内容正文:
专题23 一次函数与几何图形综合(解析版)
类型一 面积问题
1.(2023•禹会区二模)如图,平面直角坐标系中,在直线y=x+1和x轴之间由小到大依次画出若干个等腰直角三角形(图中所示的阴影部分),其中一条直角边在x轴上,另一条直角边与x轴垂直,则第100个等腰直角三角形的面积是 2197 .
【分析】利用一次函数图象上点的坐标特征,可求出直线y=x+1与y轴的交点坐标,进入可得出第1个等腰直角三角形直角边的长,结合三角形的面积公式,可得出第1个等腰直角三角形的面积,同理,可求出第2,3,4个等腰直角三角形直角边的长及面积,根据数的变化,可找出“第n个等腰直角三角形直角边的长为2n﹣1,面积为2n﹣1×2n﹣1=22n﹣3(n为正整数)”,再代入n=100,即可求出结论.
【解答】解:当x=0时,y=0+1=1,
∴直线y=x+1与y轴交于点(0,1),
∴第1个等腰直角三角形直角边的长为1,
∴第1个等腰直角三角形的面积为1×1;
当x=1时,y=1+1=2,
∴第2个等腰直角三角形直角边的长为2,
∴第2个等腰直角三角形的面积为2×2=2;
当x=3时,y=3+1=4,
∴第3个等腰直角三角形直角边的长为4,
∴第3个等腰直角三角形的面积为4×4=8;
当x=7时,y=7+1=8,
∴第4个等腰直角三角形直角边的长为8,
∴第4个等腰直角三角形的面积为8×8=32;
……,
∴第n个等腰直角三角形直角边的长为2n﹣1,面积为2n﹣1×2n﹣1=22n﹣3(n为正整数).
∴当n=100时,22n﹣3=22×100﹣3=2197,
即第100个等腰直角三角形的面积是2197.
故答案为:2197.
【点评】本题考查了规律型:数的变化、一次函数图象上点的坐标特征以及三角形的面积,根据各等腰直角三角形面积的变化,找出变化规律“第n个等腰直角三角形直角边的长为2n﹣1,面积为2n﹣1×2n﹣1=22n﹣3(n为正整数)”是解题的关键.
2.(2024春•益阳期末)如图,直线y=2x+4与x轴交于点A,与y轴交于点B,点D、E分别为OB、AB的中点,连接OE,过点D作CD∥OE交x轴于点C,则四边形OCDE的面积为 2 .
【分析】先根据三角形中位线定理可得DE∥AC,即可证明四边形OCDE是平行四边形,根据一次函数解析式求出点A、B的坐标,利用中点坐标公式可得E(﹣1,2),D(0,2),进而可得DE、OD的长,然后运用平行四边形面积计算公式计算即可.
【解答】解:∵点D、E分别为OB、AB的中点,
∴DE∥AC,
又∵CD∥OE,
∴四边形OCDE是平行四边形,
∵直线y=2x+4与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴当x=0时,y=4,
当y=0时,x=﹣2,
∴A(﹣2,0),B(0,4),
∴OA=2,OB=4,
∵点D、E分别为OB、AB的中点,B(0,4),A(﹣2,0),
∴,E(﹣1,2),D(0,2),
∴DE=1,
∵四边形OCDE是平行四边形,
∴S▱OCDE=OD•DE=2×1=2,
故答案为:2.
【点评】本题考查了一次函数以及平行四边形的性质,三角形中位线定理,熟练掌握中点坐标公式是关键.
3.(2024春•临川区校级月考)如图,直线y=kx+b与x轴相交于点A(4,0),与y轴相交于点B,直线y=2x﹣1与直线AB相交于点C(m,3),交x轴于点D.
(1)求直线AB的解析式;
(2)求直线y=2x﹣1、直线AB和x轴所围成的三角形的面积;
(3)根据图象,直接写出关于x的不等式2x﹣1<kx+b的解集.
【分析】(1)将C(m,3),代入直线y=2x﹣1,求出m得值,将点C(2,3),A(4,0),代入直线y=kx+b,就出k、b得值,即可求解,
(2)将y=0,代入y=2x﹣1,求出点D坐标,计算S△CDA,即可求解,
(3)结合图象,找出直线y=2x﹣1,在直线y=kx+b下方所对应的x得范围,即可求解.
【解答】解:(1)将C(m,3),代入直线y=2x﹣1,得:
3=2m﹣1,
解得:m=2,
将点C(2,3),A(4,0),代入直线y=kx+b,
得:,
解得:,
∴直线AB的解析式为:,
(2)当y=0时,0=2x﹣1,
解得:,
∴点,
,
(3)根据图象得,当x<2时,2x﹣1<kx+b,
【点评】本题考查了,待定系数法求一次函数解析式,求直线围成的图形面积,根据直线交点求不等式的解集,解题的关键是:熟练掌握数形结合的思想.
4.(2024秋•惠山区期末)如图,直线l与x轴、y轴分别交于点A(3,0)、点B(0,2),以线段AB为直角边在第一象限内作等腰直角三角形ABC,∠BAC=90°,点P(1,a)为坐标系中的一个动点.
(1)请直接写出直线l的表达式;
(2)求出△ABC的面积;
(3)当△ABC与△ABP面积相等时,求实数a的值.
【分析】(1)将点A、B的坐标代入一次函数表达式:y=kx+b,即可求解;
(2)证明△ABC为等腰直角三角形,则S△ABCAB2;
(3)分点P在第一象限、点P在第四象限两种情况,分别求解即可.
【解答】解:(1)设直线AB所在的表达式为:y=kx+b,则,解得:,
故直线l的表达式为:;
(2)在Rt△ABC中,
由勾股定理得:AB2=OA2+OB2=32+22=13
∵△ABC为等腰直角三角形,
∴S△ABCAB2;
(3)连接BP,PO,PA,则:
①若点P在第一象限时,如图1:
∵S△ABO=3,S△APOa,S△BOP=1,
∴S△ABP=S△BOP+S△APO﹣S△ABO,
即,解得;
②若点P在第四象限时,如图2:
∵S△ABO=3,S△APOa,S△BOP=1,
∴S△ABP=S△AOB+S△APO﹣S△BOP,
即,解得a=﹣3;
故:当△ABC与△ABP面积相等时,实数a的值为或﹣3.
备注:②还看参考一下方法:
过点P作PD∥y轴交AB于点D,则点D(1,),
则△PAB的面积DP×(xA﹣xB)3×|a|,解得a或﹣3.
【点评】本题考查的是一次函数综合运用,涉及到一次函数的性质、等腰直角三角形的性质、三角形面积的计算等,其中(3),要注意分类求解,避免遗漏.
类型二 一次函数中的一线三垂直模型
5.(2022•西湖区校级开学)(1)模型建立:如图1,等腰直角三角形ABC中,∠ACB=90°,CB=CA,直线ED经过点C,过A作AD⊥ED于D,过B作BE⊥ED于E.求证:△BEC≌△CDA;
(2)模型应用:已知直线y=2x+4与y轴交于A点,与x轴交于B点,在AB左侧过点B作线段BC,使BC=AB,BC⊥AB,过点A,C作直线,求直线AC的解析式;
(3)如图3,矩形ABCO,O为坐标原点,B的坐标为(6,4),A,C分别在坐标轴上,P是线段BC上动点,已知点D在第一象限,且是直线y=2x﹣5上的一点,若△APD是不以A为直角顶点的等腰直角三角形,请直接写出所有符合条件的点D的坐标.
【分析】(1)由条件可求得∠EBC=∠ACD,利用AAS可证明△BEC≌△CDA;
(2)过C作CD⊥x轴于点D,由直线解析式可求得A、B的坐标,利用模型结论可得CD=BO,BD=AO,从而可求得C点坐标,利用待定系数法可求得直线AC的解析式;
(3)分三种情况考虑:当∠ADP=90°时,AD=PD,分点P与点B重合,点P与点B不重合,当∠APD=90°时,AP=PD,由全等三角形的性质可得D点坐标.
【解答】(1)证明:∵∠ACB=90°,
∴∠EBC+∠BCE=∠BCE+∠ACD=90°,
∴∠EBC=∠ACD,
在△BEC和△CDA中,
,
∴△BEC≌△CDA(AAS);
(2)解:如图,过C作CD⊥x轴于点D,
直线y=2x+4与y轴交于A点,与x轴交于B点,
令y=0可求得x=﹣2,令x=0可求得y=4,
∴OA=4,OB=2,
同(1)可证得△CDB≌△BAO,
∴CD=BO=2,BD=AO=4,
∴OD=4+2=6,
∴C(﹣6,2),且A(0,4),
设直线AC解析式为y=kx+4,
把C点坐标代入可得2=﹣6k+4,解得k,
∴直线AC解析式为yx+4;
(3)解:∵B的坐标为(6,4),
∴AB=6,BC=4,
如图,当∠ADP=90°,点P与点B重合时,AD=PD,
∴点D在AB的中垂线上,即点D横坐标为3,
∴D点坐标(3,1)
∵当D点坐标(3,1)时,
AD2=32+(4﹣1)2=18,
PD2=(6﹣3)2+(4﹣1)2=18,
AP2=62=36,
∴AD2+PD2=AP2,
∴∠ADP=90°,
∴点D的坐标为(3,1);
如图,当∠ADP=90°时,AD=PD,点P不与点B重合时,过点D作EF⊥AO,交AO于E,交BC于F,则EF⊥BC,
∵∠ADE+∠DAE=90°,∠ADE+∠PDF=90°,
∴∠DAE=∠PDF,且∠AED=∠DFP=90°,AD=PD,
∴△ADE≌△DPF(AAS),
∴AE=DF,PF=DE,
设点D(x,2x﹣5),
∴DE=x,DF=AE=6﹣x,
∴OA=OE﹣AE,
∴2x﹣5﹣(6﹣x)=4,
∴x=5,
∴点D的坐标为(5,5);
如图,当∠APD=90°时,AP=PD,过点P作EF⊥AO,交AO于E,过点D作DF⊥EF于F,则EF⊥BC,
同理得△APE≌△PDF(AAS),
∴AE=PF,DF=PE,
设点D(x,2x﹣5),
∴EF=x,DF=PE=6,AE=PF=x﹣6,
∴OE=OA﹣AE=2x﹣5﹣DF,
∴4﹣(x﹣6)=2x﹣5﹣6,
∴x=7,
∴点D的坐标为(7,9);
综上所述:点D坐标为:(3,1)或(5,5)或(7,9).
【点评】本题为一次函数的综合题,考查了全等三角形的判定与性质、等腰直角三角形的性质、分类讨论及数形结合的思想.本题第(3)注意考虑问题要全面,做到不重不漏.本题考查知识点较多,综合性较强,难度较大.
类型三 图形存在性问题
6.(2023•徐州二模)函数yx﹣3的图象与x轴、y轴分别交于A、B两点,点C在x轴上.若△ABC为等腰三角形,则满足条件的点C共有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【分析】利用函数的解析式求出A,B的坐标,可得到OA,OB=3,进而得出∠OAB=60°,这样x轴上在点A的两侧各存在一点,使△ABC为等腰三角形,答案可得.
【解答】解:∵当x=0时,y=﹣3,
∴B(0,﹣3).
∴OB=3.
∵当y=0时,x,
∴A(,0).
∴OA.
在Rt△OAB中,
∵AB2,
∴∠OAB=60°.
∵点C在x轴上,△ABC为等腰三角形,
∴x轴上在点A的两侧各存在一点,使△ABC为等腰三角形,如图:
故选:C.
【点评】本题主要考查了一次函数图象上的点的坐标的特征,等腰三角形的判定与性质.利用一次函数的图象上的点的坐标表示相应的线段是解题的关键.
7.(2022春•德宏州期末)如图,在平面直角坐标系中,直线与x轴,y轴分别交于A,C两点.
(1)求出A,C两点的坐标;
(2)若点B的坐标为(﹣2,0),将线段AC沿着直线AB平移,使得点A落在点B处,此时点C的对应点为点D,可得到四边形ABDC.请判断四边形ABDC的形状,并说明理由;
(3)若点M为x轴上一点,点N为坐标平面内另一点,以A,C,M,N为顶点的四边形是菱形,请直接写出所有符合条件的点N的坐标.
【分析】(1)当x=0,可得y=6,当y=0,可得x=4,可求解;
(2)由平移的性质可得AB=3=CD,AB∥CD,可证四边形ABDC是平行四边形,可得点D(3,3);
(3)分三种情况讨论,由菱形的性质可求解.
【解答】解:(1)∵直线yx+6与x轴,y轴分别交于A、C两点.
∴当x=0,可得y=6,
当y=0,可得x=8,
∴点A(8,0),点C(0,6);
(2)∵将直线AC沿着直线AB平移,使得点A落在点B处,
∴AB=10=CD,AB∥CD,
∴点D(10,6);
∴四边形ABDC是平行四边形,
∵AC=AB,
∴四边形ABDC是菱形,
理由如下:∵将直线AC沿着直线AB平移,使得点A落在点B处,
∴AB=10=CD,AB∥CD,
∵AC=AB,
∴四边形ABDC是菱形;
(3)∵点A(8,0),点C(0,6),
∴OA=8,OC=6,
∴AC10,
若AC与CM为两邻边时,
∵以A,C,M,N为顶点的四边形是菱形,
∴AC=AM=10=CN,CN∥AM,
∴点N2(10,6),N1(﹣10,6);
若AM与AN为邻边时,
∵以A,C,M,N为顶点的四边形是菱形,
∴AM∥CN,AM=CM=NC,
∵CM2=CO2+MO2,
∴AM2=9+(4﹣AM)2,
∴AM,
∴CN=AM,
∴点N3(,6);
若AC与CM为邻边时,
∵以A,C,M,N为顶点的四边形是菱形,
∴AM与CN互相垂直平分,
∴点N4(0,﹣6);
综上所述:点N的坐标为(10,6)或(﹣10,6)或(,6)或(0,﹣6).
【点评】本题是一次函数的综合题,考查了一次函数的性质,平行四边形的性质,菱形的性质,利用分类讨论思想解决问题是本题的关键.
8.(2024秋•五华县期中)如图,平面直角坐标系中,O是坐标原点,直线y=kx+15(k≠0)经过点C(3,6),与x轴交于点A,与y轴交于点B.线段CD平行于x轴,交直线于点D,连接OC,AD.
(1)填空:k= ﹣3 ,点A的坐标是 (5,0) ;
(2)求证:四边形OADC是平行四边形;
(3)动点P从点O出发,沿对角线OD以每秒1个单位长度的速度向点D运动,直到点D为止;动点Q同时从点D出发,沿对角线DO以每秒1个单位长度的速度向点O运动,直到点O为止.设两个点的运动时间均为t秒.当点P,Q运动至四边形CPAQ为矩形时,请直接写出此时t的值.
【分析】(1)利用待定系数法求解即可;
(2)求出D点坐标,根据CD=OA,OA∥CD,即可证四边形OADC是平行四边形;
(3)先证四边形CPAQ为平行四边形,根据对角线相等确定PQ的长度,再根据P、Q的位置分情况计算出t值即可.
【解答】(1)解:∵直线y=kx+15(k≠0)经过点C(3,6),
∴3k+15=6,
解得k=﹣3,
即直线的解析式为y=﹣3x+15,
当y=0时,x=5,
∴A(5,0);
(2)证明:∵线段CD平行于x轴,
∴D点的纵坐标与C点一样,
又∵D点在直线上,C(3,6),
当y=6时,x=8,
即D(8,6),
∴CD=8﹣3=5,
∴OA=5,
∴OA=CD,
又∵OA∥CD,
∴四边形OADC是平行四边形;
(3)解:t的值为或;理由如下:
由(2)知四边形OADC是平行四边形,
∴OD与AC互相平分,
又∵P点和Q点的运动速度相同,
∴PQ与AC互相平分,
∴四边形CPAQ为平行四边形,
∵D(8,6),
∴OD=10,
当0≤t≤5时,PQ=10﹣2t,
当5≤t≤10时,PQ=2t﹣10,
当点P,Q运动至四边形CPAQ为矩形时,PQ=AC,
∵,
当0≤t≤5时,,
解得,
当5≤t≤10时,,
解得,
综上,当点P,Q运动至四边形CPAQ为矩形时,t的值为或.
【点评】本题主要考查一次函数的性质,平行四边形的性质和矩形的性质,勾股定理等知识,熟练掌握待定系数法求解析式,平行四边形的性质和矩形的性质是解题的关键.
类型四 建立直角坐标系的问题
9.(2024春•新县期末)课题学习:用函数模型解几何题.
(1)方法体会:如图①,在正方形ABCD和正方形CEFG中,点D在CG上,BC=1,CE=3,H是AF与CG的交点,那么EH的长是多少?解:以点B为坐标原点O,以BE,BA所在直线分别为x轴、y轴,建立平面直角坐标系,如图②由题意可知点A的坐标为(0,1),点F的坐标为(4,3),则直线AF的解析式为 ;请同学们根据点H是AF与CG的交点,求出点H的坐标为 ;进而求得EH的长为 .
(2)解决问题:如图③,在正方形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,点E是OD的中点,连接CE并延长交AD于点G,作∠ECF=90°,且CE=CF,连接EF,点H为EF的中点.连接OH,求的值.
【分析】(1)根据正方形的性质,平面直角坐标系特点可得点A的坐标为(0,1),点F的坐标为(4,3),运用持定系数法可求出解析式,当x=1时,可得,在Rt△CEH中,运用勾股定理可得EH的值;
(2)如图,以点O为坐标原点,以过点O,平行于AB的直线为x轴,以平行于AD的直线为y轴,建立平面直角坐标系,过点E作EM⊥CD于点M,过点F作FN⊥DC延长线于点N,设正方形的边长为2,可得,运用待定系数法可求出直线CE的解析式,当x=﹣1时,求出点G的坐标,根据两点之间距离公式可得EG,根据题意可证△MCE≌△NFC,可得点F的坐标,由此可得,求出OH的值,由此即可求解.
【解答】解:(1)∵四边形ABCD,四边形CEFG都是正方形,
∴AB=BC=CD=AD=1,CE=EF=FG=CG=3,
∴点A的坐标为(0,1),点F的坐标为(4,3),
设直线AF的解析式为y=kx+b(k≠0),
∴,
解得,
∴直线AF的解析式为,
当x=1时,,
∴,
∴,
在Rt△CEH中,,
故答案为:;;;
(2)如图所示,以点O为坐标原点,以过点O,平行于AB的直线为x轴,以平行于AD的直线为y轴,建立平面直角坐标系,过点E作EM⊥CD于点M,过点F作FN⊥DC延长线于点N,设正方形的边长为2,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=BC=CD=AD=2,
∴C(1,1),D(﹣1,1),
∵点E是OD的中点,
∴,,
设直线CE的解析式为y=kx+b(k≠0),
∴,
解得,
∴直线CE的解析式为,
当x=﹣1时,,
∴,
∴,,,
∵∠BCD=∠ECF=90°,
∴∠MCE+∠FCN=∠FCN+∠CFN=90°,
∴∠MCE=∠NFC,且CE=CF,
∴△MCE≌△NFC(AAS),
∴,,
∴,且,
∵点H为EF的中点,
∴点H的横坐标为,纵坐标为,
∴,
∴,
∴.
【点评】本题考查考查四边形的综合应用,主要考查正方形的性质,平面直角坐标系的特点,勾股定理,待定系数法求一次函数解析式,全等三角形的判定和性质等知识的综合,掌握正方形的性质,平面直角坐标系的特点,全等三角形的判定和性质,图形结合分析是解题的关键.
1
学科网(北京)股份有限公司
$$
专题23 一次函数与几何图形综合(原卷版)
类型一 面积问题
1.(2023•禹会区二模)如图,平面直角坐标系中,在直线y=x+1和x轴之间由小到大依次画出若干个等腰直角三角形(图中所示的阴影部分),其中一条直角边在x轴上,另一条直角边与x轴垂直,则第100个等腰直角三角形的面积是 .
2.(2024春•益阳期末)如图,直线y=2x+4与x轴交于点A,与y轴交于点B,点D、E分别为OB、AB的中点,连接OE,过点D作CD∥OE交x轴于点C,则四边形OCDE的面积为 .
3.(2024春•临川区校级月考)如图,直线y=kx+b与x轴相交于点A(4,0),与y轴相交于点B,直线y=2x﹣1与直线AB相交于点C(m,3),交x轴于点D.
(1)求直线AB的解析式;
(2)求直线y=2x﹣1、直线AB和x轴所围成的三角形的面积;
(3)根据图象,直接写出关于x的不等式2x﹣1<kx+b的解集.
4.(2024秋•惠山区期末)如图,直线l与x轴、y轴分别交于点A(3,0)、点B(0,2),以线段AB为直角边在第一象限内作等腰直角三角形ABC,∠BAC=90°,点P(1,a)为坐标系中的一个动点.
(1)请直接写出直线l的表达式;
(2)求出△ABC的面积;
(3)当△ABC与△ABP面积相等时,求实数a的值.
类型二 一次函数中的一线三垂直模型
5.(2022•西湖区校级开学)(1)模型建立:如图1,等腰直角三角形ABC中,∠ACB=90°,CB=CA,直线ED经过点C,过A作AD⊥ED于D,过B作BE⊥ED于E.求证:△BEC≌△CDA;
(2)模型应用:已知直线y=2x+4与y轴交于A点,与x轴交于B点,在AB左侧过点B作线段BC,使BC=AB,BC⊥AB,过点A,C作直线,求直线AC的解析式;
(3)如图3,矩形ABCO,O为坐标原点,B的坐标为(6,4),A,C分别在坐标轴上,P是线段BC上动点,已知点D在第一象限,且是直线y=2x﹣5上的一点,若△APD是不以A为直角顶点的等腰直角三角形,请直接写出所有符合条件的点D的坐标.
类型三 图形存在性问题
6.(2023•徐州二模)函数yx﹣3的图象与x轴、y轴分别交于A、B两点,点C在x轴上.若△ABC为等腰三角形,则满足条件的点C共有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
7.(2022春•德宏州期末)如图,在平面直角坐标系中,直线与x轴,y轴分别交于A,C两点.
(1)求出A,C两点的坐标;
(2)若点B的坐标为(﹣2,0),将线段AC沿着直线AB平移,使得点A落在点B处,此时点C的对应点为点D,可得到四边形ABDC.请判断四边形ABDC的形状,并说明理由;
(3)若点M为x轴上一点,点N为坐标平面内另一点,以A,C,M,N为顶点的四边形是菱形,请直接写出所有符合条件的点N的坐标.
8.(2024秋•五华县期中)如图,平面直角坐标系中,O是坐标原点,直线y=kx+15(k≠0)经过点C(3,6),与x轴交于点A,与y轴交于点B.线段CD平行于x轴,交直线于点D,连接OC,AD.
(1)填空:k= ,点A的坐标是 ;
(2)求证:四边形OADC是平行四边形;
(3)动点P从点O出发,沿对角线OD以每秒1个单位长度的速度向点D运动,直到点D为止;动点Q同时从点D出发,沿对角线DO以每秒1个单位长度的速度向点O运动,直到点O为止.设两个点的运动时间均为t秒.当点P,Q运动至四边形CPAQ为矩形时,请直接写出此时t的值.
类型四 建立直角坐标系的问题
9.(2024春•新县期末)课题学习:用函数模型解几何题.
(1)方法体会:如图①,在正方形ABCD和正方形CEFG中,点D在CG上,BC=1,CE=3,H是AF与CG的交点,那么EH的长是多少?解:以点B为坐标原点O,以BE,BA所在直线分别为x轴、y轴,建立平面直角坐标系,如图②由题意可知点A的坐标为(0,1),点F的坐标为(4,3),则直线AF的解析式为 ;请同学们根据点H是AF与CG的交点,求出点H的坐标为 ;进而求得EH的长为 .
(2)解决问题:如图③,在正方形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,点E是OD的中点,连接CE并延长交AD于点G,作∠ECF=90°,且CE=CF,连接EF,点H为EF的中点.连接OH,求的值.
1
学科网(北京)股份有限公司
$$