专题23.1 旋转【十大题型】-2022-2023学年九年级数学上册举一反三系列(人教版)
展开TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc2722" 【题型1 关于原点对称的点的坐标】 PAGEREF _Tc2722 \h 1
\l "_Tc17883" 【题型2 利用旋转的性质求角度】 PAGEREF _Tc17883 \h 2
\l "_Tc19159" 【题型3 利用旋转的性质求线段长度】 PAGEREF _Tc19159 \h 3
\l "_Tc18330" 【题型4 旋转中的坐标与图形变换】 PAGEREF _Tc18330 \h 4
\l "_Tc24347" 【题型5 作图-旋转变换】 PAGEREF _Tc24347 \h 6
\l "_Tc7276" 【题型6 中心对称图形及旋转对称图形】 PAGEREF _Tc7276 \h 8
\l "_Tc4463" 【题型7 旋转中的周期性问题】 PAGEREF _Tc4463 \h 9
\l "_Tc16949" 【题型8 旋转中的多结论问题】 PAGEREF _Tc16949 \h 10
\l "_Tc31848" 【题型9 旋转中的最值问题】 PAGEREF _Tc31848 \h 12
\l "_Tc13422" 【题型10 旋转的综合】 PAGEREF _Tc13422 \h 13
【知识点1 关于原点对称的点的坐标】
在平面直角坐标系中,如果两个点关于原点对称,它们的坐标符号相反,即点p(x,y)关于原点对称点为(-x,-y)。
【题型1 关于原点对称的点的坐标】
【例1】(2022春•平阴县期末)点A(﹣2,3)与点B(a,b)关于坐标原点对称,则a+b的值为 .
【变式1-1】(2022秋•雨花区期末)若点A(m,5)与点B(2,n)关于原点对称,则3m+2n的值为 .
【变式1-2】(2022秋•常熟市期末)已知点P(2m﹣1,﹣m+3)关于原点的对称点在第三象限,则m的取值范围是 .
【变式1-3】(2022春•永新县期末)已知点P(3+2a,2a+1)与点P′关于原点成中心对称,若点P′在第二象限,且a为整数,则关于x的分式方程2x−ax+1=3的解是 .
【知识点2 旋转的定义】
在平面内,把一个平面图形绕着平面内某一点O转动一个角度,就叫做图形的旋转,点O叫做旋转中心,转动的角叫做旋转角。
我们把旋转中心、旋转角度、旋转方向称为旋转的三要素。
【知识点3 旋转的性质】
旋转的特征:
(1)对应点到旋转中心的距离相等;
对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角;
(3)旋转前后的图形全等。
理解以下几点:
(1)图形中的每一个点都绕旋转中心旋转了同样大小的角度。
(2)对应点到旋转中心的距离相等,对应线段相等,对应角相等。
(3)图形的大小与形状都没有发生改变,只改变了图形的位置。
【题型2 利用旋转的性质求角度】
【例2】(2022春•梅州校级期末)如图,点O是等边△ABC内一点,∠AOB=110°,将△BOC绕点C按顺时针方向旋转60°得△ADC,连接OD,若OD=AD,则∠BOC的度数为 .
【变式2-1】(2022•南充)如图,将直角三角板ABC绕顶点A顺时针旋转到△AB′C′,点B′恰好落在CA的延长线上,∠B=30°,∠C=90°,则∠BAC′为( )
A.90°B.60°C.45°D.30°
【变式2-2】(2022•天津一模)如图,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=40°,点D在边AB上,将△ADC绕点A逆时针旋转40°,得到△AD'B,且D',D,C三点在同一条直线上,则∠ACD的大小为( )
A.20°B.30°C.40°D.45°
【变式2-3】(2022•城步县模拟)如图,P为等边三角形ABC内一点,∠APB:∠APC:∠CPB=5:6:7,则以PA,PB,PC为三边构成的三角形的三个内角从小到大的度数之比为( )
A.1:2:3B.2:3:4C.3:4:5D.5:6:7
【题型3 利用旋转的性质求线段长度】
【例3】(2022春•仪征市期末)如图,边长为1的正方形ABCD绕点A逆时针旋转60°得到正方形AEFG,连接CF,则CF的长是( )
A.1B.2C.3D.32−3
【变式3-1】(2022春•如皋市期末)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4.将△ABC绕点A逆时针旋转得到△AB′C′,使点C′落在AB边上,连接BB′,则B′B的长为( )
A.23B.5C.25D.6
【变式3-2】(2022•东莞市校级一模)如图,△AOB中,∠AOB=90°,AO=4,BO=8,△AOB绕点O逆时针旋转到△A′OB′处,此时线段A′B′与BO的交点E为BO的中点,则线段B′E的长度为( )
A.35B.1255C.955D.1655
【变式3-3】(2022春•和平区期末)如图,△ABC与△CDE都是等边三角形,连接AD,BE,CD=4,BC=2,若将△CDE绕点C顺时针旋转,当点A、C、E在同一条直线上时,线段BE的长为( )
A.23B.27C.3或7D.23或27
【题型4 旋转中的坐标与图形变换】
【例4】(2022秋•黄石期末)如图,线段AB与线段CD关于点P对称,若点A(a,b)、B(5,1)、D(﹣3,﹣1),则点C的坐标为( )
A.(﹣a,﹣b)B.(﹣a+2,﹣b)
C.(﹣a﹣1,﹣b+1)D.(﹣a+1,﹣b﹣1)
【变式4-1】(2022秋•本溪期末)如图,在△AOB中,OA=4,OB=6,AB=27,将△AOB绕原点O逆时针旋转90°,则旋转后点A的对应点A′的坐标是( )
A.(﹣4,2)B.(﹣23,4)C.(﹣23,2)D.(﹣2,23)
【变式4-2】(2022秋•西湖区期末)如图,在平面直角坐标系中,△MNP绕原点逆时针旋转90°得到△M1N1P1,若M(1,﹣2),则点M1的坐标为( )
A.(﹣2,﹣1)B.(1,2)C.(2,1)D.(﹣1,﹣2)
【变式4-3】(2022•新抚区模拟)如图,Rt△AOB的斜边AO在y轴上,OB=3,∠AOB=30°,直角顶点B在第二象限,将Rt△AOB绕原点O顺时针旋转120°后得到△A′OB',则A点的对应点A′的坐标是( )
A.(3,﹣1)B.(1,−3)C.(2,0)D.(3,0)
【知识点4 利用旋转性质作图】
旋转有两条重要性质:
任意一对对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角;
对应点到旋转中心的距离相等,它就是利用旋转的性质作图的关键。
步骤可分为:
①连:即连接图形中每一个关键点与旋转中心;
②转:即把直线按要求绕旋转中心转过一定角度(作旋转角)
③截:即在角的另一边上截取关键点到旋转中心的距离,的到各点的对应点;
④接:即连接到所连接的各点。
【知识点5 中心对称图形的定义】
把一个图形绕着某一个点旋转180°,如果旋转后的图形能够与原来的图形重合,那么这个图形叫做中心对称图形,这个点就就是它的对称中心。
【知识点6 中心对称的性质】
有以下几点:
(1)关于中心对称的两个图形上的对应点的连线都经过对称中心,并且都被对称中心平分;
(2)关于中心对称的两个图形能够互相重合,就是全等形;
(3)关于中心对称的两个图形,对应线段平行(或共线)且相等。
【知识点7 作一个图形关于某点对称的图形】
要作出一个图形关于某一点的成中心对称的图形,关键就是作出该图形上关键点关于对称中心的对称点。最后将对称点按照原图形的形状连接起来,即可的出成中心对称图形。
【题型5 作图-旋转变换】
【例5】(2022春•化州市校级期中)如图,在平面直角坐标系中,△ABC的三个顶点分别是A(1,3),B(4,4),C(2,1).
(1)把△ABC向左平移4个单位后得到对应的△A1B1C1,请画出平移后的△A1B1C1;
(2)把△ABC绕原点O旋转180°后得到对应的△A2B2C2,请画出旋转后的△A2B2C2.
【变式5-1】(2022春•洪雅县期末)如图,在所给网格图( 每小格均为边长是1的正方形)中完成下列各题:
(1)将△ABC向下平移5个单位得△A1B1C1,画出平移后的△A1B1C1.
(2)画出△ABC关于点B成中心对称的图形.
(3)在直线l上找一点P,使△ABP的周长最小.
【变式5-2】(2022春•蒲城县期末)在如图所示的平面直角坐标系中,每个小方格都是边长为1个单位长度的正方形,△ABC的顶点坐标分别为A(1,1),B(3,0),C(2,3).
(1)将△ABC向左平移4个单位长度得到△A1B1C1,点A、B、C的对应点分别为A1、B1、C1,请画出△A1B1C1,并写出点C1的坐标;
(2)以原点O为旋转中心,将△ABC顺时针旋转90°得到△A2B2C2,点A、B、C的对应点分别为A2、B2、C2,请画出△A2B2C2.
【变式5-3】(2022秋•利通区期末)方格纸中的每个小方格都是边长为1个单位的正方形,在建立平面直角坐标系后,△ABC的顶点均在格点上.
(1)画出△ABC绕B点顺时针旋转90°后的△A1B1C1;并写出A1、B1、C1的坐标;
(2)画出△ABC关于原点O对称的△A2B2C2;并写出A2、B2、C2的坐标.
【题型6 中心对称图形及旋转对称图形】
【例6】(2022秋•单县校级月考)如图所示的图案中,是轴对称图形而不是中心对称图形的个数是 .
【变式6-1】(2022秋•普陀区期末)在下列图形中:等腰三角形、等边三角形、正方形、正五边形、平行四边形,等腰梯形,其中有 个旋转对称图形.
【变式6-2】(2022秋•孝义市期中)2022年2月4日﹣2月20日,北京冬奥会将隆重开幕,北京将成为世界上第一个既举办过夏季奥运会,又举办过冬季奥运会的城市.下面图片是在北京冬奥会会徽征集过程中,征集到的一幅图片,整个图片由“京字组成的雪花图案”、“beijing2022”、“奥运五环”三部分组成.对于图片中的“雪花图案”,至少旋转 °能与原雪花图案重合.
【变式6-3】(2022春•景德镇期中)如图,由4个全等的正方形组成的L形图案,请按下列要求画图:
(1)在图案①中添加1个正方形,使它成轴对称图形(不能是中心对称图形);
(2)在图案②中添加1个正方形,使它成中心对称图形(不能是轴对称图形);
(3)在图案③中改变1个正方形的位置,从而得到一个新图形,使它既成中心对称图形,又成轴对称图形.
【题型7 旋转中的周期性问题】
【例7】(2022春•高新区校级月考)如图,在平面直角坐标系中,已知点P0的坐标为(1,0),将点P0绕着原点O按逆时针方向旋转30°得到点P1,延长OP1到P2,使得OP2=2OP1;再将点P2绕着原点O按逆时针方向旋转30°得到P3,延长OP3到P4,使得OP4=2OP3……如此继续下去,点P2023坐标为( )
A.(﹣21010,3•21010)B.(0,21011)
C.(21010,3•21010)D.(3•21010,21010)
【变式7-1】(2022秋•中原区校级期末)将△OBA按如图方式放在平面直角坐标系中,其中∠OBA=90°,∠A=30°,顶点A的坐标为(1,3),将△OBA绕原点逆时针旋转,每次旋转60°,则第2023次旋转结束时,点A对应点的坐标为( )
A.(−1,3)B.(−3,1)C.(−33,1)D.(−1,33)
【变式7-2】(2022•开封一模)如图,在平面直角坐标系中,将正方形OABC绕O点顺时针选择45°后,得到正方形OA1B1C1,以此方式,绕O点连续旋转2022次得到正方形OA2022B2022C2022,如果点C的坐标为(0,1),那么点B2022的坐标为( )
A.(0,−2)B.(−2,0)C.(﹣1,1)D.(﹣1,﹣1)
【变式7-3】(2022春•高州市期中)如图,矩形ABCD的顶点A,B分别在x轴、y轴上,OA=OB=2,AD=42,将矩形ABCD绕点O顺时针旋转,每次旋转90°,则第2022次旋转结束时,点C的坐标为( )
A.(6,4)B.(﹣6,4)C.(4,﹣6)D.(﹣4,6)
【题型8 旋转中的多结论问题】
【例8】(2022•益阳)如图,已知△ABC中,∠CAB=20°,∠ABC=30°,将△ABC绕A点逆时针旋转50°得到△AB′C′,以下结论:①BC=B′C′,②AC∥C′B′,③C′B′⊥BB′,④∠ABB′=∠ACC′,正确的有( )
A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④
【变式8-1】(2022春•邗江区期末)如图,在正方形ABCD中,AB=8,若点E在对角线AC上运动,将线段DE绕点D逆时针旋转90°得到线段DF,连接EF、CF.点P在CD上,且CP=3PD.给出以下几个结论①EF=2DE,②EF2=AE2+CE2,③线段PF的最小值是42,④△CFE的面积最大是16.其中正确的是( )
A.①②④B.②③④C.①②③D.①③④
【变式8-2】(2022春•双牌县期末)一副三角板如图摆放,点F是45°角三角板ABC的斜边的中点,AC=4.当30°角三角板DEF的直角顶点绕着点F旋转时,直角边DF,EF分别与AC,BC相交于点M,N.在旋转过程中有以下结论:①MF=NF;②四边形CMFN有可能是正方形:③MN长度的最小值为2;④四边形CMFN的面积保持不变.其中正确结论的个数是( )
A.1B.2C.3D.4
【变式8-3】(2022春•德州期中)如图,正方形ABCD的对角线相交于点O,点O又是正方形A1B1C1O的一个顶点,而且这两个正方形的边长相等.给出如下四个结论:①∠OEF=45°;②正方形A1B1C1O绕点O旋转时,四边形OEBF的面积随EF的长度变化而变化;③△BEF周长的最小值为(1+2)OA;④AE2+CF2=2OB2.其中正确的结论有( )
A.①③B.②③C.①④D.③④
【题型9 旋转中的最值问题】
【例9】(2022•黄石)如图,等边△ABC中,AB=10,点E为高AD上的一动点,以BE为边作等边△BEF,连接DF,CF,则∠BCF= ,FB+FD的最小值为 .
【变式9-1】(2022春•大埔县期中)如图,在Rt△ABC和Rt△ADE中,∠BAC=∠DAE=90°,AC=AD=3,AB=AE=5.连接BD,CE,将△ADE绕点A旋转一周,在旋转的过程中当∠DBA最大时,S△ACE=( )
A.6B.62C.9D.92
【变式9-2】(2022春•龙岗区期末)如图,点E是等边三角形△ABC边AC的中点,点D是直线BC上一动点,连接ED,并绕点E逆时针旋转90°,得到线段EF,连接DF.若运动过程中AF的最小值为3+1,则AB的值为( )
A.2B.43C.23D.4
【变式9-3】(2022春•南京期末)如图,在正方形ABCD中,AB=4,E为AB边上一点,点F在BC边上,且BF=1,将点E绕着点F顺时针旋转90°得到点G,连接DG,则DG的长的最小值为( )
A.2B.22C.3D.10
【题型10 旋转的综合】
【例10】(2022春•长沙期末)如图,有一副直角三角板如图1放置(其中∠D=45°,∠C=30°),PA,PB与直线MN重合,且三角板PAC,三角板PBD均可以绕点P逆时针旋转.
(1)在图1中,∠DPC= ;
(2)①如图2,若三角板PBD保持不动,三角板PAC绕点P逆时针旋转,转速为10°/秒,转动一周三角板PAC就停止转动,在旋转的过程中,当旋转时间为多少时,有PC∥DB成立;
②如图3,在图1基础上,若三角板PAC的边PA从PN处开始绕点P逆时针旋转,转速为3°/秒,同时三角板PBD的边PB从PM处开始绕点P逆时针旋转,转速为2°/秒,当PC转到与PA重合时,两三角板都停止转动,在旋转过程中,当∠CPD=∠BPM时,求旋转的时间是多少?
【变式10-1】(2022春•南川区期末)如图,四边形ABCD是正方形,点E在AB的延长线上,连接EC,EC绕点E逆时针旋转90°得到EF,连接CF、AF,CF与对角线BD交于点G.
(1)若BE=2,求AF的长度;
(2)求证:AF+2BG=2AD.
【变式10-2】(2022•平邑县一模)在正方形ABCD中,点E在射线BC上(不与点B、C重合),连接DB,DE,将DE绕点E逆时针旋转90°得到EF,连接BF.
(1)如图1,点E在BC边上.
①依题意补全图1;
②若AB=6,EC=2,求BF的长;
(2)如图2,点E在BC边的延长线上,用等式表示线段BD,BE,BF之间的数量关系.
【变式10-3】(2022•泰安一模)如图,将矩形ABCD绕着点B逆时针旋转得到矩形GBEF,使点C恰好落到线段AD上的E点处,连接CE,连接CG交BE于点H.
(1)求证:CE平分∠BED;
(2)取BC的中点M,连接MH,求证:MH∥BG;
(3)若BC=2AB=4,求CG的长.
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