备战2014中考数学专题讲座第26讲:动态几何之存在性问题探讨.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流备战2014中考数学专题讲座第26讲:动态几何之存在性问题探讨.精品文档.福州五佳教育锦元数学工作室 编辑数学因运动而充满活力,数学因变化而精彩纷呈。动态题是近年来中考的的一个热点问题,以运动的观点探究几何图形的变化规律问题,称之为动态几何问题,随之产生的动态几何试题就是研究,在几何图形的运动中,伴随着出现一定的图形位置、数量关系的“变”与“不变”性的试题,就其运动对象而言,有点动、线动、面动三大类,就其运动形式而言,有轴对称(翻折)、平移、旋转(滚动)等,就问题类型而言,有最值问题、面积问题、和差问题、定值问题和存在性问题等。解这类题目要“
2、以静制动”,即把动态问题,变为静态问题来解,而静态问题又是动态问题的特殊情况。以动态几何问题为基架而精心设计的考题,可谓璀璨夺目、精彩四射。1618讲,我们从运动对象的角度对轴对称(翻折)、平移、旋转(滚动)问题进行了探讨, 1921讲我们从运动对象的角度对点动、线动、面动问题进行了探讨,2226讲我们从问题类型的角度对最值问题、面积问题、和差问题、定值问题和存在性问题进行探讨。结合2013年全国各地中考的实例,我们从八方面进行动态几何之存在性问题的探讨:(1)等腰(边)三角形存在问题;(2)直角三角形存在问题;(3)平行四边形存在问题;(4)矩形、菱形、正方形存在问题;(5)梯形存在问题;(
3、6)全等三角形存在问题;(7)相似三角形存在问题;(8)其它存在问题。一、等腰(边)三角形存在问题:典型例题:版权归福州五佳教育锦元数学工作室邹强,转载必究例1:(2013年重庆市A12分)已知,如图,在平行四边形ABCD中,AB=12,BC=6,ADBD。以AD为斜边在平行四边形ABCD的内部作RtAED,EAD=300,AED=900。(1)求AED的周长;(2)若AED以每秒2个长度单位的速度沿DC向右平行移动,得到A0E0D0,当A0D0与BC重合时停止移动。设移动时间为t秒,A0E0D0与BDC重叠部分的面积为S,请直接写出S与t之间的函数关系式,并写出t的取值范围;(3)如图,在(
4、2)中,当AED停止移动后得到BEC,将BEC绕点C按顺时针方向旋转,在旋转过程中,B的对应点为B1,E的对应点为E1,设直线B1E1与直线BE交于点P、与直线CB交于点Q。是否存在这样的,使BPQ为等腰三角形?若存在,求出的度数;若不存在,请说明理由。BQP=PBQ=300。E1CQ=900300=600。根据等腰三角形三线合一的性质,此时B、P、Q三点重合。此时不存在这样的,使BPQ为等腰三角形。综上所述,存在这样的,使BPQ为等腰三角形,或。(3)分BP=BQ,PQ=BQ,PQ=BP三种情况讨论即可。例2:(2013年福建漳州14分)如图,在平面直角坐标系中,矩形OABC的边OA=2,O
5、C=6,在OC上取点D将AOD沿AD翻折,使O点落在AB边上的E点处,将一个足够大的直角三角板的顶点P从D点出发沿线段DAAB移动,且一直角边始终经过点D,另一直角边所在直线与直线DE,BC分别交于点M,N(1)填空:D点坐标是(,),E点坐标是(,);(2)如图1,当点P在线段DA上移动时,是否存在这样的点M,使CMN为等腰三角形?若存在,请求出M点坐标;若不存在,请说明理由;(3)如图2,当点P在线段AB上移动时,设P点坐标为(x,2),记DBN的面积为S,请直接写出S与x之间的函数关系式,并求出S随x增大而减小时所对应的自变量x的取值范围当CM=MN时,42+(2+b)2=()2,解得:
6、b1=2,b1=6(不合题意舍去),此时M(2,4)。当CM=MN时,6+b=,解得:b=6,此时M(2,4)。综上所述,存在点M使CMN为等腰三角形,M点的坐标为:(2,0),(2,4),(2,4)。(3)S与x之间的函数关系式为:。当0x2时,S=x28x+12=(x4)24,当x4时,S随x的增大而减小,即0x2;当2x6时,S=x2+8x12=(x4)2+4,当x4时,S随x的增大而减小,即4x6。综上所述:S随x增大而减小时,0x2或4x6。例3:(2013年贵州贵阳12分)如图,在平面直角坐标系中,有一条直线l:与x轴、y轴分别交于点M、N,一个高为3的等边三角形ABC,边BC在x
7、轴上,将此三角形沿着x轴的正方向平移(1)在平移过程中,得到A1B1C1,此时顶点A1恰落在直线l上,写出A1点的坐标 ;(2)继续向右平移,得到A2B2C2,此时它的外心P恰好落在直线l上,求P点的坐标;(3)在直线l上是否存在这样的点,与(2)中的A2、B2、C2任意两点能同时构成三个等腰三角形?如果存在,求出点的坐标;如果不存在,说明理由【答案】解:(1)(,3)。(2)设P(x,y),连接A2P并延长交x轴于点H,连接B2P,在等边三角A2B2C2中,高A2H=3,A2B2=2,HB2=。设点R满足的条件,RA2B2,C2B2R,C2A2R能构成等腰三角形,此时RA2=RB2,C2B2
8、=C2R,C2A2=C2R。作REx轴于点E,RC2=2,RC2E=PMB2=30,ER=。R(4+3,)。综上所述,存在四个点,与(2)中的A2、B2、C2任意两点能同时构成三个等腰三角形,分别是P(3,1),Q(,3),S(43,),R(4+3,)。【考点】一次函数综合题,面动问题,等边三角形的性质,锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值,直线上点的坐例4:(2013年湖北随州13分)在平面直角坐标系xOy中,矩形ABCO的顶点A、C分别在y轴、x轴正半轴上,点P在AB上,PA=1,AO=2经过原点的抛物线的对称轴是直线x=2(1)求出该抛物线的解析式(2)如图1,将一块两直角边足够长的三角
9、板的直角顶点放在P点处,两直角边恰好分别经过点O和C现在利用图2进行如下探究:将三角板从图1中的位置开始,绕点P顺时针旋转,两直角边分别交OA、OC于点E、F,当点E和点A重合时停止旋转请你观察、猜想,在这个过程中,的值是否发生变化?若发生变化,说明理由;若不发生变化,求出的值设(1)中的抛物线与x轴的另一个交点为D,顶点为M,在的旋转过程中,是否存在点F,使DMF为等腰三角形?若不存在,请说明理由【答案】解:(1)抛物线经过原点,n=0。抛物线对称轴为直线x=2,解得。抛物线的解析式为:。例5:(2013年湖南衡阳10分)如图,已知抛物线经过A(1,0),B(0,3)两点,对称轴是x=1(1
10、)求抛物线对应的函数关系式;(2)动点Q从点O出发,以每秒1个单位长度的速度在线段OA上运动,同时动点M从M从O点出发以每秒3个单位长度的速度在线段OB上运动,过点Q作x轴的垂线交线段AB于点N,交抛物线于点P,设运动的时间为t秒当t为何值时,四边形OMPQ为矩形;AON能否为等腰三角形?若能,求出t的值;若不能,请说明理由【答案】解:(1)根据题意,设抛物线的解析式为:,点A(1,0),B(0,3)在抛物线上,解得:。抛物线的解析式为:。(2)四边形OMPQ为矩形,在RtAND中,由勾股定理得:ND2+AD2=AN2,即,解得x1=,x2=(舍去)。x=,OD=1x=1。t=1。综上所述,当
11、t为秒、秒,1秒时,AON为等腰三角形。【考点】二次函数综合题,双动点问题,待定系数法的应用,曲线上点的坐标与方程的关系,矩形的性质,等腰三角形的性质,勾股定理,解一元二次方程,分类思想的应用。【分析】(1)用待定系数法求出抛物线的顶点式解析式。(2)当四边形OMPQ为矩形时,满足条件OM=PQ,据此列一元二次方程求解。AON为等腰三角形时,可能存在三种情形,分类讨论,逐一计算。例6:(2013年江苏徐州10分)如图,二次函数的图象与x轴交于点A(3,0)和点B,以AB为边在x轴上方作正方形ABCD,点P是x轴上一动点,连接DP,过点P作DP的垂线与y轴交于点E(1)请直接写出点D的坐标: ;
12、(2)当点P在线段AO(点P不与A、O重合)上运动至何处时,线段OE的长有最大值,求出这个最大值;(3)是否存在这样的点P,使PED是等腰三角形?若存在,请求出点P的坐标及此时PED与正方形ABCD重叠部分的面积;若不存在,请说明理由【答案】解:(1)(3,4)。(2)设PA=t,OE=m,由DAP=POE=DPE=90得DAPPOE,当t=时,m有最大值,即P为AO中点时,OE的最大值为。【考点】二次函数综合题,单动点问题,曲线上点的坐标与方程的关系,相似三角形的判定和性质,二次函数的最值,等腰三角形的性质,分类思想的应用。【分析】(1)将点A的坐标代入二次函数的解析式求得其解析式,然后求得
13、点B的坐标即可求得正方形ABCD的边长,从而求得点D的纵坐标。(2)PA=t,OE=l,利用DAPPOE得到比例式,从而得到有关两个变量的二次函数,求最值即可。(3)分点P位于y轴左侧和右侧两种情况讨论即可得到重叠部分的面积。例7:(2013年辽宁锦州14分)如图,抛物线经过ABC的三个顶点,点A坐标为(0,3),点B坐标为(2,3),点C在x轴的正半轴上(1)求该抛物线的函数关系表达式及点C的坐标;(2)点E为线段OC上一动点,以OE为边在第一象限内作正方形OEFG,当正方形的顶点F恰好落在线段AC上时,求线段OE的长;(3)将(2)中的正方形OEFG沿OC向右平移,记平移中的正方形OEFG
14、为正方形DEFG,当点E和点C重合时停止运动设平移的距离为t,正方形DEFG的边EF与AC交于点M,DG所在的直线与AC交于点N,连接DM,是否存在这样的t,使DMN是等腰三角形?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由;(4)在上述平移过程中,当正方形DEFG与ABC的重叠部分为五边形时,请直接写出重叠部分的面积S与平移距离t的函数关系式及自变量t的取值范围;并求出当t为何值时,S有最大值,最大值是多少?例8:(2013年四川资阳11分)在一个边长为a(单位:cm)的正方形ABCD中,点E、M分别是线段AC,CD上的动点,连结DE并延长交正方形的边于点F,过点M作MNDF于H,交AD于N(1
15、)如图1,当点M与点C重合,求证:DF=MN;(2)如图2,假设点M从点C出发,以1cm/s的速度沿CD向点D运动,点E同时从点A出发,以cm/s速度沿AC向点C运动,运动时间为t(t0);判断命题“当点F是边AB中点时,则点M是边CD的三等分点”的真假,并说明理由连结FM、FN,MNF能否为等腰三角形?若能,请写出a,t之间的关系;若不能,请说明理由例9:(2013年四川眉山11分)如图,在平面直角坐标系中,点A、B在x轴上,点C、D在y轴上,且OB=OC=3,OA=OD=1,抛物线y=ax2+bx+c(a0)经过A、B、C三点,直线AD与抛物线交于另一点M(1)求这条抛物线的解析式;(2)
16、P为抛物线上一动点,E为直线AD上一动点,是否存在点P,使以点A、P、E为顶点的三角形为等腰直角三角形?若存在,请求出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由(3)请直接写出将该抛物线沿射线AD方向平移个单位后得到的抛物线的解析式二、直角三角形存在问题:典型例题:版权归福州五佳教育锦元数学工作室邹强,转载必究例1:(2013年山西省14分)综合与探究:如图,抛物线与x轴交于A,B两点(点B在点A的右侧)与y轴交于点C,连接BC,以BC为一边,点O为对称中心作菱形BDEC,点P是x轴上的一个动点,设点P的坐标为(m,0),过点P作x轴的垂线l交抛物线于点Q。(1)求点A,B,C的坐标。(2)当点P在
17、线段OB上运动时,直线l分别交BD,BC于点M,N。试探究m为何值时,四边形CQMD是平行四边形,此时,请判断四边形CQBM的形状,并说明理由。(3)当点P在线段EB上运动时,是否存在点 Q,使BDQ为直角三角形,若存在,请直接写出点Q的坐标;若不存在,请说明理由。例2:(2013年湖北黄冈15分)如图,在平面直角坐标系中,四边形ABCO是梯形,其中A(6,0),B(3,),C(1,),动点P从点O以每秒2个单位的速度向点A运动,动点Q也同时从点B沿B CO的线路以每秒1个单位的速度向点O运动,当点P到达A点时,点Q也随之停止,设点P、Q运动的时间为t(秒).(1)求经过A、B、C三点的抛物线
18、的解析式;(2)当点Q在CO边上运动时,求OPQ的面积S与时间t的函数关系式;(3)以O、P、Q为顶点的三角形能构成直角三角形吗?若能,请求出t的值,若不能,请说明理由;(4)经过A、B、C三点的抛物线的对称轴、直线OB和PQ能够交于一点吗?若能,请求出此时t的值(或范围),若不能,请说明理由.【答案】解:(1)设经过A、B、C三点的抛物线的解析式为:, 把A(6,0),B(3,),C(1,)代入得: (3)根据题意可知,0t3。 当0t2时,点Q在BC边上运动,此时,OP=2t,。 OD=1,CD=,。 ,若OPQ为直角三角形,只能是或。 若,则,即, 解得,或(舍去)。 若,则,即, 解得
19、,。点Q在直线PM上,即当0t2时,点P、M、Q总在一直线上。当2t3时,Q。代入,解得或,均不合题意,舍去。综上所述,经过A、B、C三点的抛物线的对称轴、直线OB和PQ能够交于一点,此时0t2。【考点】二次函数综合题,双动点问题,待定系数法的应用,曲线上点的坐标与方程的关系,相似三角形的判定和性质,锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值,直角三角形的性质,勾股定理,解一元二次方程,分式的化简,分类例3:(2013年湖北襄阳13分)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴的一个交点A的坐标为(1,0),对称轴为直线x=2(1)求抛物线与x轴的另一个交点B的坐标;(2)点D是抛物线与y轴的交点,
20、点C是抛物线上的另一点已知以AB为一底边的梯形ABCD的面积为9求此抛物线的解析式,并指出顶点E的坐标;(3)点P是(2)中抛物线对称轴上一动点,且以1个单位/秒的速度从此抛物线的顶点E向上运动设点P运动的时间为t秒当t为 秒时,PAD的周长最小?当t为 秒时,PAD是以AD为腰的等腰三角形?(结果保留根号)点P在运动过程中,是否存在一点P,使PAD是以AD为斜边的直角三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由例4:(2013年辽宁大连12分)如图,抛物线与x轴相交于点A、B,与y轴相交于点C,抛物线的对称轴与x轴相交于点MP是抛物线在x轴上方的一个动点(点P、M、C不在同一条直线上
21、)分别过点A、B作直线CP的垂线,垂足分别为D、E,连接点MD、ME (1)求点A,B的坐标(直接写出结果),并证明MDE是等腰三角形;(2)MDE能否为等腰直角三角形?若能,求此时点P的坐标;若不能,说明理由;(3)若将“P是抛物线在x轴上方的一个动点(点P、M、C不在同一条直线上)”改为“P是抛物线在x轴下方的一个动点”,其他条件不变,MDE能否为等腰直角三角形?若能,求此时点P的坐标(直接写出结果);若不能,说明理由,解得。直线PC解析式为y=2x4。将y=2x4代入抛物线解析式得: ,解得:x=0或x=。当x=0时,交点为点C;当x=时,y=2x4=3。P(,3)。综上所述,MDE能成
22、为等腰直角三角形,此时点P坐标为(,3)。(3)能。此时点P坐标为(,)。,解得。直线PC解析式为y=x4。将y=x4代入抛物线解析式得:,解得:x=0或x=。当x=0时,交点为点C;当x=时,y=x4=。P(,)。综上所述,MDE能成为等腰直角三角形,此时点P坐标为(,)。例5:(2013年浙江宁波14分)如图,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,点A的坐标为(0,4),点B的坐标为(4,0),点C的坐标为(4,0),点P在射线AB上运动,连结CP与y轴交于点D,连结BD过P,D,B三点作Q与y轴的另一个交点为E,延长DQ交Q于点F,连结EF,BF(1)求直线AB的函数解析式;(2)当点P在线
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