2021年广东省深圳市宝安区中考数学二模试卷
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一、选择题(每小题3分,共30分,每小题有四个选项,其中只有一个是正确的,请把答案按要求填涂到答题卡相应位置上)
1.(3分)﹣的相反数是( )
A.﹣2 B.2 C.﹣ D.
2.(3分)今年是中国共产党建党100周年,过去的100年是奋斗的100年,中国在各个方面都取得了巨大的成就.2020年GDP同比增长2.3%,GDP总量达到约102万亿元,其中102万用科学记数法表示为( )
A.10.2×105 B.1.02×106 C.1.02×105 D.10.2×104
3.(3分)下列垃圾分类的标志中,既是轴对称又是中心对称图形的是( )
A. B.
C. D.
4.(3分)下列运算正确的是( )
A.x2•x3=x6 B.3x2+x2=4x4 C.(﹣x2)3=﹣x6 D.x6÷x2=x3
5.(3分)有7名大学生去同一家大型公司去面试,公司只录取3人,每个人仅知道自己的面试成绩(每个人的面试成绩都不相同),要想让他们知道是否被录取,公司只需要公布他们面试成绩的( )
A.平均数 B.中位数 C.众数 D.方差
6.(3分)为响应“科教兴国”的战略号召,某学校计划成立创客实验室,现需购买航拍无人机和编程机器人.已知购买2架航拍无人机和3个编程机器人所需费用相同,购买4个航拍无人机和7个编程机器人共需3480元.设购买1架航拍无人机需x元,购买1个编程机器人需y元,则可列方程组为( )
A. B.
C. D.
7.(3分)下列说法中,正确的是( )
A.当x≠﹣1时,有意义
B.对角线相等的四边形是矩形
C.三角形三边垂直平分线的交点到三个顶点的距离相等
D.若a<b,则m2a<m2b一定成立
8.(3分)如图,在▱ABCD中,AB=5,BC=8,以D为圆心,任意长为半径画弧,交AD于点P,交CD于点Q,分别以P、Q为圆心,大于PQ为半径画弧交于点M,连接DM并延长,交BC于B点E,连接AE,恰好有AE⊥BC,则AE的长( )
A.3 B.4 C.5 D.
9.(3分)函数y=ax2+bx+c的图象如图所示,其对称轴为直线x=1,则函数y=ax+b和y=的大致图象是( )
A. B.
C. D.
10.(3分)如图,在矩形ABCD中,BC=AB,E为BC中点,连接AE交BD于点F,连CF,下列结论:①AE⊥BD;②S矩形ABCD=10S△CEF;③BC2=2DO•DF;④=.正确的有( )个.
A.1 B.2 C.3 D.4
二、填空题(每小题3分,共15分,请把答案填到答题卡相应位置上)
11.(3分)因式分解:2a2﹣8= .
12.(3分)在一个不透明袋中装有4个只有颜色不同的球,其中1个红球,2个白球,1个黄球.从袋中任意摸出两个球,都是白球的概率是 .
13.(3分)定义:x※y=x﹣my,如:2※3=2﹣3m.已知1※2≤5,则m的取值范围是 .
14.(3分)如图,点A在反比例函数y=(x<0)上,过点A作AB⊥x轴于点B,C为x轴正半轴上一点,连接AC交y轴于点D,tan∠ACB=,AO平分∠CAB,此时,S△ABC=8,则k的值为 .
15.(3分)如图,在等腰Rt△ABC中,∠B=90°,BA=BC,D为BC上一点,且BD=3,E为AD上一点,连接CE,∠CED=45°,CE=AE,则CE的长为 .
三、解答题(第16题5分,第17题6分,第18题8分,第19题8分,第20题8分,第21题10分,第22题10分,共55分。请把答案填到答题卡相应位置上)
16.(5分)计算:(﹣)﹣1﹣2cos30°+|1﹣|+(π﹣2021)0.
17.(6分)化简求值:(+1)•,其中x=1.
18.(8分)深圳中小学现已开展延时服务,某校为了解学生的兴趣,现随机抽取部分学生进行问卷调查后(每人只能选一种)将调查结果绘制成如图所示的统计图:
(1)本次随机调查了 名学生;
(2)请补全条形统计图;
(3)扇形统计图中,C类所对应的扇形的圆心角为 度;
(4)若该学校共有学生2400名,则选择“D:其它”的学生大约有 名.
19.(8分)如图,海岛A为物资供应处,海上事务处理中心B在海岛A的南偏西63.4°方向.一艘渔船在行驶到B岛正东方向30海里的点C处时发生故障,同时向A、B发出求助信号,此时渔船在A岛南偏东53.1°位置.(参考数据:tan53.1≈,sin53.1°≈,cos53.1°≈,tan63.4°≈2,sin63.4°≈,cos63.4°≈)
(1)求C点到岛的距离;
(2)在收到求助信号后,A、B两岛同时派人员出发增援,由于A岛所派快艇装运物资较多,速度比B岛所派快艇慢25海里/小时,若两岛派出的快艇同时到达C处,求A处所派快艇的速度.
20.(8分)如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠DAB=90°,AC平分∠DAB,作DE∥BC交AC于E,连BE.
(1)求证:四边形DEBC是菱形;
(2)若∠CDE=2∠EDA,CE=2,求AD的长.
21.(10分)如图①,已知⊙O是△ABC的外接圆,∠ABC=∠ACB=α(45°<α<90°,D为上一点,连接CD交AB于点E.
(1)连接BD,若∠CDB=40°,求α的大小;
(2)如图②,若点B恰好是中点,求证:CE2=BE•BA;
(3)如图③,将CD分别沿BC、AC翻折得到CM、CN,连接MN,若CD为直径,请问是否为定值,如果是,请求出这个值,如果不是,请说明理由.
22.(10分)如图①,已知抛物线y=ax2+bx+c顶点坐标为(﹣1,),交y轴于点A(0,3),交直线l:x=﹣2于点B,点C(0,2)在y轴上,连接BC并延长,交抛物线于点D.
(1)求抛物线解析式;
(2)如图①,E为直线l上位于点B下方一动点,连DE、BD、AD,若S△BDE=4S△ABD,求E点坐标;
(3)如图②,在(2)的条件下,P为射线EB上一点,作PQ⊥直线DE于点Q,若△APQ为直角三角形,请求出P点坐标.
2021年广东省深圳市宝安区中考数学二模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(每小题3分,共30分,每小题有四个选项,其中只有一个是正确的,请把答案按要求填涂到答题卡相应位置上)
1.(3分)﹣的相反数是( )
A.﹣2 B.2 C.﹣ D.
【分析】根据相反数的含义,可得求一个数的相反数的方法就是在这个数的前边添加“﹣”,据此解答即可.
【解答】解:根据相反数的含义,可得
﹣的相反数是:﹣(﹣)=.
故选:D.
2.(3分)今年是中国共产党建党100周年,过去的100年是奋斗的100年,中国在各个方面都取得了巨大的成就.2020年GDP同比增长2.3%,GDP总量达到约102万亿元,其中102万用科学记数法表示为( )
A.10.2×105 B.1.02×106 C.1.02×105 D.10.2×104
【分析】用科学记数法表示较大的数时,一般形式为a×10n,其中1≤|a|<10,n为整数,据此判断即可.
【解答】解:102万=1020000=1.02×106.
故选:B.
3.(3分)下列垃圾分类的标志中,既是轴对称又是中心对称图形的是( )
A. B.
C. D.
【分析】根据轴对称图形和中心对称图形的概念对各选项分析判断即可得解.
【解答】解:A、既是中心对称图形,又是轴对称图形,故本选项符合题意;
B、既不是中心对称图形,也不是轴对称图形,故本选项不合题意;
C、既不是中心对称图形,也不是轴对称图形,故本选项不合题意;
D、是中心对称图形,不是轴对称图形,故本选项不合题意.
故选:A.
4.(3分)下列运算正确的是( )
A.x2•x3=x6 B.3x2+x2=4x4 C.(﹣x2)3=﹣x6 D.x6÷x2=x3
【分析】直接利用同底数幂的乘除运算法则以及积的乘方运算法则、合并同类项法则分别计算得出答案.
【解答】解:A、x2•x3=x5,故此选项不合题意;
B、3x2+x2=4x2,故此选项不合题意;
C、(﹣x2)3=﹣x6,故此选项符合题意;
D、x6÷x2=x4,故此选项不合题意;
故选:C.
5.(3分)有7名大学生去同一家大型公司去面试,公司只录取3人,每个人仅知道自己的面试成绩(每个人的面试成绩都不相同),要想让他们知道是否被录取,公司只需要公布他们面试成绩的( )
A.平均数 B.中位数 C.众数 D.方差
【分析】总共有7名大学生参加面试,只要确定每个人与成绩的第4名的成绩的多少即可判断,然后根据中位数定义即可判断.
【解答】解:知道自己是否被录取,只需公布第4名的成绩,即中位数.
故选:B.
6.(3分)为响应“科教兴国”的战略号召,某学校计划成立创客实验室,现需购买航拍无人机和编程机器人.已知购买2架航拍无人机和3个编程机器人所需费用相同,购买4个航拍无人机和7个编程机器人共需3480元.设购买1架航拍无人机需x元,购买1个编程机器人需y元,则可列方程组为( )
A. B.
C. D.
【分析】根据“购买2架航拍无人机和3个编程机器人所需费用相同,购买4个航拍无人机和7个编程机器人共需3480元”,即可得出关于x,y的二元一次方程组,此题得解.
【解答】解:依题意得:.
故选:A.
7.(3分)下列说法中,正确的是( )
A.当x≠﹣1时,有意义
B.对角线相等的四边形是矩形
C.三角形三边垂直平分线的交点到三个顶点的距离相等
D.若a<b,则m2a<m2b一定成立
【分析】由分式和二次根式有意义的条件判断选项A,再由矩形的判定定理判断选项B,然后由线段垂直平分线的性质判断选项C,最后由不等于的性质判断选项D即可.
【解答】解:A、∵当x>﹣1时,有意义,
∴选项A不符合题意;
B、∵对角线相等的平行四边形是矩形,
∴选项B不符合题意;
C、∵三角形三边垂直平分线的交点到三个顶点的距离相等,
∴选项C符合题意;
D、∵0<a<b,则m2a<m2b一定成立,
∴选项D不符合题意;
故选:C.
8.(3分)如图,在▱ABCD中,AB=5,BC=8,以D为圆心,任意长为半径画弧,交AD于点P,交CD于点Q,分别以P、Q为圆心,大于PQ为半径画弧交于点M,连接DM并延长,交BC于B点E,连接AE,恰好有AE⊥BC,则AE的长( )
A.3 B.4 C.5 D.
【分析】利用基本作图得到∠ADE=∠CDE,再根据平行四边形的性质得到CD=AB=5,AD∥BC,接着证明CE=CD=5,然后利用勾股定理计算AE.
【解答】解:由作法得DE平分∠ADC,
∴∠ADE=∠CDE,
∵四边形ABCD为平行四边形,
∴CD=AB=5,AD∥BC,
∵AD∥BC,
∴∠ADE=∠CED,
∴∠CED=∠CDE,
∴CE=CD=5,
∴BE=BC﹣CE=8﹣5=3,
∵AE⊥BC,
∴∠AEB=90°,
∴AE===4.
故选:B.
9.(3分)函数y=ax2+bx+c的图象如图所示,其对称轴为直线x=1,则函数y=ax+b和y=的大致图象是( )
A. B.
C. D.
【分析】利用抛物线开口方向得到a<0,利用抛物线与y轴的交点位置得到c>0,结合对称轴得出a,b之间关系,然后根据反比例函数的性质和一次函数的性质对各选项进行判断.
【解答】解:由二次函数的图象得a<0,c>0,
所以反比例函数y=分布在第一、三象限,一次函数y=ax+b经过第二、四象限,
由二次函数对称轴为:x=﹣=1,
则2a+b=0,
即b=﹣2a,
则一次函数解析式为:y=ax﹣2a,
此时图象必经过(2,0)点,故图象经过(2,0).
故选:A.
10.(3分)如图,在矩形ABCD中,BC=AB,E为BC中点,连接AE交BD于点F,连CF,下列结论:①AE⊥BD;②S矩形ABCD=10S△CEF;③BC2=2DO•DF;④=.正确的有( )个.
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】利用矩形的性质,勾股定理及相似三角形的判定与性质即可解答.
【解答】解:①∵E为BC中点,
∴BE=BC=AB,
∴==,
∵∠ABE=∠DAB,
∴△ABE∽△DAB,
∴∠BEA=∠ABD,
∵∠ABD+∠FBE=90°,
∴∠BEA+∠FBE=90°,
∴∠BFE=90°,
∴AE⊥BD,故①正确;
②过点F作FG⊥BC于点G,如图,
设AB=2a,则BC=2a,BE=a,
∵∠BEA=∠ABD,∠AFB=∠BFE=90°,
∴△FAB∽△BFE,
∴,
设BF=x,则AF=x,
在Rt△ABF中,BF2+AF2=AB2,
即x2+(x)2=(2a)2,
解得:x=a,
∴BF=a,
在Rt△BFE中,由勾股定理得FE==,
∵S△BFE==,
即=•FG,
∴FG=a,
∴S△CEF=•CE•FG==,
S矩形ABCD=2a×2a=4a,
故S矩形ABCD=12S△CEF,故②错误;
③∵AB=2a,BC=2a,
∴BD=2a,
∴DO=×2a=,
∵BF=a,
∴DF=,
∵BC2=(2a)2=8a2,2DO•DF=2××=8a2,
∴BC2=2DO•DF,故③正确;
④如图,
在Rt△ABE,由勾股定理得AE=a,
∵BF=a,FG=a,
在Rt△BFG,由勾股定理得BG==a,
∴CG=,
在Rt△FGC,由勾股定理得CF==2a,
∴==,故④正确;
故选:C.
二、填空题(每小题3分,共15分,请把答案填到答题卡相应位置上)
11.(3分)因式分解:2a2﹣8= 2(a+2)(a﹣2) .
【分析】首先提取公因式2,进而利用平方差公式分解因式即可.
【解答】解:2a2﹣8=2(a2﹣4)=2(a+2)(a﹣2).
故答案为:2(a+2)(a﹣2).
12.(3分)在一个不透明袋中装有4个只有颜色不同的球,其中1个红球,2个白球,1个黄球.从袋中任意摸出两个球,都是白球的概率是 .
【分析】画树状图展示所有12种等可能的结果数,再找出从袋中同时摸出的两个球都是白球的结果数,然后根据概率公式求解.
【解答】解:根据题意画图如下:
共有12种等可能的情况数,其中都是白球的有2种,
则任意摸出两个球,都是白球的概率是=.
故答案为:.
13.(3分)定义:x※y=x﹣my,如:2※3=2﹣3m.已知1※2≤5,则m的取值范围是 m≥﹣2 .
【分析】先根据题中的新定义利用有理数的混合运算求出关于m的代数式,再求解即可.
【解答】解:∵x※y=x﹣my,
∴1※2=1﹣2m,
∵1※2≤5,
∴1﹣2m≤5,
﹣2m≤5﹣1
﹣2m≤4
m≥﹣2.
故答案为:m≥﹣2.
14.(3分)如图,点A在反比例函数y=(x<0)上,过点A作AB⊥x轴于点B,C为x轴正半轴上一点,连接AC交y轴于点D,tan∠ACB=,AO平分∠CAB,此时,S△ABC=8,则k的值为 ﹣6 .
【分析】通过设点A纵坐标与tan∠ACB=,可表示出AB与BC的长度,再通过S△ABC=8可求出点A坐标,作OE垂直于AC可求求出OB与OE的长度,即求出点A坐标从而求解.
【解答】解:设点A纵坐标为m,则点A坐标为(,m),作OE垂直于AC于点E,
∵S△ABC=8,
∴AB•BC=mBC=8,
∵tan∠ACB==,
∴BC==m,
∴mBC=m2=8,
解得m=2或m=﹣2(舍),
∴AB=2,BC=,AC==,
∵OE=OB,
∴S△ABC=S△ABO+S△AOC=AB•BO+AC•OE=BO(AB+AC)=×(2+)BO=8,
解得BO=,
∴点A坐标为(﹣,2),
∴k=﹣×2=﹣6.
故答案为:﹣6.
15.(3分)如图,在等腰Rt△ABC中,∠B=90°,BA=BC,D为BC上一点,且BD=3,E为AD上一点,连接CE,∠CED=45°,CE=AE,则CE的长为 .
【分析】过A作AN⊥CE的延长线于N,过C作CM⊥AD交AD延长线于M,先设AE=a,则CE=a,然后根据已知条件判断出△AEN,△CEM都是等腰直角三角形,从而求出CM=EM=a,AN=NE=a,再根据△CDM∽△CAN,求出CD=a,在Rt△ABC中,由等量关系求出a即可.
【解答】解:过A作AN⊥CE的延长线于N,过C作CM⊥AD交AD延长线于M,
∵CE=AE,
∴设AE=a,则CE=a,
∵∠3=∠4=45°,
∴AN=NE,∠ECM=45°,
∵∠B=90°,BA=BC,
∴∠ACD=45°,
∴∠1=∠2,
∴△AEN,△CEM都是等腰直角三角形,
∵CE=a,AE=a,
∴CM=EM=a,AN=NE=a,
∵∠1=∠2,
∴△CDM∽△CAN,
∴,
∵NE=a,CE=a,
∴NC=a,
∴AC===a=a,
∴,
∴CD=a,
∴BC=3+a,
在Rt△ABC中,
∵∠BAC=45°,
∴sin∠BAC=,
∴BC=sin45°•AC,
即3+a=×a,
∴a=,
∴CE=a=×=.
故答案为:.
三、解答题(第16题5分,第17题6分,第18题8分,第19题8分,第20题8分,第21题10分,第22题10分,共55分。请把答案填到答题卡相应位置上)
16.(5分)计算:(﹣)﹣1﹣2cos30°+|1﹣|+(π﹣2021)0.
【分析】直接利用负整数指数幂的性质以及特殊角的三角函数值、绝对值的性质、零指数幂的性质分别化简得出答案.
【解答】解:原式=﹣2﹣2×+﹣1+1
=﹣2﹣+﹣1+1
=﹣2.
17.(6分)化简求值:(+1)•,其中x=1.
【分析】根据分式的运算法则进行化简,然后将x的值代入原式即可求出答案.
【解答】解:原式=•
=•
=,
当x=1时,
原式=1.
18.(8分)深圳中小学现已开展延时服务,某校为了解学生的兴趣,现随机抽取部分学生进行问卷调查后(每人只能选一种)将调查结果绘制成如图所示的统计图:
(1)本次随机调查了 80 名学生;
(2)请补全条形统计图;
(3)扇形统计图中,C类所对应的扇形的圆心角为 90 度;
(4)若该学校共有学生2400名,则选择“D:其它”的学生大约有 240 名.
【分析】(1)由A类别人数及其所占百分比可得被调查的总人数;
(2)总人数减去A、C、D的人数即可求出B类别人数,从而补全图形;
(3)用360°乘以C类别人数所占比例即可;
(4)用总人数乘以样本中D类别人数所占比例即可.
【解答】解:(1)本次随机调查的学生人数为24÷30%=80(名),
故答案为:80;
(2)B类别人数为80﹣(24+20+8)=28(名),
补全图形如下:
(3)扇形统计图中,C类所对应的圆心角为360°×=90°,
故答案为:90;
(4)选择“D:其它”的学生大约有2400×=240(名),
故答案为:240.
19.(8分)如图,海岛A为物资供应处,海上事务处理中心B在海岛A的南偏西63.4°方向.一艘渔船在行驶到B岛正东方向30海里的点C处时发生故障,同时向A、B发出求助信号,此时渔船在A岛南偏东53.1°位置.(参考数据:tan53.1≈,sin53.1°≈,cos53.1°≈,tan63.4°≈2,sin63.4°≈,cos63.4°≈)
(1)求C点到岛的距离;
(2)在收到求助信号后,A、B两岛同时派人员出发增援,由于A岛所派快艇装运物资较多,速度比B岛所派快艇慢25海里/小时,若两岛派出的快艇同时到达C处,求A处所派快艇的速度.
【分析】(1)过点A作AD⊥BC于D,根据余弦、正切的定义计算即可;
(2)根据题意列出分式方程,解分式方程得到答案.
【解答】解:(1)过点A作AD⊥BC于D,
设AD为x海里,
在Rt△ADC中,tan∠DAC=,cos∠DAC=,∠DAC=53.1°,
则CD=AD•∠DAC≈x(海里),AC=≈x(海里),
在Rt△ADB中,tan∠DAB=,∠DAB=63.4°,
则BD=AD•tan∠DAB≈2x,
由题意得,x+2x=30,
解得,x=9,
∴x=×9=15(海里),
则C点到岛的距离AC约为15海里;
(2)设A处所派快艇的速度为y海里/小时,则B处所派快艇的速度为(y+25)海里/小时,
由题意得,=,
解得,y=25,
经检验,y=25是原方程的根,
答:A处所派快艇的速度为25海里/小时.
20.(8分)如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠DAB=90°,AC平分∠DAB,作DE∥BC交AC于E,连BE.
(1)求证:四边形DEBC是菱形;
(2)若∠CDE=2∠EDA,CE=2,求AD的长.
【分析】(1)连接BD交AC于点F,证明△ABD是等腰直角三角形,根据等腰三角形的性质,证明△AED≌△AEB,可得DE=BE,再证明△BCF≌△DEF,可得BC=DE,进而可得结论;
(2)过点E作EH⊥AD于点H,根据四边形DEBC是菱形,和角平分线的性质可得EF=EH=EC=,再根据勾股定理可得AE的长,从而可得AF的长,根据三角形AFD是等腰直角三角形,即可得AD的长.
【解答】(1)证明:如图,连接BD交AC于点F,
∵AB=AD,∠DAB=90°,
∴△ABD是等腰直角三角形,
∵AC平分∠DAB,
∴∠BAC=∠DAC=45°,
∴F是BD的中点,
∴BF=DF,
在△AED和△AEB中,
,
∴△AED≌△AEB(SAS),
∴DE=BE,
∵DE∥BC,
∴∠CBF=∠EDF,
在△BCF和△DEF中,
,
∴△BCF≌△DEF(SAS),
∴BC=DE,
∵BC∥DE,
∴四边形DEBC是平行四边形,
∵BE=DE,
∴四边形DEBC是菱形;
(2)如图,过点E作EH⊥AD于点H,
∵四边形DEBC是菱形,
∴∠CDB=∠EDB=CDE,
∵∠CDE=2∠EDA,
∴∠BDE=∠ADE,
∵BD⊥CE,EH⊥AD,
∴EF=EH=EC=,
∴AH=EH=,
∴AE==2,
∴AF=AE+EF=2+,
∴DF=AF=2+,
∴AD=AF=(2+)=2+2.
21.(10分)如图①,已知⊙O是△ABC的外接圆,∠ABC=∠ACB=α(45°<α<90°,D为上一点,连接CD交AB于点E.
(1)连接BD,若∠CDB=40°,求α的大小;
(2)如图②,若点B恰好是中点,求证:CE2=BE•BA;
(3)如图③,将CD分别沿BC、AC翻折得到CM、CN,连接MN,若CD为直径,请问是否为定值,如果是,请求出这个值,如果不是,请说明理由.
【分析】(1)由圆周角定理求出∠CAB=∠CDB=40°,由三角形内角和定理可得出答案;
(2)证明△BCE∽△BAC,由相似三角形的性质得出,证明CB=CE,则可得出结论;
(3)由折叠的性质可得出∠DCN=2∠DCA,∠DCM=2∠DCB,CN=CD=CM=2r,过点C作CQ⊥MN于点Q,得出MN=2NQ,∠NCQ=∠MCN=α,∠CQN=90°,连接AO并延长交⊙O于点P,连接BP,则∠ABP=90°,证明△ABP≌△NQC(AAS),由全等三角形的性质得出AB=NQ=MN,则可得出答案.
【解答】解:(1)∵=,
∴∠CAB=∠CDB=40°,
∵∠ABC+∠ACB+∠CAB=180°,∠ABC=∠ACB=α,
∴α==70°;
(2)证明:∵点B是的中点,
∴=,
∴∠DCB=∠A,
∵∠ABC=∠CBE,
∴△BCE∽△BAC,
∴,
∴BC2=BE•BA,
∵∠ACB=∠ACD+∠BCD,∠BEC=∠ACD+∠A,∠BCD=∠A,
∴∠ABC=∠ACB=∠BEC,
∴CB=CE,
∴CE2=BE•BA;
(3)是定值.
∵将CD分别沿BC、AC翻折得到CM、CN,
∴∠DCN=2∠DCA,∠DCM=2∠DCB,CN=CD=CM=2r,
∴∠MCN=2∠ACB=2α,
过点C作CQ⊥MN于点Q,则MN=2NQ,∠NCQ=∠MCN=α,∠CQN=90°,
连接AO并延长交⊙O于点P,连接BP,则∠ABP=90°,
∵,
∴∠P=∠ACB=∠NCQ=α,
∵AP=CN,∠ABP=90°=∠NQC,
∴△ABP≌△NQC(AAS),
∴AB=NQ=MN,
∴,为定值.
22.(10分)如图①,已知抛物线y=ax2+bx+c顶点坐标为(﹣1,),交y轴于点A(0,3),交直线l:x=﹣2于点B,点C(0,2)在y轴上,连接BC并延长,交抛物线于点D.
(1)求抛物线解析式;
(2)如图①,E为直线l上位于点B下方一动点,连DE、BD、AD,若S△BDE=4S△ABD,求E点坐标;
(3)如图②,在(2)的条件下,P为射线EB上一点,作PQ⊥直线DE于点Q,若△APQ为直角三角形,请求出P点坐标.
【分析】(1)根据抛物线的顶点坐标为(﹣1,),设抛物线的解析式为y=a(x+1)2+,将A(0,3)代入得到关于a的方程,解方程求出a的值即可得到抛物线的解析式;
(2)求出直线BC的解析式并且与抛物线的解析式组成方程组,解方程组求出点D的坐标,由AB=2且AB∥x轴,求出S△ABD的值,再求S△BDE的值,设点E的坐标为(﹣2,m),根据△ABD的面积列方程求出m的值,从而得到点E的坐标;
(3)先求直线DE的解析式,会发现直线DE与坐标轴成45°角,根据这一特点画出图形,按不同的位置进行分类讨论,求出点P的坐标.
【解答】解:(1)设抛物线的解析式为y=a(x+1)2+,
将A(0,3)代入y=a(x+1)2+,得a+=3,解得a=,
∴抛物线的解析式为y=(x+1)2+,
即y=x2x+3.
(2)当x=﹣2时,y=×4+3+3=3,
∴B(﹣2,3).
由C(0,2),设直线BC的解析式为y=kx+2,
则﹣2k+2=3,解得k=,
∴y=x+2,
由,得,,
∴D(,);
∵AB∥x轴,且AB=2,
∴S△ABD=×2×(3﹣)=,
∴S△BDE=4S△ABD=4×=;
设E(﹣2,m),
∵BE∥y轴,
∴S△BDE=×(+2)(3﹣m),
∴×(+2)(3﹣m)=,
解得m=﹣1,
∴E(﹣2,﹣1).
(3)设直线DE的解析式为y=px+q,
则,解得,
∴y=x+1.
如图2,设DE交x轴于点F,交y轴于点H,直线x=﹣2交x轴于点M,
则F(﹣1,0),H(0,1),M(﹣2,0),
在BM上取点G(﹣2,1),连接FG、AG、BH,
∵OF=OH=1,∠FOH=90°,
∴∠OFH=∠OHF=45°,
∴∠MFE=∠MEF=45°,∠EPQ=45°,
∵MF=MG=1,AB=AH=BG=2,
∴△ABG、△BAH、△FMG、△FOH、△PEQ都是等腰直角三角形,
∵∠HBE=∠HEB=45°,
∴∠BHE=90°;
∵∠GFM=∠HFO=45°,
∴∠GFH=90°,
∴PQ∥GF∥BH.
∵∠AGB=∠MGF=45°,
∴∠AGF=90°,
当PQ与GF重合时,则∠APQ=∠AGF=90°,此时P(﹣2,1);
当PQ与BH重合时,则∠PAQ=∠BAH=90°,此时P(﹣2,3);
如图3,∠PAQ=90°,作QT⊥PE于点T,QR⊥BA交BA的延长线于点R,
设P(﹣2,n),则PB=n﹣3,PE=n+1,
∴ET=PT=QT=(n+1),AR=(n+1)﹣2,QR=(n+1)﹣4,
∵∠PBA=∠ARQ=90°,∠BPA=90°﹣∠PAB=∠RAQ,
∴△ABP∽△QRA,
∴,
∴,
解得n=9,
∴P(﹣2,9).
综上所述,点P的坐标为(﹣2,1)或(﹣2,3)或(﹣2,9).
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