2022年中考数学解答题专题10—— 一次函数综合(Word版,基础 培优,教师版 学生版,共4份)
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这是一份2022年中考数学解答题专题10—— 一次函数综合(Word版,基础 培优,教师版 学生版,共4份),文件包含专题10一次函数综合培优老师版docx、专题10一次函数综合基础老师版docx、专题10一次函数综合培优学生版docx、专题10一次函数综合基础学生版docx等4份试卷配套教学资源,其中试卷共106页, 欢迎下载使用。
专题10 一次函数综合(提优)
1.如图,直线l1:y=kx+b分别交x轴、y轴于点B(4,0)、N,直线l2:y=2x﹣1分别交x轴、y轴于点M、A,l1,l2交点P的坐标(m,2),请根据图象所提供的信息解答下列问题:
(1)当x ≤1.5 时,kx+b≥2x﹣1;
(2)不等式kx+b<0的解集是 x>4 ;
(3)在平面内是否存在一点H,使得以A,B,P,H四点组成的四边形是平行四边形.若存在,直接写出点H的坐标,若不存在,说明理由.
【分析】(1)求出点P的坐标,观察函数图象即可求解;
(2)观察函数图象即可求解;
(3)分AB是边、AB是对角线两种情况,利用图形平移和中点公式分别求解即可.
【解答】解:(1)将点P的坐标代入y=2x﹣1得,2=2m﹣1,解得m=1.5,故点P(1.5,2),
从图象看,当x≤1.5时,kx+b≥2x﹣1,
故答案为:≤1.5;
(2)从图象看,不等式kx+b<0的解集是x>4,
故答案为x>4;
(3)∵直线l2:y=2x﹣1交y轴于点A,故点A(0,﹣1),
设点H(s,t),
①当AB是边时,
点A向右平移4个单位向上平移1个单位得到点B,同样点P(H)向右平移4个单位向上平移1个单位得到H(P),
则1.5±4=s且2±1=t,解得s=5.5t=3或s=−2.5t=1,
故点H的坐标为(5.5,3)或(﹣2.5,1);
②当AB是对角线时,
由中点公式得:12(0+4)=12(s+1.5)且12(﹣1+0)=12(t+2),解得s=2.5t=−3,
故点H的坐标为(2.5,﹣3).
综上,点H的坐标为(5.5,3)或(﹣2.5,1)或(2.5,﹣3).
【点评】本题考查的是一次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、平行四边形的性质、图形的平移等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏.
2.如图,直线AB与x轴,y轴分别交于点A和点B,点A的坐标为(﹣1,0),且2OA=OB.
(1)求直线AB解析式;
(2)如图,将△AOB向右平移3个单位长度,得到△A1O1B1,求线段OB1的长;
(3)在(2)中△AOB扫过的面积是 7 .
【分析】(1)由已知可得B(0,4),把点A、B的坐标代入一次函数表达式:y=kx+b,即可求直线AB的表达式;
(2)根据勾股定理可得线段OB1的长;
(3)△ABC扫过的面积等于长方形OBB1O1与△AOB的面积的和.
【解答】解:(1)∵点A的坐标为(﹣1,0),
∴OA=1,
∵OB=2OA=2,
∴B(0,2),
把A(﹣1,0)和B(0,2)代入y=kx+b中得:0=−k+bb=2,解得k=2b=2,
∴直线AB解析式为:y=2x+2;
(2)∵∠AOB=90°,
∴∠AO1B1=90°,
由平移得:OO1=3,O1B1=OB=2,
由勾股定理得:OB1=32+22=13,
即线段OB1的长是13;
(3)△ABC扫过的面积等于长方形OBB1O1与△AOB的面积的和,
即△AOB扫过的面积=3×2+12×1×2=7,
故答案为7.
【点评】本题考查一次函数的图象及性质,平移的性质,图形的面积,勾股定理及图形与坐标的性质等知识;掌握待定系数法求函数解析式的方法,数形结合思想的应用是解题的关键.
3.如图:在平面直角坐标系中,直线y=kx+b交x轴于点A(﹣3,0),交y轴于点B(0,1),过点C(﹣1,0)作垂直于x轴的直线交AB于点D,点E(﹣1,m)在直线CD上且在直线AB的上方.
(1)求k、b的值;
(2)用含m的代数式表示S四边形AOBE,并求出当S四边形AOBE=5时,点E的坐标;
(3)当m=2时,以AE为边在第二象限作等腰直角三角形△PAE.直接写出点P的坐标.
【分析】(1)利用待定系数法解决问题即可;
(2)根据S四边形AOBE=S△ABE+S△AOB进而即可;
(3)分AE是等腰直角三角形的斜边或直角边两种情形分别求解即可.
【解答】解:(1)∵直线y=kx+b交x轴于点A(﹣3,0),交y轴于点B(0,1),
∴−3k+b=0b=1,解得k=13b=1;
(2)由(1)可知,直线AB的解析式为y=13x+1,
∵EC⊥OA,E(﹣1,m),
∴D(﹣1,23),
∴DE=m−23,
∴S四边形AOBE=S△ABE+S△AOB=12•(m−23)•3+12×3×1=32m+12,
当S四边形AOBE=5时,即32m+12=5,解得m=3,
故点E(﹣1,3);
(3)当m=2时,EC=AC=2.
∵∠ACE=90°,AC=EC,
∴△AEC是等腰直角三角形,
当AE是等腰直角三角形的斜边时,P(﹣3,2),
当AE是等腰直角三角形的直角边时,P1(﹣5,2)或P2(﹣3,4).
综上所述,满足条件的点P的坐标为(﹣3,2)或(﹣5,2)或(﹣3,4).
【点评】本题属于一次函数综合题,考查了一次函数的性质,四边形的面积,等腰直角三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会用分割法确定四边形面积,学会用分类讨论的思想思考问题,属于中考常考题型.
4.如图,直线y=−12x+3与坐标轴分别交于点A,B,与直线y=x交于点C,线段OA上的点Q以每秒1个长度单位的速度从点O出发向点A作匀速运动,运动时间为t秒,连结CQ.
(1)点C的坐标为 (2,2) ;
(2)若CQ将△AOC分成1:2两部分时,t的值为 2或4 ;
(3)若S△ACQ:S四边形CQOB=1:2时,求直线CQ对应的函数关系式.
【分析】(1)由题意得:y=−12x+3y=x,解得x=2y=2,即可求解;
(2)CQ将△AOC分成1:2两部分时,则OQ=13OA或23OA,即OQ=2或4,即可求解;
(3)若S△ACQ:S四边形CQOB=1:2时,则若S△ACQ:S△OAB=1:3,即(12×AQ×yC):(12×OA•OB)=1:3,进而求解.
【解答】解:(1)由题意得:y=−12x+3y=x,解得x=2y=2,
故点C的坐标为(2,2),
故答案为(2,2);
(2)对于y=−12x+3,令y=−12x+3=0,解得x=6,令x=0,则y=3,
故点A(6,0),点B(0,3),则OA=6,OB=3,
∵CQ将△AOC分成1:2两部分时,
则OQ=13OA或23OA,即OQ=2或4,
即t=2或4,
故答案为2或4;
(3)若S△ACQ:S四边形CQOB=1:2时,则若S△ACQ:S△OAB=1:3,
即(12×AQ×yC):(12×OA•OB)=1:3,
则(12×AQ×2):(12×6×3)=1:3,解得:AQ=3,
故点Q(3,0),
设直线CQ的表达式为y=kx+b,则0=3k+b2=2k+b,解得k=−2b=6,
故直线CQ的表达式为y=﹣2x+6.
【点评】本题是二次函数综合题,主要考查了一次函数的性质、图形面积的计算等,其中(2),要注意分类求解,避免遗漏.
5.如图,直线y=kx﹣1与x轴正半轴、y轴负半轴分别交于B、C两点,且OC=2OB.
(1)求B点坐标和k的值;
(2)若点A是直线y=kx﹣1上的一个动点(不与点B重合),且点A的横坐标为t,试写出在点A运动过程中,△AOB的面积S与t的函数表达式;
(3)若△AOB的面积为1时,试确定点A的坐标.
【分析】(1)首先求得直线y=kx﹣2与y轴的交点,则OC的长度即可求解,进而求得B的坐标,把B的坐标代入解析式即可求得k的值;
(2)根据三角形的面积公式即可求解;
(3)利用(2)的结论即可求解.
【解答】解:(1)∵y=kx﹣1与y轴相交于点C,
∴OC=1,
∵OC=2OB,
∴OB=12,
∴B点坐标为:(12,0),
把B点坐标为:x=12代入y=kx﹣1得 k=2,
∴k值为2;
(2)过A作AD⊥x轴于D,
∵k=2,
∴直线BC的解析式为y=2x﹣1.
∵S=12×OB×AD
∴当t>12时,
∵AD=2x﹣1,
∴S与t之间的关系式为S=12×12×(2t﹣1)=12t−14,
当t<12时,
∵AD=1﹣2t,
∴S与x之间的关系式为S=12×12×(1﹣2t)=14−12t,
故S=12t−14(t>12)−12t+14(t<12);
(3)①当12t−14=1时,解得t=2.5,2t﹣1=4,
②当−12t+14=1时,解得:t=﹣1.5,2t﹣1=﹣4,
故点A的坐标为(2.5,4)或(﹣1.5,﹣4).
【点评】本题属于一次函数综合题,考查了一次函数的应用,待定系数法、三角形面积计算等知识,解题的关键是学会用分类讨论的思想思考问题,属于中考常考题型.
6.如图,在平面直角坐标系中,直线y=﹣2x+4分别交x轴,y轴于A,B两点,与直线OC交于点C.
(1)求点A,B的坐标.
(2)若点C的坐标为(m,2),求线段AC的长.
(3)若P是x轴上一动点,是否存在点P,使△ABP是直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)对于y=﹣2x+4,令y=﹣2x+4=0,解得x=2,令x=0,则y=4,即可求解;
(2)令y=﹣2x+4=2,解得x=1=m,故点C(1,2),即可求解;
(3)分AB是斜边、AP是斜边、BP是斜边三种情况,分别求解即可.
【解答】解:(1)对于y=﹣2x+4,令y=﹣2x+4=0,解得x=2,令x=0,则y=4,
故点A、B的坐标分别为(2,0)、(0,4);
(2)令y=﹣2x+4=2,解得x=1=m,
故点C(1,2),
则AC=(2−1)2+22=5,
即线段AC的长为5;
(3)存在,理由:
设点P(x,0),
由点A、B、P的坐标知,AB2=22+42=20,AP2=(x﹣2)2,BP2=x2+16,
当AB是斜边时,则20=(x﹣2)2+x2+16,解得x=2(舍去)或0;
当AP是斜边时,同理可得x=﹣8;
当BP是斜边时,同理可得:x=2(舍去),
故点P的坐标为(0,0)或(﹣8,0).
【点评】本题是一次函数综合题,主要考查了一次函数的性质、直角三角形的性质等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏.
7.如图所示,在平面直角坐标系中,点A坐标为(2,0),点B坐标为(3,1),将直线AB沿x轴向左平移经过点C(1,1).
(1)求平移后直线L的解析式;
(2)若点P从点C出发,沿(1)中的直线L以每秒1个单位长度的速度向直线L与x轴的交点运动,点Q从原点O出发沿x轴以每秒2个单位长度的速度向点A运动,两点中有任意一点到达终点运动即停止,设运动时间为t.是否存在t,使得△OPQ为等腰三角形?若存在,直接写出此时t的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)求出直线AB的表达式为y=x﹣2,则设抛物线抛物线的表达式为y=x+s,将点C的坐标代入上式得:1=1+s,解得s=0,即可求解;
(2)分OP=OQ、OP=PQ、OQ=PQ利用等腰三角形的性质,分别求解即可.
【解答】解:(1)设直线AB的表达式为y=kx+b,则0=2k+b1=3k+b,解得k=1b=−2,
故直线AB的表达式为y=x﹣2,
设抛物线抛物线的表达式为y=x+s,
将点C的坐标代入上式得:1=1+s,解得s=0,
故直线L的表达式为y=x;
(2)存在,理由:
由题意得:PC=t,OC=2,OQ=2t,则OP=2−t,如下图:
①当OP=OQ时,即2−t=2t,解得t=23;
当OP=PQ时,则点P在OQ的中垂线上,故点P的坐标为(t,t),
则OP=2t=2−t,解得t=2−2;
当OQ=PQ时,则△OPQ以∠PQO为直角的等腰直角三角形,
则OP=2OQ=22t=2−t,解得t=4−27,
故t的值为23、2−2、4−27.
【点评】本题考查的是一次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、等腰三角形的性质、图形的平移等,其中(2),要注意分类求解,避免遗漏.
8.如图,直线y=43x+4与x轴、y轴分别交于点A和点B.
(1)求A,B两点的坐标;
(2)过B点作直线与x轴交于点P,若△ABP的面积为8,试求点P的坐标.
(3)点M是OB上的一点,若将△ABM沿AM折叠,点B恰好落在x轴上的点B1处,求出点M的坐标.
(4)点C在y轴上,连接AC,若△ABC是以AB为腰的等腰三角形,请直接写出点C的坐标.
【分析】(1)对于y=43x+4,令y=0,即y=43x+4=0,解得x=﹣3,令x=0,则y=4,即可求解;
(2)由△ABP的面积=12×AP×OB=12×4×|x+3|=8,即可求解;
(3)由题意得:MB=MB1,即m2+4=(m﹣4)2,解得m=1.5;
(4)分AB=BC、AB=AC两种情况,分别求解即可.
【解答】解:(1)对于y=43x+4,令y=0,即y=43x+4=0,解得x=﹣3,令x=0,则y=4,
故点A、B的坐标分别为(﹣3,0)、(0,4);
(2)设点P(x,0),
则△ABP的面积=12×AP×OB=12×4×|x+3|=8,解得x=1或﹣7,
故点P的坐标为(1,0)或(﹣7,0);
(3)由点A、B的坐标知,OA=3,BO=4,则AB=AO2+OB2=5=AB1,
故点B1的坐标为(2,0),
设点M的坐标为(0,m),
由题意得:MB=MB1,即m2+4=(m﹣4)2,解得m=1.5,
故点M的坐标为(0,1.5);
(4)设点C(0,t),
则AB=5,AC=32+t2,
当AB=BC时,则5=|t﹣4|,解得t=9或﹣1,
当AB=AC时,即25=9+t2,解得t=4(舍去)或﹣4,
故点C的坐标为(0,9)或(0,﹣1)或(0,﹣4).
【点评】本题考查的是一次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、等腰三角形的性质、面积的计算等,其中(4),要注意分类求解,避免遗漏.
9.如图,P为正比例函数y=32x图象上的一个动点,⊙P的半径是2.5,设点P的坐标为(x,y).
(1)求⊙P与直线x=2相切时点P的坐标.
(2)请直接写出⊙P与直线x=2相交、相离时x的取值范围.
【分析】(1)根据直线和圆相切应满足圆心到直线的距离等于半径,首先求得点P的横坐标,再根据直线的解析式求得点P的纵坐标;
(2)根据(1)的结论,即可分析出相离和相交时x的取值范围.
【解答】解:(1)过P作直线x=2的垂线,垂足为A;
当点P在直线x=2右侧时,AP=x﹣2=2.5,得x=92;
∴P(92,274);
当点P在直线x=2左侧时,PA=2﹣x=2.5,得x=−12,
∴P(−12,−34),
∴当⊙P与直线x=2相切时,点P的坐标为(92,274)或(−12,−34);
(2)当−12<x<92时,⊙P与直线x=2相交,
当x<−12或x>92时,⊙P与直线x=2相离.
【点评】本题为一次函数和圆的运用综合题,掌握直线和圆的不同位置关系应满足的数量关系是解题的关键.
10.如图,在平面直角坐标系中,直线y=x+2与x轴,y轴分别交于A,B两点,点C(2,m)为直线y=x+2上一点,直线y=−12x+b过点C.
(1)求m和b的值;
(2)直线y=−12x+b与x轴交于点D,动点P在线段DA上从点D开始以每秒1个单位的速度向A点运动.设点P的运动时间为t秒.
①当CP=5,求t的值;
②是否存在t的值,使△ACP为等腰三角形?若存在,直接写出t的值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)把点C(2,m)代入直线y=x+2中得:m=2+2=4,则点C(2,4),直线y=−12x+b过点C,可求b=5;
(2)①过点C作CH⊥AD于H,由勾股定理可求HP=3,即可求解;
②分AC=PC、AP=CP、AC=AP三种情况,分别求解即可.
【解答】解:(1)把点C(2,m)代入直线y=x+2中得:m=2+2=4,
∴点C(2,4),
∵直线y=−12x+b过点C,
∴4=−12×2+b,
解得:b=5;
(2)①如图,过点C作CH⊥AD于H,
∴CH=4,
∵CP=5,
∴HP=CP2−CH2=25−16=3,
∵点H(2,0),
∴点P(5,0)或(﹣1,0);
②设点P(10﹣t,0),点A、C的坐标为:(﹣2,0)、(2,4),
当AC=PC时,则点C在AP的中垂线上,即2×2=10﹣t﹣2,
解得:t=4;
当AP=CP时,则点P在点C的正下方,故2=10﹣t,
解得:t=8;
当AC=AP时,
同理可得:t=12﹣42,
综上所述:当t=4秒或(12﹣42)秒或8秒时,△ACP为等腰三角形.
【点评】本题属于一次函数综合题,涉及的知识有:待定系数法求一次函数解析式,坐标与图形性质,勾股定理,等腰三角形的判定,以及一次函数与坐标轴的交点,熟练掌握性质及定理是解本题的关键,并注意运用分类讨论的思想解决问题.
11.如图,直线y=−12x+4与坐标轴分别交于点A、B,与直线y=x交于点C,在如图线段OA上,动点Q以每秒1个单位长度的速度从点O出发向点A做匀速运动,同时动点P从点A出发向点O做匀速运动,当点P,Q其中一点停止运动时,另一点也停止运动.分别过点P、Q做x轴的垂线,交直线AB、OC于点E,F,连接EF.若运动时间为t秒,在运动过程中四边形PEFQ总为矩形(点P、Q重合除外).
(1)求点P运动的速度是多少?
(2)当t为多少秒时,矩形PEFQ为正方形?
(3)当t为多少秒时,矩形PEFQ的面积S最大?并求出最大值.
【分析】(1)根据直线y=−12x+4与坐标轴分别交于点A、B,得出A,B点的坐标,再利用EP∥BO,得出OBAO=EPAP=12,据此可以求得点P的运动速度;
(2)当PQ=PE时,以及当PQ=PE时,矩形PEFQ为正方形,分别求出即可;
(3)根据(2)中所求得出s与t的函数关系式,进而利用二次函数性质求出即可.
【解答】解:(1)∵直线y=−12x+4与坐标轴分别交于点A、B,
∴x=0时,y=4,y=0时,x=8,
∴点A(8,0),点B(0,4),
∴BO=4,AO=8,
∴BOAO=12,
当t秒时,QO=FQ=t,则EP=t,
∵EP∥BO,
∴OBAO=EPAP=12,
∴AP=2t,
∵动点Q以每秒1个单位长度的速度从点O出发向点A做匀速运动,
∴点P运动的速度是每秒2个单位长度;
(2)如图1,当PQ=PE时,矩形PEFQ为正方形,
∵OQ=FQ=t,PA=2t,
∴QP=8﹣t﹣2t=8﹣3t,
∴8﹣3t=t,
解得:t=2;
如图2,当PQ=PE时,矩形PEFQ为正方形,
∵OQ=t,PA=2t,
∴OP=8﹣2t,
∴QP=t﹣(8﹣2t)=3t﹣8,
∴t=3t﹣8,
解得:t=4,
综上所述:当t=2或4时,矩形PEFQ为正方形;
(3)如图1,当Q在P点的左边时,
∵OQ=t,PA=2t,
∴QP=8﹣t﹣2t=8﹣3t,
∴S矩形PEFQ=QP•QF=(8﹣3t)•t=8t﹣3t2,
当t=−82×(−3)=43时,
S矩形PEFQ的最大值=4×(−3)×0−644×(−3)=163,
如图2,当Q在P点的右边时,
∵OQ=t,PA=2t,
∴2t>8﹣t,
∴t>83,
∴QP=t﹣(8﹣2t)=3t﹣8,
∴S矩形PEFQ=QP•QF=(3t﹣8)•t=3t2﹣8t,
∵当点P、Q其中一点停止运动时,另一点也停止运动,
∴83<t≤4,
∴t=4时,S矩形PEFQ的最大值=3×42﹣8×4=16,
综上所述,当t=4时,S矩形PEFQ的最大值=16.
【点评】本题是一次函数综合题,考查了二次函数与一次函数的综合应用,得出P,Q不同的位置进行分类讨论得出是解题关键.
12.如图,在平面直角坐标系xOy中,点Q的坐标为(8,0),直线l与x轴,y轴分别交于A(10,0),B(0,10)两点,点P(x,y)是第一象限直线l上的动点.
(1)求直线l的解析式;
(2)设△POQ的面积为S,求S关于x的函数解析式,并写出x的取值范围;
(3)当△POQ的面积等于20时,在y轴上是否存在一点C,使∠CPO=22.5°,若存在,请直接写出点C的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法确定函数关系式;
(2)由三角形的面积公式列出函数解析式;
(3)根据三角形的面积公式和中点坐标的求法推知点P是线段AB的中点,则过点P作x轴的平行线交y轴于点D,在点C在∠OPD的角平分线上,由角平分线的性质解答.
【解答】解:(1)设直线l的解析式为y=kx+b(k≠0),
把A(10,0),B(0,10)分别代入,得10k+b=0b=10.
解得k=−1b=10,
故直线l的解析式为y=﹣x+10;
(2)如图1,∵点P(x,y)是直线l上的动点,
∴y=﹣x+10.
如图1,由点Q的坐标为(8,0)知,OQ=8.
∵点P(x,y)是第一象限直线l上的动点,
∴S=12OQ•y=12×8×(﹣x+10),即S=﹣4x+40(x>0);
(3)当△POQ的面积等于20时,S=﹣4x+40=20,此时x=5,
∴P(5,5).
∵A(10,0),B(0,10),
∴点P是线段AB的中点,OA=OB=10,
∴OP⊥AB,BP=OP,AB=102.
如图2,过点P作PD⊥y轴于点D,则D(0,5),∠BPD=∠OPD=45°.
∴OD=5,PD=5,
∵∠CPO=22.5°,
∴∠CPO=12∠OPD,即点C在∠OPD的角平分线上.
∴PDPO=DCOC,即552=5−OCOC,
∴OC=10﹣52,
∴C(0,10﹣52).
当点C位于y轴负半轴时,C(0,﹣52).
综上所述,点C的坐标是(0,10﹣52)或(0,﹣52).
【点评】本题主要考查了一次函数综合题,涉及的知识的有待定系数法确定函数关系式,一次函数图象上点的坐标特征,坐标与图形的性质,勾股定理,直角三角形斜边上的中线以及三角形的面积公式等,综合性比较强,但是难度不是很大.
13.解答下列各题.
(1)如图1,等腰Rt△ABC中,∠ACB=90°,CB=CA,直线ED经过点C,过点A作AD⊥ED于点D,过点B作BE⊥ED于点E,求证:△BEC≌△CDA.
(2)如图2,直线l1与坐标轴交于点A、B,直线l2:y=﹣2x﹣4经过点A且与直线l1垂直,求直线l1的函数表达式.
(3)如图3,平面直角坐标系内有一点B(4,4),过点B作BA⊥x轴于点A、BC⊥y轴于点C,点P是线段AB上的动点,点D是直线y=2x﹣2上的动点且在第一象限内.若△CPD成为等腰直角三角形,请直接写出点D的坐标.
【分析】(1)证明∠DAC=∠ECB,即可求解;
(2)由勾股定理得:BC2=AB2+AC2,即(m+4)2=(﹣2)2+22+(﹣4)2,求出点B(0,1),进而求解;
(3)①当点D在四边形OABC内部时,证明△CDM≌△DPN(AAS),则CM=DN,MD=PN,进而求解;②当点D在四边形OABC的外部时,证明△MDC≌△NPD(AAS),则MC=DN,MD=NP,进而求解.
【解答】(1)证明:如图1所示:
∵AD⊥ED,BE⊥ED,
∴∠ADC=∠CEB=90°,
又∵∠ACD+∠ACB+∠BEC=180°,∠ACB=90°,
∴∠ACD+∠BEC=90°,
又∵∠ACD+∠DAC=90°,
∴∠DAC=∠ECB,
在△BEC和△CDA中,
∠CEB=∠ADC∠ECB=∠DACBC=AC,
∴△BEC≌△CDA(AAS);
(2)解:设直线l2交y轴于点C,
对于l2:y=﹣2x﹣4,令x=0,则y=﹣4,令y=﹣2x﹣4=0,则x=﹣2,
故点A、C的坐标分别为(﹣2,0)、(0,﹣4),
设点B的坐标为(0,m),
由勾股定理得:BC2=AB2+AC2,即(m+4)2=(﹣2)2+22+(﹣4)2,
解得m=1,故点B(0,1),
设直线AB的表达式为y=kx+b,则0=−2k+bb=1,解得k=12b=1,
故l1的表达式为y=12x+1;
(3)解:①当点D在四边形OABC内部时,如图3,过点D作MN∥x轴交OC于点M,交AN于点N,
∴∠CMD=∠PND=90°,
∵∠CDP=90°,
∴∠CDM+∠CDM=90°,
∴∠MCD=∠PDN,
∴△CDM≌△DPN(AAS),
∴CM=DN,MD=PN,
∵点D在直线y=2x﹣2上,故设点D(m,2m﹣2),
∵点B(4,4),
∴DM=PN=m,
设CM=ND=n,则m+n=44−(2m−2)=n,
解得m=2n=2,
故点D的坐标为(2,2);
②当点D在四边形OABC的外部时,如图4,过点D作MN∥x轴,交y轴于点M,交AB的延长线于点N,
∴∠CMD=∠DNA=90°,CD=DP,
∵∠CDP=90°,
∴∠MDC+∠NDP=90°,
又∵∠NDP+∠DPB=90°,
∴∠MDC=∠DPB,
在△MDC和△NPD中,
∠CMD=∠DNA=90°∠MDC=∠DPBCD=PD,
∴△MDC≌△NPD(AAS),
∴MC=DN,MD=NP,
∵点D在直线y=2x﹣2上,故设点D(a,2a﹣2),
而点B(4,4),
设CM=DN=b,
∴MD=NP=2,
则a+b=42a−2−4=b,解得a=103b=23,
故点D(103,143),
如图5,同理可求点D(143,223),
故点D的坐标为(2,2)或(103,143)或(143,223).
【点评】本题是一次函数综合题,主要考查的是一次函数的性质、三角形全等等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏.
14.如图,在平面直角坐标系中,△ABC的顶点A,B的坐标分别为(a,0),(b,0),其中a,b满足a+1+(b﹣3)2=0,顶点C在y的正半轴上,∠ABC=30°.
(1)填空:a= ﹣1 ,b= 3 ,点C的坐标为 (0,3) ;
(2)将△COB沿BC翻折,得到△CO′B,过点O′作直线O′D垂直x轴于点D.
①求O′B所在直线的解析式;
②直线O′D上有一点P,使得△PBC的面积与△ABC的面积相等,请求出点P的坐标;
③M是直线O′D上一点,点M关于x轴的对称点为N,若点F在y轴上,当|MA﹣MC|最大时,求NF+12FC的最小值.
【分析】(1)由a+1=0b−3=0得a=−1b=3,故点A、B坐标分别为(﹣1,0)、(0,3),则OB=3,则Rt△BOC中,∠ABC=30°,设OC=m,则BC=2m,由勾股定理求出m值,即可求解;
(2)①证明△O′OB为等边三角形,则OD=12OB=32,O′D=O'M2−OD2=32−(32)2=332,故点O′的坐标为(32,332),即可求解;
②过点A作直线m∥BC交直线O′D于点P,则点P为所求点;在点C的上方与直线m等距离处作直线n∥BC交O′D于点P′,则点P′为所求点,即可求解;
③连接AC交直线O′D于点M,则此时|MA﹣MC|最大,过点N作NH⊥AC交于点H,交y轴于点F,则点F为所求点,此时NF+12FC最小,进而求解.
【解答】解:(1)a,b满足a+1+(b﹣3)2=0,则a+1=0b−3=0,解得a=−1b=3,
故点A、B坐标分别为(﹣1,0)、(0,3),
则OB=3,
则Rt△BOC中,∠ABC=30°,设OC=m,则BC=2m,
哟BC2=OC2+OB2得:(2m)2=m2=32,解得m=3,
故点C的坐标为(0,3),
故答案为:﹣1,3,(0,3);
(2)①∵∠CBA=30°,O′B=3=OB,则∠OBO′=60°,
连接OO′,则△O′OB为等边三角形,
则OD=12OB=32,O′D=O'M2−OD2=32−(32)2=332,
故点O′的坐标为(32,332),
设直线O′B的表达式为y=kx+t,则332=32k+t0=3k+t,解得k=−3b=33,
故直线O′B的表达式为y=−3x+33;
②由点B、C的坐标,同理可得直线BC的表达式为y=−33x+3,
过点A作直线m∥BC交直线O′D于点P,则点P为所求点,
∵直线m∥BC,则设直线m的表达式为y=−33x−33,
当x=32时,y=−32,则点P(32,−536);
在点C的上方与直线m等距离处作直线n∥BC交O′D于点P′,则点P′为所求点,
同理可得,点P′(32,1136);
故点P的坐标为(32,−536)或(32,1136);
③连接AC交直线O′D于点M,则此时|MA﹣MC|最大,
由点A、C的坐标得,直线AC的表达式为y=3x+3,
当x=32时,y=532,故点M(32,532),则点N(32,−532),
过点N作NH⊥AC交于点H,交y轴于点F,则点F为所求点,此时NF+12FC最小,
在Rt△AOC中,AC=AO2+OC2=1+3=2=2OA,则∠ACO=30°=∠AMN,
则FH=12CF,
故NF+12FC=NF+HF=HN为最小,
在Rt△MNH中,∠NMH=30°,
故HN=12MN=MD=532,
即NF+12FC最小值为532.
【点评】本题是二次函数综合题,主要考查了一次函数的性质、点的对称性、平行线的性质、面积的计算等,其中(2)②,要注意分类求解,避免遗漏.
15.如图,点A为平面直角坐标系第一象限内一点,直线y=x过点A,过点A作AD⊥y轴于点D,点B是y轴正半轴上一动点,连接AB,过点A作AC⊥AB交x轴于点C.
(1)如图1,当点B在线段OD上时,求证:AB=AC;
(2)①如图2,当点B在OD延长线上,且点C在x轴正半轴上,写出OA、OB、OC之间的数量关系,并说明理由;
②当点B在OD延长线上,且点C在x轴负半轴上,直接写出OA、OB、OC之间的数量关系;
(3)直线BC分别与直线AD、直线y=x交于点E、F.若BE=5,CF=12,画出符合条件的图形,并直接写出AB的长.
【分析】(1)如图1,作辅助线,构建全等三角形,证明△ADB≌△AHC可得结论;
(2)①如图2,同理可得△ADB≌△AHC,得AB=AC,BD=CH,计算OB+OC=2OD,由△AOD是等腰直角三角形,得OA=2OD,可得结论;
③如图,正确画图,同理可得△ADB≌△AHC,得AB=AC,BD=CH,计算OB﹣OC=2OD,由△AOD是等腰直角三角形,得OA=2OD,可得结论;
(3)分三种情况:①当点B在线段OD上时,如图4,将△AFC绕点A顺时针旋转90°,AC与AB重合,变为△ABF',连接EF',证明△AEF≌△AEF'(SAS),得BC=20,根据△ABC是等腰直角三角形,可得结论;②当点B在OD的延长线上时,且点C在x轴的正半轴上,如图5,方法同①可得结论;③当点B在OD的延长线上时,且点C在x轴的负半轴上,如图6,过B作BF'⊥BE于点B,截取BF'=CF=12,连接EF',AF',计算BC的长,可得AB的长.
【解答】解:(1)如图1,过点A作AH⊥x轴于H,
∵直线y=x过点A,
∴∠AOD=∠AOH=45°,
∵AD⊥OB,
∴AD=AH,
∵∠DOH=∠ADO=∠AHO=90°,
∴四边形ADOH是正方形,
∴∠DAH=90°,
∵AB⊥AC,
∴∠BAC=90°=∠DAH,
∴∠DAB=∠HAC,
∴△ADB≌△AHC(ASA),
∴AB=AC;
(2)①OA、OB、OC之间的数量关系为:OA=22(OB+OC),
理由是:如图2,过点A作AH⊥x轴于H,
同理得:△ADB≌△AHC(ASA),
∴AB=AC,BD=CH,
∴OB+OC=OD+BD+OH﹣CH=2OD+BD﹣BD=2OD,
∴OD=12(OB+OC),
∵△AOD是等腰直角三角形,
∴OA=2OD=22(OB+OC);
②OA、OB、OC之间的数量关系为:OA=22(OB﹣OC),
理由是:如图3,过点A作AH⊥x轴于H,
方法同(1)得:四边形ADOH是正方形,△ADB≌△AHC(ASA),AB=AC,BD=CH,
∴OB﹣OD=BD=OC+OH=CH,即OB﹣OC=OD+OH=2OD,
∵△AOD是等腰直角三角形,
∴OA=2OD,
∴OB﹣OC=2OD=2OA,
即OA=OA=22(OB﹣OC);
(3)分三种情况:
①当点B在线段OD上时,
如图4,将△AFC绕点A顺时针旋转90°,AC与AB重合,变为△ABF',连接EF',BF'=CF=12,
∠ACB=∠ABC=∠ABF'=45°,∠CBF'=∠ABC+∠ABF'=90°,
∴∠EBF'=90°,
∵BE=5,
∴EF'=13,
∵∠F'AO=90°,∠FAE=∠F'AE=45°,AE=AE,AF=AF',
∴△AEF≌△AEF'(SAS),
∴EF=EF'=13,BF=EF﹣EB=13﹣5=8,BC=BF+FC=8+12=20,
由(1)得:△ABC是等腰直角三角形,
∴AB=22BC=102;
②当点B在OD的延长线上时,且点C在x轴的正半轴上,
如图5,同①,旋转△AFC到△AF'B,∠EBF'=90°,EF'=13=EF,BC=BE+EF+CF=5+13+12=30,
∴等腰直角三角形直角边AB=302=152;
③当点B在OD的延长线上时,且点C在x轴的负半轴上,
如图6,过B作BF'⊥BE于点B,截取BF'=CF=12,连接EF',AF',
∵BE=5,
∴∠ABF'=∠ACF=135°,EF'=13,
∵AB=AC,
∴△ABF'≌△ACF(SAS),
∴AF'=AF,∠BAF'=∠CAF,
∴∠BAC=∠F'AF=90°,
∵∠EAF=45°,
∴∠EAF=45°=∠EAF',
∵AE=AE,
∴△EAF≌△EAF'(SAS),
∴EF=EF'=13,EC=EF﹣CF=13﹣12=1,BC=BE+EC=1+5=6,
∴AB=62=32;
综上,AB的值为102或152或32.
【点评】本题是一次函数与几何的综合题目,考查了全等三角形的判定与性质、正方形的判定与性质、一次函数y=x的性质、等腰直角三角形的判定与性质等知识,综合性强,难度适中,正确作辅助线,构建全等三角形是关键.
16.如图①,长方形OABC的边OA在x轴上,边OC在y轴上,OA=9,OC=8.
(1)连接OB,则OB将长方形面积分成相等的两部分,则直线OB的函数关系式为 y=89x .
(2)如图②,点D在边OA上,点E在边BC上,且OD=BE,连接DE,此时线段DE将该长方形的面积分成相等的两部分,请说明等分的理由.
(3)如图③,点D在边OA上,且OD=1.将∠OAB沿DF折叠,折痕交长方形OABC的边于点F,点A落在点A′处,若直线DA′将该长方形面积分成1:2两部分,求直线DF的函数关系式.
【分析】(1)OA=9,OC=8,故点B的坐标为(9,8),即可求解;
(2)由S梯形ODEC=12(CE+OD)×OC=12(BE+AD)×OC=S梯形ABED,即可求解;
(3)①当直线DA′与BC边相交时,在Rt△HFB和Rt△HFA′中,HF2=BF2+BH2=A′F2+A′H2,即42+(8﹣a)2=a2+(45−8)2,解得a=45−4,进而求解;②当直线DA′与AB边相交时,同理可得,点F的坐标为(9,83),即可求解.
【解答】解:(1)∵OA=9,OC=8,
故点B的坐标为(9,8),
设直线OB的表达式为y=kx,
将点B的坐标代入上式得:8=9k,解得k=89,
故直线OB的表达式为y=89x,
故答案为y=89x;
(2)∵四边形OABC为矩形,则OA=BC,
∵OD=BE,故CE=AD,
S梯形ODEC=12(CE+OD)×OC=12(BE+AD)×OC=S梯形ABED,
故线段DE将该长方形的面积分成相等的两部分;
(3)∵直线DA′将该长方形面积分成1:2两部分,
则较小部分的面积为13×OA•OC=13×8×9=24.
①当直线DA′与BC边相交时,如图1,
过点D作DN⊥BC于点N,延长DA′交BC于点H,
设AF=a=A′F,则BF=8﹣a,
由题意得:S梯形ODHC=12×OC×(OD+HN)=12×8×(1+HC)=24,解得HC=5,
则HN=HC﹣CN=HC﹣OD=5﹣1=4,则BH=BC﹣CH=9﹣5=4,
在Rt△HND中,DH=ND2+NH2=82+42=45,则A′H=DH﹣OA′=DH﹣OA=45−8,
在Rt△HFB和Rt△HFA′中,HF2=BF2+BH2=A′F2+A′H2,
即42+(8﹣a)2=a2+(45−8)2,解得a=45−4,
故点F的坐标为(9,45−4),
由点F、D的坐标得,直线FD的表达式为y=5−12x−5−12;
②当直线DA′与AB边相交时,如图2,
同理可得,点F的坐标为(9,83),
由点D、F的坐标得,直线FD的表达式为y=13x−13,
综上,直线FD的表达式为y=5−12x−5−12或y=13x−13.
【点评】本题是一次函数综合题,主要考查了一次函数的性质、梯形面积的计算、矩形的性质、图形的折叠等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏.
17.(1)如图1,已知直线y=−12x+4与y轴交于A点,与x轴交于B点,将线段AB绕点B顺时针旋转90度,得到线段CB,求点C的坐标;
(2)如图2,正方形ABCO,O为坐标原点,B的坐标为(﹣5,5),A,C分别在坐标轴上,P是线段BC上动点,已知点D在第二象限,且是直线y=﹣2x﹣1上的一点,点Q是平面内任意一点,若四边形ADPQ是正方形,请直接写出所有符合条件的点D的坐标.
(3)如图3,西安铁一中滨河学校为了庆祝2021年元且联欢,在一块由三条小路(分别是x轴和直线AB:y=−12x+4、直线AC:y=﹣2x﹣1)围成的三角形区域内计划搭建一个三角形的特色场地.如图,D(4,0),△DEF的顶点E、F分别在线段AB、AC上,且∠DEF=90°,DE=EF,试求出该特色场地(△DEF)的面积.
【分析】(1)证明△BOA≌△CHB(AAS),则AO=BH=4,OB=CH=8,即可求解;
(2)分点D在AB下方、点D在AB的上方两种情况,利用三角形全等得到边的关系,进而求解;
(3)证明△FNE≌△EMD(AAS),则FN=EM,EN=MD,求出点E、F的坐标分别为(2,3)、(1,﹣1),进而求解.
【解答】解:(1)对于直线y=−12x+4,令y=−12x+4=0,解得x=8,令x=0,则y=4,
故点A、B的坐标分别为(0,4)、(8,0),
过点C作CH⊥x轴于点H,
∵∠ABO+∠CBH=90°,∠CBH+∠BCH=90°,
∴∠ABO=∠BCH,
∵AB=BC,∠BOA=∠CHB=90°,
∴△BOA≌△CHB(AAS),
∴AO=BH=4,OB=CH=8,
故点C的坐标为(12,8);
(2)设点D(m,﹣2m﹣1),
①当点D在AB下方时,如图2,
过点D作x轴的平行线交BC于点M,交AO于点N,
∵四边形PDAQ为正方形,则PD=AD,
同理可得:△DMP≌△AND(AAS),
则MD=AN,即m+5=5+2m+1,解得m=﹣1,
故点D的坐标为(﹣1,1);
②当点D在AB的上方时,
过点D作x轴的平行线交y轴于点N,交CB的延长线于点M,
同理可得:△PMD≌△DNA(AAS),
∴AN=BM,即﹣2m﹣1﹣5=m+5,解得m=−113,
故点D的坐标为(−113,193);
故点D的坐标为(﹣1,1)或(−113,193);
(3)设点E、F的坐标分别为(m,−12m+4)、(n,﹣2n﹣1),
过点E作EM⊥x轴于点M,过点F作FN⊥EM于点N,
∵EF=ED,
同理可得:△FNE≌△EMD(AAS),
∴FN=EM,EN=MD,
即4﹣m=2n−12m+5,m﹣n=−12m+4,解得m=2n=−1,
故点E、F的坐标分别为(2,3)、(﹣1,1),
则EF2=(2+1)2+(3﹣1)2=13,
则该特色场地(△DEF)的面积=12EF2=6.5.
【点评】本题考查的是一次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、三角形全等、正方形的性质等,证明三角形全等是本题解题的关键.
18.如图,在平面直角坐标系中,直线y=kx过点A(6,m),过点A作x轴的垂线,垂足为点B,过点A作y轴的垂线,垂足为点C.∠AOB=60°,CD⊥OA于点D.动点P从点O出发,以每秒2个单位长度的速度向点A运动,动点Q从点A出发.以每秒3个单位长度的速度向点B运动.点P,Q同时开始运动,当点P到达点A时,点P,Q同时停止运动,设运动时间为t(s),且t>0.
(1)求m与k的值;
(2)当点P运动到点D时,求t的值;
(3)连接DQ,点E为DQ的中点,连接PE,当PE⊥DQ时,请直接写出点P的坐标.
【分析】(1)根据直角三角形含30°角的性质可得AB的长,即m=63,从而知点A的坐标,代入y=kx中可得k的值;
(2)根据直角三角形含30°角的性质可得OD的长,即OP=9,根据点P的运动速度可得t的值;
(3)存在两种情况:如图2和图3,连接PQ,过点P作PF⊥AB于F,分别表示PQ,PF,FQ的长,根据勾股定理列方程可得结论.
【解答】解:(1)∵AB⊥OB,
∴∠ABO=90°,
∵∠AOB=60°,
∴∠BAO=30°,
∵A(6,m),
∴OB=6,AB=m,
∴OA=2OB=12,AB=63,
∴m=63,即A(6,63),
∵直线y=kx过点A(6,63),
∴6k=63,
∴k=3;
(2)如图1,∵AB∥y轴,
∴∠COD=∠BAO=30°,
∵CD⊥OA,
∴∠CDO=90°,
∵OC=AB=63,
∴CD=12OC=33,OD=3CD=9,
当点P运动到点D时,OP=OD=9,
∴t=92;
(3)如图2,连接PQ,过点P作PF⊥AB于F,
由题意得:OP=2t,AQ=3t,
Rt△ACD中,∠ACD=30°,AC=6,
∴AD=3,
∴PD=OA﹣AD﹣OP=12﹣2t﹣3=9﹣2t,
∵E是DQ的中点,PE⊥DQ,
∴PQ=PD=9﹣2t,
Rt△APF中,∠BAO=30°,
∴PF=12AP=12(12−2t)=6﹣t,
∵AQ=3t,BF=3t,
∴FQ=AB﹣AQ﹣BF=63−3t−3t=63−23t,
Rt△PQF中,由勾股定理得:PQ2=FQ2+PF2,
∴(9﹣2t)2=(63−23t)2+(6﹣t)2,
解得:t1=3(如图3,此时F与Q重合),t2=73,
如图4,过点P作PM⊥x轴于点M,
Rt△OPM中,∠POM=30°,
∴OM=12OP=t,PM=3t;
∴P(3,33)或(73,733).
【点评】本题考查了一次函数和矩形的综合题,考查了矩形的性质,含30度角的直角三角形的性质,几何动点问题,确定两动点的速度和行驶路线是关键,第三问有难度,注意有两种情况,利用数形结合的思想是本题的关键.
19.在平面直角坐标系中,直线y=−43x+b(b>0)交x轴于点A,交y轴于点B,AB=10.
(1)如图1,求b的值;
(2)如图2,经过点B的直线y=(n+4)x+b(﹣4<n<0)与直线y=nx交于点C,与x轴交于点R,CD∥OA,交AB于点D,设线段CD长为d,求d与n的函数关系式;
(3)如图3,在(2)的条件下,点F在第四象限,CF交OA于点E、交OB于点S,点P在第一象限,PH⊥OA,点N在x轴上,点M在PH上,MN交PE于点G,∠EGN=45°,PH=EN,过点E作EQ⊥CF,交PH于点Q,连接BF、RQ,BF交x轴于点V,若C为BR中点,EQ=EF+22=2PM,∠ERQ=∠ABF,求点V的坐标.
【分析】(1)由直线解析式求得点A、B的坐标,易得直角△ABC三边的长度,根据勾股定理列出方程,借助于方程求得b=8;
(2)根据直线与直线交点的求法和一次函数图象上点的坐标特征得到:点C(﹣2,﹣2n).如图(2),通过作辅助线构造平行四边形CIJD,由平行四边形的对边相等推知DJ=CI,根据该等量关系列出方程,利用方程思想解答即可;
(3)如图(3),过点E作ET⊥PE,交过点N且垂直于x轴的垂线于点T,连接PT,构造全等三角形△PHE≌△ENT(AAS).由该全等三角形的性质推知:四边形PMNT为平行四边形,根据平行四边形的性质证得∠CER=45°.
过点C作CW⊥ON,CD⊥OB,构造全等三角形△CDB≌△CRW、△REQ≌△BSE(SAS),则易得∠FBS=∠ABF;过点V作VK⊥AB,设OV=a,则VK=a.在直角△AKV中,利用勾股定理列出方程a2+22=(6﹣a)2,通过解方程求得答案.
【解答】解:(1)如图(1),
当y=0时,x=34b;当x=0时,y=b.
∴A(34b,0),B(0,b).
∴OA=34b,OB=b.
∵AB2=OA2+OB2,即102=(34b)2+b2.
解得b=8或b=﹣8.
∵b>0,
∴b=8;
(2)如图(2),过点C作CI⊥x轴于点I,过点D作DJ⊥x轴于点J,
设C(t,nt),则nt=(n+4t)+8,
∴t=﹣2.
∴点C(﹣2,﹣2n).
∵∠CIR=DJR=90°,
∴CI∥DJ.
∵CD∥IJ,
∴四边形CIJD是平行四边形.
∴DJ=CI=﹣2n.
∴﹣2n=−43x+8.
∴x=3n2+6.
∴CD=IJ=3n2+6﹣(﹣2)=3n2+8.
∴d=3n2+8.
(3)如图(3),过点E作ET⊥PE,交过点N且垂直于x轴的垂线于点T,连接PT,
∵PH⊥EH,
∴∠PET=∠ENT=∠PHE=90°.
∴∠PEH+∠TEN=∠PEH+∠EPH=90°.
∴∠TEN=∠EPH.
∵PH=EN,
∴△PHE≌△ENT(AAS).
∴TN=EH,PE=ET.
∴∠EPF=45°.
∵∠EGN=45°,
∴∠EGN=∠EPT.
∴MN∥PT.
∵∠ENT+∠PHE=180°,
∴TN∥PM.
∴四边形PMNT为平行四边形.
∴TN=PM.
∴PM=EH.
∵EQ=2PM.
∴∠QEH=45°.
∴∠CER=45°.
过点C作CW⊥ON,CD⊥OB,可证明△CDB≌△CRW.
∴CD=RW=OW=2.
∴CW=4.
∴OS=OE=2,SE=22.
∵RE=BS=6,∠REQ=∠BSF=135°,SF=22+EF=EQ.
∴△REQ≌△BSE(SAS).
∴∠ERQ=∠ABF.
∵∠ERQ=∠ABF,
∴∠FBS=∠ABF.
过点V作VK⊥AB,
设OV=a,则VK=a.
在直角△AKV中,∠VKA=90°,AK=2,AV=6﹣a,
∴VK2+AK2=AV2,a2+22=(6﹣a)2,
解得a=83.
∴V(83,0).
【点评】本题考查了一次函数综合题,需要综合运用待定系数法确定函数关系式,一次函数图象上点的坐标特征,坐标与图形的性质,勾股定理,平行四边形的判定与性质,全等三角形的判定与性质等知识点,解题过程中,能够作出辅助线,构建直角三角形、全等三角形以及平行四边形是解题的关键,且注意方程思想在求相关线段的过程中的巧妙运用.难度较大.
20.如图,在平面直角坐标系xOy中,直线y=x+2与y=kx+2分别交x轴于点A、B,两直线交于y轴上同一点C,点D的坐标为(−23,0),点E是AC的中点,连接OE交CD于点F.
(1)求点F的坐标.
(2)若∠OCB=∠ACD,求k的值.
(3)在(2)的条件下,过点F作x轴的垂线l,点M是直线BC上的动点,点N是x轴上的动点,点P是直线l上的动点,使得以B、P、M、N为顶点的四边形是菱形,求点P的坐标.
【分析】(1)求出直线OE,直线CD的解析式,构建方程组即可解决问题;
(2)证明△DHT≌△COD(AAS),则HT=OD=23,DH=CO=2,求出点T的坐标,利用待定系数法即可解决问题;
(3)分三种情形:当四边形BN1P1M1是菱形时,当四边形BN2P2M2是菱形时,当四边形BP3N3M3是菱形时,分别求解即可解决问题.
【解答】解:(1)如图1,
∵令直线y=x+2中的x=0,则y=2.
令y=0,则x=﹣2,
∴A(﹣2,0),C(0,2),
∵点E是AC的中点,
∴AE=EC,
∵由中点坐标公式得:E(﹣1,1),
∴设直线OE的解析式为y=kOEx,代入E(﹣1,1),得kOE=﹣1,
∴直线OE的解析式是:y=﹣x,
设直线CD的解析式为:y=k1x+b1,代入点C、D可得:−23k1+b1=0b1=2.
解得k1=3b1=2.
∴直线CD的解析式为y=3x+2,
由y=−xy=3x+2,解得x=−12y=12,
∴F(−12,12);
(2)如图2,过点D作DT⊥CD交BC于点T,过点T作TH⊥x轴于点H,
∵OA=OB,故∠ACO=45°,
∵∠OCB=∠ACD,
∴∠DCB=∠BCO+∠OCD=∠ACD+∠DCO=45°,
故△CDT为等腰直角三角形,则CD=TD,
∵∠CDO+∠HDT=90°,∠HDT+∠DTH=90°,
∴∠CDO=∠DTH,
∵∠COD=∠DHT=90°,CD=TD,
∴△DHT≌△COD(AAS),
∴HT=OD=23,DH=CO=2.
则OH=2−23=43,
∴T(43,−23),
把T(43,−23),
代入y=kx+2,
解得:k=﹣2;
(3)如图3,
当四边形BN1P1M1是菱形时,连接BP1交OC于K,作KH⊥BC于H.
∵∠KBO=∠KBH,KO⊥OB,KH⊥BC,
∴KO=KH,
∵BK=BK,∠KOB=∠KHB=90°,
∴Rt△KBO≌Rt△KBH(HL),
∴BO=BH=1,设OK=KH=x,
∵BC=OB2+OC2=12+22=5,
∴CH=5−1,
在Rt△CHK中,CK2=KH2+CH2,
∴(2﹣x)2=x2+(5−1)2,
∴x=5−12,
∴设直线BK的解析式为y=k2x+b2.
代入B(1,0),K(0,5−12)得,
k2=1−52,b2=5−12.
∴直线BK的解析式为y=1−52x+5−12,
当x=−12时,y=35−34,
∴P1(−12,35−34).
当四边形BN2P2M2是菱形时,可得直线BP2的解析式为y=5+12x−5+12,
当x=−12时,y=−35−34,
∴P2(−12,−35−34).
当四边形BP3N3M3是菱形时,M3在直线x=−12时,
∴M3(−12,3),
∵P3与M3关于x轴对称,
∴P3(−12,﹣3),
综上所述,满足条件的点P的坐标为(−12,35−34)或(−12,−35−34)或(−12,﹣3).
【点评】本题属于一次函数综合题,考查了一次函数的性质,等腰直角三角形的性质,菱形的判定和性质等知识,解题的关键是学会用分类讨论的思想思考问题,属于中考压轴题.
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