中考数学压轴题专项汇编专题22直角三角形的存在性
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专题 直角三角形的存在性 破解策略 以线段AB为边的直角三角形构造方法如右图所示:
AB ABECF EFABC 直角三角形的另一个顶点在以A在以AB为直径的圆上,或过A、B且与AB垂直的直线上(A,B两点除外). 解直角三角形的存在性问题时,若没有明确指出直角三角形的直角,就需要进行分类讨论.通常这类问题的解题策略有: (1)几何法:先分类讨论直角,再画出直角三角形,后计算. 如图,若∠ACB=90°.过点A、B作经过点C的直线的垂线,垂足分别为E、F.则△AEC∽△CFB.从而得到线段间的关系式解决问题.
(2)代数法:先罗列三边长,再分类讨论直角,根据勾股定理列出方程,然后解方程并检验. 有时候将几何法和代数法相结合.可以使得解题又快又好! 例题讲解 例1 如图,抛物线l:y=ax2+2x-3与r轴交于A,B(3,0)两点(点A在点B的左侧).与y轴交于点C(0,3).已知对称轴为x=1. (1)求抛物线的表达式; (2)设点P是抛物线l上任意一点,点Q在直线x=-3上,问:△PBQ能否成为以点P为直角顶点的等腰直角三角形?若能,求出符合条件的点P的坐标;若不能,请说明理由.
xyC
BAO
l
xy
CMN
ABO
QlP
x
yl
Q
AONB
PM
解:(1)由题意可得点A的坐标为(1,0). 所以抛物线表达式可变为y=a(x-3)(x+1)=ax2-2ax-3a 由点C的坐标可得-3a=3,a=-1 所以抛物线的表达式为y=-x2+2x+3. (2)如图,过点P作PM垂直于直线l,垂足为M.过点B作BN垂直于直线PM.垂足为N. 若△PBQ是以点P为直角顶点的等腰直角三角形, 无论点P在BQ的上方或下方,由“弦图模型”均可得△PQM∽△BPN. 所以PM=BN. 设点P的坐标为(m,H,-m2+2m+3).则PM=|m+3|,BN=|-m2+2m+3|,所以|m+
3|=|-m2+2m+3|.解得m1=0,m2=1,m3=3+332,m4=3332-
所以点P的坐标为(0,3(1,4(3+132,332-9-(3332-,32+3-9) 例2 如图,一次函数y=-2x+10的图象与反比例函数y=kx(k>0)的图象相交于A、B两点(点A在点B的右侧分别交x轴.y轴于点E,F.若点A的坐标为(4,2).问:
反比例函数图象的另一支上是否存在一点P.使△PAB是以AB为直角边的直角三角形?若存在,求出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由,
xy
BAF
POE
x
yOP
E
BFA
解:将点A(4,2)代入反比例函数表达式,得k=8, 所以反比例函数为y=8x,
联立方程纽组8210yxyx , 解得1142xy,2218xy 所以点B的坐标为(1,8). 由题意可得点E.F的坐标分剐为(5,0(0,10 以AB为直角迎的直角三角形有两种情况:
如图1,当∠PAB=90°时,
连结OA,则OA=2242=25.
而AE=2212=5,OE=5,所以OA2+AE2=OE2, 即OA⊥AB.所以A,O,P三点共线. 由O、A两点的坐标可得直线AP的表达式为y=12x. 联立方程组812yxyx 解得1142xy,2242xy 所以点P的坐标为(-4,-2). ②如图2,当∠PBA=90°时,记BP与y轴的交点为G.
易证△FBC∽△FOE,所以FBFOFGFE,
而FO=10.FE=2251055,FB=2212=5 可求得FG=52,所以点G的坐标为(0,152).由B,G两点的坐标可得直线BP的表达式为y=12x+152,
联立方程组115228yxyx=+,=, 解得1118xy=,=;221612xy=-,=-. 所以点P的坐标为(-16,-12); 综上可得,满足条件的点P坐标为(-4,-2)或(-16,-12).
图2FGxyAEOP 例3 如图,抛物线C1:y=a(x-2)2-5的顶点为P,与x轴相交于A,B两点(点A在点B的左侧点A的横坐标是-1.D是x轴负半轴上的一个动点,将抛物线C1绕点D旋
转180°后得到抛物线C2.抛物线C2的顶点为Q,与x轴相交于E,F两点(点E在点F的左侧).当以点P,Q,E为顶点的三角形是直角三角形时,求顶点Q的坐标. C1
BADOF EQ
C2P
x
y
解 由题意可得点A(-1,0P(2,-5B(5,0). 设点D的坐标为(m,0则点Q的坐标为(2m-2,5E的坐标为(2m-5,0 所以PQ2=(2m-4)2 +102,PE2=(2m-7)2+52,EQ2=32+52=34. △PQE为直角三角形有三种情况: ①当∠PQE= 90°时,有PE2=PQ2+ EQ2,
即(2m-7)2+52=(2m-4)2+102+34,解得m=-193,所以点Q的坐标为(-443,5);
②当∠QEP=90°时,有PQ2=PE2 +EQ2, 即(2m-4)2+102=(2m-7)2+52+34,解得m=-23,所以点Q的坐标为(-103,5);
③当∠QPE= 90°时,有EQ2=PE2 + PQ2, 即(2m-7)2+52+(2m-4)2+102=34,方程无解,所以此种情况不成立,
综上可得,当△PQE为直角三角形时,顶点Q的坐标为(-443,5)或(-103,5). 例4 如图.在直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠B= 90°,AD=2,BC=6,AB=3.E为BC边上一点,当BE=2时,以BE为边作正方形BEFG,使正方形BEFG和梯形ABCD在BC的同侧.当正方形BEFG沿BC向右平移,记平移中的正方形BEFG为正方形B′EFG,当点E与点C重合时停止平移.设平移的距离为t,正方形B'EFG的边EF与AC交于点M,连结B′D,B'M,DM.问:是否存在这样的t,使△B'DM是直角三角形,若存在,求出t的值;
若不存在,请说明理由.
EB'MFGC
DA
B 解 存在满足条件的t.理由如下: 如图,过点D作DH⊥ BC于点H,过点M作MN⊥DH于点N, 则BH=AD=2,DH=AB=3. 所以BB′=HE=t,HB′=|t-2|,EC=4-t. 易证△MEC∽△ABC,
可得MEAB=ECBC,即3ME=46t-,所以ME=2-12t.
在Rt△B′ME中,有B′M2=ME2+B′E2=14t2-2t+8. 在Rt△DHB′中,有B′D2=DH2+B′H2=t2-4t+13. 在Rt△DMN中,DN=DH-NH=12t+1.
则DM2=DN2+MN2=54t2+t+1. ①若∠DB'M=90°,则DM2=B'M2+B'D2, 即54t2+t+1=(14t2-2t+8)+(t2-4t+13
解得t1=207; ②若∠B'MD=90°,则B'D2=B'M2+DM2, 即t2-4t+13=(14t2-2t+8)+(54t2+t+1
解得t2=-3+17,t3=-3-17(舍); ③若∠B'DM=90°,则B'M2=B'D2+DM2, 即14t2-2t+8=(t2-4t+13)+(54t2+t+1 此方程无解. 综上所得,当t=207或-3+17时,△B'DM是直角三角形.
NHBADCGFMB'E
进阶训练 1.如图,在平面直角坐标系xOy中,Rt△OAB的直角顶点A在x轴上,OA =4,AB=3.动点M从点A出发,以每秒1个单位长度的速度,沿AO向终点O移动;同时点N从点O出发,以每秒1.25个单位长度的速度,沿OB向终点B移动.当两个动点运动了x(0<
x<4)时,解答下列问题:
(1)求点N的坐标(用含x的代数式表示); (2)在两个动点运动过程中,是否存在某一时刻,使△OMN是直角三角形?若存在,求出x的值;若不存在,请说明理由. y
MNO
解:(1)N(x,34x); (2)当△OMN是直角三角形时,x的值为2或6441. 提示(1)过点N作NP⊥OA于点P,由△PON∽△AOB即可求得; (2)分类讨论,通过△OMN和△OAB相似即可列出等式求得x的值.
POB
A NMxy
2.如图,在平面直角坐标xOy中,直线y=kx-3与双曲线y=4x的两个交点为A,B.其中A(-1,a).若M为x轴上的一个动点,且△AMB为直角三角形,求满足条件的点M的坐标.
A xy
BO
解:满足条件的点M的坐标为(-5,0(5,0(3412-,0)或(3412+,0). 提示先求出点A,B的坐标,再设点M的坐标,从而用待定字母表示AM2,BM2,AB2.然后讨论直角,根据勾股定理列方程即可.
3.如图,抛物线233384yxx与x轴交于A,B两点(点A在点B的左侧与y轴交于点C.