2024年中考数学二次函数压轴题专题09直角三角形的存在性问题(学生版+解析)
展开【问题描述】如图,在平面直角坐标系中,点A坐标为(1,1),点B坐标为(5,3),在x轴上找一点C使得△ABC是直角三角形,求点C坐标.
【几何法】两线一圆得坐标
(1)若∠A为直角,过点A作AB的垂线,与x轴的交点即为所求点C;
(2)若∠B为直角,过点B作AB的垂线,与x轴的交点即为所求点C;
(3)若∠C为直角,以AB为直径作圆,与x轴的交点即为所求点C.(直径所对的圆周角为直角)
重点还是如何求得点坐标,求法相同,以为例:
【构造三垂直】
求法相同,以为例:
构造三垂直步骤:
第一步:过直角顶点作一条水平或竖直的直线;
第二步:过另外两端点向该直线作垂线,即可得三垂直相似.
【代数法】表示线段构勾股
还剩下待求,不妨来求下:
(1)表示点:设坐标为(m,0),又A(1,1)、B(5,3);
(2)表示线段:,,;
(3)分类讨论:当为直角时,;
(4)代入得方程:,解得:.
还有个需要用到一个教材上并没有出现但是大家都知道的算法:
互相垂直的两直线斜率之积为-1.
考虑到直线与AB互相垂直,,可得:,
又直线过点A(1,1),可得解析式为:y=-2x+3,
所以与x轴交点坐标为,即坐标为.
确实很简便,但问题是这个公式出现在高中的教材上~
【小结】
几何法:(1)“两线一圆”作出点;
(2)构造三垂直相似,利用对应边成比例求线段,必要时可设未知数.
代数法:(1)表示点A、B、C坐标;
(2)表示线段AB、AC、BC;
(3)分类讨论①AB²+AC²=BC²、②AB²+BC²=AC²、③AC²+BC²=AB²;
(4)代入列方程,求解.
如果问题变为等腰直角三角形存在性,则同样可采取上述方法,只不过三垂直得到的不是相似,而是全等.
二、典例精析
如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,点是该抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式和直线的解析式;
(2)请在轴上找一点,使的周长最小,求出点的坐标;
(3)试探究:在拋物线上是否存在点,使以点,,为顶点,为直角边的三角形是直角三角形?若存在,请求出符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】
(1)抛物线:,直线AC:y=3x+3;
(2)看图,M点坐标为(0,3)与C点重合了.
(3)考虑到AC为直角边,故分别过A、C作AC的垂线,与抛物线交点即为所求P点,
有如下两种情况,
先求过A点所作垂线得到的点P:
设P点坐标为,
则PM=m+1,AM=,
易证△PMA∽△ANC,且AN=3,CN=1,
∴,解得:,(舍),
故第1个P点坐标为;
再求过点C所作垂线得到的点P:
,CN=m,
,解得:,(舍),
故第2个P点坐标为.
综上所述,P点坐标为或.
三、中考真题演练
1.(2023·江苏·中考真题)如图,二次函数的图像与x轴相交于点,其顶点是C.
(1)_______;
(2)D是第三象限抛物线上的一点,连接OD,;将原抛物线向左平移,使得平移后的抛物线经过点D,过点作x轴的垂线l.已知在l的左侧,平移前后的两条抛物线都下降,求k的取值范围;
(3)将原抛物线平移,平移后的抛物线与原抛物线的对称轴相交于点Q,且其顶点P落在原抛物线上,连接PC、QC、PQ.已知是直角三角形,求点P的坐标.
2.(2023·内蒙古赤峰·中考真题)定义:在平面直角坐标系中,当点N在图形M的内部,或在图形M上,且点N的横坐标和纵坐标相等时,则称点N为图形M的“梦之点”.
(1)如图①,矩形的顶点坐标分别是,,,,在点,,中,是矩形“梦之点”的是___________;
(2)点是反比例函数图象上的一个“梦之点”,则该函数图象上的另一个“梦之点”H的坐标是___________,直线的解析式是___________.当时,x的取值范围是___________.
(3)如图②,已知点A,B是抛物线上的“梦之点”,点C是抛物线的顶点,连接,,,判断的形状,并说明理由.
3.(2023·四川内江·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于,两点.与y轴交于点.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点M,使得是以为一条直角边的直角三角形:若存在,请求出点M的坐标,若不存在,请说明理由.
4.(2023·江苏连云港·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线的顶点为.直线过点,且平行于轴,与抛物线交于两点(在的右侧).将抛物线沿直线翻折得到抛物线,抛物线交轴于点,顶点为.
(1)当时,求点的坐标;
(2)连接,若为直角三角形,求此时所对应的函数表达式;
7.(2022·四川广安·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线(a≠0)的图象与x轴交于A、C两点,与y轴交于点B,其中点B坐标为(0,-4),点C坐标为(2,0).
(1)求此抛物线的函数解析式.
(3)点P为该抛物线对称轴上的动点,使得△PAB为直角三角形,请求出点P的坐标.
8.(2022·内蒙古呼和浩特·中考真题)如图,抛物线经过点和点,与轴的另一个交点为,连接、.
(1)求抛物线的解析式及点的坐标;
(2)如图1,若点是线段的中点,连接,在轴上是否存在点,使得是以为斜边的直角三角形?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由;
9.(2022·四川雅安·中考真题)已知二次函数y=ax2+bx+c的图象过点A(﹣1,0),B(3,0),且与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求此二次函数的表达式及图象顶点D的坐标;
(2)在此抛物线的对称轴上是否存在点E,使△ACE为Rt△,若存在,试求点E的坐标,若不存在,请说明理由;
10.(2022·山东滨州·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴相交于点A、B(点A在点B的左侧),与y轴相交于点C,连接.
(1)求线段AC的长;
(3)若点M为该抛物线上的一个动点,当为直角三角形时,求点M的坐标.
专题09 直角三角形的存在性问题
一、知识导航
【问题描述】如图,在平面直角坐标系中,点A坐标为(1,1),点B坐标为(5,3),在x轴上找一点C使得△ABC是直角三角形,求点C坐标.
【几何法】两线一圆得坐标
(1)若∠A为直角,过点A作AB的垂线,与x轴的交点即为所求点C;
(2)若∠B为直角,过点B作AB的垂线,与x轴的交点即为所求点C;
(3)若∠C为直角,以AB为直径作圆,与x轴的交点即为所求点C.(直径所对的圆周角为直角)
重点还是如何求得点坐标,求法相同,以为例:
【构造三垂直】
求法相同,以为例:
构造三垂直步骤:
第一步:过直角顶点作一条水平或竖直的直线;
第二步:过另外两端点向该直线作垂线,即可得三垂直相似.
【代数法】表示线段构勾股
还剩下待求,不妨来求下:
(1)表示点:设坐标为(m,0),又A(1,1)、B(5,3);
(2)表示线段:,,;
(3)分类讨论:当为直角时,;
(4)代入得方程:,解得:.
还有个需要用到一个教材上并没有出现但是大家都知道的算法:
互相垂直的两直线斜率之积为-1.
考虑到直线与AB互相垂直,,可得:,
又直线过点A(1,1),可得解析式为:y=-2x+3,
所以与x轴交点坐标为,即坐标为.
确实很简便,但问题是这个公式出现在高中的教材上~
【小结】
几何法:(1)“两线一圆”作出点;
(2)构造三垂直相似,利用对应边成比例求线段,必要时可设未知数.
代数法:(1)表示点A、B、C坐标;
(2)表示线段AB、AC、BC;
(3)分类讨论①AB²+AC²=BC²、②AB²+BC²=AC²、③AC²+BC²=AB²;
(4)代入列方程,求解.
如果问题变为等腰直角三角形存在性,则同样可采取上述方法,只不过三垂直得到的不是相似,而是全等.
二、典例精析
如图,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,点是该抛物线的顶点.
(1)求抛物线的解析式和直线的解析式;
(2)请在轴上找一点,使的周长最小,求出点的坐标;
(3)试探究:在拋物线上是否存在点,使以点,,为顶点,为直角边的三角形是直角三角形?若存在,请求出符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】
(1)抛物线:,直线AC:y=3x+3;
(2)看图,M点坐标为(0,3)与C点重合了.
(3)考虑到AC为直角边,故分别过A、C作AC的垂线,与抛物线交点即为所求P点,
有如下两种情况,
先求过A点所作垂线得到的点P:
设P点坐标为,
则PM=m+1,AM=,
易证△PMA∽△ANC,且AN=3,CN=1,
∴,解得:,(舍),
故第1个P点坐标为;
再求过点C所作垂线得到的点P:
,CN=m,
,解得:,(舍),
故第2个P点坐标为.
综上所述,P点坐标为或.
三、中考真题演练
1.(2023·江苏·中考真题)如图,二次函数的图像与x轴相交于点,其顶点是C.
(1)_______;
(2)D是第三象限抛物线上的一点,连接OD,;将原抛物线向左平移,使得平移后的抛物线经过点D,过点作x轴的垂线l.已知在l的左侧,平移前后的两条抛物线都下降,求k的取值范围;
(3)将原抛物线平移,平移后的抛物线与原抛物线的对称轴相交于点Q,且其顶点P落在原抛物线上,连接PC、QC、PQ.已知是直角三角形,求点P的坐标.
【详解】(1)解:把代入得,
,
解得,
故答案为;
(2)解:过点D作DM⊥OA于点M,
∵,
∴二次函数的解析式为
设,
∵D是第三象限抛物线上的一点,连接OD,,
∴,
解得m=或m=8(舍去),
当m=时,,
∴,
∵,
∴设将原抛物线向左平移后的抛物线为,
把代入得,
解得a=3或a=(舍去),
∴平移后得抛物线为
∵过点作x轴的垂线l.已知在l的左侧,平移前后的两条抛物线都下降,
在的对称轴x=的左侧,y随x的增大而减小,此时原抛物线也是y随x的增大而减小,
∴;
(3)解:由,设平移后的抛物线为,则顶点为,
∵顶点为在上,
∴,
∴平移后的抛物线为,顶点为,
∵原抛物线,
∴原抛物线的顶点,对称轴为x=1,
∵平移后的抛物线与原抛物线的对称轴相交于点Q,
∴,
∵点Q、C在直线x=1上,平移后的抛物线顶点P在原抛物线顶点C的上方,两抛物线的交点Q在顶点P的上方,
∴∠PCQ与∠CQP都是锐角,
∵是直角三角形,
∴∠CPQ=90°,
∴,
∴化简得,
∴p=1(舍去),或p=3或p=,
当p=3时,,
当p=时,,
∴点P坐标为或.
【点睛】本题考查了二次函数的图像及性质,勾股定理,解直角三角形以及待定系数法求二次函数的解析式,熟练掌握二次函数的图像及性质是解题的关键.
2.(2023·内蒙古赤峰·中考真题)定义:在平面直角坐标系中,当点N在图形M的内部,或在图形M上,且点N的横坐标和纵坐标相等时,则称点N为图形M的“梦之点”.
(1)如图①,矩形的顶点坐标分别是,,,,在点,,中,是矩形“梦之点”的是___________;
(2)点是反比例函数图象上的一个“梦之点”,则该函数图象上的另一个“梦之点”H的坐标是___________,直线的解析式是___________.当时,x的取值范围是___________.
(3)如图②,已知点A,B是抛物线上的“梦之点”,点C是抛物线的顶点,连接,,,判断的形状,并说明理由.
【答案】(1),
(2),,或
(3)是直角三角形,理由见解析
【分析】(1)根据“梦之点”的定义判断这几个点是否在矩形内部或边上即可;
(2)把代入求出解析式,再求与的交点即为,最后根据函数图象判断当时,x的取值范围;
(3)根据“梦之点”的定义求出点A,B的坐标,再求出顶点C的坐标,最后求出,,,即可判断的形状.
【详解】(1)∵矩形的顶点坐标分别是,,,,
∴矩形“梦之点”满足,,
∴点,是矩形“梦之点”,点不是矩形“梦之点”,
故答案为:,;
(2)∵点是反比例函数图象上的一个“梦之点”,
∴把代入得,
∴,
∵“梦之点”的横坐标和纵坐标相等,
∴“梦之点”都在直线上,
联立,解得或,
∴,
∴直线的解析式是,
函数图象如图:
由图可得,当时,x的取值范围是或;
故答案为:,,或;
(3)是直角三角形,理由如下:
∵点A,B是抛物线上的“梦之点”,
∴联立,解得或,
∴,,
∵
∴顶点,
∴,,,
∴,
∴是直角三角形.
【点睛】本题是函数的综合题,考查了一次函数、反比例函数、二次函数,理解坐标与图形性质,记住两点间的距离公式,正确理解新定义是解决此题的关键.
3.(2023·四川内江·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴交于,两点.与y轴交于点.
(1)求该抛物线的函数表达式;
(3)在抛物线的对称轴上是否存在一点M,使得是以为一条直角边的直角三角形:若存在,请求出点M的坐标,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)将、、代入抛物线解析式求解即可;
(3)过作交抛物线的对称轴于,过作交抛物线的对称轴于,连接,设, 可求,,由,可求,进而求出直线的解析式,即可求解.
【详解】(1)解:由题意得
,
解得:,
抛物线的解析式为.
(3)解:存在,
如图,过作交抛物线的对称轴于,过作交抛物线的对称轴于,连接,
∵抛物线的对称轴为直线,
设,
,
,
,
,
,
解得:,
;
设直线的解析式为,则有
,
解得,
直线解析式为,
,且经过,
直线解析式为,
当时,,
;
综上所述:存在,的坐标为或.
【点睛】本题考查了待定系数法求函数解析式,二次函数中动点最值问题,直角三角形的判定,勾股定理等,掌握解法及找出动点坐标满足的函数解析式是解题的关键.
4.(2023·江苏连云港·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线的顶点为.直线过点,且平行于轴,与抛物线交于两点(在的右侧).将抛物线沿直线翻折得到抛物线,抛物线交轴于点,顶点为.
(1)当时,求点的坐标;
(2)连接,若为直角三角形,求此时所对应的函数表达式;
【分析】(1)将抛物线解析式化为顶点式,进而得出顶点坐标,根据对称性,即可求解.
(2)由题意得,的顶点与的顶点关于直线对称,,则抛物线.进而得出可得,①当时,如图1,过作轴,垂足为.求得,代入解析式得出,求得.②当时,如图2,过作,交的延长线于点.同理可得,得出,代入解析式得出代入,得;③当时,此情况不存在.
【详解】(1)∵,
∴抛物线的顶点坐标.
∵,点和点关于直线对称.
∴.
(2)由题意得,的顶点与的顶点关于直线对称,
∴,抛物线.
∴当时,可得.
①当时,如图1,过作轴,垂足为.
∵,
∴.
∵
∴.
∴.
∵,
∴.
∵直线轴,
∴.
∴.
∵,
∴.
∴.
又∵点在图像上,
∴.
解得或.
∵当时,可得,此时重合,舍去.当时,符合题意.
将代入,
得.
②当时,如图2,过作,交的延长线于点.
同理可得.
∵,
∴.
∵,
∴.
∴.
又∵点在图像上,
∴.解得或.
∵,
∴.此时符合题意.
将代入,得.
③当时,此情况不存在.
综上,所对应的函数表达式为或.
5.(2022·山东济南·中考真题)抛物线与x轴交于,两点,与y轴交于点C,直线y=kx-6经过点B.点P在抛物线上,设点P的横坐标为m.
(1)求抛物线的表达式和t,k的值;
(2)如图1,连接AC,AP,PC,若△APC是以CP为斜边的直角三角形,求点P的坐标;
【详解】(1)解:∵在抛物线上,
∴,
∴,
∴抛物线解析式为,
当时,,
∴,(舍),
∴.
∵在直线上,
∴,
∴,
∴一次函数解析式为.
(2)解:如图,作轴于点,
对于,令x=0,则y=-6,
∴点C(0,-6),即OC=6,
∵A(3,0),
∴OA=3,
∵点P的横坐标为m.
∴,
∴,,
∵∠CAP=90°,
∴,
∵,
∴,
∵∠AOC=∠AMP=90°,
∴,
∴,
∴,即,
∴(舍),,
∴,
∴点.
6.(2022·广西柳州·中考真题)已知抛物线y=﹣x2+bx+c与x轴交于A(﹣1,0),B(m,0)两点,与y轴交于点C(0,5).
(1)求b,c,m的值;
(3)如图2,点M是抛物线的顶点,将△MBC沿BC翻折得到△NBC,NB与y轴交于点Q,在对称轴上找一点P,使得△PQB是以QB为直角边的直角三角形,求出所有符合条件的点P的坐标.
【答案】(1)b=4,c=5, m=5
(3)所有符合条件的点P的坐标为(2,),(2,﹣9)
【分析】(1)把A(﹣1,0),C(0,5)代入y=﹣x2+bx+c,利用待定系数法求解b,c即可,再令y=0,再解方程求解m即可;
(3)过点C作CH⊥对称轴于H,过点N作NK⊥y轴于K,证明△MCH≌△NCK(AAS),再求解N(﹣4,3),求解直线的解析式为: 可得 设P(2,p),再利用勾股定理表示 BP2=, 再分两种情况建立方程求解即可.
【详解】(1)把A(﹣1,0),C(0,5)代入y=﹣x2+bx+c,
,解得:
∴这个抛物线的解析式为:y=﹣x2+4x+5,
令y=0,则﹣x2+4x+5=0,解得x1=5,x2=﹣1,
∴B(5,0),
∴m=5;
(3)过点C作CH⊥对称轴于H,过点N作NK⊥y轴于K,
∴∠NKC=∠MHC=90°,
由翻折得CN=CM,∠BCN=∠BCM,
∵B(5,0),C(0,5).
∴OB=OC,
∴∠OCB=∠OBC=45°,
∵CH⊥对称轴于H,
∴轴,
∴∠BCH=45°,
∴∠BCH=∠OCB,
∴∠NCK=∠MCH,
∴△MCH≌△NCK(AAS),
∴NK=MH,CK=CH,
∵抛物线的解析式为:y=﹣x2+4x+5=﹣(x﹣2)2+9,
∴对称轴为x=2,M(2,9),
∴MH=9﹣5=4,CH=2,
∴NK=MH=4,CK=CH=2,
∴N(﹣4,3),
设直线BN的解析式为y=mx+n,
∴ 解得:
∴直线的解析式为:
∴
设P(2,p),
∴
BP2=,
分两种情况:
①当∠BQP=90°时,BP2=PQ2+BQ2,
∴
解得:
∴
②当∠QBP=90°时,P′Q2=BP′2+BQ2,
∴
解得:
∴点P′的坐标为(2,﹣9).
综上,所有符合条件的点P的坐标为或.
【点睛】本题考查的是利用待定系数法求解二次函数的解析式,二次函数与坐标轴的交点坐标问题,二次函数的性质,对称轴的性质,二次函数与直角三角形,勾股定理的应用,清晰的分类讨论是解本题的关键.
7.(2022·四川广安·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线(a≠0)的图象与x轴交于A、C两点,与y轴交于点B,其中点B坐标为(0,-4),点C坐标为(2,0).
(1)求此抛物线的函数解析式.
(3)点P为该抛物线对称轴上的动点,使得△PAB为直角三角形,请求出点P的坐标.
【答案】(1)
(3)P点坐标为:(-1,3),(-1,-5),,
【分析】(1)直接将B(0,-4),C(2,0)代入,即可求出解析式;
(3)分三种情况讨论,①当∠PAB=90°时,即PA⊥AB,则设PA所在直线解析式为:,将A(-4,0)代入得,解得:,此时P点坐标为:(-1,3);②当∠PBA=90°时,即PB⊥AB,则设PB所在直线解析式为:,将B(0,-4)代入得,,此时P点坐标为:(-1,-5);③当∠APB=90°时,设P点坐标为:,由于PA所在直线斜率为:,PB在直线斜率为:,=-1,则此时P点坐标为:,.
【详解】(1)解:将B(0,-4),C(2,0)代入,
得:,
解得:,
∴抛物线的函数解析式为:.
(3)①当∠PAB=90°时,
即PA⊥AB,则设PA所在直线解析式为:,
将A(-4,0)代入得,,
解得:,
∴PA所在直线解析式为:,
∵抛物线对称轴为:x=-1,
∴当x=-1时,,
∴P点坐标为:(-1,3);
②当∠PBA=90°时,
即PB⊥AB,则设PB所在直线解析式为:,
将B(0,-4)代入得,,
∴PA所在直线解析式为:,
∴当x=-1时,,
∴P点坐标为:(-1,-5);
③当∠APB=90°时,设P点坐标为:,
∴PA所在直线斜率为:,PB在直线斜率为:,
∵PA⊥PB,
∴=-1,
解得:,,
∴P点坐标为:,
综上所述,P点坐标为:(-1,3),(-1,-5),,时,△PAB为直角三角形.
【点睛】本题主要考查的是二次函数图象与一次函数、三角形的综合,灵活运用所学知识是解题的关键.
8.(2022·内蒙古呼和浩特·中考真题)如图,抛物线经过点和点,与轴的另一个交点为,连接、.
(1)求抛物线的解析式及点的坐标;
(2)如图1,若点是线段的中点,连接,在轴上是否存在点,使得是以为斜边的直角三角形?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由;
【答案】(1);A(-1,0);
(2)存在E(0,2)或(0,-1),使得是以为斜边的直角三角形;
【分析】(1)利用待定系数法解答,即可求解;
(2)先根据中点坐标公式可得点,设点E(0,m),再根据两点坐标公式可得,,,再由勾股定理,即可求解;
【详解】(1)解:把点和点代入,得:
,解得:,
∴抛物线的解析式为,
令y=0,则,
解得:,
∴点A(-1,0);
(2)解:存在,理由如下:
∵点A(-1,0),点,点是线段的中点,
∴点,
设点E(0,m),
∴,
,
,
∵是以为斜边的直角三角形,
∴,
整理得:,
解得:或-1,
∴点E的坐标为(0,2)或(0,-1);
9.(2022·四川雅安·中考真题)已知二次函数y=ax2+bx+c的图象过点A(﹣1,0),B(3,0),且与y轴交于点C(0,﹣3).
(1)求此二次函数的表达式及图象顶点D的坐标;
(2)在此抛物线的对称轴上是否存在点E,使△ACE为Rt△,若存在,试求点E的坐标,若不存在,请说明理由;
【答案】(1)
(2)E的坐标为:或或或
当时,
解得: 即
当时,
整理得:
解得:
综上:E的坐标为:或或或
10.(2022·山东滨州·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,抛物线与x轴相交于点A、B(点A在点B的左侧),与y轴相交于点C,连接.
(1)求线段AC的长;
(3)若点M为该抛物线上的一个动点,当为直角三角形时,求点M的坐标.
【答案】(1)
(3)或或或
【分析】(1)根据解析式求出A,B,C的坐标,然后用勾股定理求得AC的长;
(3)设点M(m,m2-2m-3),分情况讨论,当,,分别列出等式求解即可.
【详解】(1)与x轴交点:
令y=0,解得,
即A(-1,0),B(3,0),
与y轴交点:
令x=0,解得y=-3,
即C(0,-3),
∴AO=1,CO=3,
∴;
(3)设点M(m,m2-2m-3),
,
,
,
①当时,
,
解得,(舍),,
∴M(1,-4);
②当时,
,
解得,,(舍),
∴M(-2,5);
③当时,
,
解得,,
∴M或;
综上所述:满足条件的M为或或或.
【点睛】本题是二次函数综合题,考查了与坐标轴交点、线段求值、存在直角三角形等知识,解题的关键是学会分类讨论的思想,属于中考压轴题.
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