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中考数学解题大招复习讲义(全国通用)模型33两垂一圆构造直角三角形(原卷版+解析)
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这是一份中考数学解题大招复习讲义(全国通用)模型33两垂一圆构造直角三角形(原卷版+解析),共48页。
例题精讲
【例1】.在平面直角坐标系中,有两点A(3,0),B(9,0)及一条直线,若点C在已知直线上,且使△ABC为直角三角形,则点C的坐标是 .
【变式1-1】.在平面直角坐标系中,点A的坐标是(﹣8,﹣8),点B在坐标轴上,且△OAB是等腰直角三角形,则点B的坐标不可能是( )
A.(0,﹣8)B.(﹣8,0)C.(﹣16,0)D.(0,8)
【变式1-2】.在平面直角坐标系xOy中,点A的坐标为(2,0),点B的坐标为(0,4),直线l经过(﹣1,0)并且与x轴垂直于点D,请你在直线l上找一点C,使△ABC为直角三角形,并求出点C的坐标.
【例2】.如图,在平面直角坐标系中,已知A(4,0),B(0,3),以AB为一边在△AOB外部作等腰直角△ABC.则点C的坐标为 .
【变式2-1】.如图,在5×4的正方形网格中,每个小正方形的边长均为1,点A、B均在格点上.在格点上确定点C,使△ABC为直角三角形,且面积为4,则这样的点C的共有( )
A.1个B.2个C.3个D.4个
【变式2-2】.如图,在平面直角坐标系xOy中,点A,B的坐标分别为A(0,2),B(8,8),点C(m,0)为x轴正半轴上一个动点.
(1)当m=4时,写出线段AC= ,BC= .
(2)求△ABC的面积.(用含m的代数式表示)
(3)当点C在运动时,是否存在点C使△ABC为直角三角形,如果存在,请求出这个三角形的面积;如果不存在,请说明理由.
1.在平面直角坐标系中,点A、B的坐标分别为(﹣3,0)、(3,0),点P在反比例函数y=的图象上.若△PAB为直角三角形,则满足条件的点P的个数为( )
A.2个B.4个C.5个D.6个
2.如图,已知A(2,6)、B(8,﹣2),C为坐标轴上一点,且△ABC是直角三角形,则满足条件的C点有( )个.
A.6B.7C.8D.9
3.如图,已知点A(﹣1,0)和点B(1,2),在y轴正半轴上确定点P,使得△ABP为直角三角形,则满足条件的点P的坐标为 .
4.如图,请在所给网格中按下列要求操作:
(1)请在网格中建立平面直角坐标系,使A点坐标为(0,2),B点坐标为(﹣2,0);
(2)在y轴上画点C,使△ABC为直角三角形,请画出所有符合条件的点C,并直接写出相应的C点坐标.
5.如图,在平面直角坐标系中,点A坐标为(6,0),点B坐标为(2,﹣2),直线AB与y轴交于点C.
(1)求直线AB的函数表达式及线段AC的长;
(2)点B关于y轴的对称点为点D.
①请直接写出点D的坐标为 ;
②在直线BD上找点E,使△ACE是直角三角形,请直接写出点E的横坐标为 .
6.图1、图2是两张形状、大小完全相同的方格纸,方格纸的每个小正方形的边长均为1,点A,B在小正方形的顶点上.
(1)在图1中画出△ABC(点C在小正方形的顶点上),使△ABC为直角三角形,并且面积为4;(画一个即可)
(2)在图1中画出△ABC(点C在小正方形的顶点上),使△ABC为钝角三角形,并且面积为4.(画一个即可)
7.如图,在平面直角坐标系中,△ABO为等腰直角三角形,∠AOB=90°,AO=BO,点A的坐标为(3,1).
(1)求点B的坐标;
(2)在x轴上找一点P,使得PA+PB的值最小,求出点P的坐标;
(3)在第四象限是否存在一点M,使得以点O,A,M为顶点的三角形是等腰直角三角形,若存在,请直接写出所有满足条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.
8.已知:直线y=+6与x轴、y轴分别相交于点A和点B,点C在线段AO上.将△ABO沿BC折叠后,点O恰好落在AB边上点D处.
(1)直接写出A、B两点的坐标:A: ,B: ;
(2)求出OC的长;
(3)如图,点E、F是直线BC上的两点,若△AEF是以EF为斜边的等腰直角三角形,求点F的坐标;
(4)取AB的中点M,若点P在y轴上,点Q在直线AB上,是否存在以C、M、P、Q为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请求出所有满足条件的Q点坐标;若不存在,请说明理由.
9.如图,已知抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0)、B(3,0)两点,且与y轴相交于点C,直线l是抛物线的对称轴.
(1)求抛物线的函数关系式;
(2)设点P是直线l上的一个动点,当点P到点A、点C的距离之和最短时,求点P的坐标;
(3)点M也是直线l上的动点,且△MAC为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点M的坐标.
10.如图1,抛物线y=ax2+bx+6与x轴交于点A(﹣2,0),B(6,0),与y轴交于点C,顶点为D,直线AD交y轴于点E.
(1)求抛物线的解析式.
(2)如图2,将△AOE沿直线AD平移得到△NMP.
①当点M落在抛物线上时,求点M的坐标.
②在△NMP移动过程中,存在点M使△MBD为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点M的坐标.
11.如图,顶点为A(﹣4,4)的二次函数图象经过原点(0,0),点P在该图象上,OP交其对称轴l于点M,点M、N关于点A对称,连接PN,ON.
(1)求该二次函数的表达式;
(2)若点P的坐标是(﹣6,3),求△OPN的面积;
(3)当点P在对称轴l左侧的二次函数图象上运动时,请解答下面问题:
①求证:∠PNM=∠ONM;
②若△OPN为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点P的坐标.
12.如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的对称轴为经过点(1,0)的直线,其图象与x轴交于点A、B,且过点C(0,﹣3),其顶点为D.
(1)求这个二次函数的解析式及顶点坐标;
(2)在y轴上找一点P(点P与点C不重合),使得∠APD=90°,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,将△APD沿直线AD翻折得到△AQD,求点Q的坐标.
13.如图,一次函数y=x+1的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B,二次函数y=x2+bx+c的图象与一次函数y=x+1的图象交于B、C两点,与x轴交于D、E两点,且D点坐标为(1,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在x轴上找一点P,使|PB﹣PC|最大,求出点P的坐标;
(3)在x轴上是否存在点P,使得△PBC是以点P为直角顶点的直角三角形?若存在,求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
14.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(2,0)、B(﹣4,0)两点,交y轴于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在第二象限的抛物线上,是否存在点P,使得△PBC的面积最大?若存在,求出点P的坐标及△PBC面积的最大值;若不存在,请说明理由;
(3)在该抛物线的对称轴上是否存在点Q,使得△QAC为直角三角形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
15.如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(1,),点B的坐标(﹣2,0),点O为原点.
(1)求过点A,O,B的抛物线解析式;
(2)在x轴上找一点C,使△ABC为直角三角形,请直接写出满足条件的点C的坐标;
(3)将原点O绕点B逆时针旋转120°后得点O′,判断点O′是否在抛物线上,请说明理由;
(4)在x轴下方的抛物线上是否存在一点P,过点P作x轴的垂线,交直线AB于点E,线段OE把△AOB分成两个三角形,使其中一个三角形面积与四边形BPOE面积比为2:3,若存在,求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
【模型】 平面内有两点A,B,再找一点C,使得ΔABC为直角三角形.
【结论】分类讨论:
若∠A=90°,则点C在过点A且垂直于AB的直线上(除点A外);
若∠B=90°,则点C在过点B且垂直于AB的直线上(除点B外);
若∠C=90°,则点C在以AB为直径的圆上(除点A,B外).以上简称“两垂一圆”.
“两垂一圆”上的点能构成直角三角形,但要除去A,B两点.
模型介绍
例题精讲
【例1】.在平面直角坐标系中,有两点A(3,0),B(9,0)及一条直线,若点C在已知直线上,且使△ABC为直角三角形,则点C的坐标是 (3,),(9,6),(,) .
解;当点C在C1处时,△ABC为直角三角形,C的坐标是(3,),
当点C在C2处时,△ABC为直角三角形,C的坐标是(9,6)
当点C在C3处时,△ABC为直角三角形,过C3作C3M⊥AB,
设C3的横坐标是x,
则C3M=,AM=x﹣3,BM=9﹣x,
∵△AC3B是直角三角形,
∴△AMC3∽△C3MB,
∴AM:C3M=C3M:BM,
∴C3M2=AM•BM,
∴()2=(x﹣3)(9﹣x),
解得:x=,
点C的纵坐标是:﹣=,
∴点C的坐标是:(,);
故答案为:(3,),(9,6),(,).
变式训练
【变式1-1】.在平面直角坐标系中,点A的坐标是(﹣8,﹣8),点B在坐标轴上,且△OAB是等腰直角三角形,则点B的坐标不可能是( )
A.(0,﹣8)B.(﹣8,0)C.(﹣16,0)D.(0,8)
解:如图,△OAB是等腰直角三角形,
∵A(﹣8,﹣8),
∴OB=8,
∴B(﹣8,0);
如图,△OAB是等腰直角三角形,
∵A(﹣8,﹣8),
∴OB=16,
∴B(﹣16,0);
如图,△OAB是等腰直角三角形,
∵A(﹣8,﹣8),
∴OB=8,
∴B(0,﹣8).
故B点的坐标不可能是(0,8), 故选:D.
【变式1-2】.在平面直角坐标系xOy中,点A的坐标为(2,0),点B的坐标为(0,4),直线l经过(﹣1,0)并且与x轴垂直于点D,请你在直线l上找一点C,使△ABC为直角三角形,并求出点C的坐标.
解:设点C的坐标为(﹣1,b),
AB2=22+42=20,
AC2=32+b2,
BC2=(4﹣b)2+12,
当∠ABC=90°时,(4﹣b)2+12+20=32+b2,
解得,b=;
当∠BAC=90°时,(4﹣b)2+12=20+32+b2,
解得,b=﹣;
当∠ACB=90°时,(4﹣b)2+12+32+b2=20,
解得b1=1,b2=3,
∴△ABC为直角三角形时,点C的坐标为(﹣1,),(﹣1,﹣),(﹣1,1),(﹣1,3).
【例2】.如图,在平面直角坐标系中,已知A(4,0),B(0,3),以AB为一边在△AOB外部作等腰直角△ABC.则点C的坐标为 (7,4)或(3,7)或() .
解:如图,当AB=AC,∠BAC=90°时,作CE⊥x轴于E.
∵∠BAC=∠AOB=∠AEC=90°,
∴∠ABO+∠BAO=90°,∠OAB+∠CAE=90°,
∴∠ABO=∠CAE,
∵AB=AC,
∴△AOB≌△CEA(AAS),
∴AE=OB=3,CE=OA=4,
∴C(7,4),
同法可得,当AB=BC′,∠ABC′=90°,C′(3,7),
当AB是等腰直角三角形的斜边时,C″是BC的中点,C″(,),
综上所述,满足条件的点C的坐标为(7,4)或(3,7)或(,).
故答案为:(7,4)或(3,7)或(,).
变式训练
【变式2-1】.如图,在5×4的正方形网格中,每个小正方形的边长均为1,点A、B均在格点上.在格点上确定点C,使△ABC为直角三角形,且面积为4,则这样的点C的共有( )
A.1个B.2个C.3个D.4个
解:点C的位置如图所示,共有3个. 故选:C.
【变式2-2】.如图,在平面直角坐标系xOy中,点A,B的坐标分别为A(0,2),B(8,8),点C(m,0)为x轴正半轴上一个动点.
(1)当m=4时,写出线段AC= 2 ,BC= 4 .
(2)求△ABC的面积.(用含m的代数式表示)
(3)当点C在运动时,是否存在点C使△ABC为直角三角形,如果存在,请求出这个三角形的面积;如果不存在,请说明理由.
解:(1)如图,过点B作BE⊥x轴于E,
∵点A(0,2),点B(8,8),点C(4,0)
∴BE=8,OE=8,AO=2,OC=4,
∴CE=4,
∴AC===2,BC==4,
故答案为:2,4;
(2)当点C在OE上时,
∵点A(0,2),点B(8,8),点C(m,0)
∴BE=8,OE=8,AO=2,OC=m,
∴S△ABC=×(AO+BE)×OE﹣×AO×OC﹣×BE×CE,
∴S△ABC=×(2+8)×8﹣×2×m﹣×8×(8﹣m)=8+3m;
当点C在线段OE的延长线上时,
∵S△ABC=×(AO+BE)×OE+×BE×CE﹣×AO×OC
∴S△ABC=×(2+8)×8+×8×(m﹣8)﹣×2×m=3m+8,
综上所述:S△ABC=3m+8;
(3)当∠BAC=90°时,BC2=AB2+AC2,
则64+(8﹣m)2=64+(8﹣2)2+4+m2,
解得m=,
∴S△ABC=3×+8=;
当∠ACB=90°时,AB2=AC2+BC2,
则64+(8﹣2)2=4+m2+64+(8﹣m)2,
解得m=4,
∴S△ABC=3×4+8=20;
当∠ABC=90°时,AC2=AB2+BC2,
则4+m2=64+(8﹣2)2+64+(8﹣m)2,
解得m=14,
∴S△ABC=3×14+8=50;
综上所述:存在m的值为或4或14,使△ABC为直角三角形,面积为或20或50.
1.在平面直角坐标系中,点A、B的坐标分别为(﹣3,0)、(3,0),点P在反比例函数y=的图象上.若△PAB为直角三角形,则满足条件的点P的个数为( )
A.2个B.4个C.5个D.6个
解:设点P的坐标为(x,y),
当∠APB=90°时,以AB为直径作圆,如图所示,
∵圆与双曲线无交点,
∴点P不存在;
当∠PAB=90°时,x=﹣3,
y==﹣3,
∴点P的坐标(﹣3,﹣3);
当∠PBA=90°时,x=3,
y==3,
∴点P的坐标为(3,3).
综上所述:满足条件的点P有2个.
故选:A.
2.如图,已知A(2,6)、B(8,﹣2),C为坐标轴上一点,且△ABC是直角三角形,则满足条件的C点有( )个.
A.6B.7C.8D.9
解:分三种情况考虑:
①当A为直角顶点时,过A作AC⊥AB,交x轴于点C1,交y轴于点C2,此时满足题意的点为C1,C2;
②当B为直角顶点时,过B作BC⊥AB,交x轴于点C3,交y轴于点C4,此时满足题意的点为C3,C4;
③当C为直角顶点时,以AB为直径作圆,由A(2,6)、B(8,﹣2),可得此圆与y轴相切,
则此圆与y轴有1个交点,与x轴有2个交点,分别为C5,C6,C7.
综上,所有满足题意的C有7个.
故选:B.
3.如图,已知点A(﹣1,0)和点B(1,2),在y轴正半轴上确定点P,使得△ABP为直角三角形,则满足条件的点P的坐标为 (0,3)或(0,1+) .
解:如图,过B作BP⊥AB,交y轴于P,过B作BD⊥CP于D,则∠ABP=90°,BD=1,
∵点A(﹣1,0)和点B(1,2),
∴直线AB的表达式为y=x+1,
令x=0,则y=1,
∴C(0,1),即OC=1=OA,
∴△AOC是等腰直角三角形,
∴∠ACO=45°=∠BCP,
∴△BCP是等腰直角三角形,
∴CP=2BD=2,
∴OP=1+2=3,
∴P(0,3);
如图,当∠APB=90°时,△ABP是直角三角形,
∵点A(﹣1,0),点B(1,2),点C(0,1),
∴C为AB的中点,AB=2,
∴CP=AB=,
∴OP=1+,
∴P(0,1+),
综上所述,点P的坐标为(0,3)或(0,1+).
故答案为:(0,3)或(0,1+).
4.如图,请在所给网格中按下列要求操作:
(1)请在网格中建立平面直角坐标系,使A点坐标为(0,2),B点坐标为(﹣2,0);
(2)在y轴上画点C,使△ABC为直角三角形,请画出所有符合条件的点C,并直接写出相应的C点坐标.
解:(1)如图所示:
(2)满足条件的点有2个,C(0,﹣2)或(0,0).
5.如图,在平面直角坐标系中,点A坐标为(6,0),点B坐标为(2,﹣2),直线AB与y轴交于点C.
(1)求直线AB的函数表达式及线段AC的长;
(2)点B关于y轴的对称点为点D.
①请直接写出点D的坐标为 (﹣2,﹣2) ;
②在直线BD上找点E,使△ACE是直角三角形,请直接写出点E的横坐标为 或7或3+或3﹣ .
解:(1)设直线AB的解析式为y=kx+b,
∴,
解得:,
∴直线AB的解析式为y=x﹣3;
令x=0,则y=﹣3,
∴C(0,﹣3).
∴OC=3,
∵点A坐标为(6,0),
∴OA=6,
∴AC===3;
(2)①∵点B与点D关于y轴的对称,
∴D(﹣2,﹣2);
故答案为:(﹣2,﹣2);
②当∠ACE=90°时,如图,
∵EC⊥AC,
∴直线EC的解析式为y=﹣2x﹣3,
令y=﹣2,则﹣2x﹣3=﹣2,
∴x=﹣,
∴E(,﹣2);
当∠CAE=90°时,如图,
∵EC⊥AC,
∴设直线EC的解析式为y=﹣2x+m,
∴0=﹣2×6+m=0,
∴m=12,
∴直线EC的解析式为y=﹣2x+12,
令y=﹣2,则﹣2=﹣2x+12,
∴x=7,
E(7,﹣2);
当∠AEC=90°时,如图,
过点E作EF⊥x轴于点F,过点C作CG⊥FE,交FE的延长线于点G,
∵∠AEC=90°,
∴∠FEA+∠CEG=90°,
∵CG⊥FE,
∴∠GCE+∠CEG=90°,
∠GCE=∠FEA,
∵∠CGE=∠AFE=90°,
∴△CGE∽△EFA,
∴.
由题意得:CG=OF=6+AF,EF=OH=2,EG=CH=1,
∴.
∴AF=﹣3.
∴OF=3+,
∴E(3+,﹣2),
同理可求当点E在y轴左侧时,E(3﹣,﹣2).
综上,在直线BD上找点E,使△ACE是直角三角形,点E的横坐标为或7或3+或3﹣.
故答案为:或7或3+或3﹣.
6.图1、图2是两张形状、大小完全相同的方格纸,方格纸的每个小正方形的边长均为1,点A,B在小正方形的顶点上.
(1)在图1中画出△ABC(点C在小正方形的顶点上),使△ABC为直角三角形,并且面积为4;(画一个即可)
(2)在图1中画出△ABC(点C在小正方形的顶点上),使△ABC为钝角三角形,并且面积为4.(画一个即可)
解:(1)如图1:
(2)如图2:
7.如图,在平面直角坐标系中,△ABO为等腰直角三角形,∠AOB=90°,AO=BO,点A的坐标为(3,1).
(1)求点B的坐标;
(2)在x轴上找一点P,使得PA+PB的值最小,求出点P的坐标;
(3)在第四象限是否存在一点M,使得以点O,A,M为顶点的三角形是等腰直角三角形,若存在,请直接写出所有满足条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)过点A作AC⊥x轴于点C,过点B作BD⊥x轴于点D,
∵点A的坐标为(3,1),
∴OC=3,AC=1,
又∵AC⊥x轴,BD⊥x轴,
∴∠ACO=∠BDO=90°,
∴∠OAC+∠AOC=90°,
又∵∠AOB=90°,
∴∠BOD+∠AOC=90°,
∴∠OAC=∠BOD,
又∵AO=BO,
∴△AOC≌△OBD(AAS),
∴OC=BD=3,AC=OD=1,
∴点B的坐标为(﹣1,3);
(2)如图2,作点B关于x轴的对称点B',连接AB'交x轴于点P,连接BP,
由对称性可知BP=B'P,
∴AP+BP=AP+B'P≥AB',
∴当A、B'、P三点共线时PA+PB的值最小,
连接BB'交x轴于点E,则E(﹣1,0),
∵点B与B'关于x轴对称,
∴点B'的坐标为(﹣1,﹣3),
设直线AB'的解析式为y=kx+b,
∴,
∴,
∴y=x﹣2,
∴P(2,0);
(3)存在一点M,使得以点O,A,M为顶点的三角形是等腰直角三角形,理由如下:
①当∠AOM=90°时,AO=OM,
如图3,过点A作AF⊥y轴交于点F,过点M作ME⊥y轴交于点E,
∵∠FOA+∠FAO=90°,∠FOA+∠EOM=90°,
∴∠FAO=∠EOM,
∵AO=OM,
∴△FAO≌△EOM(AAS),
∴OF=EM,OE=FA,
∵A(3,1),
∴AF=3,OF=1,
∴M(1,﹣3);
②如图4,当∠OAM=90°时,OA=AM,
过点A作AF⊥y轴交于F点,过点M作MG⊥AF交于点G,
∵∠FAO+∠FOA=90°,∠FAO+∠GAM=90°,
∴∠AFO=∠GAM,
∴△FAO≌△GMA(AAS),
∴AF=GM,OF=AF,
∵A(3,1),
∴AF=3,OF=1,
∴M(4,﹣2);
③如图5,当∠OMA=90°时,OM=AM,
过点M作MQ⊥y轴交于Q点,过点A作AP⊥QM交于P点,
∵∠OMQ+∠QOM=90°,∠OMQ+∠AM=90°,
∴∠QOM=∠AMP,
∴△OQM≌△MPA(AAS),
∴OQ=MP,QM=AP,
∵A(3,1),
∴QM+MP=3,1+QO=QM,
∴1+QO+OQ=3,
∴QO=1,
∴M(2,﹣1);
综上所述:M点坐标为(1,﹣3)或(4,﹣2)或(2,﹣1).
8.已知:直线y=+6与x轴、y轴分别相交于点A和点B,点C在线段AO上.将△ABO沿BC折叠后,点O恰好落在AB边上点D处.
(1)直接写出A、B两点的坐标:A: (﹣8,0) ,B: (0,6) ;
(2)求出OC的长;
(3)如图,点E、F是直线BC上的两点,若△AEF是以EF为斜边的等腰直角三角形,求点F的坐标;
(4)取AB的中点M,若点P在y轴上,点Q在直线AB上,是否存在以C、M、P、Q为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请求出所有满足条件的Q点坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)如图1,直线y=+6,当y=0时,由0=+6得,x=﹣8;当x=0时,y=6,
∴A(﹣8,0),B(0,6),
故答案为:(﹣8,0),(0,6).
(2)如图1,由折叠得,DB=OB=6,DC=OC,∠BDC=∠BOC=90°,
∴∠ADC=180°﹣∠BDC=90°,AC=8﹣OC,
∵AB===10,
∴AD=10﹣6=4,
∵CD2+AD2=AC2,
∴OC2+42=(8﹣OC)2,
解得,OC=3.
(3)如图2,作AG⊥EF于点G,GT⊥x轴于点T,
∵OC=3,
∴BC===,AC=8﹣3=5,
由BC•AG=AC•OB=S△ABC得,×AG=×5×6,解得,AG=,
∵AE=AF,∠EAF=90°,
∴EG=FG,
∴AG=EF=EG=FG=,
∵∠AGC=90°,
∴CG===,
∴CE=+=,
∴CE=BC,
∴点E与点B关于点C对称,
∵C(﹣3,0),B(0,6),
∴E(﹣6,﹣6);
由AC•GT=AG•CG=S△AGC得,×5GT=××,解得,GT=2,
∵∠ATG=90°,
∴AT===4,
∴OT=8﹣4=4,
∴G(﹣4,﹣2),
∵CF=FG﹣CG=﹣=,
∴CF=CG,
∴点F与点G(﹣4,﹣2)关于点C(﹣3,0)对称,
∴F(﹣2,2),
综上所述,点F的坐标为(﹣6,﹣6)或(﹣2,2).
(4)存在.
如图3,四边形PQMC是平行四边形,则CP∥QM,PQ∥CM,
设直线PC的解析式为y=x+a,则×(﹣3)+a=0,解得,a=,
∴y=x+,
∴P(0,);
∵M是AB的中点,
∴M(﹣4,3),
设直线CM的解析式为y=kx+b,则,解得,,
∴y=﹣3x﹣9,
∴直线PQ的解析式为y=﹣3x+,
由得,,
∴Q(﹣1,);
如图3,四边形P′Q′CM是平行四边形,则P′Q′∥CM∥PQ,P′Q′=CM=PQ,
∴∠BP′Q′=∠BPQ,∠BQ′P′=∠BQP,
∴△BP′Q′≌△BPQ(ASA),
∴BQ′=BQ,
∴点Q′与点Q关于点B(0,6)对称,
∴Q′(1,);
如图3,L为CM的中点,PL的延长线交AB于点Q1,连接CQ1,
∵∠LQ1M=∠LPC,∠LMQ1=∠MCP,ML=CL,
∴△LMQ1≌△LCP(AAS),
∴Q1M=CP,
∵Q1M∥CP,
∴四边形PMQ1C是平行四边形,
∴点Q1与点P关于点L对称,
∵L(,),P(0,),
∴Q1(﹣7,),
综上所述,点Q的坐标为(﹣1,)或(1,)或(﹣7,).
9.如图,已知抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0)、B(3,0)两点,且与y轴相交于点C,直线l是抛物线的对称轴.
(1)求抛物线的函数关系式;
(2)设点P是直线l上的一个动点,当点P到点A、点C的距离之和最短时,求点P的坐标;
(3)点M也是直线l上的动点,且△MAC为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点M的坐标.
解:∵抛物线y=x2+bx+c经过A(﹣1,0)、B(3,0)两点,
∴,
∴,
∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3,
(2)如图1,∵点A,B关于直线l对称,
∴连接BC交直线l于点P,
由(1)知,抛物线的解析式为y=x2﹣2x﹣3,
∴直线l:x=1,C(0,﹣3),
∵B(3,0),
∴直线BC的解析式为y=x﹣3,
当x=1时,y=﹣2,
∴P(1,﹣2),
(3)设点M(1,m),
∵A(﹣1,0),C(0,﹣3),
∴AC2=10,AM2=m2+4,CM2=(m+3)2+1=m2+6m+10,
∵△MAC为直角三角形,
∴当∠ACM=90°时,∴AC2+CM2=AM2,
∴10+m2+6m+10=m2+4,
∴m=﹣,
∴M(1,﹣)
当∠CAM=90°时,∴AC2+AM2=CM2,
∴10+m2+4=m2+6m+10,
∴m=,
∴M(1,)
当∠AMC=90°时,AM2+CM2=AC2,
∴m2+4+m2+6m+10=10,
∴m=﹣1或m=﹣2,
∴M(1,﹣1)或(1,﹣2),
即:满足条件的点M的坐标为(1,﹣)或(1,)或(1,﹣1)或(1,﹣2).
10.如图1,抛物线y=ax2+bx+6与x轴交于点A(﹣2,0),B(6,0),与y轴交于点C,顶点为D,直线AD交y轴于点E.
(1)求抛物线的解析式.
(2)如图2,将△AOE沿直线AD平移得到△NMP.
①当点M落在抛物线上时,求点M的坐标.
②在△NMP移动过程中,存在点M使△MBD为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点M的坐标.
解:(1)抛物线的表达式为:y=a(x+2)(x﹣6)=a(x2﹣4x﹣12)=ax2﹣4ax﹣12a,
即:﹣12a=6,解得:a=﹣,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+2x+6,
令y=0,解得:x=4或﹣2,故点A(﹣2,0),
函数的对称轴为:x=2,故点D(2,8);
(2)由点A、D的坐标得,直线AD的表达式为:y=2x+4,
设点N(n,2n+4),
∵MN=OA=2,则点M(n+2,2n+4),
①将点M的坐标代入抛物线表达式得:2n+4=﹣(n+2)2+2(n+2)+6,
解得:n=﹣2±2,
故点M的坐标为(2,4)或(﹣2,﹣4);
②点M(n+2,2n+4),点B、D的坐标分别为(6,0)、(2,8),
则BD2=(6﹣2)2+82,MB2=(n﹣4)2+(2n+4)2,MD2=n2+(2n﹣4)2,
当∠BMD为直角时,
由勾股定理得:(6﹣2)2+82=(n﹣4)2+(2n+4)2+n2+(2n﹣4)2,
解得:n=;
当∠MBD为直角时,
同理可得:n=﹣4,
当∠MDB为直角时,
同理可得:n=,
故点M的坐标为:(﹣2,﹣4)或(,)或(,)或(,).
11.如图,顶点为A(﹣4,4)的二次函数图象经过原点(0,0),点P在该图象上,OP交其对称轴l于点M,点M、N关于点A对称,连接PN,ON.
(1)求该二次函数的表达式;
(2)若点P的坐标是(﹣6,3),求△OPN的面积;
(3)当点P在对称轴l左侧的二次函数图象上运动时,请解答下面问题:
①求证:∠PNM=∠ONM;
②若△OPN为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点P的坐标.
(1)解:设二次函数的表达式为y=a(x+4)2+4,
把点(0,0)代入表达式,解得.
∴二次函数的表达式为,
即;
(2)解:设直线OP为y=kx(k≠0),
将P(﹣6,3)代入y=kx,解得,
∴.
当x=﹣4时,y=2.
∴M(﹣4,2).
∵点M、N关于点A对称,
∴N(﹣4,6).
∴MN=4.
∴S△PON=S△OMN+S△PMN=12;
(3)①证明:设点P的坐标为,
其中t<﹣4,
设直线OP为y=k′x(k′≠0),
将P代入y=k′x,解得.
∴.
当x=﹣4时,y=t+8.
∴M(﹣4,t+8).
∴AN=AM=4﹣(t+8)=﹣t﹣4.
设对称轴l交x轴于点B,作PC⊥l于点C,
则B(﹣4,0),C.
∴OB=4,NB=4+(﹣t﹣4)=﹣t,PC=﹣4﹣t,
NC==.
则,.
∴.
又∵∠NCP=∠NBO=90°,
∴△NCP∽△NBO.
∴∠PNM=∠ONM.
②△OPN能为直角三角形,理由如下:
解:分三种情况考虑:
(i)若∠ONP为直角,由①得:∠PNM=∠ONM=45°,
∴△PCN为等腰直角三角形,
∴CP=NC,即m﹣4=m2﹣m,
整理得:m2﹣8m+16=0,即(m﹣4)2=0,
解得:m=4,
此时点A与点P重合,故不存在P点使△OPN为直角三角形;
(ii)若∠PON为直角,根据勾股定理得:OP2+ON2=PN2,
∵OP2=m2+(﹣m2﹣2m)2,ON2=42+m2,AN2=(m﹣4)2+(﹣m2﹣2m+m)2,
∴m2+(﹣m2﹣2m)2+42+m2=(m﹣4)2+(﹣m2﹣2m+m)2,
整理得:m(m2﹣8m﹣16)=0,
解得:m=0或m=﹣4﹣4或﹣4+4(舍去),
当m=0时,P点与原点重合,故∠PON不能为直角,
当m=﹣4﹣4,即P(﹣4﹣4,4)时,N为第四象限点,成立,故∠PON能为直角;
(iii)若∠NPO为直角,可得∠NPM=∠OBM=90°,且∠PMN=∠BMO,
∴△PMN∽△BMO,
又∵∠MPN=∠OBN=90°,且∠PNM=∠OND,
∴△PMN∽△BON,
∴△PMN∽△BMO∽△BON,
∴=,即=,
整理得:(m﹣4)2=0,
解得:m=4,
此时A与P重合,故∠NPO不能为直角,
综上,点P在对称轴l左侧的二次函数图象上运动时,△OPN能为直角三角形,当m=4+4,即P()时,N为第四象限的点成立.
12.如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2+bx+c的对称轴为经过点(1,0)的直线,其图象与x轴交于点A、B,且过点C(0,﹣3),其顶点为D.
(1)求这个二次函数的解析式及顶点坐标;
(2)在y轴上找一点P(点P与点C不重合),使得∠APD=90°,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,将△APD沿直线AD翻折得到△AQD,求点Q的坐标.
解:(1)由题意得二次函数图象的对称轴x=1,则﹣=1,b=﹣2.
又二次过点C(0,﹣3),
∴﹣3=c,c=﹣3.
即二次函数解析式为:y=x2﹣2x﹣3
由y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,得
顶点坐标D为:(1,﹣4);
(2)(2)解法一:设P(0,m)
由题意,得PA=,PD=,AD=2,
∵∠APD=90°,∴PA2+PD2=AD2,即()2+()2=(2 )2
解得m1=﹣1,m2=﹣3(不合题意,舍去).
∴P(0,﹣1);
解法二:
如图,作DE⊥y轴,垂足为点E,
则由题意,得 DE=1,OE=4…(1分)
由∠APD=90°,得∠APO+∠DPE=90°,
由∠AOP=90°,得∠APO+∠OAP=90°,
∴∠OAP=∠EPD
又∠AOP=∠OED=90°,
∴△OAP∽△EPD
∴=,
设OP=m,PE=4﹣m
则=,
解得m1=1,m2=3(不合题意,舍去),
∴P(0,﹣1);
(3)解法一:
如图,作QH⊥x轴,垂足为点H,易得PA=AQ=PD=QD=,∠PAQ=90°,
∴四边形APDQ为正方形.
由∠QAP=90°,得∠HAQ+∠OAP=90°,由∠AOP=90°,得∠APO+∠OAP=90°,
∴∠OPA=∠HAQ,又∠AOP=∠AHQ=90°,PA=QA
∴△AOP≌△AHQ,
∴AH=OP=1,QH=OA=3.
∴Q(4,﹣3);
解法二:
设Q(m,n),
则AQ==,QD==,
解得,(不合题意,舍去),
∴Q(4,﹣3).
13.如图,一次函数y=x+1的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B,二次函数y=x2+bx+c的图象与一次函数y=x+1的图象交于B、C两点,与x轴交于D、E两点,且D点坐标为(1,0).
(1)求抛物线的解析式;
(2)在x轴上找一点P,使|PB﹣PC|最大,求出点P的坐标;
(3)在x轴上是否存在点P,使得△PBC是以点P为直角顶点的直角三角形?若存在,求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
解:(1)将B(0,1),D(1,0)的坐标代入y=x2+bx+c,
得:,
解得,
∴解析式y=x2﹣x+1.
(2)当P在x轴上的任何位置(点A除外)时,根据三角形两边之差小于第三边得|PB﹣PC|<BC,当点P在点A 处时,|PB﹣PC|=BC,这时,|PB﹣PC|最大,即P在A点时,|PB﹣PC|最大.
∵直线y=x+1交x轴与A点,令y=0,x=﹣2,即A(﹣2,0),
∴P(﹣2,0).
(3)设符合条件的点P存在,令P(a,0):
当P为直角顶点时,如图:过C作CF⊥x轴于F;
∵∠BPO+∠OBP=90°,∠BPO+∠CPF=90°,
∴∠OBP=∠FPC,
∴Rt△BOP∽Rt△PFC,
∴,
即,
整理得a2﹣4a+3=0,
解得a=1或a=3;
∴所求的点P的坐标为(1,0)或(3,0),
综上所述:满足条件的点P共有2个.
14.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(2,0)、B(﹣4,0)两点,交y轴于点C.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)在第二象限的抛物线上,是否存在点P,使得△PBC的面积最大?若存在,求出点P的坐标及△PBC面积的最大值;若不存在,请说明理由;
(3)在该抛物线的对称轴上是否存在点Q,使得△QAC为直角三角形?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)将A(2,0)、B(﹣4,0)代入y=﹣x2+bx+c,
∴,
解得,
∴y=﹣x2﹣2x+8;
(2)存在,理由如下:
如图1,过点P作PF⊥x轴交BC于点F,
设BC的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=2x+8,
设P(t,﹣t2﹣2t+8),则F(t,2t+8),
∴PF=﹣t2﹣4t,
∴S△PBC=×4×(﹣t2﹣4t)=﹣2(t+2)2+8,
∴当t=﹣2时,S△PBC的面积有最大值8,
此时P(﹣2,8);
(3)存在,理由如下:
令x=0,则y=8,
∴C(0,8),
∴OC=8,
∵A(2,0),
∴AO=2,
设Q(﹣1,m),
①如图2,当∠CAQ=90°时,
过点Q作QG⊥x轴交于点G,
∵∠CAO+∠GAQ=90°,∠CAO+∠OCA=90°,
∴∠GAQ=∠ACO,
∵tan∠OCA=,
∴==,
∴m=﹣,
∴Q(﹣1,﹣);
②如图3,当∠ACQ=90°时,
过点Q作QH⊥y轴交于点H,
∵∠QCH+∠OCA=90°,∠QCH+∠CQH=90°,
∴∠OCA=∠CQH,
∵tan∠OCA=,
∴==,
∴m=,
∴Q(﹣1,);
③如图4,当∠CQA=90°时,
∵A(2,0),C(0,8),
∴AC=2,AC的中点N(1,4),
∴QN=,
∴=,
∴m=4+或m=4﹣,
∴Q(﹣1,4+)或Q(﹣1,4﹣);
综上所述:Q点坐标为(﹣1,﹣)或(﹣1,)或(﹣1,4+)或(﹣1,4﹣).
15.如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(1,),点B的坐标(﹣2,0),点O为原点.
(1)求过点A,O,B的抛物线解析式;
(2)在x轴上找一点C,使△ABC为直角三角形,请直接写出满足条件的点C的坐标;
(3)将原点O绕点B逆时针旋转120°后得点O′,判断点O′是否在抛物线上,请说明理由;
(4)在x轴下方的抛物线上是否存在一点P,过点P作x轴的垂线,交直线AB于点E,线段OE把△AOB分成两个三角形,使其中一个三角形面积与四边形BPOE面积比为2:3,若存在,求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
解:(1)设y=ax2+bx+c,根据题意得
,
解得,
所以y=x2+x.
(2)C(1,0)或C(2,0)
(3)由题意得O′(﹣3,),将O′(﹣3,)代入y=x2+x,左边=右边
∴点O′在函数图象上.
(4)点P坐标为(﹣,﹣).
∵A的坐标为(1,),点B的坐标(﹣2,0),设直线AB的解析式为y=kx+b,则有
解得:,
∴直线AB的解析式为:y=x+
假设存在这样的点P,它的横坐标为h,则点P坐标为(h,h2+h),
点E坐标为(h,h+),分两种情况:
①△OBE的面积:四边形BPOE面积=2:3,
则[×2×(h+)]:[×2×(h+)+×2×(﹣h2﹣h)]=2:3,
解得h=﹣,此时点P坐标为(﹣,﹣);
②△AOE的面积:四边形BPOE面积=2:3,
则[﹣×2×(h+)]:[×2×(h+)+×2×(﹣h2﹣h)]=2:3,
解得:h=﹣,或h=﹣2(不合题意,舍去),
此时点P坐标为(﹣,﹣).
综上所述:点P坐标为(﹣,﹣).
【模型】 平面内有两点A,B,再找一点C,使得ΔABC为直角三角形.
【结论】分类讨论:
若∠A=90°,则点C在过点A且垂直于AB的直线上(除点A外);
若∠B=90°,则点C在过点B且垂直于AB的直线上(除点B外);
若∠C=90°,则点C在以AB为直径的圆上(除点A,B外).以上简称“两垂一圆”.
“两垂一圆”上的点能构成直角三角形,但要除去A,B两点.
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