因此,当t =2时,以A 、P 、R 为顶点的三角形的面积为8.图2 图3 图4②我们先讨论P 在OC 上运动时的情形,0≤t <4. 如图1,在△AOB 中,∠B =45°,∠AOB >45°,OB =7,42AB =,所以OB >AB .因此∠OAB >∠AOB >∠B .如图4,点P 由O 向C 运动的过程中,OP =BR =RQ ,所以PQ //x 轴.因此∠AQP =45°保持不变,∠PAQ 越来越大,所以只存在∠APQ =∠AQP 的情况. 此时点A 在PQ 的垂直平分线上,OR =2CA =6.所以BR =1,t =1. 我们再来讨论P 在CA 上运动时的情形,4≤t <7.在△APQ 中, 3cos 5A ∠=为定值,7AP t =-,5520333AQ OA OQ OA OR t =-=-=-.如图5,当AP =AQ 时,解方程520733t t -=-,得418t =.如图6,当QP =QA 时,点Q 在PA 的垂直平分线上,AP =2(OR -OP ).解方程72[(7)(4)]t t t -=---,得5t =.如7,当PA =PQ 时,那么12c o s AQ A AP∠=.因此2c o s A Q A P A =⋅∠.解方程52032(7)335t t -=-⨯,得22643t =. 综上所述,t =1或418或5或22643时,△APQ 是等腰三角形.图5 图6 图7考点伸展当P 在CA 上,QP =QA 时,也可以用2cos AP AQ A =⋅∠来求解.例5 2010年上海市闸北区中考模拟第25题如图1,在直角坐标平面内有点A(6, 0),B(0, 8),C(-4, 0),点M、N分别为线段AC 和射线AB上的动点,点M以2个单位长度/秒的速度自C向A方向作匀速运动,点N以5个单位长度/秒的速度自A向B方向作匀速运动,MN交OB于点P.(1)求证:MN∶NP为定值;(2)若△BNP与△MNA相似,求CM的长;(3)若△BNP是等腰三角形,求CM的长.图1动感体验请打开几何画板文件名“10闸北25”,拖动点M在CA上运动,可以看到△BNP与△MNA 的形状随M的运动而改变.双击按钮“△BNP∽△MNA”,可以体验到,此刻两个三角形都是直角三角形.分别双击按钮“BP=BN,N在AB上”、“NB=NP”和“BP=BN,N 在AB的延长线上”,可以准确显示等腰三角形BNP的三种情况.思路点拨1.第(1)题求证MN∶NP的值要根据点N的位置分两种情况.这个结论为后面的计算提供了方便.2.第(2)题探求相似的两个三角形有一组邻补角,通过说理知道这两个三角形是直角三角形时才可能相似.3.第(3)题探求等腰三角形,要两级(两层)分类,先按照点N的位置分类,再按照顶角的顶点分类.注意当N在AB的延长线上时,钝角等腰三角形只有一种情况.4.探求等腰三角形BNP,N在AB上时,∠B是确定的,把夹∠B的两边的长先表示出来,再分类计算.满分解答(1)如图2,图3,作NQ⊥x轴,垂足为Q.设点M、N的运动时间为t秒.在Rt△ANQ中,AN=5t,NQ=4t,AQ=3t.在图2中,QO=6-3t,MQ=10-5t,所以MN∶NP=MQ∶QO=5∶3.在图3中,QO=3t-6,MQ=5t-10,所以MN∶NP=MQ∶QO=5∶3.(2)因为△BNP与△MNA有一组邻补角,因此这两个三角形要么是一个锐角三角形和一个钝角三角形,要么是两个直角三角形.只有当这两个三角形都是直角三角形时才可能相似.如图4,△BNP∽△MNA,在Rt△AMN中,35 ANAM =,所以531025tt=-.解得3031t=.此时CM 6031=.图2 图3 图4(3)如图5,图6,图7中,OP MPQN MN=,即245OP t =.所以85OP t =. ①当N 在AB 上时,在△BNP 中,∠B 是确定的,885BP t =-,105BN t =-. (Ⅰ)如图5,当BP =BN 时,解方程881055t t -=-,得1017t =.此时CM 2017=.(Ⅱ)如图6,当NB =NP 时,45BE BN =.解方程()1848105255t t ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭,得54t =.此时CM 52=. (Ⅲ)当PB =PN 时,1425BN BP =.解方程()1481058255t t ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭,得t 的值为负数,因此不存在PB =PN 的情况.②如图7,当点N 在线段AB 的延长线上时,∠B 是钝角,只存在BP =BN 的可能,此时510BN t =-.解方程885105t t -=-,得3011t =.此时CM 6011=.图5 图6 图7考点伸展如图6,当NB =NP 时,△NMA 是等腰三角形,1425BN BP =,这样计算简便一些.例6 2010年南通市中考第27题如图1,在矩形ABCD 中,AB =m (m 是大于0的常数),BC =8,E 为线段BC 上的动点(不与B 、C 重合).连结DE ,作EF ⊥DE ,EF 与射线BA 交于点F ,设CE =x ,BF =y .(1)求y 关于x 的函数关系式;(2)若m =8,求x 为何值时,y 的值最大,最大值是多少?(3)若12y m=,要使△DEF 为等腰三角形,m 的值应为多少?图1动感体验请打开几何画板文件名“10南通27”,拖动点E 在BC 上运动,观察y 随x 变化的函数图象,可以体验到,y 是x 的二次函数,抛物线的开口向下.对照图形和图象,可以看到,当E 是BC 的中点时,y 取得最大值.双击按钮“m =8”,拖动E 到BC 的中点,可以体验到,点F 是AB 的四等分点.拖动点A 可以改变m 的值,再拖动图象中标签为“y 随x ” 的点到射线y =x 上,从图形中可以看到,此时△DCE ≌△EBF .思路点拨1.证明△DCE ∽△EBF ,根据相似三角形的对应边成比例可以得到y 关于x 的函数关系式.2.第(2)题的本质是先代入,再配方求二次函数的最值.3.第(3)题头绪复杂,计算简单,分三段表达.一段是说理,如果△DEF 为等腰三角形,那么得到x =y ;一段是计算,化简消去m ,得到关于x 的一元二次方程,解出x 的值;第三段是把前两段结合,代入求出对应的m 的值.满分解答(1)因为∠EDC 与∠FEB 都是∠DEC 的余角,所以∠EDC =∠FEB .又因为∠C =∠B =90°,所以△DCE ∽△EBF .因此DC EB CE BF =,即8m xx y-=.整理,得y 关于x 的函数关系为218y x x m m=-+. (2)如图2,当m =8时,2211(4)288y x x x =-+=--+.因此当x =4时,y 取得最大值为2.(3) 若12y m =,那么21218x x m m m=-+.整理,得28120x x -+=.解得x =2或x =6.要使△DEF 为等腰三角形,只存在ED =EF 的情况.因为△DCE ∽△EBF ,所以CE =BF ,即x =y .将x =y =2代入12y m =,得m =6(如图3);将x =y =6代入12y m=,得m =2(如图4).图2 图3 图4考点伸展本题中蕴涵着一般性与特殊性的辩证关系,例如: 由第(1)题得到218y x x m m =-+221116(8)(4)x x x m m m=--=--+, 那么不论m 为何值,当x =4时,y 都取得最大值.对应的几何意义是,不论AB 边为多长,当E 是BC 的中点时,BF 都取得最大值.第(2)题m =8是第(1)题一般性结论的一个特殊性.再如,不论m 为小于8的任何值,△DEF 都可以成为等腰三角形,这是因为方程218x x x m m=-+总有一个根8x m =-的.第(3)题是这个一般性结论的一个特殊性.例7 2009年重庆市中考第26题已知:如图1,在平面直角坐标系xOy 中,矩形OABC 的边OA 在y 轴的正半轴上,OC 在x 轴的正半轴上,OA =2,OC =3,过原点O 作∠AOC 的平分线交AB 于点D ,连结DC ,过点D 作DE ⊥DC ,交OA 于点E .(1)求过点E 、D 、C 的抛物线的解析式;(2)将∠EDC 绕点D 按顺时针方向旋转后,角的一边与y 轴的正半轴交于点F ,另一边与线段OC 交于点G .如果DF 与(1)中的抛物线交于另一点M ,点M 的横坐标为56,那么EF =2GO 是否成立?若成立,请给予证明;若不成立,请说明理由;(3)对于(2)中的点G ,在位于第一象限内的该抛物线上是否存在点Q ,使得直线GQ 与AB 的交点P 与点C 、G 构成的△PCG 是等腰三角形?若存在,请求出点Q 的坐标;若不存在成立,请说明理由.图1动感体验请打开几何画板文件名“09重庆26”,拖动点G 在OC 上运动,可以体验到,△DCG 与△DEF 保持全等,双击按钮“M 的横坐标为1.2”,可以看到,EF =2,GO =1.拖动点P 在AB 上运动的过程中,可以体验到,存在三个时刻,△PCG 可以成为等腰三角形.思路点拨1.用待定系数法求抛物线的解析式,这个解析式在第(2)、(3)题的计算中要用到. 2.过点M 作MN ⊥AB ,根据对应线段成比例可以求FA 的长. 3.将∠EDC 绕点D 旋转的过程中,△DCG 与△DEF 保持全等.4.第(3)题反客为主,分三种情况讨论△PCG 为等腰三角形,根据点P 的位置确定点Q 的位置,再计算点Q 的坐标.满分解答(1)由于OD 平分∠AOC ,所以点D 的坐标为(2,2),因此BC =AD =1. 由于△BCD ≌△ADE ,所以BD =AE =1,因此点E 的坐标为(0,1).设过E 、D 、C 三点的抛物线的解析式为c bx ax y ++=2,那么⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=.039,224,1c b a c b a c 解得65-=a ,613=b 1=c .因此过E 、D 、C 三点的抛物线的解析式为1613652++-=x x y .(2)把56=x 代入1613652++-=x x y ,求得512=y .所以点M 的坐标为⎪⎭⎫⎝⎛512,56. 如图2,过点M 作MN ⊥AB ,垂足为N ,那么DADNFA MN =,即25622512-=-FA .解得1=FA . 因为∠EDC 绕点D 旋转的过程中,△DCG ≌△DEF ,所以CG =EF =2.因此GO =1,EF =2GO .(3)在第(2)中,GC =2.设点Q 的坐标为⎪⎭⎫ ⎝⎛++-161365,2x x x . ①如图3,当CP =CG =2时,点P 与点B (3,2)重合,△PCG 是等腰直角三角形.此时G Q Q x x y -=,因此11613652-=++-x x x 。
1.2 因动点产生的等腰三角形问题例1 2015年重庆市中考第25题如图1,在△ABC中, ACB=90°,∠BAC=60°,点E是∠BAC的平分线上一点,过点E作AE的垂线,过点A作AB的垂线,两垂线交于点D,连接DB,点F是BD的中点,DH⊥AC,垂足为H,连接EF,HF.(1)如图1,若点H是AC的中点,AC=AB、BD的长;(2)如图1,求证:HF=EF.(3)如图2,连接CF、CE,猜想:△CEF是否是等边三角形?若是,请证明;若不是,请说明理由.图1 图2例2 2012年扬州市中考第27题如图1,抛物线y=ax2+bx+c经过A(-1,0)、B(3, 0)、C(0 ,3)三点,直线l是抛物线的对称轴.(1)求抛物线的函数关系式;(2)设点P是直线l上的一个动点,当△P AC的周长最小时,求点P的坐标;(3)在直线l上是否存在点M,使△MAC为等腰三角形,若存在,直接写出所有符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.例3 2012年临沂市中考第26题如图1,点A在x轴上,OA=4,将线段OA绕点O顺时针旋转120°至OB的位置.(1)求点B的坐标;(2)求经过A、O、B的抛物线的解析式;(3)在此抛物线的对称轴上,是否存在点P,使得以点P、O、B为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.例4 2011年盐城市中考第28题如图1,已知一次函数y=-x+7与正比例函数43y x的图象交于点A,且与x轴交于点B.(1)求点A和点B的坐标;(2)过点A作AC⊥y轴于点C,过点B作直线l//y轴.动点P从点O出发,以每秒1个单位长的速度,沿O —C—A的路线向点A运动;同时直线l从点B出发,以相同速度向左平移,在平移过程中,直线l交x轴于点R,交线段BA或线段AO于点Q.当点P到达点A时,点P和直线l都停止运动.在运动过程中,设动点P运动的时间为t秒.①当t为何值时,以A、P、R为顶点的三角形的面积为8?②是否存在以A、P、Q为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求t的值;若不存在,请说明理由.。
中考压轴——因动点产生的等腰三角形问题1.(2009年黄冈中考20题)如图,在平面直角坐标系xoy 中,抛物线21410189y x x =--与x 轴的交点为点B ,过点B 作x 轴的平行线BC ,交抛物线于点C ,连结AC .现有两动点P ,Q分别从O,C 两点同时出发,点P 以每秒4个单位的速度沿OA 向终点A 移动,点Q 以每秒1个单位的速度沿CB 向点B 移动,点P 停止运动时,点Q 也同时停止运动,线段OC ,PQ 相交于点D ,过点D 作DE ∥OA ,交CA 于点E ,射线QE 交x 轴于点F .设动点P ,Q 移动的时间为t (单位:秒)(1)求A,B,C 三点的坐标和抛物线的顶点的坐标;(2)当t 为何值时,四边形PQCA 为平行四边形?请写出计算过程; (3)当0<t <92时,△PQ F 的面积是否总为定值?若是,求出此定值,若不是,请说明理由; (4)当t 为何值时,△PQF 为等腰三角形?请写出解答过程.2(2009年深圳中考23题).如图,在平面直角坐标系中,直线l :y =-2x -8分别与x 轴,y 轴相交于A ,B 两点,点P (0,k )是y 轴的负半轴上的一个动点,以P 为圆心,3为半径作⊙P .(1)连结P A ,若P A =PB ,试判断⊙P 与x 轴的位置关系,并说明理由; (2)当k 为何值时,以⊙P 与直线l 的两个交点和圆心P 为顶点的三角形是正三角形?3.(2009年重庆中考26题).已知:如图,在平面直角坐标系xOy 中,矩形OABC 的边OA 在y 轴的正半轴上,OC 在x 轴的正半轴上,OA =2,OC =3.过原点O 作∠AOC 的平分线交AB 于点D ,连接DC ,过点D 作DE ⊥DC ,交OA 于点E . (1)求过点E 、D 、C 的抛物线的解析式;(2)将∠EDC 绕点D 按顺时针方向旋转后,角的一边与y 轴的正半轴交于点F ,另一边与线段OC 交于点G .如果DF 与(1)中的抛物线交于另一点M ,点M 的横坐标为65,那么EF =2GO 是否成立?若成立,请给予证明;若不成立,请说明理由;(3)对于(2)中的点G ,在位于第一象限内的该抛物线上是否存在点Q ,使得直线GQ 与AB 的交点P 与点C 、G 构成的△PCG 是等腰三角形?若存在,请求出点Q 的坐标;若不存在,请说明理由.4.. (2010上海宝山中考25题)如图9,矩形ABCD中,AB ,点E 是BC 边上的一个动点,联结AE ,过点D 作DF AE ⊥,垂足为点F . (1)设BE x =,ADF ∠的余切值为y ,求y 关于x 的函数解析式;(2)若存在点E ,使得∆ABE 、∆ADF 与四边形CDFE 的面积比是3:4:5,试求矩形ABCD 的面积;(3)对(2)中求出的矩形ABCD ,联结CF ,当BE 的长为多少时,∆CDF 是等腰三角形?26题图x(备用图)DCBA EFD CBA EF(图9)中考压轴——因动点产生的等腰三角形问题答案20(2009年黄冈中考20题) 解:(1)21(8180)18y x x =--,令0y =得281800x x --=,()()18100x x -+= ∴18x =或10x =-∴(18,0)A ;………………………1′在21410189y x x =--中,令0x =得10y =即(0,10)B -;………………2′ 由于B C ∥OA ,故点C 的纵坐标为-10,由2141010189x x -=--得8x =或0x = 即(8,10)C -且易求出顶点坐标为98(4,)9-……………………………………3′于是,(18,0),(0,10),(8,10)A B C --,顶点坐标为98(4,)9-。
因动点产生的等腰三角形问题 例1 : 如图1,抛物线y=ax2+bx+c经过A(-1,0)、B(3, 0)、C(0 ,3)三点,直线l是抛物线的对称轴. (1)求抛物线的函数关系式; (2)设点P是直线l上的一个动点,当△PAC的周长最小时,求点P的坐标; (3)在直线l上是否存在点M,使△MAC为等腰三角形,若存在,直接写出所有符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.
图1 动感体验
请打开几何画板文件名“12扬州27”,拖动点P在抛物线的对称轴上运动,可以体验到,当点P落在线段BC上时,PA+PC最小,△PAC的周长最小.拖动点M在抛物线的对称轴上运动,观察△MAC的三个顶点与对边的垂直平分线的位置关系,可以看到,点M有1次机会落在AC的垂直平分线上;点A有2次机会落在MC的垂直平分线上;点C有2次机会落在MA的垂直平分线上,但是有1次M、A、C三点共线.
思路点拨 1.第(2)题是典型的“牛喝水”问题,点P在线段BC上时△PAC的周长最小. 2.第(3)题分三种情况列方程讨论等腰三角形的存在性.
满分解答
(1)因为抛物线与x轴交于A(-1,0)、B(3, 0)两点,设y=a(x+1)(x-3), 代入点C(0 ,3),得-3a=3.解得a=-1. 所以抛物线的函数关系式是y=-(x+1)(x-3)=-x2+2x+3. (2)如图2,抛物线的对称轴是直线x=1. 当点P落在线段BC上时,PA+PC最小,△PAC的周长最小. 设抛物线的对称轴与x轴的交点为H.
由BHPHBOCO,BO=CO,得PH=BH=2. 所以点P的坐标为(1, 2). 图2
(3)点M的坐标为(1, 1)、(1,6)、(1,6)或(1,0).
考点伸展 第(3)题的解题过程是这样的: 设点M的坐标为(1,m). 在△MAC中,AC2=10,MC2=1+(m-3)2,MA2=4+m2. ①如图3,当MA=MC时,MA2=MC2.解方程4+m2=1+(m-3)2,得m=1. 此时点M的坐标为(1, 1).
②如图4,当AM=AC时,AM2=AC2.解方程4+m2=10,得6m.
此时点M的坐标为(1,6)或(1,6). ③如图5,当CM=CA时,CM2=CA2.解方程1+(m-3)2=10,得m=0或6. 当M(1, 6)时,M、A、C三点共线,所以此时符合条件的点M的坐标为(1,0).
图3 图4 图5 例2: 如图1,点A在x轴上,OA=4,将线段OA绕点O顺时针旋转120°至OB的位置. (1)求点B的坐标; (2)求经过A、O、B的抛物线的解析式; (3)在此抛物线的对称轴上,是否存在点P,使得以点P、O、B为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
图1 动感体验
请打开几何画板文件名“12临沂26”,拖动点P在抛物线的对称轴上运动,可以体验到,⊙O和⊙B以及OB的垂直平分线与抛物线的对称轴有一个共同的交点,当点P运动到⊙O与对称轴的另一个交点时,B、O、P三点共线. 请打开超级画板文件名“12临沂26”,拖动点P,发现存在点P,使得以点P、O、B为顶点的三角形是等腰三角形 思路点拨 1.用代数法探求等腰三角形分三步:先分类,按腰相等分三种情况;再根据两点间的距离公式列方程;然后解方程并检验. 2.本题中等腰三角形的角度特殊,三种情况的点P重合在一起.
满分解答
(1)如图2,过点B作BC⊥y轴,垂足为C. 在Rt△OBC中,∠BOC=30°,OB=4,所以BC=2,23OC.
所以点B的坐标为(2,23). (2)因为抛物线与x轴交于O、A(4, 0),设抛物线的解析式为y=ax(x-4), 代入点B(2,23),232(6)a.解得36a.
所以抛物线的解析式为23323(4)663yxxxx. (3)抛物线的对称轴是直线x=2,设点P的坐标为(2, y). ①当OP=OB=4时,OP2=16.所以4+y2=16.解得23y.
当P在(2,23)时,B、O、P三点共线(如图2). ②当BP=BO=4时,BP2=16.所以224(23)16y.解得1223yy. ③当PB=PO时,PB2=PO2.所以22224(23)2yy.解得23y. 综合①、②、③,点P的坐标为(2,23),如图2所示.
图2 图3 考点伸展
如图3,在本题中,设抛物线的顶点为D,那么△DOA与△OAB是两个相似的等腰三角形. 由23323(4)(2)663yxxx,得抛物线的顶点为23(2,)3D.
因此23tan3DOA.所以∠DOA=30°,∠ODA=120°.
例3 : 如图1,已知正方形OABC的边长为2,顶点A、C分别在x、y轴的正半轴上,M是BC的中点.P(0,m)是线段OC上一动点(C点除外),直线PM交AB的延长线于点D. (1)求点D的坐标(用含m的代数式表示); (2)当△APD是等腰三角形时,求m的值; (3)设过P、M、B三点的抛物线与x轴正半轴交于点E,过点O作直线ME的垂线,垂足为H(如图2).当点P从O向C运动时,点H也随之运动.请直接写出点H所经过的路长(不必写解答过程).
图1 图2 动感体验 请打开几何画板文件名“11湖州24”,拖动点P在OC上运动,可以体验到,△APD的三个顶点有四次机会可以落在对边的垂直平分线上.双击按钮“第(3)题”, 拖动点P由O向C运动,可以体验到,点H在以OM为直径的圆上运动.双击按钮“第(2)题”可以切换.
思路点拨 1.用含m的代数式表示表示△APD的三边长,为解等腰三角形做好准备. 2.探求△APD是等腰三角形,分三种情况列方程求解. 3.猜想点H的运动轨迹是一个难题.不变的是直角,会不会找到不变的线段长呢?Rt△OHM的斜边长OM是定值,以OM为直径的圆过点H、C.
满分解答
(1)因为PC//DB,所以1CPPMMCBDDMMB.因此PM=DM,CP=BD=2-m.所以AD=4-m.于是得到点D的坐标为(2,4-m). (2)在△APD中,22(4)ADm,224APm,222(2)44(2)PDPMm.
①当AP=AD时,2(4)m24m.解得32m(如图3).
②当PA=PD时,24m244(2)m.解得43m(如图4)或4m(不合题意,舍去). ③当DA=DP时,2(4)m244(2)m.解得23m(如图5)或2m(不合题意,舍去). 综上所述,当△APD为等腰三角形时,m的值为32,43或23. 图3 图4 图5 (3)点H所经过的路径长为54.
考点伸展 第(2)题解等腰三角形的问题,其中①、②用几何说理的方法,计算更简单: ①如图3,当AP=AD时,AM垂直平分PD,那么△PCM∽△MBA.所以12PCMBCMBA.因此12PC,32m.
②如图4,当PA=PD时,P在AD的垂直平分线上.所以DA=2PO.因此42mm.解得43m. 第(2)题的思路是这样的: 如图6,在Rt△OHM中,斜边OM为定值,因此以OM为直径的⊙G经过点H,也就是说点H在圆弧上运动.运动过的圆心角怎么确定呢?如图7,P与O重合时,是点H运动的起点,∠COH=45°,∠CGH=90°.
图6 图7 例4 : 如图1,已知一次函数y=-x+7与正比例函数43yx的图象交于点A,且与x轴交于点B. (1)求点A和点B的坐标; (2)过点A作AC⊥y轴于点C,过点B作直线l//y轴.动点P从点O出发,以每秒1个单位长的速度,沿O—C—A的路线向点A运动;同时直线l从点B出发,以相同速度向左平移,在平移过程中,直线l交x轴于点R,交线段BA或线段AO于点Q.当点P到达点A时,点P和直线l都停止运动.在运动过程中,设动点P运动的时间为t秒. ①当t为何值时,以A、P、R为顶点的三角形的面积为8? ②是否存在以A、P、Q为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求t的值;若不存在,请说明理由. 图1
动感体验 请打开几何画板文件名“11盐城28”,拖动点R由B向O运动,从图象中可以看到,△APR的面积有一个时刻等于8.观察△APQ,可以体验到,P在OC上时,只存在AP=AQ的情况;P在CA上时,有三个时刻,△APQ是等腰三角形.
思路点拨 1.把图1复制若干个,在每一个图形中解决一个问题. 2.求△APR的面积等于8,按照点P的位置分两种情况讨论.事实上,P在CA上运动时,高是定值4,最大面积为6,因此不存在面积为8的可能. 3.讨论等腰三角形APQ,按照点P的位置分两种情况讨论,点P的每一种位置又要讨论三种情况.
满分解答 (1)解方程组7,4,3yxyx 得3,4.xy 所以点A的坐标是(3,4). 令70yx,得7x.所以点B的坐标是(7,0). (2)①如图2,当P在OC上运动时,0≤t<4.由8APRACPPORCORASSSS△△△梯形,得1113+7)44(4)(7)8222tttt(.整理,得28120tt.解得t=2或t=6(舍去).如图3,
当P在CA上运动时,△APR的最大面积为6. 因此,当t=2时,以A、P、R为顶点的三角形的面积为8.
图2 图3 图4 ②我们先讨论P在OC上运动时的情形,0≤t<4. 如图1,在△AOB中,∠B=45°,∠AOB>45°,OB=7,42AB,所以OB>AB.因此∠OAB>∠AOB>∠B. 如图4,点P由O向C运动的过程中,OP=BR=RQ,所以PQ//x轴. 因此∠AQP=45°保持不变,∠PAQ越来越大,所以只存在∠APQ=∠AQP的情况. 此时点A在PQ的垂直平分线上,OR=2CA=6.所以BR=1,t=1. 我们再来讨论P在CA上运动时的情形,4≤t<7.
在△APQ中, 3cos5A为定值,7APt,5520333AQOAOQOAORt.
如图5,当AP=AQ时,解方程520733tt,得418t. 如图6,当QP=QA时,点Q在PA的垂直平分线上,AP=2(OR-OP).解方程72[(7)(4)]ttt,得5t.
如7,当PA=PQ时,那么12cosAQAAP.因此2cosAQAPA.解方程52032(7)335tt,得22643t.
综上所述,t=1或418或5或22643时,△APQ是等腰三角形.