专题20:动态几何之存在性问题探讨.doc
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1、【2013年中考攻略】专题20:动态几何之存在性问题探讨动态题是近年来中考的的一个热点问题,动态包括点动、线动和面动三大类,解这类题目要“以静制动”,即把动态问题,变为静态问题来解,而静态问题又是动态问题的特殊情况。常见的题型包括最值问题、面积问题、和差问题、定值问题和存在性问题等。前面我们已经对最值问题、面积问题、和差问题、定值问题进行了探讨,本专题对存在性问题进行探讨。结合2012年全国各地中考的实例,我们从七方面进行动态几何之存在性问题的探讨:(1)等腰(边)三角形存在问题;(2)直角三角形存在问题;(3)平行四边形存在问题;(4)矩形、菱形、正方形存在问题;(5)梯形存在问题;(6)全
2、等、相似三角形存在问题;(7)其它存在问题。一、等腰(边)三角形存在问题:典型例题:例1:(2012广西崇左10分)如图所示,抛物线(a0)的顶点坐标为点A(2,3),且抛物线与y轴交于点B(0,2). (1)求该抛物线的解析式;(2)是否在x轴上存在点P使PAB为等腰三角形,若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由; (3)若点P是x轴上任意一点,则当PAPB最大时,求点P的坐标.【答案】解:(1)抛物线的顶点坐标为A(2,3),可设抛物线的解析式为。由题意得 ,解得。物线的解析式为,即。(2)设存在符合条件的点P,其坐标为(p,0),则PA=,PB=,AB=当PA=PB时,=,解得;
3、当PA=PB时,=5,方程无实数解;当PB=AB时,=5,解得。x轴上存在符合条件的点P,其坐标为(,0)或(-1,0)或(1,0)。(3)PAPBAB,当A、B、P三点共线时,可得PAPB的最大值,这个最大值等于AB,此时点P是直线AB与x轴的交点。设直线AB的解析式为,则,解得。直线AB的解析式为,当=0时,解得。当PAPB最大时,点P的坐标是(4,0)。【考点】二次函数综合题,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,等腰三角形的判定和性质。【分析】(1)由已知用待定系数法,设顶点式求解。(2)分PA=PB、PA=PB、PB=A三种情况讨论即可。(3)求得PAPB最大时的位置,即可求解。例
4、2:(2012辽宁朝阳14分)已知,如图,在平面直角坐标系中,RtABC的斜边BC在x轴上,直角顶点A在y轴的正半轴上,A(0,2),B(1,0)。(1)求点C的坐标;(2)求过A、B、C三点的抛物线的解析式和对称轴;(3)设点P(m,n)是抛物线在第一象限部分上的点,PAC的面积为S,求S关于m的函数关系式,并求使S最大时点P的坐标;(4)在抛物线对称轴上,是否存在这样的点M,使得MPC(P为上述(3)问中使S最大时点)为等腰三角形?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由。【答案】解:(1)A(0,2),B(1,0),OA=2,OB=1。 由RtABC知RtABORtCAO,即,
5、解得OC=4。 点C的坐标为(4,0)。 (2)设过A、B、C三点的抛物线的解析式为, 将A(0,2)代入,得,解得。 过A、B、C三点的抛物线的解析式为,即。 ,抛物线的对称轴为。 (3)过点P作x轴的垂线,垂足为点H。 点P(m,n)在上, P。 , ,。 。 ,当时,S最大。当时,。点P的坐标为(2,3)。(4)存在。点M的坐标为()或()或()或()或()。【考点】二次函数综合题,相似三角形的判定和性质,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,二次函数的性质,等腰三角形的判定和性质。【分析】(1)由RtABORtCAO可得,从而求出点C的坐标。(2)设抛物线的交点式,用待定系数法求出抛
6、物线的解析式;化为顶点式可得抛物线的对称轴。(3)过点P作x轴的垂线于点H,则由可得S关于m的函数关系式;化为顶点式可得S最大时点P的坐标。另解:点A、C的坐标可求AC的解析式:,设过点P与AC平行的直线为。由点P在和可得。,整理,得。要使PAC的面积最大,即要点P到AC的距离最大,即与只有一个交点,即的0,即,解得。将代入得,将代入得。当S最大时点P的坐标为(2,3)。(4)设点M(), C(4,0), P(2,3), PC=,PM=, CM=。分三种情况讨论:当点M是顶点时,PM= CM,即,解得,。M1()。当点C是顶点时,PC= CM,即,解得,。 M2(),M2()。 当点P是顶点时
7、,PC= PM,即,解得,。 M4(),M5()。 综上所述,当点M的坐标为()或()或()或()或()时,MPC为等腰三角形。例3:(2012山东临沂13分)如图,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)求经过点AO、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,说明理由【答案】解:(1)如图,过B点作BCx轴,垂足为C,则BCO=90。AOB=120,BOC=60。又OA=OB=4,OC=OB=4=2,BC=OBsin60=。点B的坐标为(2,
8、)。(2)抛物线过原点O和点AB, 可设抛物线解析式为y=ax2+bx,将A(4,0),B(2,)代入,得,解得。此抛物线的解析式为。(3)存在。如图,抛物线的对称轴是x=2,直线x=2与x轴的交点为D,设点P的坐标为(2,y)。若OB=OP,则22+|y|2=42,解得y=,当y=时,在RtPOD中,PDO=90,sinPOD=,POD=60POB=POD+AOB=60+120=180,即P、O、B三点在同一直线上。y=不符合题意,舍去。点P的坐标为(2,)。若OB=PB,则42+|y+|2=42,解得y=。点P的坐标为(2,)。若OP=BP,则22+|y|2=42+|y+|2,解得y=。点
9、P的坐标为(2,)。综上所述,符合条件的点P只有一个,其坐标为(2,)。【考点】二次函数综合题,旋转的性质,锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,等腰三角形的性质,勾股定理,分类讨论。【分析】(1)首先根据OA的旋转条件确定B点位置,然后过B做x轴的垂线,通过构建直角三角形和OB的长(即OA长)确定B点的坐标。(2)已知O、A、B三点坐标,利用待定系数法求出抛物线的解析式。(3)根据(2)的抛物线解析式,可得到抛物线的对称轴,然后先设出P点的坐标,而O、B坐标已知,可先表示出OPB三边的边长表达式,然后分OP=OB、OP=BP、OB=BP三种情况分类讨论
10、,然后分辨是否存在符合条件的P点。例4:(2012内蒙古包头12分)已知直线y = 2x + 4 与x 轴、y 轴分别交于A , D 两点,抛物线经过点A , D ,点B 是抛物线与x 轴的另一个交点。(1)求这条抛物线的解析式及点B 的坐标;(2)设点M 是直线AD 上一点,且,求点M 的坐标;(3)如果点C(2,y)在这条抛物线上,在y 轴的正半轴上是否存在点P,使BCP为等腰三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由。【答案】解:(1)在y = 2x + 4中,令y =0,得x=2;令x=0,得y =4。 A(2,0),D(0,4)。 将A(2,0),D(0,4)代入,得 ,
11、解得。 这条抛物线的解析式为。 令,解得。B(4,0)。 (2)设M(m,2 m + 4),分两种情况: 当M在线段AD上时,由得,解得,。M1()。当M在线段DA延长线上时,由得,解得。M2()。综上所述,点M 的坐标为M1(),M2()。(3)存在。 点C(2,y)在上, 。C(2,4)。 设P,根据勾股定理,得 , ,。 分三种情况:若PB=BC,则,解得,。点P在y 轴的正半轴上,P1(0,2)。若PB=PC,则,解得,。P2(0,)。若BC=PC,则,解得,。点P在y 轴的正半轴上,不符合要求。当时,B、C、P在一直线上,不构成三角形,也不符合要求。BC=PC时,在y 轴的正半轴上是
12、不存在点P,使BCP为等腰三角形。综上所述,在y 轴的正半轴上是存在点P1(0,2),P2(0,),使BCP为等腰三角形。【考点】二次函数综合题,曲线上点的坐标与方程的关系,勾股定理,等腰三角形的判定。【分析】(1)求出点A,D的坐标,代入,即可求出抛物线的解析式。令y=0,即可求出点B的坐标。(2)分M在线段AD上和M在线段DA延长线上两种情况两种情况讨论。(3)P,由勾股定理,表示出各边长,分PB=BC,PB=PC,BC=PC三种情况讨论。例5:(2012福建龙岩14分)在平面直角坐标系xoy中, 一块含60角的三角板作如图摆放,斜边 AB在x轴上,直角顶点C在y轴正半轴上,已知点A(1,
13、0) (1)请直接写出点B、C的坐标:B( , )、C( , );并求经过A、B、C三点的抛物线解析式; (2)现有与上述三角板完全一样的三角板DEF(其中EDF=90,DEF=60),把顶点E放在线段AB上(点E是不与A、B两点重合的动点),并使ED所在直线经过点C 此时,EF所在直线与(1)中的抛物线交于第一象限的点M 设AE=x,当x为何值时,OCEOBC; 在的条件下探究:抛物线的对称轴上是否存在点P使PEM是等腰三角形,若存在,请求点P的坐标;若不存在,请说明理由【答案】解:(1)B(3,0),C(0,)。 A(1,0)B(3,0)可设过A、B、C三点的抛物线为 。 又C(0,)在抛
14、物线上,解得。经过A、B、C三点的抛物线解析式 即。(2)当OCEOBC时,则。 OC=, OE=AEAO=x1, OB=3,。x=2。 当x=2时,OCEOBC。 存在点P。 由可知x=2,OE=1。E(1,0)。 此时,CAE为等边三角形。 AEC=A=60。又CEM=60, MEB=60。 点C与点M关于抛物线的对称轴对称。 C(0,),M(2,)。 过M作MNx轴于点N(2,0),MN=。 EN=1。 。若PEM为等腰三角形,则:)当EP=EM时, EM=2,且点P在直线x=1上,P(1,2)或P(1,2)。 )当EM=PM时,点M在EP的垂直平分线上,P(1,2) 。 )当PE=PM
15、时,点P是线段EM的垂直平分线与直线x=1的交点,P(1,) 综上所述,存在P点坐标为(1,2)或(1,2)或(1,2)或(1,)时,EPM为等腰三角形。【考点】二次函数综合题,锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,二次函数的性质,相似三角形的性质,等边三角形的判定和性质,勾股定理,等腰三角形的判定。【分析】(1)由已知,根据锐角三角函数定义和特殊角的三角函数值可求出OC和AB的长,从而求得点B、C的坐标。设定交点式,用待定系数法,求得抛物线解析式。(2)根据相似三角形的性质,对应边成比例列式求解。 求得EM的长,分EP=EM, EM=PM和PE=PM三
16、种情况求解即可。练习题:1. (2012广西百色10分)如图,在平面直角坐标系中,抛物线yax2bx6经过点A(3,0)和点B(2,0)直线yh(h为常数,且0h6)与BC交于点D,与y轴交于点E,与AC交于点F,与抛物线在第二象限交于点G(1)求抛物线的解析式;(2)连接BE,求h为何值时,BDE的面积最大;(3)已知一定点M(2,0)问:是否存在这样的直线yh,使OMF是等腰三角形,若存在,请求出h的值和点G的坐标;若不存在,请说明理由y=h 2. (2012江西省10分)如图,已知二次函数L1:y=x24x+3与x轴交于AB两点(点A在点B左边),与y轴交于点C(1)写出二次函数L1的开
17、口方向、对称轴和顶点坐标;(2)研究二次函数L2:y=kx24kx+3k(k0)写出二次函数L2与二次函数L1有关图象的两条相同的性质;是否存在实数k,使ABP为等边三角形?如果存在,请求出k的值;如不存在,请说明理由;若直线y=8k与抛物线L2交于E、F两点,问线段EF的长度是否发生变化?如果不会,请求出EF的长度;如果会,请说明理由3. (2012湖南衡阳10分)如图所示,已知抛物线的顶点为坐标原点O,矩形ABCD的顶点A,D在抛物线上,且AD平行x轴,交y轴于点F,AB的中点E在x轴上,B点的坐标为(2,1),点P(a,b)在抛物线上运动(点P异于点O)(1)求此抛物线的解析式(2)过点
18、P作CB所在直线的垂线,垂足为点R,求证:PF=PR;是否存在点P,使得PFR为等边三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;延长PF交抛物线于另一点Q,过Q作BC所在直线的垂线,垂足为S,试判断RSF的形状4. (2012湖南永州10分)如图所示,已知二次函数y=ax2+bx1(a0)的图象过点A(2,0)和B(4,3),l为过点(0,2)且与x轴平行的直线,P(m,n)是该二次函数图象上的任意一点,过P作PHl,H为垂足(1)求二次函数y=ax2+bx1(a0)的解析式;(2)请直接写出使y0的对应的x的取值范围;(3)对应当m=0,m=2和m=4时,分别计算|PO|2和|PH
19、|2的值由此观察其规律,并猜想一个结论,证明对于任意实数m,此结论成立;(4)试问是否存在实数m可使POH为正三角形?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由5. (2012广东梅州11分)如图,矩形OABC中,A(6,0)、C(0,2)、D(0,3),射线l过点D且与x轴平行,点P、Q分别是l和x轴正半轴上动点,满足PQO=60(1)点B的坐标是;CAO= 度;当点Q与点A重合时,点P的坐标为 ;(直接写出答案)(2)设OA的中心为N,PQ与线段AC相交于点M,是否存在点P,使AMN为等腰三角形?若存在,请直接写出点P的横坐标为m;若不存在,请说明理由(3)设点P的横坐标为x,OPQ与矩形O
20、ABC的重叠部分的面积为S,试求S与x的函数关系式和相应的自变量x的取值范围二、直角三角形存在问题:典型例题:例1:(2012山东枣庄10分)在平面直角坐标系中,现将一块等腰直角三角板ABC放在第二象限,斜靠在两坐标轴上,点C为 (1,0) 如图所示,B点在抛物线yx2x2图象上,过点B作BDx轴,垂足为D,且B点横坐标为3(1)求证:BDCCOA;(2)求BC所在直线的函数关系式;(3)抛物线的对称轴上是否存在点P,使ACP是以AC为直角边的直角三角形?若存在,求出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由【答案】解:(1)证明:BCDACO90,ACOOAC90,BCDOAC。ABC为等腰直角三
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