2023年中考数学一轮复习课件 特殊三角形存在性问题
展开例 抛物线y=-x2+2x+3经过点A(-1,0),B(3,0),与y轴交于点C(0,3).(1)若点M为抛物线对称轴上一点,是否存在这样的点M,使得△BCM是等腰三角形?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由;
【分层分析】第一步:根据题干可知,要使△BCM是等腰三角形,需分两种情况进行讨论,作图如下(自主完成作图):
第二步:根据作图及线段关系求点坐标;第三步:确定符合条件的点坐标.
存在.理由如下:设点M(1,m),由题意得BC=3 ,BM= ,CM= ,①当BC为腰时,a.若BC=BM,∴3 = ,解得m=± ,则M1(1, ),M2(1,- );b.若BC=CM,∴3 = ,解得m=3± ,则M3(1,3+ ),M4(1,3- );
②当BC为底时,则CM=BM,∴ = ,解得m=1,则M5(1,1).综上所述,满足条件的点M的坐标为(1, )或(1,- ) 或(1,3+ )或(1,3- )或(1,1);
(2)如图①,连接AC,在抛物线对称轴上是否存在一点P,使得△ACP为直角三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(2)存在.理由如下:设点P(1,p),∵A(-1,0),C(0,3),∴AC2=12+32=10,AP2=(1+1)2+p2=4+p2,CP2=12+(p-3)2=p2-6p+10.①若∠CAP=90°,
则AC2+AP2=CP2,∴10+4+p2=p2-6p+10,解得p=- ,∴此时点P的坐标为(1,- );②若∠ACP=90°,则AC2+CP2=AP2,∴10+p2-6p+10=4+p2,解得p= ,∴此时点P的坐标为(1, );③若∠APC=90°,则AP2+CP2=AC2,
即4+p2+p2-6p+10=10,解得p1=1,p2=2,∴此时点P的坐标为(1,1)或(1,2).综上所述,满足条件的点P的坐标为(1,- )或(1, )或(1,1)或(1,2);
(3)如图②,在抛物线上是否存在一点N,使得△BCN是以BC为直角边的直角三角形?若存在,求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)存在.理由如下:设点N(x,-x2+2x+3).①当点C为直角顶点时,如解图,则∠N1CB=90°,过点N1作N1H⊥y轴于点H,∵△BOC是等腰直角三角形,∴∠BCO=45°,
∴∠N1CH=180°-90°-45°=45°,∴△N1CH是等腰直角三角形,∴N1H=HC,即x=-x2+2x+3-3,解得x1=0(舍去),x2=1,∴N1(1,4);②当点B为直角顶点时,如解图,则∠CBN2=90°,过点N2作N2G⊥y轴,过点B作BG⊥x轴交N2G于点G,∴同理可得∠BN2G=45°,△BN2G是等腰直角三角形,∴N2G=BG,
即3-x=-(-x2+2x+3),解得x1=-2,x2=3(舍去),∴N2(-2,-5).综上所述,满足条件的点N的坐标为 (1,4)或(-2,-5).
1.等腰三角形存在性问题的解题步骤步骤一:画图找点已知点A,B和直线l,在l上求点P,使△PAB为等腰三角形.
(1)“两圆”:若AB为腰,分别以点A,B为圆心,AB长为半径画圆,与直线l的交点P1,P2,P3,P4即为所求;(2)“一线”:若AB为底,作AB的垂直平分线,与直线l的交点P5即为所求.步骤二:列关系式求点坐标(1)分别表示出点A,B,P的坐标,再表示出线段AB,BP,AP的长,由①AB=AP;②AB=BP;③BP=AP,分别列方程解出坐标;(2)作等腰三角形底边上的高,用勾股定理或相似 建立等量关系.
步骤三:定点结合题目已知,选出符合条件的点坐标.注:菱形的解题步骤同等腰三角形.
2.直角三角形存在性问题的解题步骤:步骤一:画图找点已知点A,B和直线l,在l上求作一点P,使△PAB为直角三角形.
(1)“两线”:分别过点A,B作AB的垂线,与直线l的交点即为所求的点(AB为直角边);(2)“一圆”:以AB为直径作圆,与直线l的交点 即为所求的点(AB为斜边).
步骤二:列关系式求点坐标(1)代数法:分别表示出点A,B,P的坐标,再表示出线段AB,BP,AP的长,分情况讨论,①∠PAB=90°,即AB2+AP2=BP2;②∠ABP=90°,即AB2+BP2=AP2;③∠APB=90°,即AP2+BP2=AB2,再根据勾股定理列等式求解即可;(2)几何法:构造“一线三垂直”模型,利用相似或全等解题.步骤三:定点结合题目已知,选出符合条件的点坐标.注:矩形的解题步骤同直角三角形.
1. 如图,已知抛物线y=ax2+bx+4(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和B,与y轴交于点C,对称轴为直线x= .(1)求抛物线的解析式;
(2)如图①,若点P是线段BC上的一个动点(不与点B,C重合),过点P作y轴的平行线交抛物线于点Q,连接OQ.当线段PQ长度最大时,判断四边形OCPQ的形状并说明理由;
(2)四边形OCPQ是平行四边形,理由如下:令x=0,则y=4,令y=0,即x2-5x+4=0,解得x1=1,x2=4.∴B(4,0),C(0,4),∴直线BC的解析式为y=-x+4.
∵点P在线段BC上,∴设P(t,-t+4)(0<t<4),则Q(t,t2-5t+4)(0<t<4).∴PQ=-t+4-(t2-5t+4)=-t2+4t=-(t-2)2+4.∵-1<0,0<t<4,∴当t=2时,线段PQ取得最大值4.∵OC=4,∴OC=PQ.∵OC∥PQ,∴四边形OCPQ是平行四边形;
(3)在y轴上存在点F使得△BEF为等腰三角形,理由如下:∵C(0,4),D是OC的中点,∴D(0,2).如解图,由(2)知Q(2,-2),P(2,2).∵PQ∥OC,∴∠ODQ=∠PQD.
(3)如图②,在(2)的条件下,D是OC的中点,过点Q的直线与抛物线交于点E,且∠DQE=2∠ODQ.在y轴上是否存在点F,使得△BEF为等腰三角形?若存在,求点F的坐标;若不存在,请说明理由.
∵∠DQE=2∠ODQ=2∠PQD,∴∠PQD=∠PQE.
点D(0,2)关于PQ的对称点M的坐标为(4,2).∵直线QE过点M(4,2)和Q(2,-2),∴直线QE的解析式为y=2x-6.∵点E是直线QE与抛物线y=x2-5x+4的交点,∴E(5,4).设F(0,m),则BF2=42+m2,BE2=(5-4)2+42=17,EF2=52+(4-m)2,
当△BEF是等腰三角形时,分三种情况讨论:①当BF=EF,即BF2=EF2时,则42+m2=52+(4-m)2,解得m= ,∴F(0, );②当BF=BE,即BF2=BE2时,则42+m2=17,解得m=±1,∴F(0,1)或(0,-1);③当EF=BE,即EF2=BE2时,则52+(4-m)2=17,化简得m2-8m+24=0,
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