2021年广东省深圳市布心中学中考冲刺卷
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一.选择题(共8小题)
1.如图,在矩形ABCD中,BC=4,AB=2,Rt△BEF的顶点E在边CD上,且∠BEF=90°,EF=BE,DF=,则tan∠DEF的值为( )
A. B. C. D.
2.如图,在△ABC中,∠C=90°,AB=5cm,cosB=.动点D从点A出发沿着射线AC的方向以每秒1cm的速度移动,动点E从点B出发沿着射线BA的方向以每秒2cm的速度移动.已知点D和点E同时出发,设它们运动的时间为t秒,连接BD.下列结论正确的有( )个.
①BC=4;
②当AD=AB时,tan∠ABD=2;
③以点B为圆心、BE为半径画⊙B,当t=时,DE与⊙B相切;
④当∠CBD=∠ADE时,t=.
A.1 B.2 C.3 D.4
3.如图,是二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象,则下列四个结论中正确的有几个?( )①abc>0; ②b2>4ac;③2c<3b;④4a+2b+c>0.
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
4.如图所示,在平行四边形ABCD中,AC与BD相交于点O,E为OD的中点,连接AE并延长交DC于点F,则DF:FC=( )
A.1:3 B.1:4 C.2:3 D.1:2
5.如图,正比例函数y1=k1x的图象与反比例函数y2=的图象相交于A,B两点,其中点A的横坐标为2,当y1>y2时,x的取值范围是( )
A.x<﹣2或x>2 B.x<﹣2或0<x<2
C.﹣2<x<0或0<x<2 D.﹣2<x<0或x>2
6.如图,从点A看一山坡上的电线杆PQ,观测点P的仰角是45°,向前走6m到达B点,测得顶端点P和杆底端点Q的仰角分别是60°和30°,则该电线杆PQ的高度为( )m.
A.6+2 B.6 C.10﹣ D.8
7.二次函数y=x2﹣3x+2的图象不过( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
8.如图,甲、乙两盏路灯相距30米,一天晚上,当小刚从路灯甲底部向路灯乙底部直行25米时,发现自己的身影顶部正好接触到路灯乙的底部,已知小刚的身高为1.5米,那么路灯甲的高为( )
A.9米 B.8米 C.7米 D.6米
二.填空题(共4小题)
9.如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=x+的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B.将△AOB绕点O顺时针旋转得到△A′OB′,若点A的对应点A′落在直线AB上,连接BB′,则四边形BA′OB′的面积为 .
10.如图,在平面直角坐标系中,⊙M经过原点,且与x轴交于点A(﹣4,0),与y轴交于点B(0,2),点C在第二象限⊙M上,且∠AOC=60°,则OC= .
11.如图,已知∠MON=30°,B为OM上一点,BA⊥ON于A,四边形ABCD为正方形,P为射线BM上一动点,连接CP,将CP绕点C顺时针方向旋转90°得CE,连接BE,若AB=4,则BE的最小值为 .
12.如图,在△ABC中,AB=AC=10,tanB=,点D为BC边上的动点(点D不与点B,C重合),以D为顶点作∠ADE=∠B,射线DE交AC边于点E,若BD=4,则AE= .
三.解答题(共14小题)
13.【基础巩固】
(1)如图1,在△ABC中,∠ACB=90°,直线l过点C,分别过A、B两点作AE⊥l,BD⊥l,垂足分别为E、D.求证:△BDC∽△CEA.
【尝试应用】
(2)如图2,在△ABC中,∠ACB=90°,D是BC上一点,过D作AD的垂线交AB于点E.若BE=DE,tan∠BAD=,AC=20,求BD的长.
【拓展提高】
(3)如图3,在▱ABCD中,在BC上取点E,使得∠AED=90°,若AE=AB,=,CD=,求▱ABCD的面积.
14.定义:从三角形一个角的顶点引一条射线与对边相交,把这个角分成两个角,如果其中一个角与这条射线另一侧的原三角形的内角互余,那么这条射线上三角形顶点到对边交点的线段称为这个三角形的“交互线”.
(1)判断下列命题是真命题还是假命题?
①直角三角形的斜边上的高是它的交互线;
②若三角形的角平分线是它的交互线,则这个三角形是等腰三角形.
(2)如图1,已知BE为锐角△ABC的交互线.
①求证:BE过△ABC外接圆的圆心O.
②若AB=AC,交互线BE=25,⊙O的半径为16,求AB的长.
(3)如图2,已知,在△ABC中,∠C=45°,它的两条交互线AD,BE相交于点F,且AD=m,BE=n,求△ABC外接圆的面积(用含m,n的代数式表示).
15.如图,四边形ABCD是平行四边形,以AB为直径的⊙O与CD边相切于点E,BC交⊙O于点F(AF>BF),连接AE,EF.
(1)求证:∠AFE=45°;
(2)求证:EF2=AF•CF;
(3)若⊙O的半径是,且,求AD的长.
16.如图1,四边形ABCD是矩形,AB=1,点E是线段BC上一动点(不与B,C重合),点F是线段BA延长线上一动点,连接DE,EF,DF,EF交AD于点G.设BE=x,AF=y,已知y与x之间的函数关系如图2所示.
(1)y与x的函数表达式为 ;边BC的长为 ;
(2)求证:DE⊥DF;
(3)是否存在x的值,使得△DEG是等腰三角形?如果存在,求出x的值;如果不存在,说明理由.
17.如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,AB=10,BC=6,O是AC的中点,以点O为圆心在AC的右侧作半径为3的半圆O,分别交AC于点D、E,交AB于点G、F.
思考:连接OF,若OF⊥AC,求AF的长度;
探究:如图2,将线段CD连同半圆O绕点C旋转.
(1)在旋转过程中,求点O到AB距离的最小值;
(2)若半圆O与Rt△ABC的直角边相切,设切点为K,连接AK,求AK的长.
18.在新型冠状肺炎疫情期间,某农业合作社决定对一种特色水果开展线上销售,考虑到实际情况,一共开展了30次线上销售,综合考虑各种因素,该种水果的成本价为每吨2万元,销售结束后,经过统计得到了如下信息:
信息1:设第x次线上销售水果y(吨),且第一次线上销售水果为39吨,然后每一次总比前一次销售量减少1吨;
信息2:该水果的销售单价p(万元/吨)均由基本价和浮动价两部分组成,其中基本价保持不变,第1次线上销售至第15次线上销售的浮动价与销售场次x成正比,第16次线上销售至第30次线上销售的浮动价与销售场次x成反比;
信息3:
x(次)
2
8
24
p(万元)
2.2
2.8
3
请根据以上信息,解决下列问题.
(1)求y与x之间的函数关系式;
(2)若p=3.2(万元/吨),求x的值;
(3)在这30次线上销售中,哪一次线上销售获得利润最大?最大利润是多少?
19.如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=30°,BC=1,点D,E分别为AC,BC的中点.△CDE绕点C顺时针旋转,设旋转角为α(0°≤α≤360°),记直线AD与直线BE的交点为点P.
(1)如图1,当α=0°时,AD与BE的数量关系为 ,AD与BE的位置关系为 ;
(2)当0°<α≤360°时,上述结论是否成立?若成立,请仅就图2的情形进行证明;若不成立,请说明理由;
(3)△CDE绕点C顺时针旋转一周,请直接写出运动过程中P点运动轨迹的长度和P点到直线BC距离的最大值.
20.如图①,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)如图②,若点D是抛物线上一动点,设点D的横坐标为m(0<m<3),连接CD,BD,当△BCD的面积等于△AOC面积的2倍时,求m的值;
(3)抛物线上是否存在点P,使∠CBP+∠ACO=∠ABC?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
21.如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=kx+b的图象经过点A(0,﹣4),B(2,0),交反比例函数y=(x>0)的图象于点C(3,a),点P在反比例函数的图象上,横坐标为n(0<n<3),PQ∥y轴交直线AB于点Q,D是y轴上任意一点,连接PD、QD.
(1)求一次函数和反比例函数的表达式;
(2)求△DPQ面积的最大值.
22.顺丰快递公司为提高快递分拣的速度,决定购买机器人来代替人工分拣,已知购买1台甲型机器人比购买1台乙型机器人贵2万元,且用16万元购回乙型机器人的台数与24万元购回甲型机器人的台数相同.
(1)求甲、乙两种型号的机器人每台的价格各是多少万元;
(2)已知甲型和乙型机器人每台每小时分拣快递分别是1200件和1000件,该公司计划购买这两种型号的机器人共8台,总费用不超过41万元,并且使这8台机器人每小时分拣快递件数总和不少于8300件,则该公司有哪几种购买方案?哪个方案费用最低,最低费用是多少万元?
23.如图,直角△ACB的直角顶点C在y轴正半轴上,斜边AB在x轴上且AB=5,点A(﹣1,0),抛物线经过A、B、C三点,CD平行于x轴交抛物线与于点D,P为抛物线上一动点.
(1)求抛物线解析式及点D坐标;
(2)点E在x轴上,若以A,E,D,P为顶点的四边形是平行四边形,求此时点P的坐标;
(3)过点P作直线CD的垂线,垂足为Q,若将△CPQ沿CP翻折,点Q的对应点为Q′.是否存在点P,使Q′恰好落在x轴上?若存在,求出此时点P的坐标;若不存在,说明理由.
24.将一个矩形纸片OABC放置在平面直角坐标系中,点A(10,0),C(0,4),点P为BC边上的动点(电P不与点B、C重合).
(Ⅰ)如图①,当∠COP=60°时,求点P的坐标;
(Ⅱ)沿OP折叠该纸片,点C的对应点为C',设CP=t.
①如图②,若点C'在第四象限,PC'与OA交于点D,试用含有t的式子表示折叠后重叠部分的面积,并直接写出t的取值范围;
②若折叠后重叠部分的面积为S,当3≤S≤时,求t的取值范围(直接写出结果即可).
25.如图,在△ABC中,AC=BC=12,∠ACB=120°,点D是AB边上一点,连接CD,以CD为边作等边△CDE.
(1)如图1,若∠CDB=45°,求等边△CDE的边长;
(2)如图2,点D在AB边上移动过程中,连接BE,取BE的中点F,连接CF、DF,过点D作DG⊥AC于点G.
①求证:CF⊥DF;
②如图3,将△CFD沿CF翻折得△CFD′,连接BD′,求出BD′的最小值.
26.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线L1:y=x2+bx+c过点C(0,﹣3),与抛物线L2:y=﹣x2﹣x+2的一个交点为A,且点A的横坐标为2,点P、Q分别是抛物线L1、L2上的动点.
(1)求抛物线L1对应的函数表达式;
(2)若以点A、C、P、Q为顶点的四边形恰为平行四边形,求出点P的坐标;
(3)设点R为抛物线L1上另一个动点,且CA平分∠PCR.若OQ∥PR,求出点Q的坐标.
2021年广东省深圳市布心中学中考冲刺卷
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.如图,在矩形ABCD中,BC=4,AB=2,Rt△BEF的顶点E在边CD上,且∠BEF=90°,EF=BE,DF=,则tan∠DEF的值为( )
A. B. C. D.
【分析】过F作FG⊥CD,交CD的延长线于G,由已知可得△BCE∽△EGF,FG=EC,GE=2=CD,设EC=x,Rt△FDG中用勾股定理列方程求出x,即可得到答案.
【解答】解:过F作FG⊥CD,交CD的延长线于G,如图:
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠C=90°,AB=CD=2,
又∵∠BEF=90°,
∴∠FEG+∠BEC=90°=∠EBC+∠BEC,
∴∠FEG=∠EBC,
又∵∠C=∠G=90°,
∴△BCE∽△EGF,
∴==,∠EBC=∠DEF,
∵EF=BE,
∴==,
∴FG=EC,GE=2=CD,
∴DG=EC,
设EC=x,则DG=x,FG=x,
Rt△FDG中,FG2+DG2=DF2,DF=,
∴(x)2+x2=()2,
解得x=或x=﹣(舍去),
∴EC=,
Rt△ECB中,tan∠EBC==,
∴tan∠DEF=,
故选:A.
2.如图,在△ABC中,∠C=90°,AB=5cm,cosB=.动点D从点A出发沿着射线AC的方向以每秒1cm的速度移动,动点E从点B出发沿着射线BA的方向以每秒2cm的速度移动.已知点D和点E同时出发,设它们运动的时间为t秒,连接BD.下列结论正确的有( )个.
①BC=4;
②当AD=AB时,tan∠ABD=2;
③以点B为圆心、BE为半径画⊙B,当t=时,DE与⊙B相切;
④当∠CBD=∠ADE时,t=.
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】①②先根据三角函数定义可得BC=4,由勾股定理计算AC=3,最后证明∠ABD=∠D,计算∠D的正切即可;
③利用切线的性质,构建方程求解即可.
④显然有两种情形,由此即可判断.
【解答】解:①在△ABC中,
∵∠ACB=90°,AB=5,cosB=,
∴=,
∴BC=AB•cos∠ABC=5×=4,故①正确.
②在直角△ABC中,
AC==3,
当AD=AB=5时,∠ABD=∠D,
∴CD=AD﹣AC=5﹣3=2,
在Rt△BCD中,tan∠D==2,
∴tan∠ABD=tan∠D=2,故②正确,
③如图,当DE与⊙B相切时,DE⊥BE.
则有cos∠A==,
∴=,
∴t=,故③正确.
④满足条件的t的值应该有两个,显然④错误,
故选:C.
3.如图,是二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图象,则下列四个结论中正确的有几个?( )①abc>0; ②b2>4ac;③2c<3b;④4a+2b+c>0.
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【分析】由抛物线开口方向得到a<0,由抛物线的对称轴方程得到b=﹣2a>0,由抛物线与y轴的交点位置得到c>0,则可对①进行判断;根据判别式的意义可对②进行判断;利用x=﹣1得到a﹣b+c<0,加上a=﹣b,则可对③进行判断;利用抛物线的对称性确定抛物线与x轴的另一个交点在(2,0)与(3,0)之间,则x=2时,y>0,于是可对④进行判断.
【解答】解:∵抛物线开口向下,
∴a<0,
∵抛物线的对称轴为直线x=﹣=1,
∴b=﹣2a>0,
∵抛物线与y轴的交点在x轴上方,
∴c>0,
∴abc<0,所以①错误;
∵抛物线与x轴有2个交点,
∴Δ=b2﹣4ac>0,所以②正确;
∵x=﹣1时,y<0,
∴a﹣b+c<0,
而a=﹣b,
∴﹣b﹣b+c<0,
∴2c<3b,所以③正确;
∵抛物线与x轴的一个交点在(0,0)与(﹣1,0)之间,
而抛物线的对称轴为直线x=1,
∴抛物线与x轴的另一个交点在(2,0)与(3,0)之间,
∴x=2时,y>0,
∴4a+2b+c>0,所以④正确.
故选:C.
4.如图所示,在平行四边形ABCD中,AC与BD相交于点O,E为OD的中点,连接AE并延长交DC于点F,则DF:FC=( )
A.1:3 B.1:4 C.2:3 D.1:2
【分析】首先证明△DFE∽△BAE,然后利用对应边成比例,E为OD的中点,求出DF:AB的值,又知AB=DC,即可得出DF:FC的值.
【解答】解:在平行四边形ABCD中,AB∥DC,
则△DFE∽△BAE,
∴,
∵O为对角线的交点,
∴DO=BO,
又∵E为OD的中点,
∴DE=DB,
则DE:EB=1:3,
∴DF:AB=1:3,
∵DC=AB,
∴DF:DC=1:3,
∴DF:FC=1:2.
故选:D.
5.如图,正比例函数y1=k1x的图象与反比例函数y2=的图象相交于A,B两点,其中点A的横坐标为2,当y1>y2时,x的取值范围是( )
A.x<﹣2或x>2 B.x<﹣2或0<x<2
C.﹣2<x<0或0<x<2 D.﹣2<x<0或x>2
【分析】先根据反比例函数与正比例函数的性质求出B点坐标,再由函数图象即可得出结论.
【解答】解:∵反比例函数与正比例函数的图象均关于原点对称,正比例函数y1=k1x的图象与反比例函数y2=的图象相交于A,B两点,
∴A、B两点关于原点对称,
∵点A的横坐标为2,
∴点B的横坐标为﹣2,
∵由函数图象可知,当﹣2<x<0或x>2时函数y1=k1x的图象在y2=的上方,
∴当y1>y2时,x的取值范围是﹣2<x<0或x>2.
故选:D.
6.如图,从点A看一山坡上的电线杆PQ,观测点P的仰角是45°,向前走6m到达B点,测得顶端点P和杆底端点Q的仰角分别是60°和30°,则该电线杆PQ的高度为( )m.
A.6+2 B.6 C.10﹣ D.8
【分析】延长PQ交直线AB于点E,设PE=x米,在直角△APE和直角△BPE中,根据三角函数利用x表示出AE和BE,根据AB=AE﹣BE即可列出方程求得x的值,再在直角△BQE中利用三角函数求得QE的长,则PQ的长度即可求解.
【解答】解:延长PQ交直线AB于点E,设PE=x米.
在直角△APE中,∠A=45°,
则AE=PE=x米;
∵∠PBE=60°
∴∠BPE=30°
在直角△BPE中,BE=PE=x米,
∵AB=AE﹣BE=6米,
则x﹣x=6,
解得:x=9+3.
则BE=(3+3)米.
在直角△BEQ中,QE=BE=(3+3)=(3+)米.
∴PQ=PE﹣QE=9+3﹣(3+)=6+2(米).
答:电线杆PQ的高度是6+2(米).
故选:A.
7.二次函数y=x2﹣3x+2的图象不过( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【分析】确定抛物线的顶点坐标、对称轴后即可确定答案.
【解答】解:y=x2﹣3x+2=(x﹣)2﹣,
对称轴为x=,顶点坐标为:(,﹣),与y轴交与(0,2),
故图象不经过第三象限,
故选:C.
8.如图,甲、乙两盏路灯相距30米,一天晚上,当小刚从路灯甲底部向路灯乙底部直行25米时,发现自己的身影顶部正好接触到路灯乙的底部,已知小刚的身高为1.5米,那么路灯甲的高为( )
A.9米 B.8米 C.7米 D.6米
【分析】由于人和地面是垂直的,即人和路灯平行,构成相似三角形.根据对应边成比例,列方程解答即可.
【解答】解:根据题意知,DE∥AB
∴△CDE∽△CAB
∴=,即=,
解得AB=9m.
故选:A.
二.填空题(共4小题)
9.如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=x+的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B.将△AOB绕点O顺时针旋转得到△A′OB′,若点A的对应点A′落在直线AB上,连接BB′,则四边形BA′OB′的面积为 .
【分析】作A′D⊥x轴于D,B′E⊥x轴于E,依题意求出点A,B坐标,求出OA=1,OB=,先证得△OAA′是等边三角形,即可求出点A′的坐标即可,通过三角形相似求得B′的坐标,用S△A′OB+S△OBB′即可得到四边形BA′OB′的面积.
【解答】解:作A′D⊥x轴于D,B′E⊥x轴于E,
∵一次函数y=x+的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B.
∴点坐标A(﹣1,0),B(0,),即OA=1,OB=,
∴OA′=OA=1,OB′=OB=,
∵tan∠OAB==,
∴∠OAB=60°,
∴△OAA′是等边三角形,
∴OD=,A′D=,
∴A′(,),
∵∠A′OB′=∠AOB=90°,
∴∠A′OD+∠B′OE=90°,
∵∠A′OD+∠OA′D=90°,
∴∠B′OE=∠OA′D,
∵∠A′DO=∠OEB′,
∵△A′DO∽△OEB',
∴===,
∴OE=,B′E=,
∴B′(,),
∴四边形BA′OB′的面积=S△A′OB+S△OBB′=+=,
故答案为.
10.如图,在平面直角坐标系中,⊙M经过原点,且与x轴交于点A(﹣4,0),与y轴交于点B(0,2),点C在第二象限⊙M上,且∠AOC=60°,则OC= 2+ .
【分析】连接AC,CM,AB,过点C作CH⊥OA于H,设OC=a.利用勾股定理构建方程解决问题即可.
【解答】解:连接AC,CM,AB,过点C作CH⊥OA于H,设OC=a.
∵∠AOB=90°,
∴AB是直径,
∵A(﹣4,0),B(0,2),
∴AB===2,
∵∠AMC=2∠AOC=120°,
∴AC=AM=,
在Rt△COH中,OH=OC•cos60°=a,CH=OH=a,
∴AH=4﹣a,
在Rt△ACH中,AC2=AH2+CH2,
∴15=(4﹣a)2+(a)2,
∴a=2+或2﹣(舍弃),
∴OC=2+.
故答案为:2+.
11.如图,已知∠MON=30°,B为OM上一点,BA⊥ON于A,四边形ABCD为正方形,P为射线BM上一动点,连接CP,将CP绕点C顺时针方向旋转90°得CE,连接BE,若AB=4,则BE的最小值为 2+2 .
【分析】方法1:先将BC绕着点C顺时针旋转90°得FC,作直线FE交OM于H,则∠BCF=90°,BC=FC,根据旋转的性质,即可得到△BCP≌△FCE(SAS),进而得出∠BHF=90°,据此可得点E在直线FH上,即点E的轨迹为直线FH,再根据当点E与点H重合时,BE=BH最短,求得BH的值即可得到BE的最小值.
方法2:连接PD,依据SAS构造全等三角形,即△BCE≌△DCP,将BE的长转化为PD的长,再依据垂线段最短得到当DP最短时,BE亦最短,根据∠O=30°,OD=4+4,即可求得DP的长的最小值.
【解答】解法1:如图所示,将BC绕着点C顺时针旋转90°得FC,作直线FE交OM于H,则∠BCF=90°,BC=FC,
∵将CP绕点C按顺时针方向旋转90°得CE,
∴∠PCE=90°,PC=EC,
∴∠BCP=∠FCE,
在△BCP和△FCE中,
,
∴△BCP≌△FCE(SAS),
∴∠CBP=∠CFE,
又∵∠BCF=90°,
∴∠BHF=90°,
∴点E在直线FH上,即点E的轨迹为射线,
∵BH⊥EF,
∴当点E与点H重合时,BE=BH最短,
∵当CP⊥OM时,Rt△BCP中,∠CBP=30°,
∴CP=BC=2,BP=CP=2,
又∵∠PCE=∠CPH=∠PHE=90°,CP=CE,
∴正方形CPHE中,PH=CP=2,
∴BH=BP+PH=2+2,
即BE的最小值为2+2,
故答案为:2+2.
解法2:如图,连接PD,
由题意可得,PC=EC,∠PCE=90°=∠DCB,BC=DC,
∴∠DCP=∠BCE,
在△DCP和△BCE中,
,
∴△DCP≌△BCE(SAS),
∴PD=BE,
当DP⊥OM时,DP最短,此时BE最短,
∵∠AOB=30°,AB=4=AD,
∴OD=OA+AD=4+4,
∴当DP⊥OM时,DP=OD=2+2,
∴BE的最小值为2+2.
故答案为:2+2.
12.如图,在△ABC中,AB=AC=10,tanB=,点D为BC边上的动点(点D不与点B,C重合),以D为顶点作∠ADE=∠B,射线DE交AC边于点E,若BD=4,则AE= .
【分析】根据题意和题目中的数据,可以求得CD的长,然后可以得到△ABD∽△DCE,从而可以得到CE的长,然后即可求得AE的长.
【解答】解:作AF⊥BC于点F,
∵AB=10,tanB=,
∴AF=6,BF=8,
∵AB=AC=10,BD=4,
∴BC=16,∠B=∠C,
∴CD=12,
∵∠ADC=∠ADE+∠EDC=∠B+∠BAD,∠ADE=∠B,
∴∠BAD=∠CDE,
∴△ABD∽△DCE,
∴,
即,
解得CE=,
∴AE=AC﹣CE=10﹣=,
故答案为:.
三.解答题(共14小题)
13.【基础巩固】
(1)如图1,在△ABC中,∠ACB=90°,直线l过点C,分别过A、B两点作AE⊥l,BD⊥l,垂足分别为E、D.求证:△BDC∽△CEA.
【尝试应用】
(2)如图2,在△ABC中,∠ACB=90°,D是BC上一点,过D作AD的垂线交AB于点E.若BE=DE,tan∠BAD=,AC=20,求BD的长.
【拓展提高】
(3)如图3,在▱ABCD中,在BC上取点E,使得∠AED=90°,若AE=AB,=,CD=,求▱ABCD的面积.
【分析】(1)由直角三角形的性质证得∠BDC=∠AEC,由相似三角形的判定定理可得出结论;
(2)过点E作EF⊥BC于点F,由相似三角形的性质得出,由锐角三角函数的定义求出DF=16,则可求出答案;
(3)过点A作AM⊥BC于点M,过点D作DN⊥BC,交BC的延长线于点N,证明△ABM≌△DCN(AAS),由全等三角形的性质得出BM=CN,AM=DN,设BE=4a,EC=3a,DN=b,由(1)得△AEM∽△EDN,得出比例线段,求出a=1,b=,由平行四边形的面积公式可得出答案.
【解答】(1)证明:∵∠ACB=90°,
∴∠BCD+∠ACE=90°,
∵AE⊥CE,
∴∠AEC=90°,
∴∠ACE+∠CAE=90°,
∴∠BCD=∠CAE,
∵BD⊥DE,
∴∠BDC=90°,
∴∠BDC=∠AEC,
∴△BDC∽△CEA;
(2)解:过点E作EF⊥BC于点F,
由(1)得△EDF∽△DAC,
∴,
∵AD⊥DE,tan∠BAD=,AC=20,
∴,
∴DF=16,
∵BE=DE,
∴BF=DF,
∴BD=32;
(3)过点A作AM⊥BC于点M,过点D作DN⊥BC,交BC的延长线于点N,
∴∠AMB=∠DNC=90°,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB∥CD,AB=CD,
∴∠B=∠DCN,
∴△ABM≌△DCN(AAS),
∴BM=CN,AM=DN,
∵AB=AE,AM⊥BC,
∴BM=ME,
∵,
设BE=4a,EC=3a,DN=b,
∴BM=ME=CN=2a,EN=5a,
∵∠AED=90°,
由(1)得△AEM∽△EDN,
∴,
∴,
∴b=a,
∵CD=,
∴(2a)2+b2=14,
∴a=1,b=,
∴▱ABCD的面积=.
14.定义:从三角形一个角的顶点引一条射线与对边相交,把这个角分成两个角,如果其中一个角与这条射线另一侧的原三角形的内角互余,那么这条射线上三角形顶点到对边交点的线段称为这个三角形的“交互线”.
(1)判断下列命题是真命题还是假命题?
①直角三角形的斜边上的高是它的交互线;
②若三角形的角平分线是它的交互线,则这个三角形是等腰三角形.
(2)如图1,已知BE为锐角△ABC的交互线.
①求证:BE过△ABC外接圆的圆心O.
②若AB=AC,交互线BE=25,⊙O的半径为16,求AB的长.
(3)如图2,已知,在△ABC中,∠C=45°,它的两条交互线AD,BE相交于点F,且AD=m,BE=n,求△ABC外接圆的面积(用含m,n的代数式表示).
【分析】(1)根据三角形的“交互线”定义即可判断;
(2)①延长BE交⊙O于N,连接CN,证明∠BCN=90°即可;
②连接并延长AO交BC于D,由已知可得△AEO∽△BEA,从而可求AE长度,再由=即可得答案;
(3)首先确定F为△ABC外接圆圆心,设AF=r,则BF=r,由△ABE∽△ACB,可得==,即==,从而有2r2=AE•AC①,rn=AE•BC②,同理可得:△ABD∽△CBA,有2r2=BD•BC③,rm=BD•AC④,将四个等式适当变形即可用m、n表示r2,即可得到答案.
【解答】解:(1)①假命题,如图:
∠ACB=90°,CD⊥AB于D,
∵∠BCD=90°﹣∠ACD=∠A,
∴∠BCD=∠A,
∴∠BCD+∠A不应定为90°,
同理∠ACD=∠B,∠ACD+∠B不应定为90°,
根据“交互线”定义,CD不一定是△ABC的“交互线”,
∴“直角三角形的斜边上的高是它的交互线”是假命题;
②真命题,如图:
∵AD是△ABC角平分线,
∴∠BAD=∠CAD,
∵AD是△ABC的“交互线”,
∴∠BAD+∠C=90°或∠CAD+∠B=90°,
若∠BAD+∠C=90°,根据三角形内角和定理可得:∠CAD+∠B=90°,
又∠BAD=∠CAD,
∴∠B=∠C,
∴△ABC是等腰三角形,
若∠CAD+∠B=90°,同理可得△ABC是等腰三角形,
∴“若三角形的角平分线是它的交互线,则这个三角形是等腰三角形”是真命题;
(2)①延长BE交⊙O于N,连接CN,如图:
∵BE为锐角△ABC的交互线,
∴∠ABN+∠ACB=90°,
∵∠ABN=∠ACN,
∴∠ACN+∠ACB=90°,即∠NCB=90°,
∴BN为直径,
∴BE过△ABC外接圆的圆心O;
②连接并延长AO交BC于D,如图:
∵AB=AC,△ABC外接圆为⊙O,
∴由对称性可得:AD平分∠BAC,
∴AD⊥BC,
∵BE为△ABC的交互线,
∴∠ABE+∠ACD=90°,
∵∠DAC+∠ACD=90°,
∴∠ABE=∠DAC,
又∠AEO=∠BEA,
∴△AEO∽△BEA,
∴=,
∵BE=25,⊙O的半径为16,
∴EO=9,
∴,
解得AE=15,
∵△AEO∽△BEA,
∴==,
∴AB=;
(3)∵两条交互线AD,BE相交于点F,
∴F为△ABC外接圆圆心,
设AF=r,则BF=r,
∵∠C=45°,
∴∠AFB=2∠C=90°,
∴∠ABF=∠BAD=∠C=45°,AB=r,
∵∠ABE=∠ACB,
且∠BAE=∠CAB,
∴△ABE∽△ACB,
∴==,即==,
∴2r2=AE•AC①,
rn=AE•BC②,
同理可得:△ABD∽△CBA,
∴2r2=BD•BC③,
rm=BD•AC④,
①×③得4r4=AE•AC•DB•BC,
②×④2mnr2=AE•BC•DB•AC,
∴4r4=2r2mn,
∴r2=,
∴△ABC外接圆的面积为.
15.如图,四边形ABCD是平行四边形,以AB为直径的⊙O与CD边相切于点E,BC交⊙O于点F(AF>BF),连接AE,EF.
(1)求证:∠AFE=45°;
(2)求证:EF2=AF•CF;
(3)若⊙O的半径是,且,求AD的长.
【分析】(1)连接OE,证明∠AOE=90°,即可求解;
(2)证明△FCE∽△FEA,即可求解;
(3)在△AEF中,EF=3m,AF=9m,∠AFE=45°,则EH=FH=EF=3m,AH=AF﹣HF=9m﹣3m=6m,则AE===AO=×=3,解得m=1,则FB===3,进而求解.
【解答】解:(1)连接OE,
∵CD是圆O的切线,故OE⊥CD,
而四边形ABCD是平行四边形,则AB∥CD,OE⊥AB,
则∠AOE=90°,
∴∠AFE=45°;
(2)∵AB是圆的直径,故∠AFB=90°=∠AFC,
而∠AFE=45°,故∠CFE=90﹣∠AFE=45°=∠AFE,
∵CD是圆的切线,故∠CEF=∠EAF,
∴△FCE∽△FEA,
∴,
∴EF2=AF•CF;
(3)∵,故设CF=2m,AF=9m,
则EF2=AF•CF=2m•9m=18m2,解得EF=3m,
在△AEF中,EF=3m,AF=9m,∠AFE=45°,
过点E作EH⊥AF于点H,
则EH=FH=EF=3m,AH=AF﹣HF=9m﹣3m=6m,
则AE===AO=×=3,解得m=1,
则FB===3,
则BC=BF+CF=3+2m=3+2=5=AD,
即AD=5.
16.如图1,四边形ABCD是矩形,AB=1,点E是线段BC上一动点(不与B,C重合),点F是线段BA延长线上一动点,连接DE,EF,DF,EF交AD于点G.设BE=x,AF=y,已知y与x之间的函数关系如图2所示.
(1)y与x的函数表达式为 y=﹣2x+4(0<x<2) ;边BC的长为 2 ;
(2)求证:DE⊥DF;
(3)是否存在x的值,使得△DEG是等腰三角形?如果存在,求出x的值;如果不存在,说明理由.
【分析】(1)待定系数法设y与x的函数表达式为:y=kx+b(k≠0),根据图象经过(1,2),(0,4),将其代入即可求出表达式,由图象即可知BC的长;
(2)证明△CDE∽△ADF,再利用相似三角形对应角相等即可转换求证∠EDF=90°即得证;
(3)假设存在x的值,使得△DEG是等腰三角形,分DE=DG,DG=GE,DE=GE三种情况讨论结合图形特点即可算出x的值.
【解答】解:(1)设y与x的函数表达式为:y=kx+b(k≠0),
由图象知函数经过(1,2),(0,4),将其代入函数表达式得:
,
解得:,
∴y与x的函数表达式为:y=﹣2x+4,
令y=0,则x=2,
故由图象可知:0<x<2,BC=2,
故答案为:y=﹣2x+4(0<x<2),2;
(2)证明:∵BE=x,BC=2,
∴CE=2﹣x,
∴==,=,
∴=且∠C=∠DAF=90°,
∴△CDE∽△ADF,
∴∠ADF=∠CDE,
又∵∠ADF+∠EDG=∠CDE+∠EDG=90°,
∴∠EDF=90°
∴DE⊥DF;
(3)假设存在x的值,使得△DEG是等腰三角形,分情况讨论:
①若DE=DG,则∠DGE=∠DEG,
∵AD∥BC,
∴∠DGE=∠BEF=∠DEG,
在△DEF和△BEF中,
∴,
∴△DEF≌△BEF(AAS)
∴DE=BE=x,
而CE=2﹣x,CD=1,
在Rt△DCE中,CD2+CE2=DE2,
即,12+(2﹣x)2=x2,
解得:x=;
②若DG=GE,则∠GDE=∠GED,
∵∠GDE+∠GDF=90°,
∠DEG+∠DFE=90°,
∴∠GDF=∠DFE,
∴DG=FG=GE,
∴G为EF的中点,
又∵AG∥BE,
∴A也为BF的中点,
∴AF=BA=1,
∴y=﹣2x+4=1,
解得:x=;
③若DE=GE,则∠EDG=∠EGD,过点E作EH⊥DG于点H,则:
DH=GH=CE=2﹣x,EH=CD=AB=1,AG=2﹣DG=2﹣2(DH)=2﹣2(2﹣x)=2x﹣2,AF=y=﹣2x+4,
∵∠EHG=∠GAB=∠GAF=90°,∠HGE=∠AGF,
∴△HGE∽△AGF,
∴,
即,,
解得:x1=,x2=(舍去),
∴此时x=;
综上所述,当x=或或时,使得△DEG是等腰三角形.
17.如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,AB=10,BC=6,O是AC的中点,以点O为圆心在AC的右侧作半径为3的半圆O,分别交AC于点D、E,交AB于点G、F.
思考:连接OF,若OF⊥AC,求AF的长度;
探究:如图2,将线段CD连同半圆O绕点C旋转.
(1)在旋转过程中,求点O到AB距离的最小值;
(2)若半圆O与Rt△ABC的直角边相切,设切点为K,连接AK,求AK的长.
【分析】思考:由勾股定理求出AC=8,由三角形中位线定理求出OF=3,则可得出答案;
探究:(1)当CD⊥AB时,点O到AB的距离最小,由三角形面积公式可得出答案;
(2)分两种情况:当半圆O与BC相切时,当半圆O与AC相时,由切线的性质及勾股定理可得出答案.
【解答】解:思考:连接OF,如图1,
在Rt△ABC中,∠C=90°,AB=10,BC=6,
∴AC===8,
∵O是AC的中点,
∴AO=CO=4,
∵OF⊥AC,
∴OF∥BC,
∴OF=BC=3,
∴AF===5;
探究:(1)当CD⊥AB时,点O到AB的距离最小,
由三角形面积公式可得,,
∴=,
∴,
∴点O到AB距离的最小值是;
(2)当半圆O与BC相切时,如图2,设切点为K,连接OK,AK,则∠OKC=90°,
在Rt△OCK中,OK=3,OC=4,
∴CK===,
在Rt△ACK中,AC=8,
∴AK===,
当半圆O与AC相时,如图3,设切点为K,连接OK,
∴∠OKC=90°,
在Rt△OCK中,OK=3,OC=4,
∴CK===,
∴AK=AC﹣CK=8﹣.
∴AK的长为或.
18.在新型冠状肺炎疫情期间,某农业合作社决定对一种特色水果开展线上销售,考虑到实际情况,一共开展了30次线上销售,综合考虑各种因素,该种水果的成本价为每吨2万元,销售结束后,经过统计得到了如下信息:
信息1:设第x次线上销售水果y(吨),且第一次线上销售水果为39吨,然后每一次总比前一次销售量减少1吨;
信息2:该水果的销售单价p(万元/吨)均由基本价和浮动价两部分组成,其中基本价保持不变,第1次线上销售至第15次线上销售的浮动价与销售场次x成正比,第16次线上销售至第30次线上销售的浮动价与销售场次x成反比;
信息3:
x(次)
2
8
24
p(万元)
2.2
2.8
3
请根据以上信息,解决下列问题.
(1)求y与x之间的函数关系式;
(2)若p=3.2(万元/吨),求x的值;
(3)在这30次线上销售中,哪一次线上销售获得利润最大?最大利润是多少?
【分析】(1)设第x次线上销售水果y(吨),根据“第一次线上销售水果为39吨,然后每一次总比前一次销售量减少1吨”列出函数关系式即可;
(2)确定函数解析式,代人p值求解即可;
(3)首先分类讨论,求出①当1≤x≤15时,②当16<x≤30时,该超市销售这种商品所获的利润是多少,然后比较大小,判断出销售这种商品第几天的利润最大,最大利润是多少即可.
【解答】解:(1)设第x次线上销售水果y(吨),
∵第一次线上销售水果为39吨,然后每一次总比前一次销售量减少1吨;
∴y与x之间的函数关系式为:y=40﹣x;
(2)设第1场~第15场时p与x的函数关系式为p=ax+b;第16场~第30场时p与x的函数关系式为,
依题意得,解这个方程组得,,
∴,
又当x=24时,有,解之得,m=24,
∴,
当1≤x≤15时,,
解之得,x=12
当16≤x≤30时,,
解之得,x=20
(3)设每场获得的利润为W(万元),则有
当1≤x≤15时,,
所以当x=15时,W最大,最大为37.5万元;
当16≤x≤30时,,
当x=16时,W最大,最大为36万元,
所以在这30次线上销售中,第15次线上销售获得利润最大,最大利润37.5万元.
19.如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=30°,BC=1,点D,E分别为AC,BC的中点.△CDE绕点C顺时针旋转,设旋转角为α(0°≤α≤360°),记直线AD与直线BE的交点为点P.
(1)如图1,当α=0°时,AD与BE的数量关系为 AD=BE ,AD与BE的位置关系为 AD⊥BE ;
(2)当0°<α≤360°时,上述结论是否成立?若成立,请仅就图2的情形进行证明;若不成立,请说明理由;
(3)△CDE绕点C顺时针旋转一周,请直接写出运动过程中P点运动轨迹的长度和P点到直线BC距离的最大值.
【分析】(1)分别求出AD,BE的长,即可求解;
(2)通过证明△BCE∽△ACD,可得=,∠CBO=∠CAD,可得结论;
(3)利用锐角三角函数可求∠EBC=30°,由弧长公式可求P点运动轨迹的长度,由直角三角形的性质可求P点到直线BC距离的最大值.
【解答】解:(1)∵在Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=30°,BC=1,
∴AC=BC=,AB=2BC=2,AD⊥BE,
∵点D,E分别为AC,BC的中点,
∴AD=CD=AC=,BE=EC=BC=,
∴AD=BE,
故答案为:AD=BE,AD⊥BE;
(2)结论仍然成立,
理由如下:∵AC=,BC=1,CD=,EC=,
∴,=,
∴,
∵△CDE绕点C顺时针旋转,
∴∠BCE=∠ACD,
∴△BCE∽△ACD,
∴=,∠CBO=∠CAD,
∴AD=BE,
∵∠CBO+∠BOC=90°,
∴∠CAD+∠AOP=90°,
∴∠APO=90°,
∴BE⊥AD;
(3)∵∠APB=90°,
∴点P在以AB为直径的圆上,
如图3,取AB的中点G,作⊙G,以点C为圆心,CE为半径作⊙C,当BE是⊙C切线时,点P到BC的距离最大,过点P作PH⊥BC,交BC的延长线于H,连接GP,
∵BE是⊙C切线,
∴CE⊥BE,
∵sin∠EBC==,
∴∠EBC=30°,
∴∠GBP=30°,
∵GB=GP,
∴∠GBP=∠GPB=30°,
∴∠BGP=120°,
∵点P的运动轨迹为点C→点P→点C→点B→点C,
∴P点运动轨迹的长度=×2=π,
∵∠ABP=30°,BP⊥AP,
∴AP=AB=1,BP=AP=,
∵∠CBP=30°,PH⊥BH,
∴PH=BP=.
∴P点到直线BC距离的最大值.
20.如图①,在平面直角坐标系中,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)如图②,若点D是抛物线上一动点,设点D的横坐标为m(0<m<3),连接CD,BD,当△BCD的面积等于△AOC面积的2倍时,求m的值;
(3)抛物线上是否存在点P,使∠CBP+∠ACO=∠ABC?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)用待定系数法即可求解;
(2)由△BCD的面积=S△DEC+S△DEB=DE×BO=×3×(﹣m2+2m+3+m﹣3)=2×,即可求解;
(3)当点P在BC上方时,证明∠OCA=∠OCH,求出直线PB的表达式为y=﹣3(x﹣3),即可求解;当点P在BC下方时,同理可得PB的表达式为y=﹣x+1,进而求解.
【解答】解:(1)设抛物线的表达式为y=a(x﹣x1)(x﹣x2)=a(x+1)(x﹣3)=a(x2﹣2x﹣3),
故﹣3a=3,解得a=﹣1,
故抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3①;
(2)由抛物线的表达式知,点C(0,3),
∵△AOC面积=AO•CO=×1×3=,
由点B、C的坐标得,直线BC的表达式为y=﹣x+3,
过点D作y轴的平行线交BC于点E,
设点D(m,﹣m2+2m+3),则点E(m,﹣m+3),
则△BCD的面积=S△DEC+S△DEB=DE×BO=×3×(﹣m2+2m+3+m﹣3)=2×,
解得m=1或2;
(3)存在,理由:
①当点P在BC上方时,
由点B、C的坐标知,OB=OC=3,则∠OCB=∠OBC=45°,
过点C作CH∥PB交x轴于点H,则∠PBC=∠BCH,
则∠OCB=∠OCH+∠BCH=45°,
∵∠CBP+∠ACO=∠ABC=45°,
即∠OCA=∠OCH,
而CO⊥AH,故OA=OH=1,
故点H(1,0),
由点C、H的坐标得,直线CH的表达式为y=﹣3x+3,
∵PB∥CH,
则直线PB的表达式为y=﹣3(x﹣3)②,
联立①②并解得,
故点P的坐标为(2,3);
②当点P在BC下方时,
同理可得PB的表达式为y=﹣x+1③,
联立①③并解得,
故点P的坐标为(﹣,),
综上,点P的坐标为(2,3)或(﹣,).
21.如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=kx+b的图象经过点A(0,﹣4),B(2,0),交反比例函数y=(x>0)的图象于点C(3,a),点P在反比例函数的图象上,横坐标为n(0<n<3),PQ∥y轴交直线AB于点Q,D是y轴上任意一点,连接PD、QD.
(1)求一次函数和反比例函数的表达式;
(2)求△DPQ面积的最大值.
【分析】(1)由A(0,﹣4),B(2,0)的坐标可求出一次函数的关系式,进而求出点C的坐标,确定反比例函数的关系式;
(2)根据题意,要使三角形PDQ的面积最大,可用点P的横坐标n,表示三角形PDQ的面积,依据二次函数的最大值的计算方法求出结果即可.
【解答】解:(1)把A(0,﹣4),B(2,0)代入一次函数y=kx+b得,
,解得,,
∴一次函数的关系式为y=2x﹣4,
当x=3时,y=2×3﹣4=2,
∴点C(3,2),
∵点C在反比例函数的图象上,
∴k=3×2=6,
∴反比例函数的关系式为y=,
答:一次函数的关系式为y=2x﹣4,反比例函数的关系式为y=;
(2)点P在反比例函数的图象上,点Q在一次函数的图象上,
∴点P(n,),点Q(n,2n﹣4),
∴PQ=﹣(2n﹣4),
∴S△PDQ=n[﹣(2n﹣4)]=﹣n2+2n+3=﹣(n﹣1)2+4,
∵﹣1<0,
∴当n=1时,S最大=4,
答:△DPQ面积的最大值是4.
22.顺丰快递公司为提高快递分拣的速度,决定购买机器人来代替人工分拣,已知购买1台甲型机器人比购买1台乙型机器人贵2万元,且用16万元购回乙型机器人的台数与24万元购回甲型机器人的台数相同.
(1)求甲、乙两种型号的机器人每台的价格各是多少万元;
(2)已知甲型和乙型机器人每台每小时分拣快递分别是1200件和1000件,该公司计划购买这两种型号的机器人共8台,总费用不超过41万元,并且使这8台机器人每小时分拣快递件数总和不少于8300件,则该公司有哪几种购买方案?哪个方案费用最低,最低费用是多少万元?
【分析】(1)设甲种型号机器人每台的价格是x万元,则乙种型号机器人每台的价格是(x﹣2)万元,根据“购买1台甲型机器人比购买1台乙型机器人贵2万元,且用16万元购回乙型机器人的台数与24万元购回甲型机器人的台数相同”,列出关于x的分式方程,解之,经检验后即可得到答案,
(2)设购买甲种机器人m台,则购买乙种机器人(8﹣m)台,根据“已知甲型和乙型机器人每台每小时分拣快递分别是1200件和1000件,该公司计划购买这两种型号的机器人共8台,总费用不超过41万元,并且使这8台机器人每小时分拣快递件数总和不少于8300件”,解之即可得到m的取值范围,令m为正整数,即可确定公司的几种购买方案,根据费用=甲的单价×数量+乙的单价×数量,分别计算这几种方案的费用,即可得到费用最低的方案.
【解答】解:(1)设甲种型号机器人每台的价格是x万元,则乙种型号机器人每台的价格是(x﹣2)万元,
根据题意得:
=,
解得:x=6,
经检验,x=6是分式方程的解,且符合实际意义,
6﹣2=4(万元),
答:甲种型号机器人每台的价格是6万元,则乙种型号机器人每台的价格是4万元,
(2)设购买甲种机器人m台,则购买乙种机器人(8﹣m)台,
根据题意得:
,
解得:1.5≤m≤4.5,
当m=2时,8﹣m=6,
即购买甲种机器人2台,乙种机器人6台,费用为:6×2+4×6=36(万元),
当m=3,8﹣m=5,
即购买甲种机器人3台,乙种机器人5台,费用为:6×3+4×5=38(万元),
当m=4,8﹣m=4,
即购买甲种机器人4台,乙种机器人4台,费用为:6×4+4×4=40(万元),
综上可知:购买甲种机器人2台,乙种机器人6台费用最低,最低费用是36万元,
答:该公司有三种购买方案,分别是:①购买甲种机器人2台,乙种机器人6台,②购买甲种机器人3台,乙种机器人5台,③购买甲种机器人4台,乙种机器人4台,
其中购买甲种机器人2台,乙种机器人6台费用最低,最低费用是36万元.
23.如图,直角△ACB的直角顶点C在y轴正半轴上,斜边AB在x轴上且AB=5,点A(﹣1,0),抛物线经过A、B、C三点,CD平行于x轴交抛物线与于点D,P为抛物线上一动点.
(1)求抛物线解析式及点D坐标;
(2)点E在x轴上,若以A,E,D,P为顶点的四边形是平行四边形,求此时点P的坐标;
(3)过点P作直线CD的垂线,垂足为Q,若将△CPQ沿CP翻折,点Q的对应点为Q′.是否存在点P,使Q′恰好落在x轴上?若存在,求出此时点P的坐标;若不存在,说明理由.
【分析】(1)利用直角三角形射影定理直接求得OC长度进而确定点C坐标,再利用待定系数法求解即可.
(2)根据题意设出点P的坐标(p,﹣p2+p+2),再利用平行四边形的中心对称性求解即可.
(3)依题意画出满足题意得图形,利用图形翻折的对称性及全等性质,以及相似三角形的性质求解即可.
【解答】解:(1)∵A点坐标为(﹣1,0),AB的长为5,B在x轴上.
∴B点坐标为(4,0)
又∵∠ACB=90°,CO⊥AB.
∴△ACO∽△CBO.
∴=,即OC2=OA•OB.
∴OC=2.
又∵C在y轴正半轴上
∴C(0,2)
∴设y=ax2+bx+2.
把A(﹣1,0),B(4,0)代入上式得,
,解得,.
∴抛物线解析式为,y=x2+x+2.
又∵CD∥x轴,C、D两点都在抛物线上.
∴C、D两点关于直线x=﹣=轴对称.
故D点坐标为(3,2).
(2)如图1,
当AE平行且等于PD时,P点与C点重合.
此时,P点坐标为(0,2).
如图2,
当AP平行且等于DE时,P点在x轴下方.
过P作PG⊥x轴于点G,设P(p,﹣p2+p+2).
∴PG=0﹣(﹣p2+p+2)=p2﹣p+2.
由平行四边形是中心对称图形得,PQ的长与D点纵坐标相等.
∴p2﹣p+2=2.
整理得,p2﹣3p﹣8=0.
解得,p=或p=.
综上所述,满足题意的P点坐标可以为,(0,2),(,﹣2),(,﹣2).
(3)存在.
如图3﹣1,
过P作PM∥x轴,过Q'作MN∥y轴交直线CD于点N.
由折叠的性质,∠Q=∠CQ'P=90°
∴∠CQ'N+PQ'M=90°
又∵在Rt△CQ'N中,∠CQ'N+∠Q'CN=90°
∴∠Q'CN=∠PQ'M.
又∵∠CNQ'=∠PMQ'=90°
∴△CNQ'∽△PMQ'.
∴==
∴=
∴PM=QN=3﹣p.
∴CN=QN﹣CQ=3﹣P﹣(﹣P)=3.
在Rt△CNQ'中,CN2+QN2=CQ'2
即9+4=(﹣p)2
解得,p=±
又∵p<0
∴此时P点坐标为(﹣,).
如图3﹣2,
过P作PN⊥x轴于点N.
同理得,QP=Q'P=p2﹣p.
=,即=
∴Q'N=p﹣3
∴OQ'=p﹣(p﹣3)=3.
∴CQ'===.
∴此时,P点坐标为(,).
综上所述,满足题意的P点坐标可以为,(﹣,),(,).
24.将一个矩形纸片OABC放置在平面直角坐标系中,点A(10,0),C(0,4),点P为BC边上的动点(电P不与点B、C重合).
(Ⅰ)如图①,当∠COP=60°时,求点P的坐标;
(Ⅱ)沿OP折叠该纸片,点C的对应点为C',设CP=t.
①如图②,若点C'在第四象限,PC'与OA交于点D,试用含有t的式子表示折叠后重叠部分的面积,并直接写出t的取值范围;
②若折叠后重叠部分的面积为S,当3≤S≤时,求t的取值范围(直接写出结果即可).
【分析】(Ⅰ)过点P作PM⊥x轴于M,证明四边形OMPC为矩形,得到OC=PM=4,根据tan∠POC=,求得PC即可确定点P的坐标;
(Ⅱ)①根据题意,当t=4时,折叠得到正方形,此时点C′恰好在x轴上,当t>4时,C′就落在了第四象限,过点P作PN⊥x轴于点N,证明四边形ONPC是矩形,得到OC=OC′=4,根据∠PND=∠OC′D,∠PDN=∠ODC′,得△PND≌△OC′D,得到OD=PD,设OD=x,则OD=PD=t﹣x,利用勾股定理得到方程:(t﹣x)2=x2+42,解方程,结论可得;
②分3≤S≤8和8<S≤两种情形计算.
【解答】解:(Ⅰ)如图,过点P作PM⊥x轴于M,
∵∠PCO=∠COM=∠OMP=90°,
∴四边形OMPC为矩形.
∴OC=PM=4,PC=OM.
∵tan∠POC=,∠COP=60°,
∴PC=OC•tan60°=4=OM.
∴P点坐标为(4,4).
(Ⅱ)①根据题意,当t=4时,折叠得到正方形,此时点C′恰好在x轴上,
当t>4时,C′就落在了第四象限.
过点P作PN⊥x轴于点N,如图:
∵∠PCO=∠CON=∠ONP=90°,
∴四边形ONPC为矩形.
∴OC=OC′=PN=4.
∵∠PND=∠OC′D=90°,∠PDN=∠ODC′,
∴△PND≌△OC′D(AAS).
∴OD=PD.
设DN=x,则OD=PD=t﹣x.
由勾股定理得:
(t﹣x)2=x2+42.
解得:x=.
∴重叠部分的面积为:•OD•PN=×(t﹣)×4=.
此时4<t<10;
②当3≤S≤8时,C′点落在矩形OABC内部,
此时重叠部分的面积就是△POC的面积,
∴S=OC•CP=×4×t=2t.
∴3≤2t≤8.
∴≤t≤4.
当8<S≤时,S=.
∴=.
解得:t=6或t=(小于8,舍去).
∴t的取值范围为:≤t≤6.
25.如图,在△ABC中,AC=BC=12,∠ACB=120°,点D是AB边上一点,连接CD,以CD为边作等边△CDE.
(1)如图1,若∠CDB=45°,求等边△CDE的边长;
(2)如图2,点D在AB边上移动过程中,连接BE,取BE的中点F,连接CF、DF,过点D作DG⊥AC于点G.
①求证:CF⊥DF;
②如图3,将△CFD沿CF翻折得△CFD′,连接BD′,求出BD′的最小值.
【分析】(1)过点C作CH⊥AB于点 H,由等腰三角形的性质和直角三角形的性质可得∠A=∠B=30°,CH=BC,由∠CDB=45°,可得CD=CH=6;
(2)①延长BC到N,使CN=BC,由“SAS”可证△CEN≌△CDA,可得EN=AD,∠N=∠A=30°,由三角形中位线定理可得CF∥EN,CF=EN,可得∠BCF=∠N=30°,可证DG=CF,DG∥CF,即可证四边形CFDG是矩形,可得结论;
②由“SAS”可证△EFD≌∠BFD',可得BD'=DE,则当CD取最小值时,BD′有最小值,即可求解.
【解答】解:(1)如图1,过点C作CH⊥AB于点H,
∵AC=BC,∠ACB=120°,CH⊥AB,
∴∠A=∠B=30°,
∴CH=BC=6,
∵∠CDH=45°,CH⊥AB,
∴∠CDH=∠DCH=45°,
∴DH=CH=6,CD=CH=6,
即△CDE的边长为6.
(2)①如图2,延长BC到N,使CN=BC,
∵AC=BC,∠ACB=120°,
∴∠A=∠ABC=30°,∠NCA=60°,
∵△ECD是等边三角形,
∴EC=CD,∠ECD=60°,
∴∠NCA=∠ECD,
∴∠NCE=∠DCA,
又∵CE=CD,AC=BC=CN,
∴△CEN≌△CDA(SAS),
∴EN=AD,∠N=∠A=30°,
∵BC=CN,BF=EF,
∴CF∥EN,CF=EN,
∴∠BCF=∠N=30°,
∴∠ACF=∠ACB﹣∠BCF=90°,
又∵DG⊥AC,
∴CF∥DG,
∵∠A=30°,DG⊥AC,
∴DG=AD,
∴DG=CF,
∴四边形CFDG是平行四边形,
又∵∠ACF=90°,
∴四边形CFDG是矩形,
∴∠CFD=90°,
∴CF⊥DF.
②∵将△CFD沿CF翻折得△CFD′,
∴CD=CD',DF=D'F,∠CFD=∠CFD'=90°,
由(1)知,CF⊥DF,
∴∠CFD=90°,
由折叠知,∠CFD'=∠CFD=90°,
∴点D,F,D'在同一条直线上,
∴∠EFD=∠BFD',
又∵EF=BF,
∴△EFD≌∠BFD'(SAS),
∴BD'=DE,
∴BD'=CD,
∴当CD取最小值时,BD′有最小值,
∵当CD⊥AB时,CD有最小值,
∴CD的最小值=AC=6
∴BD′最小值=6.
26.如图,在平面直角坐标系xOy中,抛物线L1:y=x2+bx+c过点C(0,﹣3),与抛物线L2:y=﹣x2﹣x+2的一个交点为A,且点A的横坐标为2,点P、Q分别是抛物线L1、L2上的动点.
(1)求抛物线L1对应的函数表达式;
(2)若以点A、C、P、Q为顶点的四边形恰为平行四边形,求出点P的坐标;
(3)设点R为抛物线L1上另一个动点,且CA平分∠PCR.若OQ∥PR,求出点Q的坐标.
【分析】(1)先求出A点的坐标,再用待定系数法求出函数解析式便可;
(2)设点P的坐标为(x,x2﹣2x﹣3),分两种情况讨论:AC为平行四边形的一条边,AC为平行四边形的一条对角线,用x表示出Q点坐标,再把Q点坐标代入抛物线L2:y=﹣x2﹣x+2中,列出方程求得解便可;
(3)当点P在y轴左侧时,抛物线L1不存在点R使得CA平分∠PCR,当点P在y轴右侧时,不妨设点P在CA的上方,点R在CA的下方,过点P、R分别作y轴的垂线,垂足分别为S、T,过点P作PH⊥TR于点H,设点P坐标为(x1,),点R坐标为(x2,),证明△PSC∽△RTC,由相似比得到x1+x2=4,进而得tan∠PRH的值,过点Q作QK⊥x轴于点K,设点Q坐标为(m,),由tan∠QOK=tan∠PRH,移出m的方程,求得m便可.
【解答】解:(1)将x=2代入y=﹣x2﹣x+2,得y=﹣3,故点A的坐标为(2,﹣3),
将A(2,﹣3),C(0,﹣3)代入y=x2+bx+c,得
,解得,
∴抛物线L1:y=x2﹣2x﹣3;
(2)如图,设点P的坐标为(x,x2﹣2x﹣3),
第一种情况:AC为平行四边形的一条边,
①当点Q在点P右侧时,则点Q的坐标为(x+2,x2﹣2x﹣3),
将Q(x+2,x2﹣2x﹣3)代入y=﹣x2﹣x+2,得
x2﹣2x﹣3=﹣(x+2)2﹣(x+2)+2,
解得x=0或x=﹣1,
因为x=0时,点P与C重合,不符合题意,所以舍去,
此时点P的坐标为(﹣1,0);
②当点Q在点P左侧时,则点Q的坐标为(x﹣2,x2﹣2x﹣3),
将Q(x﹣2,x2﹣2x﹣3)代入y=﹣x2﹣x+2,得
x2﹣2x﹣3=﹣(x﹣2)2﹣(x﹣2)+2,
解得,x=3,或x=﹣,
此时点P的坐标为(3,0)或(﹣,);
第二种情况:当AC为平行四边形的一条对角线时,
由AC的中点坐标为(1,﹣3),得PQ的中点坐标为(1,﹣3),
故点Q的坐标为(2﹣x,﹣x2+2x﹣3),
将Q(2﹣x,﹣x2+2x﹣3)代入y=﹣x2﹣x+2,得
﹣x2+2x﹣3═﹣(2﹣x)2﹣(2﹣x)+2,
解得,x=0或x=﹣3,
因为x=0时,点P与点C重合,不符合题意,所以舍去,
此时点P的坐标为(﹣3,12).
综上所述,点P的坐标为(﹣1,0)或(3,0)或(﹣,)或(﹣3,12);
(3)当点P在y轴左侧时,抛物线L1不存在点R使得CA平分∠PCR,
当点P在y轴右侧时,不妨设点P在CA的上方,点R在CA的下方,
过点P、R分别作y轴的垂线,垂足分别为S、T,
过点P作PH⊥TR于点H,则有∠PSC=∠RTC=90°,
由CA平分∠PCR,得∠PCA=∠RCA,则∠PCS=∠RCT,
∴△PSC∽△RTC,
∴,
设点P坐标为(x1,),点R坐标为(x2,),
所以有,
整理得,x1+x2=4,
在Rt△PRH中,tan∠PRH==
过点Q作QK⊥x轴于点K,设点Q坐标为(m,),
若OQ∥PR,则需∠QOK=∠PRH,
所以tan∠QOK=tan∠PRH=2,
所以2m=,
解得,m=,
所以点Q坐标为(,﹣7+)或(,﹣7﹣).
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