中考培优竞赛专题经典讲义 第4讲 几何模型之“K”字型
展开第4讲 几何模型之“K”字型
模型讲解
直角型 锐角型 钝角型
【例题讲解】 (直接“K”字型)
例题1、 (1)问题:如图1,在四边形ABCD中,点P为AB上一点,∠DPC=∠A=∠B=90°,求证:AD﹒BC=AP﹒BP;
(2)探究:如图2,在四边形ABCD中,点P为AB上一点,当∠DPC=∠A=∠B=θ时,上述结论是否依然成立?说明理由.
(3)应用:请利用(1)(2)获得的经验解决问题:
如图3,在△ABD中,AB=6,AD=BD=5,点P以每秒1个单位长度的速度,由点A出发,沿边AB向点B运动,且满足∠CPD=∠A,设点P的运动时间为t(秒),当DC=4BC时,求t的值.
解:(1)如图1,
图1
∵∠DPC=∠A=∠B=90°,
∴∠ADP+∠APD=90°,
∠BPC+∠APD=90°,
∴∠ADP=∠BPC,
∴△ADP∽△BPC,
∴=,
∴AD•BC=AP•BP;
(2)结论AD•BC=AP•BP仍然成立.
理由:如图2,
图2
∵∠BPD=∠DPC+∠BPC,∠BPD=∠A+∠ADP,
∴∠DPC+∠BPC=∠A+∠ADP.
∵∠DPC=∠A=∠B=θ,
∴∠BPC=∠ADP,
∴△ADP∽△BPC,
∴=,
∴AD•BC=AP•BP;
(3)如图3,
图3
∵DC=4BC,
又∵AD=BD=5,
∴DC=4,BC=1,
,由(1)、(2)的经验可知AD•BC=AP•BP,
∴5×1=t(6﹣t),
解得:t1=1,t2=5,
∴t的值为1秒或5秒.
例题2、如图,在等边△ABC中,将△ABC沿着MN折叠。使点A落在边BC上的点D处。
(1)若AB=4,当△BMD为直角三角形时,求AM的长。
(2)当BD:CD=1:3时,求AM:AN的值。
解:(1)如图1,设BM=k,AM=DM=k.可得方程k+k=4,得k=2+2,得AM=2(3-).
同理,如图2,可求得AM=8-12.
(2)如图3,设BD=m,CD=3m,可得△BDM与△CDN的周长比即相似比为5:7.可得AM:AN=DM:DN=5:7.
图1 图2 图3
【巩固练习】
1.如图,已知△ABC和△ADE均为等边三角形,D在BC上,DE与AC相交于点F,AB=9,BD=3,则CF等于( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2.如图坐标系中,O(0,0),A(6,6),B(12,0),将△OAB沿直线线CD折叠,使点A恰好落在线段OB上的点E处,若OE=,则CE:DE的值是_________.
3.正方形ABCD边长为4,M、N分别是BC、CD上的两个动点,当M点在BC上运动时,保持AM⊥MN.
(1)设BM=x,CN=y,求y与x之间的函数关系式.
(2)在点M,N运动的过程中,求CN的最小值.
4.如图,在平面直角坐标系中,点A、C分别在x轴、y轴上,四边形ABCO为矩形,AB=16,点D与点A关于y轴对称,tan∠ACB==∠CAO,点E、F分别是线段AD、AC上的动点(点E不与点A、D重合),且∠CEF=∠ACB.
(1)求AC的长和点D的坐标;
(2)证明:△AEF∽△DCE;
(3)当△EFC为等腰三角形时,求点E的坐标.
5.如图.等腰直角三角形ABC中,∠A=90°,P为BC的中点,小明拿着含45°角的透明三角形,使45°角的顶点落在点P,且绕P旋转.
(1)如图①:当三角板的两边分别AB、AC交于E、F点时,试说明△BPE∽△CFP.
(2)将三角板绕点P旋转到图②,三角板两边分别交BA延长线和边AC于点EF.
探究1:△BPE与△CFP.还相似吗?(只需写结论)
探究2:连接EF,△BPE与△EFP是否相似?请说明理由.
图① 图②
6.如图,一条抛物线经过原点和点C(8,0),A、B是该抛物线上的两点,AB∥x轴,OA=5,AB=2.点E在线段OC上,作∠MEN=∠AOC,使∠MEN的一边始终经过点A,另一边交线段BC于点F,连接AF.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点F是BC的中点时,求点E的坐标;
(3)当△AEF是等腰三角形时,求点E的坐标.
7.【试题再现】如图1,Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,直线l过点C,过点A、B分别作AD⊥l于点D,BE⊥l于点E,则DE=AD+BE(不用证明).
(1)【类比探究】如图2,在△ABC中,AC=BC,且∠ACB=∠ADC=∠BEC=100°,上述结论是否成立?若成立,请说明理由:若不成立,请写出一个你认为正确的结论.
(2)【拓展延伸】①如图3,在△ABC中,AC=nBC,且∠ACB=∠ADC=∠BEC=100°,猜想线段DE、AD、BE之间有什么数量关系?并证明你的猜想.
②若图1的Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=nBC,并将直线l绕点C旋转一定角度后与斜边AB相交,分别过点A、B作直线l的垂线,垂足分别为点D和点E,请在备用图上画出图形,并直接写出线段DE、AD、BE之间满足的一种数量关系(不要求写出证明过程).
图1 图2
图3 备用图
【例题讲解】(构造“K”字型)
基本构造方法
例题1.如图,在直角坐标系中,矩形ABCO的边OA在x轴上,边OC在y轴上,点B的坐标为(4,8),将矩形沿对角线AC翻折,B点落在D点的位置,且AD交y轴于点E,那么点D的坐标为_______.
解:如图,过D作DF⊥x轴于F,
∵点B的坐标为(4,8),
∴AO=4,AB=8,
根据折叠可知:CD=OA,
而∠D=∠AOE=90°,∠DEC=∠AEO,
∴△CDE≌△AOE,
∴OE=DE,OA=CD=4,
设OE=x,那么CE=8﹣x,DE=x,
∴在Rt△DCE中,CE2=DE2+CD2,
∴(8﹣x)2=x2+42,
∴x=3,
又DF⊥AF,
∴DF∥EO,
∴△AEO∽△ADF,
而AD=AB=8,
∴AE=CE=8﹣3=5,
∴==,
即,
∴DF=,AF=,
∴OF=﹣4=,
∴D的坐标为(﹣,).
故答案是:(﹣,).
例题2.如图,矩形ABCD中,AB=2AD,点A(0,1),点C、D在反比例函数y=的图象上,AB与x轴的正半轴相交于点E,若E为AB的中点,则k的值为_______.
解:如图,作DF⊥y轴于F,过B点作x轴的平行线与过C点垂直与x轴的直线交于G,CG交x轴于K,作BH⊥x轴于H,
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠BAD=90°,
∴∠DAF+∠OAE=90°,
∵∠AEO+∠OAE=90°,
∴∠DAF=∠AEO,
∵AB=2AD,E为AB的中点,
∴AD=AE,
在△ADF和△EAO中,
∴△ADF≌△EAO(AAS),
∴DF=OA=1,AF=OE,
∴D(1,k),
∴AF=k﹣1,
同理;△AOE≌△BHE,△ADF≌△CBG,
∴BH=BG=DF=OA=1,EH=CG=OE=AF=k﹣1,
∴OK=2(k﹣1)+1=2k﹣1,CK=k﹣2
∴C(2k﹣1,k﹣2),
∴(2k﹣1)(k﹣2)=1•k,
解得k1=,k2=,
∵k﹣1>0,
∴k=
故答案是:.
例题3、如图,直线a∥b∥c,a与b之间的距离为3,b与c之间的距离为6,a、b、c分别经过等边三角形ABC的三个顶点,则三角形的边长为______________.
简解:构造∠BDC=∠AEC=60°,可得△BCD≌△CAE.可求得AC=2.
例题4、如图,抛物线y=与坐标轴交与A、B、C三点,点M在线段BC上,将线段OM绕O点逆时针旋转90°,点M的对应点N恰好落在第一象限的抛物线上,求N点的坐标.
简解:A(1,0),B(3,0),C(0,-3).直线BC:y=x-3.
设M(t,t-3).则N(3-t,t).代入函数关系式可求得t=0或1.得N(2,1).
【巩固练习】
1、如图,直线l1∥l2∥l3,等腰直角三角形ABC的三个顶点A,B,C分别在l1,l2,l3上,∠ACB=90°,AC交l2于点D,已知l1与l2的距离为1,l2与l3的距离为3,则△ABC的面积为_____________.
2.如图,边长为的正方形ABCD的顶点A在y轴上,顶点D在反比例函数y=的图象上,已知点B的坐标是则k的值为( )
A. B. C.4 D.6
3.如图,AB=4,射线BM和AB互相垂直,点D是AB上的一个动点,点E在射线BM上,BE=作EF⊥DE并截取EF=DE,连结AF并延长交射线BM于点C.设BE=x,BC=y,则y关于x的函数解析式是( )
A.y= B.y= C.y= D.y=
4.如图,在矩形AOBC中,点A的坐标(-2,1),点C的纵坐标是4,则B、C两点的坐标分别是( )
A.、 B.、
C.、 D.、
5.如图,在平面直角坐标系中,矩形ABCD的边AB所在直线的解析式为y=kx+2,顶点C、D在反比例函数y=的图象上,若tan∠ADB=2.则点D的坐标为_______.
6、已知抛物线y=mx2-3mx-4m与x轴交于A、B两点(点A在点B左侧),与y轴交于点C,当∠ACB=90°时,
(1)求抛物线解析式;
(2)当抛物线开口向下时,在第一象限的抛物线上有一点P,横坐标为a,当∠BPC=90°
时,求a的值.
7.若两条抛物线的顶点相同,则称它们为“友好抛物线”,抛物线:=与:=为“友好抛物线”.
(1)求抛物线的解析式.
(2)点A是抛物线上在第一象限的动点,过A作AQ⊥x轴,Q为垂足,求AQ+OQ的最大值.
(3)设抛物线的顶点为C,点B的坐标为(-1,4),问在的对称轴上是否存在点M,使线段MB绕点M逆时针旋转90°得到线段MB′,且点B′恰好落在抛物线上?若存在求出点M的坐标,不存在说明理由.
8、如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于点A(-1,0),B(3,0),与y轴交于点C,直线BC的解析式为y=kx+3.
(1)求抛物线和直线BC的解析式;
(2)在抛物线的对称轴上找一点P,使得∠CBP=90°,求P点坐标;
(3)若点Q是第一象限的抛物线上一动点,当∠CQB=90°时,求Q点的坐标.
9.小明是一个喜欢探究钻研的学生,他在和同学们一起研究某条抛物线y=ax2(a<0)的性质时,将一把直角三角板的直角顶点置于平面直角坐标系的原点O,两直角边与该抛物线交于A、B两点,请解答以下问题:
图1 图2
(1)小明测得OA=OB=4(如图1),求a的值;
(2)对同一条抛物线,小明将三角板绕点O旋转到如图2所示位置时,过B作BF⊥x轴于点F,测得OF=2,写出此时点B的坐标,并求点A的横坐标;
(3)对该抛物线,小明将三角板绕点O旋转任意角度时惊奇地发现,交点A、B的连线段总经过一个固定的点,试说明理由并求出该点的坐标.
参考答案
1.解:如图,∵△ABC和△ADE均为等边三角形,
∴∠B=∠BAC=60°,
∴∠BAD+∠ADB=120°,∠ADB+∠FDC=120°
∴∠BAD=∠FDC
又∵∠B=∠C=60°,∴
∴△ABD~△CDF,
∴AB:BD=CD:CF,
即9:3=(9﹣3):CF,
∴CF=2.
2.解:过A作AF⊥OB于F,
∵A(6,6),B(12,0),
∴AF=6,OF=6,OB=12,
∴BF=6,
∴OF=BF,
∴AO=AB,
∵tan∠AOB=,
∴∠AOB=60°,
∴△AOB是等边三角形,
∴∠AOB=∠ABO=60°,
∵将△OAB沿直线线CD折叠,使点A恰好落在线段OB上的点E处,
∴∠CED=∠OAB=60°,
∴∠OCE=∠DEB,
∴△CEO∽△DBE,
∴,
设CE=a,则CA=a,CO=12﹣a,ED=b,则AD=b,DB=12﹣b,
,
∴24b=60a﹣5ab①,
,
∴36a=60b﹣5ab②,
②﹣①得:36a﹣24b=60b﹣60a,
∴=,
即CE:DE=.
故答案为:.
3.解:(1)证明:∵四边形ABCD为正方形,
∴∠B=∠C=90°,
又∵AM⊥MN,
∴∠AMN=90°,
∴∠AMB+∠NMC=90°,
而∠AMB+∠BAM=90°,
∴∠BAM=∠NMC,
∴Rt△ABM∽Rt△MCN,
(2)解:∵Rt△ABM∽Rt△MCN,
∴AB:MC=BM:NC,
而AB=4,BM=x,MC=4﹣x,
∴4:(4﹣x)=x:NC,
∴NC=,
∴y=(NC+AB)•BC
=(+4)×4
=﹣x2+2x+8.
4.解:(1)由题意tan∠ACB=,
∴cos∠ACB=,
∵四边形ABCO为矩形,AB=16,
∴BC==12,AC==20,
∴A(﹣12,0),
∵点D与点A关于y轴对称,
∴D(12,0);
(2)∵点D与点A关于y轴对称,
∴∠CDE=∠CAO,
∵∠CEF=∠ACB,∠ACB=∠CAO,
∴∠CDE=∠CEF,
又∵∠AEC=∠AEF+∠CEF=∠CDE+∠DCE,
∴∠AEF=∠DCE,
∴△AEF∽△DCE;
(3)当△EFC为等腰三角形时,有以下三种情况:
①当CE=EF时,
∵△AEF∽△DCE,
∴△AEF≌△DCE,
∴AE=CD=20,
∴OE=AE﹣OA=20﹣12=8,
∴E(8,0);
②当EF=FC时,过点F作FM⊥CE于M,则点M为CE中点,
∴CE=2ME=2EF•cos∠CEF=2EF•cos∠ACB=EF,
∵△AEF∽△DCE,
∴=,即=,
∴AE=,
∴DE=AE﹣OA=﹣12=,
∴E(,0);
③当CE=CF时,则有∠CFE=∠CEF,
∵∠CEF=∠ACB=∠CAO,
∴∠CFE=CAO,即此时点E与点D重合,这与已知条件矛盾,
综上所述,E(8,0)或(,0).
5.(1)证明:∵在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,
∴∠B=∠C=45°.
∵∠B+∠BPE+∠BEP=180°,
∴∠BPE+∠BEP=135°,
∵∠EPF=45°,
又∵∠BPE+∠EPF+∠CPF=180°,
∴∠BPE+∠CPF=135°,
∴∠BEP=∠CPF,
又∵∠B=∠C,
∴△BPE∽△CFP(两角对应相等的两个三角形相似).
(2)探究1:△BPE与△CFP还相似,
探究2:证明:连接EF,△BPE与△CFP相似,
∵△BPE∽△CFP,
∴,
又∵CP=BP,
∴,
∴,
又∵∠B=∠EPF,
∴△BEP∽△PEF.
6.解:(1)如图,
∵该抛物线经过原点和点C(8,0),
∴设该抛物线的解析式为:y=ax(x﹣8)(a≠0).
∵点C(8,0),
∴该抛物线的对称轴是x=4.
∵AB=2,AB∥x轴,
∴设A(3,t),B(5,t),
又∵OA=5,
∴t=4,即A(3,4),B(5,4),
∴把点A的坐标代入解析式,得
4=3a×(3﹣8),解得a=﹣,
∴该抛物线的解析式是:y=﹣x(x﹣8)(或y=﹣x2+x);
(2)∵AB∥x轴,
∴根据抛物线的对称性知OA=CB=5,∠AOC=∠BCO,
∵点F是BC的中点,
∴CF=.
∵∠MEN=∠AOC,即∠AEF=∠AOC,∠AEC=∠AEF+∠CEF=∠AOC+∠OAE,
∴∠CEF=∠OAE,
∴△AOE∽△ECF,
∴=,即=,
解得,OE=,或OE=,
则E(,0);
(3)①当AE=EF时,可证△AOE≌△ECF.
则OA=CE=5,
∴OE=3,则E(3,0);
②当AF=EF时,过点F作FK∥AO.
易证△ABF≌△FKE,求得OE=,则E(,0);
③当AE=AF时,在AO上取点Q,使得EQ=OE.
易证△ABF≌△EQA,则EQ=AB=2,
∴OE=2.则E(2,0);
综上所述,点E的坐标是:(3,0)、(,0)或(2,0)时,△AEF是等腰三角形.
7.解:(1)【类比探究】猜想DE=AD+BE.
理由:如图2,
∵∠ADC=100°,
∴∠DAC+∠DCA=80°.
∵∠ACB=100°,
∴∠DCA+∠ECB=80°,
∴∠DAC=∠ECB.
在△ACD和△CBE中,
,
∴△ACD≌△CBE,
∴AD=CE,CD=BE,
∴DE=AD+BE;
(2)【拓展延伸】①猜想:DE=AD+nBE.
理由:如图3,
∵∠ADC=100°,
∴∠DAC+∠DCA=80°.
∵∠ACB=100°,
∴∠DCA+∠ECB=80°,
∴∠DAC=∠ECB.
∵∠ADC=∠CEB,
∴△ADC∽△CEB,
∴===n,
∴CE=AD,CD=nBE,
∴DE=DC+CE=AD+nBE;
②DE=AD﹣nBE或DE=nBE﹣AD.
提示:同①可得:CE=AD,CD=nBE.
如图4,
DE=CE﹣CD=AD﹣nBE;
如图5,
DE=CD﹣DE=nBE﹣AD.
1.简解:构造一对直角三角形全等,可得BC=AC=5.
2.解:如图,作DE⊥OA于E,BF⊥OA于F,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AD=AB,∠DAB=90°,
∵∠EAD+∠FAB=90°,∠FAB+∠ABF=90°,
∴∠EAD=∠ABF,
在△ADE和△BAF中,
,
∴△ADE≌△BAF,
∴AF=ED,AE=BF,
∵B点坐标(,),AB=,
∴OF=,AF=DE===1.
∴OE=4,点D坐标(1,4),
∴k=4.
故选:C.
3.解:作FG⊥BC于G,
∵∠DEB+∠FEC=90°,∠DEB+∠BDE=90°;
∴∠BDE=∠FEG,
在△DBE与△EGF中
∴△DBE≌△EGF,
∴EG=DB,FG=BE=x,
∴EG=DB=2BE=2x,
∴GC=y﹣3x,
∵FG⊥BC,AB⊥BC,
∴FG∥AB,
CG:BC=FG:AB,
即=,
∴y=﹣.
故选:A.
4.解:如图过点A、B作x轴的垂线垂足分别为F、M.过点C作y轴的垂线交FA、
∵点A坐标(﹣2,1),点C纵坐标为4,
∴AF=1,FO=2,AE=3,
∵∠EAC+∠OAF=90°,∠OAF+∠AOF=90°,
∴∠EAC=∠AOF,
∵∠E=∠AFO=90°,
∴△AEC∽△OFA,
∴,
∴EC=,∴点C坐标(﹣,4),
∵△AOF≌△BCN,△AEC≌△BMO,
∴CN=2,BN=1,BM=MN﹣BN=3,BM=AE=3,OM=EC=,
∴点B坐标(,3),
5.解:过点D作DE⊥y轴于E,过点C作CF⊥x轴,如图所示.
∵点A、B是直线y=kx+2分别与y轴、x轴的交点,
∴A(0,2),B(﹣,0),
∴OA=2,OB=﹣.
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠A=90°,AD=BC.
∵tan∠ADB=2,
∴=2,=2.
∵∠DEA=∠AOB=90°,∠EAD=∠ABO=90°﹣∠OAB,
∴△AED∽△BOA,
∴===,
∴ED=1,AE=﹣,
∴点D(1,2﹣).
同理:点C(1﹣,﹣).
∵点C、D都在反比例函数y=(m>0)的图象上,
∴1×(2﹣)=(1﹣)•(﹣),
∴k=±1.
∵k<0,
∴k=﹣1,
∴点D的坐标为(1,3).
6.解:(1)A(-1,0),B(4,0),C(0,-4m).利用AO×BO=CO2列方程可得m=-
(2)构造基本图形,设P(a,b),其中b=(a2-3a-4),CM=b-2,BN=b,PN=4-a,NP=4-a.可得方程a(4-a)=b(b-2)即,a(4-a)= (a-4)(a+1)(a2+a),得a=3(-1,0,3舍去)
7.解:(1)∵y1=﹣2x2+4x+2=﹣2(x﹣1)2+4,
∴抛物线C1的顶点坐标为(1,4).
∵抛物线C1与C2顶点相同,
∴=1,﹣1+m+n=4.
解得:m=2,n=3.
∴抛物线C2的解析式为y2=﹣x2+2x+3.
(2)如图1所示:
设点A的坐标为(a,﹣a2+2a+3).
∵AQ=﹣a2+2a+3,OQ=a,
∴AQ+OQ=﹣a2+2a+3+a=﹣a2+3a+3=﹣(a﹣)2+.
∴当a=时,AQ+OQ有最大值,最大值为.
(3)如图2所示;连接BC,过点B′作B′D⊥CM,垂足为D.
∵B(﹣1,4),C(1,4),抛物线的对称轴为x=1,
∴BC⊥CM,BC=2.
∵∠BMB′=90°,
∴∠BMC+∠B′MD=90°.
∵B′D⊥MC
∴∠MB′D+∠B′MD=90°.
∴∠MB′D=∠BMC.
在△BCM和△MDB′中,,
∴△BCM≌△MDB′.
∴BC=MD,CM=B′D.
设点M的坐标为(1,a).则B′D=CM=4﹣a,MD=CB=2.
∴点B′的坐标为(a﹣3,a﹣2).
∴﹣(a﹣3)2+2(a﹣3)+3=a﹣2.
整理得:a2﹣7a+10=0.
解得a=2,或a=5.
当a=2时,M的坐标为(1,2),
当a=5时,M的坐标为(1,5).
综上所述当点M的坐标为(1,2)或(1,5)时,B′恰好落在抛物线C2上.
8.解:
(1)C(0,3),抛物线为y=-(x+1)(x-3)=-x2+2x+3.
(2)直线BC为y=-x+3,取BC的中点M(,)MP=1/2BC=3/2,得P(,±)
(3)设Q(a,b)则类似第6题,可得Q
9.解:(1)设线段AB与y轴的交点为C,由抛物线的对称性可得C为AB中点,
∵OA=OB=4,∠AOB=90°,
∴AC=OC=BC=4,
∴B(4,﹣4),
将B(4,﹣4)代入抛物线y=ax2(a<0)得,a=﹣.
(2)过点A作AE⊥x轴于点E,
∵点B的横坐标为2,
∴B (2,﹣1),
设A(﹣m,﹣m 2)(m>0),则
OB2=22+12=5,OA2=m2+m4,AB2=(2+m)2+(﹣1+m2)2,
∵∠AOB=90°,
∴AB2=OA2+OB2,
∴(2+m)2+(﹣1+m2)2=m2+m4+5,
解得:m=0(不合题意舍去)或m=8,即点A的横坐标为﹣8.
(3)设A(﹣m,﹣m 2)(m>0),B(n,﹣n 2)(n>0),
设直线AB的解析式为:y=kx+b,则,
①×n+②×m得,(m+n)b=﹣(m2n+mn2)=﹣mn(m+n),
∴b=﹣mn,
由前可知,OB2=n2+n4,OA2=m2+m4,AB2=(n+m)2+(﹣m2+n2)2,
由AB2=OA2+OB2,得:n2+n4+m2+m4=(n+m)2+(﹣m2+n2)2,
化简,得mn=16.
∴b=﹣×16=﹣4.由此可知不论k为何值,直线AB恒过点(0,﹣4).
中考培优竞赛专题经典讲义 第32讲 几何三大变换之旋转: 这是一份中考培优竞赛专题经典讲义 第32讲 几何三大变换之旋转,共39页。
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