2026年广东省深圳市中考数学压轴提升训练 三
2026-06-09
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摘要:
**基本信息**
聚焦中考压轴题,融合几何变换与函数思想,构建“问题情境-模型转化-多解验证”的解题体系,强化知识间的逻辑关联与方法迁移。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|几何综合|12题(如1、4、20)|辅助线构造、相似转化、动态轨迹分析|从特殊图形性质到一般几何关系,渗透转化与数形结合思想|
|函数应用|8题(如2、21、28)|待定系数法、分段函数建模、参数分类讨论|函数图像与性质→实际问题抽象→数学模型求解|
|动态问题|5题(如19、31、37)|运动过程分段、临界点分析、方程思想|静动态转化,以不变量为核心建立等量关系|
内容正文:
2026年深圳中考压轴提升训练三
一.选择题(共6小题)
1.如图,菱形ABCD中,∠A=45°,DH⊥AB,垂足为H,点P在线段DH上,过点P作MN∥AB,S△DMP=S△HNP,则的值为( )
A. B. C.1 D.
2.如图是李明在学校数学推理社团课的部分笔记,请根据笔记推理过程计算:1+3+32+33+⋯+32024=( )
A. B. C. D.
3.如图,在四个相同的4×4正方形网格中,分别作一个顶点均在格点上的平行四边形ABCD,其中边CD上的高最小的是( )
A. B.
C. D.
4.边长为4的正方形ABCD中,点E,F分别是BC,CD边上的动点,且BE=CF,AE与BF相交于点G,当CG长最小时,BE的长是( )
A.2 B. C. D.
5.如图,在平面直角坐标系中,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点E,其中A、C的坐标分别为(﹣3,2)、(﹣6,8).反比例函数0)的图象经过点A,将矩形ABCD向右平移,当点E落在这个反比例函数的图象上时,平移的距离为( )
A. B. C. D.
6.如图,直线l1、l2表示一条河的两岸,且l1∥l2,现要在这条河上建一座桥,使得村庄A经桥过河到村庄B的路程最短,现两位同学提供了两种设计方案,下列说法正确的是( )
方案一:
①将点A向上平移d得到A';②连接A'B交l1于点M;③过点M作MN⊥l1,交l2于点N,MN即桥的位置.
方案二:
①连接AB交l1于点M;②过点M作MN⊥l1,交l2于点N.MN即桥的位置.
A.唯方案一可行 B.唯方案二可行
C.方案一、二均可行 D.方案一、二均不可行
二.填空题(共13小题)
7.如图,矩形护栏ABCD中,竖直方向加装4条平行且等距的钢条(任意相邻钢条间距相等,钢条粗细不计),连接AC交第一根钢条于点E,连接DE并延长交AB于点F,若AB=60cm,则AF的长度为 cm.
8.如图,在△ABC中,AB=3,AC=5,,,则AD= .
9.如图,矩形ABCD绕点A顺时针旋转使得CD的对应边C′D′刚好经过点B,连接DD′,若AB=5,AD=4,则DD′= .
10.等边三角形ABC中,D为边BC上一点,且BD:DC=5:3,将△ABD沿AD翻折,得到△AB′D,B′D与AC交于F点,则 .
11.如图,已知Rt△ABO中,AO=6,,△ABC与△ABO 关于AB所在直线对称,反比例函数恰好经过点C,则k= .
12.如图,在菱形ABCD中,点E是边CD的中点,点F是BE的中点,AF的延长线交边BC于点H,若CF⊥DF,则的值为 .
13.如图,已知点A(1,0),点B(0,3)分别在x轴和y轴上;将线段AB绕点A顺时针旋转90°至线段AC,连BC,将△ABC沿x轴正方向平移至△DEF;当双曲线恰好同时经过点E,F时,k的值等于 .
14.如图,△ABC中,,点D是BC上一点,,连接AD,沿着AD翻折得到△AED,AE交BC于点F,延长ED交AC于点G,若EG∥AB,DF=3,则AD= .
15.如图,在平面直角坐标系中,四边形ABCO为平行四边形,点A落在反比例函数图象上,点B落在反比例函数y图象上,延长BA交y轴于点D,若四边形ACOD的面积为3,则k的值为 .
16.如图,在平面直角坐标系中,A、B两点在反比例函数的图象上,延长AB交x轴于点C,且AB=BC,D是第二象限一点,且DO∥AB,若△ADC的面积是12,则k的值为 .
17.如图,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=90°,BD=BC,点E在线段CD上且满足CE=4ED,AE与BD交于点F,若∠EAC=∠DBC,则tan∠DBC= .
18.如图,在△ABC中,AB=AC,AD平分∠BAC,连接BD并延长至点E,使得BD=DE,连接AE,恰好有AE⊥DE.若,则 .
19.如图,已知△ABC中三边长分别为AB=2,AC=3,,动点D在边BC上运动,过点D作DE⊥AB,DF⊥AC,垂足分别为E、F,则EF的最小值为 .
三.解答题(共24小题)
20.如图,在△ABC中,点D是BC边的中点,过点D作直线DE⊥AC,垂足为点E,DE交AB的延长线于点F.以AB为直径作⊙O,⊙O恰好经过点D.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)若⊙O的半径为5,,求△CDE的面积.
21.如图1,一个小球以v0=10cm/s的初速度,在一条足够长且平直的轨道上运动.轨道初段AC绝对光滑;除AC段外,剩下轨道粗糙.小球在绝对光滑轨道上不存在阻力;在粗糙轨道上,存在恒定的摩擦力,速度会逐渐减小,直至停止.小球运动过程中,其速度v(cm/s)与时间t(s)之间的关系如图2所示,其路程s(cm)与时间t(s)之间的关系如图3所示(PQ段是抛物线的一部分).
(1)轨道初段AC的总长为 cm;并求出小球在粗糙轨道(图中射线CB上)运动时,v(cm/s)与t(s)之间的关系式(不要求写出自变量取值范围).
(2)①若测得小球从开始出发到最终停止,行进的总路程为140cm,求抛物线的函数关系式.
②延长线段OP,如果直线OP与抛物线有且只有一个交点,且直线OP不与抛物线对称轴平行,则称线段OP与抛物线光滑连接.请你通过计算和推理判断线段OP与抛物线是否光滑连接?
(3)在(2)的条件下,在射线CB上,是否存在一节长为9cm的轨道段,使得小球在通过该段过程中,所用时间恰好为1s.若存在,请求出这节轨道的起点与点A之间的距离;若不存在,请说明理由.
22.如图,A,B,C,D是圆O上的四个点,AB是直径,连接AC,直线BF是圆O的切线,CB=CD.
(1)求证:∠DAB=2∠CBF;
(2)尺规作图:过点C作圆O的切线l.
(保留作图痕迹,不写作法)
23.在数学文化长河中,蕴藏着诸多精妙的比例关系,除广为人知的黄金分割外,白银分割亦是一颗璀璨的明珠.白银分割是指:若存在两点C、D将线段AB分割为两条等长的较长线段及一条较短线段,满足比例关系:,则称线段AB被点C、D白银分割,点C、D叫做线段AB的白银分割点,该比值叫做白银比.
根据分割形态差异,可分为两类经典情形:
对称型分割﹣当两条等长的较长线段分居较短线段两侧时(如图1),构成对称型白银分割;
邻接型分割﹣当两条等长的较长线段相邻排列时(如图2),构成邻接型白银分割.
(1)以对称型分割为例,类比黄金比的求解方法探究白银比.如图1,设AB=1,AC=BD=x.求x的值,写出必要的解答过程(结果保留根号).
(2)如图3,点C为线段AB靠近点A的白银分割点,在只考虑对称型分割的情形下请利用尺规作图,作出线段AN靠近点A的白银分割点P.不写作法,保留作图痕迹.
24.如图,已知AB是⊙O的直径,AC是⊙O的弦,点D在⊙O外,延长DC,AB相交于点E,过点D作DF⊥AB于点F,交AC于点G,DG=DC.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)若⊙O的半径为6,点F为线段OA的中点,CE=8,求DF的长.
25.【问题情境】
(1)如图1,圆与大正方形的各边都相切,小正方形是圆的内接正方形,那么大正方形面积是小正方形面积的几倍?小昕将小正方形绕圆心旋转45°(如图2),这时候就容易发现大正方形面积是小正方形面积的 倍.由此可见,图形变化是解决问题的有效策略;
【操作实践】
(2)如图3,图①是一个对角线互相垂直的四边形,四边a、b、c、d之间存在某种数量关系.小昕按所示步骤进行操作,并将最终图形抽象成图4.请你结合整个变化过程,直接写出图4中以矩形内一点P为端点的四条线段之间的数量关系;
【探究应用】
(3)如图5,在图3中“④”的基础上,小昕将△PDC绕点P逆时针旋转,他发现旋转过程中∠DAP存在最大值.若PE=8,PF=5,当∠DAP最大时,求AD的长;
(4)如图6,在Rt△ABC中,∠C=90°,点D、E分别在边AC和BC上,连接DE、AE、BD.若AC+CD=5,BC+CE=8,求AE+BD的最小值.
26.综合与实践
深圳自然博物馆位于广东省深圳市坪山区燕子湖片区,共划分为陈列展览区、藏品保管保护区、公共服务区、科普教育区、综合业务与学术研究区以及地下车库和设备用房六大功能部分,是深圳市“新时代十大文化设施”之一,建成后将成为粤港澳大湾区首座大型综合类自然博物馆,填补了该区在综合类自然博物馆方面的空白.坪山区某中学数学兴趣小组对该项目设计图进行了研究:
把建筑俯视图的一部分抽象为以下图象:曲线OAB、曲线BCD、曲线EFG和曲线GHI,它们均可以看成某二次函数图象的一部分,后三者都可以看成由曲线OAB平移得到,OE的长度为6.如图1,兴趣小组建立平面直角坐标系,已知曲线OAB最高点A点坐标为(4,4).
(1)求曲线OAB所在抛物线的解析式(不需要写自变量的取值范围).
(2)如图2,现在需要在建筑的顶部划出一片矩形区域来做绿化,如图所示,其中PQ∥y轴,求矩形花园周长的最大值.
(3)如图3,为了增强建筑物晚上的整体美观度,如果在建筑的曲线EFG和曲线GHI的外墙上安装具备灯光效果的垂直灯具,假设每个垂直灯具的水平间距为0.6,即RS=0.6,请问至少需要安装垂直灯具 个.
27.如图1,已知等腰三角形ABC的外接圆圆心为点O,AB=AC,BD为⊙O的直径,AD交BC于点E,AE=3,DE=6;
(1)求AB的长;
(2)连OC,求证:四边形ABOC为菱形;
(3)直接写出图2中阴影部分的面积.
28.如图1,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴交于点C(0,3).
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点P是抛物线上的一个动点.
①如图1,若点P在第一象限内,连接PA交直线BC于点D,设△PCD的面积为S1,△ACD面积为S2,若,求点P坐标;
②如图2,抛物线的对称轴与x轴交于点E,过点E作EF⊥BC点F,点Q是对称轴上的一个动点,是否存在以点P,Q,E,F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出点Q的坐标.若不存在,请说明理由.
29.在平面直角坐标系中,对于一次函数y=kx+b(k≠0),若g=y﹣tx(t为常数,t≠0),则称g为y的“t型相关量”.例如:一次函数y=2x+1的“2.5型相关量”为g=(2x+1)﹣2.5x=﹣0.5x+1.
【理解】(1)一次函数y=3x的“t型相关量”为g=5x,则t= ;
【探究】(2)已知g是y=kx+2(k≠0)的“t型相关量”,
①若g是定值,请说明t与k的大小关系,并求出g的值;
②若g随x的增大而增大,试比较t与k的大小关系;
【迁移】(3)类似的,对于二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),若g=y﹣tx,亦称g为y的“t型相关量”.当﹣2≤x≤1时,二次函数y=﹣x2+3tx+t2﹣3的“t型相关量”g的最大值为2,请直接写出t的值.
30.古希腊数学家帕普斯借助反比例函数的图象成功将锐角三等分,作法如下.
1.如图1,建立平面直角坐标系,将已知∠AOB的顶点与原点重合,角的一边OB与x轴正方向重合;
2.绘制函数(x>0)的图象,图象与已知角的另一边OA交于点P;
3.以P为圆心,以2OP为半径作弧,交函数的图象于点R;
4.分别过点P和R作x轴和y轴的平行线,两线交于点M;
5.连接OM,得到∠MOB,这时.
【探究】小明在探究该方法时发现,先以P,R,M为顶点作矩形,再证明矩形的另一顶点Q与O,M共线后,即可推导出请你根据以上思路帮助小明完成证明过程.
证明:如图1,分别过点P和R作y轴和x轴的平行线,两线交于点Q,
∵PM∥QR,PQ∥MR,∠PMR=90°,
∴四边形PQRM为矩形.
设点,,则,Q( ),
于是直线OM的解析式为y= ,
∵,
∴点Q在直线OM上;
连接PR交OM于点N,则N为PR和QM的中点,
∴PN=MN=PO,∴∠PON=∠PNO=2∠PMN,
又∵PM∥OB,
∴∠PMO=∠MOB,∴∠POM=2 ,
∴.
【拓展】小明进一步发现也可以将任意锐角三等分,请证明.
【应用】如图2,在平面直角坐标系中,∠AOB的顶点与原点重合,角的一边OB与x轴正方向重合,另一边与函数交于点A,以A为圆心,2OA为半径作弧,交函数图象于点C,点P为线段AC中点,连接OP,其中,∠OAC=120°,那么k= .
31.四边形ABCD为正方形,以点A为旋转中心,将线段AD绕点A顺时针旋转α(0°<α<90°),得到线段AE,连接线段DE,BE.
(1)如图1,当旋转角α=30°时,∠DEB的度数为 度;
(2)如图2,当旋转角α由小变大时,∠DEB的度数 (填“变大”,“变小”,或“不变”),请说明理由;
(3)如图3,延长DE,过点B作BF⊥DE的延长线于点F,连接CF.求线段DE与CF的数量关系,并证明你的结论;
(4)如图4,正方形的边长为2,在(3)的条件下,当旋转角α从0°旋转到90°,请直接写出线段CF扫过的面积.
32.数学兴趣小组在学习二次函数后,发现二次函数中字母系数与其图象有直接联系,他们借助学习函数的经验,对二次函数y=x2﹣2mx+m(m为常数)进行研究.
【特例分析】
(1)数学兴趣小组分别取m=1,2,3三个特殊值进行特例研究.
①确定表达式:
当m=1时,y1=x2﹣2x+1,当m=2时,y2=x2﹣4x+2,当m=3时,y3= ;
②画函数图象:
平面直角坐标系中已画出y1和y2的图象,请你在同一坐标系中画出y3的图象;
【性质探究】
(2)数学兴趣小组通过观察图象得到猜想:不论m为何值,二次函数y=x2﹣2mx+m图象经过点.请问这个猜想是否正确?请说明理由.
【性质应用】
(3)已知点A(﹣2,﹣5),B(2,﹣1),若二次函数y=x2﹣2mx+m图象与线段AB有且只有一个交点,求m的取值范围.
33.如图,已知二次函数的图象与x轴交于点O,A.
(1)线段OA的长度为 ;
(2)将函数y1的图象沿x轴正方向平移m(m>0)个单位得到函数y2的图象,平移后点O,A的对应点为B,C.当点A在点B的左边时,函数y1,y2的图象交于点P,若AB=2,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,过y1的图象顶点作x轴的平行线l,将直线l向下平移,当直线l与函数y1,y2的图象有四个不同的交点时,假设这四个交点的横坐标从左往右依次为x1,x2,x3,x4,请判断x4﹣x3+x2﹣x1是否存在最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,说明理由.
34.太阳灶是利用凹面镜会聚光的性质把太阳能收集起来,用于做饭、烧水的一种器具.目前应用最广泛的聚光式太阳造是利用镜面反射汇聚阳光,如图1,这种太阳灶的镜面设计,可以看成是抛物线绕其对称轴旋转一周所得的旋转抛物面,其原理是,如图2,若有一束平行光沿对称轴方向射向这个抛物面,则反射光线都会集中反射到一特殊点(即抛物线的焦点)的位置,于是形成聚光,达到加热的目的.若抛物线的表达式为y=ax2,则抛物线的焦点为.
(1)已知在平面直角坐标系中,某款太阳灶抛物线的表达式为,则焦点的坐标是 ;
(2)如图3,用一过抛物线对称轴的平面截抛物面,将所截得的抛物线放在平面直角坐标系中,对称轴与y轴重合,顶点与原点重合,若太阳灶采光面的直径AB为1.5米,凹面深度CD为0.25米,求抛物线的表达式 ;
(3)如图4,在(2)的条件下,MN为平行于y轴的入射光线,NF为反射光线,N为切点,F为焦点,当∠MNG=∠FNG=22.5°时,求点N的横坐标;
(4)如图5,在(1)的条件下,点E是焦点,α表示太阳灶边缘(最远程)反射光同对称轴的夹角,当α为45°时,求点B的坐标.
35.(1)如图1,在矩形ABCD中,AD=10,将AD沿DF折叠,A的对应点E恰好落在BC边上.若,求BE.
(2)如图2,在矩形ABCD中,E为BC边上的一点,∠ADE=2∠BAE,,BE=2,求AB.
(3)如图3,在(2)的条件下,F是射线EA上的一点,且,求.
36.【定义】若平行四边形的一条内角平分线平分它的一条边,则该平行四边形称为“角分平行四边形”,该角平分线称为“角分线”.
例如:如图1,在▱ABCD中,∠BAD的角平分线AE交BC于点E,若E为BC边的中点,则称▱ABCD是“角分平行四边形”,AE是“角分线”.
【性质】(1)如图1,从定义上我们可以得到“角分平行四边形ABCD”具有“平行四边形,AE平分∠BAD,BE=CE”的基本性质,除此之外,还有其它性质吗?请写出其中一条性质,并说明理由.
【判定】(2)如图2,在▱ABCD中,AD=2AB.求证:四边形ABCD是“角分平行四边形”.
【应用】(3)现计划在如图3所示的“角分平行四边形”ABCD绿地上进行景观美化,其中小路AE是它的“角分线”,另一条小路CM与边AB交于点M,且BM=2AM,在△AMN和△CEN区域种植同品种的花卉,若△AMN区域的花卉种植费用为a元,求△CEN区域的花卉种植费用(用含有a的式子表示).
37.在菱形ABCD中,点E为射线BC(不与B点重合)上一动点,连接AE,点F为AE中点,连接BF,将△ABF沿BF翻折得到△GBF,连接GE.
(1)如图1,连接AG,GE与AG的位置关系是 ;GE与BF的位置关系是 ;
(2)如图2,若∠D=60°,当点E运动到BC中点时,求的值;
(3)已知AB=6,∠D=60°,若∠AEG=60°,则CE的长为 .
38.如图1,点P是▱ABCD(AD>AB)对角线BD上的一点(BP>PD),且使得∠ABP=∠APB,连接AP并延长,交CD于点E.
(1)若,求的值.
(2)如图2,将△ADP沿AB方向平移到△BCM,求证:∠ADB=∠MDB.
(3)如图3,连接PC,取PC的中点M,连接DM交AE于点F,若,求的值.
39.综合与实践
【发现问题】在进行综合与实践活动时,学习小组发现生活中常用的A4纸是一个长与宽的比为的矩形.
【定义】若一个四边形为矩形,且长与宽的比为,则这个四边形为类A4矩形.
【提出问题】如何用不同形状的纸折一个类A4矩形?
【分析并解决问题】
(1)学习小组利用一张A4纸ABCD对折一次,使AB与DC重合,折叠过程如图1所示,其中AB=a,.求证:四边形CDMN是类A4矩形;
(2)学习小组利用一张正方形纸片ABCD折叠2次,展开后得折痕BD,DE,再将其沿FG折叠,使得点B与点E重合,折叠过程如图2所示.求证:四边形CDFG是类A4矩形;
【拓展】
(3)如图3,四边形ABCD纸片中,AC垂直平分BD,,BD=10,点E,F,G,H分别是边AB,BC,CD,DA上的点,将四边形ABCD纸片沿EF折叠,使得点B的对应点落在BD上,再沿FG,GH折叠,使得点C,D的对应点分别落在AC,BD上,若四边形EFGH是类A4矩形,请直接写出EF的值.
40.将线段AB绕点A逆时针旋转两次,分别得到线段AC和线段AD,连接BC,CD,过点D作DH⊥BC交射线BC于点H.
(1)如图1,若∠DAB=90°,∠CAB=50°.求∠HDC的度数;
(2)如图2,若∠DAB=90°,90°<∠CAB<180°,将线段DA绕点D逆时针旋转90°至线段DE,连接EH,请探究EH与BC的数量关系,并说明理由;
(3)如图3,若∠DAB=60°,0°<∠CAB<180°,AB=6,请延长射线BC与射线AD交于点F,当B时,求HC的长度.
41.综合与实践
【问题情境】
求方程x2+12x﹣15=0的解,就是求二次函数y=x2+12x﹣15的图象与x轴交点的横坐标.为了估计这个方程的解,小亮取了自变量x的4个值,再分别算出相应的y值,列表得:
x的值
0
1
2
3
y=x2+12x﹣15的值
﹣15
﹣2
13
30
小亮通过分析得出结论:方程必有两个解,其中一个解大于1且小于2,设这个解为x,即1<x<2.
进一步取值,得到如表:
x的值
1.0
1.1
1.2
1.3
y=x2+12x﹣15的值
﹣2
﹣0.59
0.84
2.29
得出结论:1.1<x<1.2.
【操作判断】
(1)若方程ax2+bx+c=0(a<0)在实数范围内有两个解x1、x2(其中x1<x2)
根据下列表格
x的值
1
1.5
2
2.5
ax2+bx+c的值
﹣5
﹣1
4
10
你能得出 的大致范围(填“x1”或“x2”);请你写出这个解的取值范围: ;
【实践探究】
已知二次函数y=x2﹣(3+n)x+3n+4的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B左侧).
(2)若其中一个交点的横坐标x满足5<x<6,求出n的取值范围.
(3)不论n为何值,二次函数y=x2﹣(3+n)x+3n+4必过定点E.
①求E点坐标;
②连结AE、BE,若∠AEB=45°,请求出n的值.
42.定义:在▱ABCD中,如果有一条对角线的长等于其中一条边的长,则称这个平行四边形为“N字平行四边形”.
(1)下面的图形中是“N字平行四边形”的有: ;
A.正方形
B.矩形
C.有一个角是60°的菱形
D.有一个角是60°的平行四边形
E.有一个角是45°的平行四边形
(2)在“N字平行四边形”中,∠A=45°,AB>BC,则 ;
(3)如图1,在“N字平行四边形ABCD”中,∠B=75°,AB=AC=8,点F是AB边上一点,FG∥AC,FG与DC的延长线交于点G,若▱AFGC为“N字平行四边形”,求AF的值;
(4)如图2,在矩形ABCD中,点E、F分别是BC边和AD边上的点,四边形BEDF为“N字平行四边形”,若AB=2AF,求的值.
43.民间艺术起源于春秋,兴盛于明清,发展于现代,以功力深厚、技艺精湛著称于世.如图(1),“空中飞人“是杂技表演的压轴节目,表演惊险刺激,极具观赏性,深受观众好评.如图(2),演员从浪桥的旋转木梯点F处抛出(将身体看成一个点,身体摆动忽略不计)飞到吊下的平台AB上,其飞行路线可看作抛物线的一部分.下面有一张平行于地面的保护网MN,以保护演员的安全.建立如图所示的平面直角坐标系,已知;点A的坐标为(0,8),OC=11.4m,CE=2.1m,,∠FEC=135°,AB=1m.
(1)当抛物线过点B,且与y轴交于点H(0,6)时,点F的坐标为 ,抛物线的解析式为 ;
(2)在(1)的条件下,若点N的坐标为,为使演员在演出时不受伤害,求保护网MN(线段MN)的长度至少为多少米;
(3)设该抛物线的表达式为y=ax2﹣8ax+c,若抛射点F不变,为保证演员表演时落在平台AB上(即抛物线与线段AB有交点),请直接写出a的取值范围.
2026年深圳中考压轴提升训练三
参考答案与试题解析
一.选择题(共6小题)
1.如图,菱形ABCD中,∠A=45°,DH⊥AB,垂足为H,点P在线段DH上,过点P作MN∥AB,S△DMP=S△HNP,则的值为( )
A. B. C.1 D.
【分析】设DP=m,PH=n,由DH⊥AB于点H,MN∥AB,得∠MPD=∠AHD=90°,由四边形ABCD是菱形,∠A=45°,得∠PMD=∠A=45°,则∠PDM=∠HDA=∠A=45°,所以MP=DP=m,MN=AB=ADmn,所以PNm﹣mn,由S△DMP=S△HNP,得m2n(m﹣mn),则mn,所以,于是得到问题的答案.
【解答】解:设DP=m,PH=n,则DH=m+n,
∵DH⊥AB于点H,点P在线段DH上,过点P作MN∥AB,
∴∠MPD=∠AHD=90°,
∵四边形ABCD是菱形,∠A=45°,
∴∠PMD=∠A=45°,AD∥BC,AB=AD,
∴∠PDM=∠HDA=∠A=45°,四边形ABNM是平行四边形,
∴MP=DP=m,AH=DH,
∴MN=AB=ADmn,
∴PN=MN﹣MPm﹣mn,
∵S△DMPMP•DPm2,S△HNPPH•PNn(m﹣mn),且S△DMP=S△HNP,
∴m2n(m﹣mn),
整理得(mm)(m+n)=0,
∴mn或m=﹣n(不符合题意,舍去),
∴,
故选:D.
【点评】此题重点考查菱形的性质、平行四边形的判定与性质、等腰直角三角形的判定与性质、勾股定理、根据面积等式求线段的长度等知识与方法,推导出MN=AB=AD是解题的关键.
2.如图是李明在学校数学推理社团课的部分笔记,请根据笔记推理过程计算:1+3+32+33+⋯+32024=( )
A. B. C. D.
【分析】令S=1+3+32+33+⋯+32024,求出3S=3+32+33+⋯+32025,两式求差求出2S=32025﹣1,求出S.
【解答】解:令S=1+3+32+33+⋯+32024,
3S=3+32+33+⋯+32025,
3S﹣S=32025﹣1,
所以2S=32025﹣1,
所以S.
故选:A.
【点评】本题考查了有理数的混合运算,解决本题的关键是按照示例计算即可.
3.如图,在四个相同的4×4正方形网格中,分别作一个顶点均在格点上的平行四边形ABCD,其中边CD上的高最小的是( )
A. B.
C. D.
【分析】分别求出CD边上的高判断即可.
【解答】解:A、平行四边形ABCD的面积=6,CD边上的高;
B、平行四边形ABCD的面积=8,CD边上的高;
C、正方形ABCD,CD边上的高为,
D、平行四边形ABCD的面积=8,CD边上的高.
∵,
故选:A.
【点评】本题考查作图﹣基本作图,解题的关键是理解题意,正确计算.
4.边长为4的正方形ABCD中,点E,F分别是BC,CD边上的动点,且BE=CF,AE与BF相交于点G,当CG长最小时,BE的长是( )
A.2 B. C. D.
【分析】根据SAS证明△ABE≌△BCF得∠AGB=90°,取AB的中点G,连接HG,CG,首先证明G点的运动轨迹为以AB为直径,AB中点为圆心的圆,当C,G,H共线时,CG的值最小.
【解答】解:∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=BC,∠ABC=∠BCD=90°,
在△ABE和△BCF中,
,
∴△ABE≌△BCF(SAS),
∴∠BAE=∠CBF,
∵∠ABF+∠CBF=90°,
∴∠ABF+∠BAE=90°,
∴∠AGB=90°,
取AB的中点H,连接GH,CG.
∵A、B为定点,
∴G点的运动轨迹为以AB为直径,AB中点H为圆心的圆,当C,G,H共线时,CG的值最小,
∵AB=BC=4,
∴BH=GH2,
由勾股定理得,CH2,
∴CG=CH﹣GH=22,
∵GH=BH,
∴∠HGB=∠HBG,
∵CD∥AB,
∴∠CFG=∠HBG,
∵∠CGF=∠HBG,
∴∠CFG=∠CGF,
∴CF=CG=22,
∵BE=CF,
∴BE=22.
故选:C.
【点评】22.
5.如图,在平面直角坐标系中,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点E,其中A、C的坐标分别为(﹣3,2)、(﹣6,8).反比例函数0)的图象经过点A,将矩形ABCD向右平移,当点E落在这个反比例函数的图象上时,平移的距离为( )
A. B. C. D.
【分析】利用中点坐标公式先求出点E的坐标,再根据平移性质求出平移后点E的横坐标,根据两点间的距离公式求出平移的距离即可.
【解答】解:∵点A(﹣3,2)在反比例函数图象上,
∴反比例函数的解析式为y,
∵A、C的坐标分别为(﹣3,2)、(﹣6,8),
∴E(,5),
∵将矩形ABCD向右平移,点E落在这个反比例函数的图象上,
∴平移后点E的纵坐标不变,
当y=5时,x,
∴平移后点E的横坐标为,
∴矩形平移的距离为().
故选:A.
【点评】本题考查了反比例函数图象上点的坐标特征、矩形的性质,熟练掌握以上知识点是关键.
6.如图,直线l1、l2表示一条河的两岸,且l1∥l2,现要在这条河上建一座桥,使得村庄A经桥过河到村庄B的路程最短,现两位同学提供了两种设计方案,下列说法正确的是( )
方案一:
①将点A向上平移d得到A';②连接A'B交l1于点M;③过点M作MN⊥l1,交l2于点N,MN即桥的位置.
方案二:
①连接AB交l1于点M;②过点M作MN⊥l1,交l2于点N.MN即桥的位置.
A.唯方案一可行 B.唯方案二可行
C.方案一、二均可行 D.方案一、二均不可行
【分析】因为河宽是确定的,要使村庄A经桥过河到村庄B的路程最短,只要AN+BM最短即可,可利用平移解决问题.
【解答】解:河宽是确定的,要使村庄A经桥过河到村庄B的路程最短,只要AN+BM最短即可.
∵AA'垂直于河岸l2,AA′=d,
连接BA′,与另一条河岸相交于M,作MN⊥直线l1,
由平移的性质,知MN∥AA′,且MN=AA′=d,MA′=NA,
根据“两点之间线段最短”,BA′最短,即AN+BM最短.
故方案一符合题意,
故选:A.
【点评】本题考查两点之间线段最短,平移的性质,能够将一些线段进行转化,即用与它相等的线段替代,从而转化成两点之间线段最短的问题是解题的关键.
二.填空题(共13小题)
7.如图,矩形护栏ABCD中,竖直方向加装4条平行且等距的钢条(任意相邻钢条间距相等,钢条粗细不计),连接AC交第一根钢条于点E,连接DE并延长交AB于点F,若AB=60cm,则AF的长度为 15 cm.
【分析】首先利用矩形性质可以证明△AEH∽△CGE,△AEF∽△CED,CD=AB=60cm,然后利用相似三角形的性质即可求解.
【解答】解:如图,矩形护栏ABCD中,AB=60cm,
∴AB∥CD,
∴△AEH∽△CGE,△AEF∽△CED,CD=AB=60cm,
∴AE:EC=AH:GC=1:4,
∴AF:CD=AE:CE=1:4,
∴AFCD=15cm.
故答案为:15.
【点评】此题主要考查了矩形的性质,同时也利用了相似三角形的性质与判定,解题的关键是灵活运用题目已知条件得出结论.
8.如图,在△ABC中,AB=3,AC=5,,,则AD= .
【分析】如图,过C作CH⊥AB交AB的延长线于点H,过D作DG⊥AB交AB的延长线于点G,则DG∥CH,∠H=∠BGD=90°,根据,AC=5,求出CH=3,勾股定理求出AH,结合AB=3,求出BH,证明△BGD∽△BHC,得出,求出BG,DG,AG,再根据勾股定理即可求出AD.
【解答】解:过C作CH⊥AB交AB的延长线于点H,过D作DG⊥AB交AB的延长线于点G,
∵,AC=5,
∴CH=3,
∴,
∵AB=3,
∴BH=AH﹣AB=4﹣3=1,
∵DG∥CH,
∴△BGD∽△BHC,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
故答案为:.
【点评】该题考查了相似三角形的性质和判定,勾股定理,解直角三角形,平行线的判定等知识点,解题的关键是正确作出辅助线.
9.如图,矩形ABCD绕点A顺时针旋转使得CD的对应边C′D′刚好经过点B,连接DD′,若AB=5,AD=4,则DD′= .
【分析】由旋转的性质可得AD=AD'=4,∠AD'B=∠ADC=90°,由勾股定理可得D'B的长,由面积法可求D'F的长,通过证明四边形ADEF是矩形,可得DE=AF,AD=EF=4,即可求解.
【解答】解:如图,过点D'作EF⊥AB于F,交CD于E,
∵矩形ABCD绕点A顺时针旋转使得CD的对应边C′D′刚好经过点B,
∴AD=AD'=4,∠AD'B=∠ADC=90°,
∴D'B3,
∵S△ABD'AB•D'FAD'•D'B,
∴5D'F=4×3,
∴D'F,
∴AF,
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠BAD=∠ADC=90°,
∵EF⊥AB,
∴四边形ADEF是矩形,
∴DE=AF,AD=EF=4,
∴D'E,
∴DD',
故答案为:.
【点评】本题考查了矩形的判定和性质,旋转的性质,勾股定理,灵活运用这些性质解决问题是解题的关键.
10.等边三角形ABC中,D为边BC上一点,且BD:DC=5:3,将△ABD沿AD翻折,得到△AB′D,B′D与AC交于F点,则 .
【分析】根据等边三角形的性质、折叠的性质推出△AFB′∽△DFC,从而求出对应边的比,然后设CD=3a,DF=x,表示出AF与CF的长,再根据B′FCF,求出xa,最后进行计算即可解答.
【解答】解:∵BD:DC=5:3,BC=BD+CD,
∴,
∵△ABC是等边三角形,
∴AB=AC=BC,∠B=∠C=60°,
由折叠得:∠B=∠B′=60°,AB=AB′,BD=B′D,
∴∠C=∠B′,,
∵∠AFB′=∠DFC,
∴△AFB′∽△DFC,
∴,
设CD=3a,则B′D=BD=5a,
∴AB′=8a,
∴AB=AC=AB′=8a,
设DF=x,
∴AFx,
∴CF=AC﹣AF=8ax,B′F=DB′﹣DF=5a﹣x,
∵B′FCF,
∴5a﹣x(8ax),
∴xa,
∴AFxa,CFa,
∴,
故答案为:.
【点评】本题考查了相似三角形的判定与性质,等腰三角形的性质,翻折变换,熟练掌握相似三角形的判定与性质是解题的关键.
11.如图,已知Rt△ABO中,AO=6,,△ABC与△ABO 关于AB所在直线对称,反比例函数恰好经过点C,则k= .
【分析】在Rt△ABO中,根据AO=6,,求出,勾股定理求出AB,连接OC,交AB于点D,过点C作CH⊥x轴,根据对称可得AB⊥OC,OD=CD,得出∠BAO=∠BOC=90°﹣∠OBA,等面积法求出OD,求出OC,根据sin∠BAO=sin∠BOC,求出CH,根据tan∠BAO=tan∠BOC,求出OH,求出点C,根据反比例函数的图象经过点C,即可求解.
【解答】解:∵Rt△ABO中,AO=6,,
∴,,
连接OC,交AB于点D,过点C作CH⊥x轴,
根据对称可得AB⊥OC,OD=CD,
∴,∠BAO=∠BOC=90°﹣∠OBA,
∴,
由条件可知,
解得:CH=4,
∵tan∠BAO=tan∠BOC,则,
解得:,
∴,
由条件可知,
故答案为:.
【点评】本题考查了反比例函数图象上点的坐标特征,勾股定理,轴对称的性质,解直角三角形,正确的作出辅助线是解题的关键.
12.如图,在菱形ABCD中,点E是边CD的中点,点F是BE的中点,AF的延长线交边BC于点H,若CF⊥DF,则的值为 .
【分析】根据题意,结合图形,得到DE=EC=EF=BF,利用△CBE≌△DME,得到BC=MD=2,BE=ME=2,利用△BFG∽△MFD,得到,利用△HFG∽△AFD,得到,从而得到结果.
【解答】解:如图,延长AD交BE的延长线于点M,延长DF交BC于G点,
∵CF⊥DF,点E是边CD的中点,
∴EF=DE=EC,
∵点F是BE的中点,
∴DE=EC=EF=BF,
令DE=EC=EF=BF=1,
则DC=2,BE=2,
∵四边形ABCD为菱形,
∴AM∥BC,
∴∠MDE=∠BCE,
又∵DE=EC,∠DEM=∠CEB,
∴△CBE≌△DME(ASA),
∴BC=MD=2,BE=ME=2,
∵MD∥BG,
∴△BFG∽△MFD,
∴,
∴BGMD,
同理△HFG∽△AFD,
∴,
∴HGAD,
∴CH=BC﹣BG﹣HG=2,
∴CH=GH,
∴FH是Rt△CFG的中线,
∴FH=GH=CH,
∴.
故答案为:.
【点评】本题考查了菱形,相似三角形的判定和性质的应用,熟练掌握相似三角形的性质是解题的关键.
13.如图,已知点A(1,0),点B(0,3)分别在x轴和y轴上;将线段AB绕点A顺时针旋转90°至线段AC,连BC,将△ABC沿x轴正方向平移至△DEF;当双曲线恰好同时经过点E,F时,k的值等于 6 .
【分析】作CG⊥x轴,垂足为G,先证明△AOB≌△CGA得到OA=CG=1,OB=AG=3,C(4,1),设向右平移的距离为m,则E(m,3),F(4+m,1),利用反比例函数图形上点的坐标特征列出方程求出m值,继而得到反比例函数解析式中的k值即可.
【解答】解:如图,作CG⊥x轴,垂足为G,
在△AOB和△CGA中,
,
∴△AOB≌△CGA(AAS),
∴OA=CG=1,OB=AG=3,
∴C(4,1),
设向右平移的距离为m,则E(m,3),F(4+m,1),
∵点E、F都在反比例函数y图象上,
∴3m=4+m,解得m=2,
∴E(2,3),
∴k=6.
故答案为:6.
【点评】本题考查了反比例函数图象上点的坐标特征、坐标与图形的变化﹣平移,熟练掌握以上知识点是关键.
14.如图,△ABC中,,点D是BC上一点,,连接AD,沿着AD翻折得到△AED,AE交BC于点F,延长ED交AC于点G,若EG∥AB,DF=3,则AD= .
【分析】如图,过点A作AH⊥BC于点H.由tanB,可以假设AH=3k,BH=4k,则AB=5k,构建方程求解即可.
【解答】解:如图,过点A作AH⊥BC于点H.
∵tanB,
∴可以假设AH=3k,BH=4k,则AB=5k,
由翻折变换的性质可知∠ADG=∠ADB,CD=DE,
∵AB∥DG,
∴∠BAD=∠ADG,
∴∠BAD=∠BDA,
∴BA= BD=5k,
∵BD:CD=2:3,
∴CD=DE=7.5k,
∵DE∥AB,
∴,
∴,
解得k=1,
∴AH=3,BH=4,BD=5,
∴DH=5﹣4=1,
∴AD.
故答案为:.
【点评】本题考查翻折变换,等腰三角形的判定和性质,勾股定理,平行线分线段成比例定理,解题的关键是学会利用参数构建方程解决问题.
15.如图,在平面直角坐标系中,四边形ABCO为平行四边形,点A落在反比例函数图象上,点B落在反比例函数y图象上,延长BA交y轴于点D,若四边形ACOD的面积为3,则k的值为 6 .
【分析】作BE⊥x轴,垂足为E,由条件可知Rt△ADO≌Rt△CEB,可得S△ADO=S△CEB1,利用条件,根据反比例函数k值的几何意义解答即可.
【解答】解:如图,作BE⊥x轴,垂足为E,
∵四边形ABCO是平行四边形,
∴AO=BC,
∵四边形BDOE是矩形,
∴OD=BE,
∴Rt△ADO≌Rt△CEB(HL),
∴S△ADO=S△CEB1,
∵S四边形ACOD=3,
∴S矩形ODBE=2S四边形ACOD=6,
∴k=6.
故答案为:6.
【点评】本题考查了反比例函数k值的几何意义,平行四边形性质、反比例函数图象上点的坐标特征,熟练掌握以上知识点是关键.
16.如图,在平面直角坐标系中,A、B两点在反比例函数的图象上,延长AB交x轴于点C,且AB=BC,D是第二象限一点,且DO∥AB,若△ADC的面积是12,则k的值为 8 .
【分析】连接OA,OB,过A作AH⊥x轴于H,过B作BG⊥x轴于G,根据平行线分线段成比例定理得到CG=HG,求得AH=2BG,设BB(a,),得到A(,),由OD∥AB,得到S△AOC=S△ADC=12,根据三角形的面积和梯形的面积公式列方程即可得到结论.
【解答】解:连接OA,OB,过A作AH⊥x轴于H,过B作BG⊥x轴于G,
∴AH∥BG,
∵AB=BC,
∴CG=HG,
∴AH=2BG,
∵A、B两点在反比例函数的图象上,
∴设B(a,),
∴A(,),
∵OD∥AB,
∴S△AOC=S△ADC=12,
∴S△AOBS△AOC=6,
∵S△AOH=S△OBGk,
∴S△AOH﹣S△EOH+S△AEB=S△OBG﹣S△EOH+S△AEB,即S四边形AHGB=S△AOB=6,
∴(AH+BG)•HG()×(a)=6,
∴k=8,
故k的值为8,
故答案为:8.
【点评】本题考查了反比例函数系数k的几何意义,反比例函数图象上点的坐标特征,三角形面积的计算,平行线的性质,正确地作出辅助线是解题的关键.
17.如图,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=90°,BD=BC,点E在线段CD上且满足CE=4ED,AE与BD交于点F,若∠EAC=∠DBC,则tan∠DBC= .
【分析】由∠EAC=∠DBC可知点A、B、C、F四点共圆,进而利用圆周角定理导角可得∠AFB=∠ACB=45°,∠BFC=∠BAC=90°,所以∠CFE=∠DFE,进而利用角平分线性质定理可得,据此设参,利用勾股定理求解即可.
【解答】解:∵∠EAC=∠DBC,即∠FAC=∠FBC,
∴点A、B、C、F四点共圆,
∴∠AFB=∠ACB=45°,∠BFC=∠BAC=90°,
∴∠DFE=∠AFB=45°,
∴∠CFE=180°﹣∠BFC﹣∠DFE=45°=∠DFE,
∴EF平分∠DFC,
∴,
设DF=1,则CF=4,
设BF=x,则BD=BC=x+1,
在Rt△BFC中,CF2+BF2=BC2,
即x2+42=(x+1)2,
解得x,
∴tan∠DBC;
故答案为:.
【点评】本题主要考查了四点共圆、勾股定理、解直角三角形等内容,熟练掌握相关知识是解题的关键.
18.如图,在△ABC中,AB=AC,AD平分∠BAC,连接BD并延长至点E,使得BD=DE,连接AE,恰好有AE⊥DE.若,则 .
【分析】延长AD交BC于点H,连接CE,易得AH垂直平分BC,所以BD=CD=DE,进而可得∠BCE=90°,设BC=4x,则BD=CD=DE=3x,分别求出DH、CE,利用cos∠ADE=cos求出AD,最后利用AD∥CE可得.
【解答】解:延长AD交BC于点H,连接CE,
∵AB=AC,AD平分∠BAC,
∴BH=CH,AH⊥BC,即AH垂直平分BC,
∴BD=CD=DE,
∴∠DBC=∠DCB,∠DEC=∠DCE,
∵∠DBC+∠DCB+∠DEC+∠DCE=180°,
∴∠DCB+∠DCE=90°,即∠BCE=90°,
∵,
∴可设BC=4x,则BD=CD=DE=3x,
∴BH=CHBC=2x,
在Rt△BDH中,DHx,
在Rt△BCE中,CE2x,
∵,
∴cos∠ADE,
∴AD,
∵AD⊥BC,CE⊥BC,
∴AD∥CE,
∴;
故答案为:.
【点评】本题主要考查了等腰三角形的性质、相似三角形的判定和性质、勾股定理等内容,熟练掌握相关知识是解题的关键.
19.如图,已知△ABC中三边长分别为AB=2,AC=3,,动点D在边BC上运动,过点D作DE⊥AB,DF⊥AC,垂足分别为E、F,则EF的最小值为 .
【分析】先解△ABC可得∠BAC=60°,再由题易得点A、E、D、F四点共圆,且AD为直径,进而可得∠EOF=120°,所以EFOErAD,当AD最小时,则EF最小,而AD⊥BC时最小,据此求解即可.
【解答】解:过B作BH⊥AC于点H,
设AH=x,则CH=3﹣x,
在Rt△ABH中,BH2=AB2﹣AH2=4﹣x2,
在Rt△BCH中,BH2=BC2﹣CH2=7﹣(3﹣x)2,
∴4﹣x2=7﹣(3﹣x)2,
解得x=1,即AH=1,CH=2,
∴cos∠BAH,
∴∠BAH=60°;
∵∠AED+∠AFD=180°,
∴点A、E、D、F四点共圆,且AD为直径,
取AD中点为O,连接OE、OF,过O作OM⊥EF于点M,
∴∠EOF=2∠BAH=120°,
∴EFOErAD,
∴当AD最小时,则EF最小,而AD⊥BC时最小,
根据等面积可得此时AD,
∴EFAD,即EF最小值为.
故答案为:.
【点评】本题主要考查了勾股定理、解直角三角形、圆周角定理等内容,熟练掌握相关知识是解题的关键.
三.解答题(共24小题)
20.如图,在△ABC中,点D是BC边的中点,过点D作直线DE⊥AC,垂足为点E,DE交AB的延长线于点F.以AB为直径作⊙O,⊙O恰好经过点D.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)若⊙O的半径为5,,求△CDE的面积.
【分析】(1)连接AD、OD,则OD=OB,所以∠ODB=∠ABC,因为AB是⊙O的直径,所以∠ADB=90°,而点D是BC边的中点,则AD垂直平分BC,所以AC=AB,则∠C=∠ABC,推导出∠ODB=∠C,则OD∥AC,所以∠ODE=∠DEC=90°,即可证明DE是⊙O的切线;
(2)由⊙O的半径为5,得AC=AB=10,由sinC,求得ADAC=8,则CD=6,所以DECD,求得CE,则S△CDEDE•CE.
【解答】(1)证明:连接AD、OD,则OD=OB,
∴∠ODB=∠ABC,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ADB=90°,
∵点D是BC边的中点,
∴AD垂直平分BC,
∴AC=AB,
∴∠C=∠ABC,
∴∠ODB=∠C,
∴OD∥AC,
∵DE⊥AC,垂足为点E,
∴∠ODE=∠DEC=90°,
∵OD是⊙O的半径,且DE⊥OD于D,
∴DE是⊙O的切线.
(2)解:∵⊙O的半径为5,AB是⊙O的直径,
∴AC=AB=10,∠ADB=90°,
∵∠DEC=∠ADC=90°,
∴sinC,
∴ADAC10=8,
∴CD6,
∴DECD6,
∴CE,
∴S△CDEDE•CE,
∴△CDE的面积是.
【点评】此题重点考查等腰三角形的性质、线段的垂直平分线的性质、平行线的判定与性质、切线的判定、勾股定理、解直角三角形等知识,正确地添加辅助线是解题的关键.
21.如图1,一个小球以v0=10cm/s的初速度,在一条足够长且平直的轨道上运动.轨道初段AC绝对光滑;除AC段外,剩下轨道粗糙.小球在绝对光滑轨道上不存在阻力;在粗糙轨道上,存在恒定的摩擦力,速度会逐渐减小,直至停止.小球运动过程中,其速度v(cm/s)与时间t(s)之间的关系如图2所示,其路程s(cm)与时间t(s)之间的关系如图3所示(PQ段是抛物线的一部分).
(1)轨道初段AC的总长为 40 cm;并求出小球在粗糙轨道(图中射线CB上)运动时,v(cm/s)与t(s)之间的关系式(不要求写出自变量取值范围).
(2)①若测得小球从开始出发到最终停止,行进的总路程为140cm,求抛物线的函数关系式.
②延长线段OP,如果直线OP与抛物线有且只有一个交点,且直线OP不与抛物线对称轴平行,则称线段OP与抛物线光滑连接.请你通过计算和推理判断线段OP与抛物线是否光滑连接?
(3)在(2)的条件下,在射线CB上,是否存在一节长为9cm的轨道段,使得小球在通过该段过程中,所用时间恰好为1s.若存在,请求出这节轨道的起点与点A之间的距离;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由图3可以得出轨道初段AC的总长,再用待定系数法求出v与t的函数解析式;
(2)①设出抛物线的顶点式,再把点P(4,40)代入解析式求解即可;
②求出OP解析式,再联立直线OP和抛物线所组成的方程组,根据判别式Δ=0得出结论;
(3)假设存在这节轨道,且小球第m秒行驶至轨道起点,则第 (m+1)秒行驶至轨道终点,由小球在通过该段过程中,所用时间恰好为1s,求出m的值,再把m的值代入抛物线解析式求出轨道的起点与点A之间的距离.
【解答】解:(1)由图3可知,轨道初段AC的总长为40cm;
设v=kt+b,
则,
解得,
故,
故答案为:40;v与t之间的关系式为vt+12;
(2)①由题意,Q为顶点,设Q(h,140),
则,
把P(4,40)代入解析式得:,
解得h=24(舍去 h=﹣16),
∴t2+12t﹣4;
②设直线OP表达式:s=k1t,代入P(4,40),有k1=10,
即s=10t,
联立,
得,
∵,
∴直线OP与抛物线有且只有一个交点P,且直线OP不与抛物线对称轴平行,故线段OP与抛物线光滑连接;
(3)假设存在这节轨道,且小球第m秒行驶至轨道起点,则第 (m+1)秒行驶至轨道终点,
由题意得:,
解得:m=5.5,
当m=5.5时,,
∴轨道起点与点A之间的距离为.
【点评】本题考查二次函数的应用,关键是用待定系数法求出函数解析式.
22.如图,A,B,C,D是圆O上的四个点,AB是直径,连接AC,直线BF是圆O的切线,CB=CD.
(1)求证:∠DAB=2∠CBF;
(2)尺规作图:过点C作圆O的切线l.
(保留作图痕迹,不写作法)
【分析】(1)由圆周角定理可得∠ACB=90°,可得∠BAC+∠ABC=90°.由切线的性质可得∠OBF=90°,则∠ABC+∠CBF=90°,可得∠BAC=∠CBF.由已知条件可得∠DAC=∠BAC,则可得∠DAC=∠BAC=∠CBF,进而可得∠DAB=∠DAC+∠BAC=2∠CBF.
(2)结合切线的判定与性质,过点C作OC的垂线l即可.
【解答】(1)证明:∵AB是圆O的直径,
∴∠ACB=90°,
∴∠BAC+∠ABC=90°.
∵直线BF是圆O的切线,
∴∠OBF=90°,
∴∠ABC+∠CBF=90°,
∴∠BAC=∠CBF.
∵CB=CD,
∴∠DAC=∠BAC,
∴∠DAC=∠BAC=∠CBF.
∴∠DAB=∠DAC+∠BAC=2∠CBF.
(2)解:如图,过点C作OC的垂线l,
则直线l即为所求.
【点评】本题考查作图—复杂作图、圆周角定理、切线的判定与性质,解题的关键是理解题意,灵活运用所学知识解决问题.
23.在数学文化长河中,蕴藏着诸多精妙的比例关系,除广为人知的黄金分割外,白银分割亦是一颗璀璨的明珠.白银分割是指:若存在两点C、D将线段AB分割为两条等长的较长线段及一条较短线段,满足比例关系:,则称线段AB被点C、D白银分割,点C、D叫做线段AB的白银分割点,该比值叫做白银比.
根据分割形态差异,可分为两类经典情形:
对称型分割﹣当两条等长的较长线段分居较短线段两侧时(如图1),构成对称型白银分割;
邻接型分割﹣当两条等长的较长线段相邻排列时(如图2),构成邻接型白银分割.
(1)以对称型分割为例,类比黄金比的求解方法探究白银比.如图1,设AB=1,AC=BD=x.求x的值,写出必要的解答过程(结果保留根号).
(2)如图3,点C为线段AB靠近点A的白银分割点,在只考虑对称型分割的情形下请利用尺规作图,作出线段AN靠近点A的白银分割点P.不写作法,保留作图痕迹.
【分析】(1)构建方程求解即可;
(2)如图3中,连接BN,过点C作CP∥BN,射线CP交AN于点P,点P即为所求.
【解答】解:(1)由题意,,
解得x=﹣1(负根已经舍去),
经检验x=﹣1是分式方程的解;
(2)如图3中,点P即为所求.
【点评】本题考查作图﹣应用与设计作图,黄金分割,解题的关键是理解题意,灵活运用所学知识解决问题.
24.如图,已知AB是⊙O的直径,AC是⊙O的弦,点D在⊙O外,延长DC,AB相交于点E,过点D作DF⊥AB于点F,交AC于点G,DG=DC.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)若⊙O的半径为6,点F为线段OA的中点,CE=8,求DF的长.
【分析】(1)连接OC,根据等边对等角和对顶角相等可推出∠OAC=∠OCA,∠DGC=∠DCG=∠AGF,结合DF⊥AB和三角形内角和,从而推出∠OCD=∠OAC+∠AGF=90°,得证;
(2)由(1)可知∠OCE=90°,可证△DFE∽△OCE,推出,再由勾股定理可得OE=10,利用点F为线段OA的中点,可得OF=3,从而得到EF=13,从而得到,即可得到答案.
【解答】(1)证明:连接OC,如图,
∵OA=OC,DG=DC,
∴∠OAC=∠OCA,∠DGC=∠DCG,
∵∠AGF=∠DGC,
∴∠AGF=∠DCG,
又∵DF⊥AB,
∴∠AFG=90°,
∴∠OAC+∠AGF=180°﹣∠AFG=180°﹣90°=90°,
∴∠OCD=∠OCA+∠DCG=∠OAC+∠AGF=90°,
∴DE是⊙O的切线;
(2)解:如(1)图,∠OCE=90°,
又∵∠DFE=90°,∠OEC=∠DEF,
∴△DFE∽△OCE,
∴,
∵⊙O的半径为6,CE=8,
∴OC=OB=OA=6,
∴OE2=OC2+CE2,即,
又∵点F为线段OA的中点,
∴,
∴EF=OF+OE=3+10=13,
∴,
∴.
【点评】本题考查了等腰三角形的性质,切线的判定与性质,相似三角形的判定与性质,勾股定理,三角形内角和定理,熟练掌握以上知识点是解题的关键.
25.【问题情境】
(1)如图1,圆与大正方形的各边都相切,小正方形是圆的内接正方形,那么大正方形面积是小正方形面积的几倍?小昕将小正方形绕圆心旋转45°(如图2),这时候就容易发现大正方形面积是小正方形面积的 2 倍.由此可见,图形变化是解决问题的有效策略;
【操作实践】
(2)如图3,图①是一个对角线互相垂直的四边形,四边a、b、c、d之间存在某种数量关系.小昕按所示步骤进行操作,并将最终图形抽象成图4.请你结合整个变化过程,直接写出图4中以矩形内一点P为端点的四条线段之间的数量关系;
【探究应用】
(3)如图5,在图3中“④”的基础上,小昕将△PDC绕点P逆时针旋转,他发现旋转过程中∠DAP存在最大值.若PE=8,PF=5,当∠DAP最大时,求AD的长;
(4)如图6,在Rt△ABC中,∠C=90°,点D、E分别在边AC和BC上,连接DE、AE、BD.若AC+CD=5,BC+CE=8,求AE+BD的最小值.
【分析】(1)利用圆与正多边形的性质分别计算两个正方形的面积可得答案;
(2)由 EG⊥FH,证明 a2+c2=b2+d2,再结合图形变换可得答案;
(3)将△PDC绕点P逆时针旋转,可得点D在以点P为圆心,PD为半径的圆上运动,可得当AD与⊙P相切时,∠DAP最大,再进一步解答即可;
(4)将△BDC 沿BC对折,D的对应点为 D1,将△AEC 沿AC 对折,E的对应点为 E1,连接 D1E1,再将△ABE1 沿AC方向平移,使A与 D1 重合,得△B1D1E2,由(2)可得:AE+BD=D1E2+BD1,当 E2,D1,B三点共线时,AE+BD=D1E2+BD1 最短,再进一步解答即可.
【解答】解:(1)如图,
∵正方形ABCD,EFGH及圆为正方形ABCD的内切圆,为正方形EFGH的外接正方形,
∴设AE=DE=DH=CH=CG=BG=AF=BF=m,∠A=90°,
∴AB=AD=2m,,
∴,,
∴大正方形面积是小正方形面积的2倍,
故答案为:2;
(2)如图,
∵EG⊥FH,
∴a2=OF2+OE2,c2=OG2+OH2,d2=OE2+OH2,b2=OF2+OG2,
∴a2+c2=b2+d2,结合图形变换可得:PA2+PC2=PB2+PD2;
(3)如图,∵将△PDC绕点P逆时针旋转,
∴点D在以点P为圆心,PD为半径的圆上运动,
∵A为圆外一个定点,
∴当AD与⊙P相切时,∠DAP最大,
∴PD⊥AD,
∴AD2=AP2﹣PD2,
由(2)可得:AE=DF,
∵PE=8,PF=5,
∴AD2=AP2﹣PD2=PE2+AE2﹣PF2﹣DF2=82﹣52=39,
∴;
(4)如图,将△BDC沿BC对折,D的对应点为D1,将△AEC沿AC对折,E的对应点为E1,连接D1E1,
∴CD=CD1,CE=CE1,
再将△ABE1沿AC方向平移,使A与D1重合,如图,得△B1D1E2,
由(2)可得:AE+BD=D1E2+BD1,
∴当E2,D1,B三点共线时,AE+BD=D1E2+BD1最短,
∵AC+CD=5,BC+CE=8,
∴E1E2=5,BE1=8,
∴,
∴AE+BD的最小值为.
【点评】本题考查的是勾股定理的应用,轴对称的性质,平移的性质,旋转的性质,圆与正多边形的关系,切线的性质,作出合适的辅助线是解本题的关键.
26.综合与实践
深圳自然博物馆位于广东省深圳市坪山区燕子湖片区,共划分为陈列展览区、藏品保管保护区、公共服务区、科普教育区、综合业务与学术研究区以及地下车库和设备用房六大功能部分,是深圳市“新时代十大文化设施”之一,建成后将成为粤港澳大湾区首座大型综合类自然博物馆,填补了该区在综合类自然博物馆方面的空白.坪山区某中学数学兴趣小组对该项目设计图进行了研究:
把建筑俯视图的一部分抽象为以下图象:曲线OAB、曲线BCD、曲线EFG和曲线GHI,它们均可以看成某二次函数图象的一部分,后三者都可以看成由曲线OAB平移得到,OE的长度为6.如图1,兴趣小组建立平面直角坐标系,已知曲线OAB最高点A点坐标为(4,4).
(1)求曲线OAB所在抛物线的解析式(不需要写自变量的取值范围).
(2)如图2,现在需要在建筑的顶部划出一片矩形区域来做绿化,如图所示,其中PQ∥y轴,求矩形花园周长的最大值.
(3)如图3,为了增强建筑物晚上的整体美观度,如果在建筑的曲线EFG和曲线GHI的外墙上安装具备灯光效果的垂直灯具,假设每个垂直灯具的水平间距为0.6,即RS=0.6,请问至少需要安装垂直灯具 26 个.
【分析】(1)由题意设顶点式,再将(0,0)代入求解即可;
(2)先求出曲线EFG的解析式,进而设出Q、P坐标,继而求解即可;
(3)先求出一条曲线的最大宽度,进而可知安装数量.
【解答】解:(1)设曲线OAB所在抛物线的解析式为y=a(x﹣4)2+4,
将(0,0)代入二次函数表达式得0=a•(0﹣4)2+4,
解得:,
∴曲线OAB所在抛物线的解析式为;
(2)由题意可知,曲线EFG可看作曲线OAB向上平移6个单位长度得到,
∴曲线EFG所在抛物线的解析式为,
设,则,QN=8﹣2m,
∴花园周长为:
C=2(PQ+QN)
,
∴当m=0时,矩形花园的周长最大,为20;
(3)由(2)可知曲线EFG所在抛物线的解析式为,
所以该曲线的水平最大宽度为4×2=8,
∵8÷0.6=13.33,
∴曲线EFG可以装13个,则13×2=26,
即至少需要安装垂直灯具26个;
故答案为:26.
【点评】本题主要考查了二次函数实际应用,熟练掌握相关知识是解题的关键.
27.如图1,已知等腰三角形ABC的外接圆圆心为点O,AB=AC,BD为⊙O的直径,AD交BC于点E,AE=3,DE=6;
(1)求AB的长;
(2)连OC,求证:四边形ABOC为菱形;
(3)直接写出图2中阴影部分的面积.
【分析】(1)利用等腰三角形的性质,圆周角定理和相似三角形的判定与性质解答即可;
(2)连接OA,利用直角三角形的边角关系定理求得∠ABE=30°,利用垂径定理,直角三角形的性质得到∠BAO=90°﹣∠ABE=60°,利用等边三角形的判定与性质和菱形的定义解答即可;
(3)连接OA,OC,过点O作OE⊥AC于点E,利用(2)的结论,菱形的性质,等边三角形的判定与性质求得∠AOD=120°,∠BOC=180°﹣∠ABC=120°,利用直角三角形的边角关系定理求得OE,再利用扇形与三角形的面积公式解答即可得出结论.
【解答】(1)解:∵AB=AC,
∴∠ABC=∠ACB,
∵∠D=∠ACB,
∴∠ABC=∠D.
∵∠BAE=∠DAB,
∴△ABE∽△ADB,
∴.
∵AD=AE+DE=9,
∴,
∴AB2=27.
∵AB>0,
∴AB=3;
(2)证明:连接OA,如图,
∵BD为⊙O的直径,
∴∠BAD=90°,
∵tan∠ABE,
∴∠ABE=30°.
∵AB=AC,
∴,
∴OA⊥BC,
∴∠BAO=90°﹣∠ABE=60°,
∵OB=OA,
∴△OBA为等边三角形,
∴OB=OA=AB,
∵OB=OC,
∴OB=AB=AC=OC,
∴四边形ABOC为菱形;
(3)解:连接OA,OC,过点O作OE⊥AC于点E,如图,
由(2)知:△OAB为等边三角形,
∴∠ABO=∠AOB=60°,
∴∠AOD=120°,
∵四边形ABOC为菱形,
∴OB=OC=AC=OD=3,∠BOC=180°﹣∠ABC=120°,
∴∠AOC=60°,
∵OA=OC,
∴△OAC为等边三角形,
∵OE⊥AC,
∴OE=OA•sin60°=3.
∴阴影部分的面积
=S扇形OAD﹣S△OAD﹣(S扇形OAC﹣S△OAC)
()
=9π
.
【点评】本题主要考查了圆的有关性质,圆周角定理,垂径定理,菱形的判定与性质,等腰三角形的性质,直角三角形的性质,直角三角形的边角关系定理,扇形与三角形的面积公式,等边三角形的判定与性质,特殊角的三角函数值,添加适当的辅助线构造直角三角形是解题的关键.
28.如图1,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于点A(﹣1,0),B(3,0),与y轴交于点C(0,3).
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)点P是抛物线上的一个动点.
①如图1,若点P在第一象限内,连接PA交直线BC于点D,设△PCD的面积为S1,△ACD面积为S2,若,求点P坐标;
②如图2,抛物线的对称轴与x轴交于点E,过点E作EF⊥BC点F,点Q是对称轴上的一个动点,是否存在以点P,Q,E,F为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出点Q的坐标.若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据题意可得A(﹣1,0),B(3,0),代入即可求得抛物线的表达式;
(2)①求出直线BC的表达式为y=﹣x+3,过P和A作x轴垂线与直线BC交于M和N点,可以证得△PMD∽△AND,即可解决问题;
②根据等腰直角三角形的性质求得的点F坐标为(2,1),分EF为边和EF为对角线两种情况讨论,即可求解.
【解答】解:(1)由题意得:y=a(x+1)(x﹣3)=a(x2﹣2x﹣3),
则﹣3a=3,则a=﹣1,
则抛物线的表达式为y=﹣x2+2x+3;
(2)①∵y=﹣x2+2x+3,
∴点C坐标为(0,3),
由点B、C的坐标得,直线BC的表达式为y=﹣x+3.
过P作PM⊥x轴交BC于M,过A作AN⊥x轴交BC于N,如图1,
∵AN∥PM,
∴△PMD∽△AND,
∴PD:AD=PM:AN,即S1:S2=PD:AD=MP:AN=1:2,
设P(m,﹣m2+2m+3),则M(m,﹣m+3),
∴PM=﹣m2+2m+3﹣(﹣m+3)=﹣m2+3m,
∵A(﹣1,0),
∴N(﹣1,4),
∴AN=4,
∴(﹣m2+3m):4=1:2,
∴m=1或2,
∴点P的坐标为(1,4)或(2,3);
②存在,理由如下:过点F作FG⊥OB于G,如图2,
∵y=﹣x2+2x+3的对称轴为x=1,
∴OE=1,
∵B(3,0),C(0,3),
∴OC=OB=3,
又∵∠COB=90°,
∴△OCB是等腰直角三角形,
∵∠EFB=90°,BE=OB﹣OE=2,
∴△EFB是等腰直角三角形,
∴FG=GB=EG=1,
∴点F的坐标为(2,1),
当EF为边时,
∵四边形EFPQ为平行四边形,
∴QE=PF,QE∥PF∥y轴,
∴点P的横坐标与点F的横坐标同为2,
当x=2时,y=﹣22+2×2+3=3,
∴点P的坐标为(2,3),
∴QE=PF=3﹣1=2,
点Q的坐标为(1,2),
根据对称性当P(0,3)时,Q(1,4)时,四边形EFQP也是平行四边形.
当EF为对角线时,如图3:
∵四边形PEQF为平行四边形,
∴QE=PF,QE∥PF∥y轴,
同理求得:点P的坐标为(2,3),
∴QE=PF=3﹣1=2,
点Q的坐标为(1,﹣2);
综上,点Q的坐标为:(1,2)或(1,﹣2)或(1,4).
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法求二次函数解析式,二次函数的性质,一次函数的性质,等高的三角形的面积的比等于底边的比,相似三角形的判定和性质,平行四边形的性质等知识,解题的关键是熟练掌握二次函数的性质以及平行四边形的性质,(3)注意要分EF是对角线与边两种情况讨论.
29.在平面直角坐标系中,对于一次函数y=kx+b(k≠0),若g=y﹣tx(t为常数,t≠0),则称g为y的“t型相关量”.例如:一次函数y=2x+1的“2.5型相关量”为g=(2x+1)﹣2.5x=﹣0.5x+1.
【理解】(1)一次函数y=3x的“t型相关量”为g=5x,则t= ﹣2 ;
【探究】(2)已知g是y=kx+2(k≠0)的“t型相关量”,
①若g是定值,请说明t与k的大小关系,并求出g的值;
②若g随x的增大而增大,试比较t与k的大小关系;
【迁移】(3)类似的,对于二次函数y=ax2+bx+c(a≠0),若g=y﹣tx,亦称g为y的“t型相关量”.当﹣2≤x≤1时,二次函数y=﹣x2+3tx+t2﹣3的“t型相关量”g的最大值为2,请直接写出t的值.
【分析】(1)g=y﹣tx=3x﹣tx=5x,即可求解;
(2)①由题意得:g=kx﹣tx+2=(k﹣t)x+2,即可求解;②g=kx﹣tx+2=(k﹣t)x+2,根据函数的增减性即可求解;
(3)当x=﹣2时,g=﹣x2+3tx+t2﹣3﹣tx=t2﹣4t﹣7,即可求解;当t≥1时、t≤﹣2时,同理可解.
【解答】解:(1)g=y﹣tx=3x﹣tx=5x,则t=﹣2,
故答案为:﹣2;
(2)①由题意得:g=kx﹣tx+2=(k﹣t)x+2,
当k=t时,g为定值2;
②g=kx﹣tx+2=(k﹣t)x+2,
若g随x的增大而增大,则k>t;
(3)由题意得:g=﹣x2+3tx+t2﹣3﹣tx,
函数g的对称轴为直线x=t,顶点为(t,2t2﹣3),
当x=﹣2时,g=﹣x2+3tx+t2﹣3﹣tx=t2﹣4t﹣7,同理可得:当x=1时,g=t2+2t﹣4,
当t≥1时,x=1时,ymax=t2+2t﹣4=2,则t=﹣1(不合题意的值已舍去);
当t≤﹣2时,当x=﹣2时,ymax=t2﹣4t﹣7=2,则t=2±(舍去);
当﹣2<t<1时,顶点处取得最大值,即2t2﹣3=2,则t,
综上,t=﹣1或.
【点评】本题考查的是二次函数综合运用,涉及到新定义、二次函数的图象和性质,分类求解是解题的关键.
30.古希腊数学家帕普斯借助反比例函数的图象成功将锐角三等分,作法如下.
1.如图1,建立平面直角坐标系,将已知∠AOB的顶点与原点重合,角的一边OB与x轴正方向重合;
2.绘制函数(x>0)的图象,图象与已知角的另一边OA交于点P;
3.以P为圆心,以2OP为半径作弧,交函数的图象于点R;
4.分别过点P和R作x轴和y轴的平行线,两线交于点M;
5.连接OM,得到∠MOB,这时.
【探究】小明在探究该方法时发现,先以P,R,M为顶点作矩形,再证明矩形的另一顶点Q与O,M共线后,即可推导出请你根据以上思路帮助小明完成证明过程.
证明:如图1,分别过点P和R作y轴和x轴的平行线,两线交于点Q,
∵PM∥QR,PQ∥MR,∠PMR=90°,
∴四边形PQRM为矩形.
设点,,则,Q(a, ),
于是直线OM的解析式为y= x ,
∵,
∴点Q在直线OM上;
连接PR交OM于点N,则N为PR和QM的中点,
∴PN=MN=PO,∴∠PON=∠PNO=2∠PMN,
又∵PM∥OB,
∴∠PMO=∠MOB,∴∠POM=2 ∠MOB ,
∴.
【拓展】小明进一步发现也可以将任意锐角三等分,请证明.
【应用】如图2,在平面直角坐标系中,∠AOB的顶点与原点重合,角的一边OB与x轴正方向重合,另一边与函数交于点A,以A为圆心,2OA为半径作弧,交函数图象于点C,点P为线段AC中点,连接OP,其中,∠OAC=120°,那么k= 8 .
【分析】【探究】根据小明的探究思路完成填空即可;
【拓展】类似[探究]方法进行证明即可;
【应用】根据等边对等角和三角形内角和定理,可求出∠AOP=∠APO=30°,由[拓展]可求:,则∠AOB=45°,过A作AM⊥OP于M,AN⊥OB于N,根据三线合一的性质求出,在Rt△AOM中,根据余弦的定义可求出 AO=4,在Rt△AON中,根据正弦的定义可求出,根据余弦的定义可求出,则求出点A的坐标,最后根据待定系数法求解即可.
【解答】【探究】解:根据小明思路可得Q(a,),直线OM的解析式为yx,∠POM=2∠MOB;
故答案为:,,∠MOB;
【拓展】证明:如图,分别过点P和R作y轴和x轴的平行线,两线交于点Q,
∵PM∥QR,PQ∥MR,∠PMR=90°,
∴四边形PQRM为矩形;
设点,
则点,Q,
于是直线的解析式为
∴点Q在直线OM上;
连接PR交OM于点N,则N为PR中点,
∴PN=MN=PO,
∴∠PON=∠PNO=2∠PMN,
又∵PM∥OB,
∴∠PMO=∠MOB,
∴∠POM=2∠MOB,
∴.
【应用】解:∵P为AC中点,AC=2OA,
∴AP=AO,
∴∠AOP=∠APO,
又∠BAC=120°,
∴∠AOP=∠APO=30°,
由【拓展】知:,
∴∠POC=15°,
∴∠AOB=45°,
过A作AM⊥OP于M,AN⊥OB于N,
∵AP=AO,,
∴,
∴在Rt△AOM中,AO4,
∴在Rt△AON中,,ON,
∴A,
∵函数经过点A,
∴,
故答案为:8.
【点评】本题考查了矩形的判定与性质,等腰三角形的性质,待定系数法,解直角三角形等知识,明确题意,运用类比的方法求解是解题的关键.
31.四边形ABCD为正方形,以点A为旋转中心,将线段AD绕点A顺时针旋转α(0°<α<90°),得到线段AE,连接线段DE,BE.
(1)如图1,当旋转角α=30°时,∠DEB的度数为 135 度;
(2)如图2,当旋转角α由小变大时,∠DEB的度数 不变 (填“变大”,“变小”,或“不变”),请说明理由;
(3)如图3,延长DE,过点B作BF⊥DE的延长线于点F,连接CF.求线段DE与CF的数量关系,并证明你的结论;
(4)如图4,正方形的边长为2,在(3)的条件下,当旋转角α从0°旋转到90°,请直接写出线段CF扫过的面积.
【分析】(1)由正方形的性质得AB=AD,∠BAD=90°,由旋转得AE=AD,∠EAD=30°,则AB=AE,∠BAE=60°,求得∠AED=∠ADE=75°,∠AEB=∠ABE=60°,则∠DEB=135°,于是得到问题的答案;
(2)因为AE=AD=AB,∠BAD=90°,所以∠AED=∠ADE(180°﹣∠EAD),∠AEB=∠ABE(180°﹣∠BAE),则∠DEB(180°﹣∠EAD+180°﹣∠BAE)(360°﹣∠BAD)=135°,所以当旋转角α由小变大时,∠DEB的度数不变,于是得到问题的答案;
(3)设BC交DF于点L,连接BD,作AI⊥DF于点I,CH⊥BF交BF的延长线于点H,而BF⊥DE交BD的延长线于点F,所以∠H=∠AID=∠BFD=∠DFH=∠ADC=90°,推导出∠CBH=∠DAI=∠LDC,可证明△CBH≌△DAI,再证明△LBF∽△LDC,进而证明△CLF∽△DLB,推导出∠HCF=∠HFC=45°,则CH=FH,由CHCF,DI=EIDE,且CH=DI,推导出DECF;
(4)连接BD,取BD的中点P,连接PF,PC,则PC⊥BD,因为CB=CD=2,所以BD=2,则PFBD,可知点F在以点P为圆心,半径长为的圆弧上运动,且∠BPC=90°,求得S弓形BFC1,所以线段CF扫过的面积为1.
【解答】解:(1)∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD,∠BAD=90°,
∵将线段AD绕点A顺时针旋转α,得到线段AE,且α=30°,
∴AE=AD,∠EAD=30°,
∴AB=AE,∠BAE=∠BAD﹣∠EAD=60°,
∴∠AED=∠ADE(180°﹣∠EAD)=75°,∠AEB=∠ABE(180°﹣∠BAE)=60°,
∴∠DEB=∠AED+∠AEB=135°,
故答案为:135.
(2)不变,
理由:∵AE=AD=AB,∠BAD=90°,
∴∠AED=∠ADE(180°﹣∠EAD),∠AEB=∠ABE(180°﹣∠BAE),
∴∠DEB=∠AED+∠AEB(180°﹣∠EAD+180°﹣∠BAE)(360°﹣∠BAD)=135°,
∴当旋转角α由小变大时,∠DEB的度数不变,
故答案为:不变.
(3)DECF,
证明:如图3,设BC交DF于点L,连接BD,作AI⊥DF于点I,CH⊥BF交BF的延长线于点H,
∵过点B作BF⊥DE的延长线于点F,
∴∠H=∠AID=∠BFD=∠DFH=∠ADC=90°,
∵BC∥AD,BC=AD,
∴∠BLF=∠ADF,
∴∠CBH=90°﹣∠BLF=90°﹣∠ADF=∠DAI=∠LDC,
在△CBH和△DAI中,
,
∴△CBH≌△DAI(AAS),
∵CB=CD,∠BCD=90°,
∴∠LBD=∠CDB=45°,
∵∠LBF=∠LDC,∠BLF=∠DLC,
∴△LBF∽△LDC,
∴,
∴,
∵∠CLF=∠DLB,
∴△CLF∽△DLB,
∴∠LFC=∠LBD=45°,
∴∠HCF=∠HFC=45°,
∴CH=FH,
∵CFCH,
∴CHCF,
∵DI=EIDE,且CH=DI,
∴DECF,
∴DECF.
(4)线段CF扫过的面积为1,
理由:如图4,连接BD,取BD的中点P,连接PF,PC,则PC⊥BD,
∵正方形ABCD的边长为2,
∴CB=CD=2,
∴BDCB=2,
∵∠BFD=90°,
∴PFBD,
∴点F在以点P为圆心,半径长为的圆弧上运动,
∵旋转角α从0°旋转到90°,则点F从点B运动到点C,且∠BPC=90°,
∴S弓形BFC1,
∴线段CF扫过的面积为1.
【点评】此题重点考查正方形的性质、等腰三角形的性质、三角形内角和定理、全等三角形的判定与性质、相似三角形的判定与性质、勾股定理、扇形的面积公式等知识,此题综合性强,难度较大,正确地添加辅助线是解题的关键.
32.数学兴趣小组在学习二次函数后,发现二次函数中字母系数与其图象有直接联系,他们借助学习函数的经验,对二次函数y=x2﹣2mx+m(m为常数)进行研究.
【特例分析】
(1)数学兴趣小组分别取m=1,2,3三个特殊值进行特例研究.
①确定表达式:
当m=1时,y1=x2﹣2x+1,当m=2时,y2=x2﹣4x+2,当m=3时,y3=x2﹣6x+3 ;
②画函数图象:
平面直角坐标系中已画出y1和y2的图象,请你在同一坐标系中画出y3的图象;
【性质探究】
(2)数学兴趣小组通过观察图象得到猜想:不论m为何值,二次函数y=x2﹣2mx+m图象经过点.请问这个猜想是否正确?请说明理由.
【性质应用】
(3)已知点A(﹣2,﹣5),B(2,﹣1),若二次函数y=x2﹣2mx+m图象与线段AB有且只有一个交点,求m的取值范围.
【分析】(1)①把m=3代入得解析式即可;
②化为顶点式,得到顶点坐标,找到图象与y轴的交点坐标,最后找两个关键坐标点即可描绘图象;
(2)将解析式中m作公因式提取后整理,令含m的项前面系数为0,即可得到定点坐标;
(3)分m>0、m<0、以及直线AB与y=x2﹣2mx+m相切时三种情况列式计算即可.
【解答】(1)解:①把m=3代入得y3=x2﹣6x+3,
故答案为:x2﹣6x+3;
②∵y3=x2﹣6x+3=(x﹣3)2﹣6,
故顶点坐标为(3,﹣6),与y轴交于点(0,3),
当x=2或4时,y=﹣5,
画出图象如图所示:
(2)证明:猜想正确,理由如下:
∵y=x2﹣2mx+m=x2﹣m(2x﹣1),
∴令2x﹣1=0,得x,此时y,
故二次函数y=x2﹣2mx+m图象经过点.
(3)解:∵点A(﹣2,﹣5),B(2,﹣1),
故由待定系数法可知直线AB的解析式为y=x﹣3.
当m>0时,二次函数y=x2﹣2mx+m图象与线段AB有且只有一个交点,
则必须满足当x=2时,函数值y≤﹣1,
即4﹣4m+m≤﹣1,可解得m;
当m<0时,二次函数y=x2﹣2mx+m图象与线段AB有且只有一个交点,
则必须满足当x=﹣2时,函数值y<﹣5,且当x=2时,函数值y≥﹣1,
即,解得m;
当y=x﹣3与y=x2﹣2mx+m相切时,二次函数y=x2﹣2mx+m图象与线段AB有且只有一个交点,
联立x﹣3=x2﹣2mx+m,整理得x2﹣(2m+1)x+m+3=0,
令Δ=0,即(2m+1)2﹣4(m+3)=0,解得m(舍去正根),
故m,
综上,m的取值范围为m或m或m.
【点评】本题考查了二次函数的图角和性质,包括二次函数图象的画法,二次函数过定点问题,二次函数与线段的交点问题,以及分类讨论、数形结合的数学思想,掌握以上知识点是解题关键.
33.如图,已知二次函数的图象与x轴交于点O,A.
(1)线段OA的长度为 4 ;
(2)将函数y1的图象沿x轴正方向平移m(m>0)个单位得到函数y2的图象,平移后点O,A的对应点为B,C.当点A在点B的左边时,函数y1,y2的图象交于点P,若AB=2,求点P的坐标;
(3)在(2)的条件下,过y1的图象顶点作x轴的平行线l,将直线l向下平移,当直线l与函数y1,y2的图象有四个不同的交点时,假设这四个交点的横坐标从左往右依次为x1,x2,x3,x4,请判断x4﹣x3+x2﹣x1是否存在最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,说明理由.
【分析】(1)根据解析式求出点A坐标即可得解;
(2)法一:由轴对称图形可得平移后图象为轴对称图形,且对称轴经过点P,据此求解即可;
法二:求出平移后的点B和点C坐标,进而求出解析式,再联立原解析式即可求出点P坐标;
(3)分类讨论,当直线l在点P上方或者下方,然后根据平移距离为6,建立等式或不等式求解即可.
【解答】解:(1)令y=0得,x=0或4,
∴A(4,0),
∴OA=4;
故答案为:4;
(2)解法一:∵平移前后图象均是轴对称图形,
∴整体为轴对称图形,对称轴经过点P,
∵OA=4,AB=2,
∴,
∵点P在的图象上,
∴,
∴P(5,﹣5).
解法二:∵,
当y1=0时,﹣x2+4x=0,
解得x1=0,x2=4,
∴O(0,0)A(4,0),
∵AB=2,
∴B(6,0),C(10,0),
∴平移后函数为y2=﹣(x﹣6)(x﹣10)=﹣x2+16x﹣60,
∴,
解得,
∴P(5,﹣5).
(3)存在,最大值为12;
当直线位于点P上方时,根据平移的性质可得x3﹣x1=6,x4﹣x2=6,
∵x1<x2<x3<x4,
∴x2﹣x1<x3﹣x1,x4﹣x3<x4﹣x2,
∴x2﹣x1<6,x4﹣x3<6,
∴x4﹣x3+x2﹣x1<12;
当直线位于点P下方时,根据平移的性质可得x2﹣x1=6,x4﹣x3=6,
∴x4﹣x3+x2﹣x1=12;
综上,x4﹣x3+x2﹣x1≤12,
所以x4﹣x3+x2﹣x1存在最大值12.
【点评】本题主要考查了二次函数的平移、二次函数与x轴及直线交点问题等内容,熟练掌握相关知识是解题的关键.
34.太阳灶是利用凹面镜会聚光的性质把太阳能收集起来,用于做饭、烧水的一种器具.目前应用最广泛的聚光式太阳造是利用镜面反射汇聚阳光,如图1,这种太阳灶的镜面设计,可以看成是抛物线绕其对称轴旋转一周所得的旋转抛物面,其原理是,如图2,若有一束平行光沿对称轴方向射向这个抛物面,则反射光线都会集中反射到一特殊点(即抛物线的焦点)的位置,于是形成聚光,达到加热的目的.若抛物线的表达式为y=ax2,则抛物线的焦点为.
(1)已知在平面直角坐标系中,某款太阳灶抛物线的表达式为,则焦点的坐标是 (0,1) ;
(2)如图3,用一过抛物线对称轴的平面截抛物面,将所截得的抛物线放在平面直角坐标系中,对称轴与y轴重合,顶点与原点重合,若太阳灶采光面的直径AB为1.5米,凹面深度CD为0.25米,求抛物线的表达式 ;
(3)如图4,在(2)的条件下,MN为平行于y轴的入射光线,NF为反射光线,N为切点,F为焦点,当∠MNG=∠FNG=22.5°时,求点N的横坐标;
(4)如图5,在(1)的条件下,点E是焦点,α表示太阳灶边缘(最远程)反射光同对称轴的夹角,当α为45°时,求点B的坐标.
【分析】(1)根据题意即可解答;
(2)利用待定系数法即可解答;
(3)过点N作NE⊥y轴交于点E,利用等腰直角三角形的性质表示出点N的坐标,代入抛物线即可解答;
(4)设DB=ED=b,利用等腰直角三角形的性质表示出点B的坐标,代入抛物线即可解答.
【解答】解:(1)∵抛物线的表达式为,焦点为.
∴,
∴焦点的坐标是(0,1),
故答案为:(0,1);
(2)∵太阳灶采光面的直径AB为1.5米,
∴,
∵CD为0.25米,
∴,
设抛物线的表达式的表达式为y=ax2,将点A的坐标代入得:
,
解得:,
∴抛物线的表达式的表达式为,
故答案为:;
(3)MN为平行于y轴的入射光线,NF为反射光线,N为切点,F为焦点,当∠MNG=∠FNG=22.5°,如图4,过点N作NE⊥y轴交于点E,
根据题意可得点F为焦点,坐标为,
∵MN∥y轴,NE⊥y轴,
∴∠MMNE=90°,
∵∠MNG=∠FNG=22.5°,
∴∠FNE=45°,
∴△FNE为等腰直角三角形,
设EN=FE=a,
∴,
当点N在y轴右边时,设,将N点坐标代入得:
,
解得:(负值舍去),
当点N在y轴左边时,点N的横坐标为﹣a,即,
综上所述,点N的横坐标为或;
(4)∵∠α=45°,
∴△EDB为等腰直角三角形,
设DB=ED=b,
∴DC=EC﹣ED=1﹣b,
∴B(b,1﹣b),
把B(b,1﹣b)代入抛物线表达式为,
解得:(负值舍去),
∴.
【点评】本题属于二次函数综合题,主要考查了二次函数的应用,理解题意,熟练进行计算是解题的关键.
35.(1)如图1,在矩形ABCD中,AD=10,将AD沿DF折叠,A的对应点E恰好落在BC边上.若,求BE.
(2)如图2,在矩形ABCD中,E为BC边上的一点,∠ADE=2∠BAE,,BE=2,求AB.
(3)如图3,在(2)的条件下,F是射线EA上的一点,且,求.
【分析】(1)根据折叠和矩形的性质可得AD=DE=CB=10,再解直角三角形可得DC,即可解答;
(2)根据角度转换得到∠DAE=∠DEA,可得AD=ED,设DC=8x,DE=17x,再用x表示BE即可解答;
(3)分两种情况,即点F在线段AE上和点F在线段EA的延长线上,逐一解答即可.
【解答】解:(1)∵在矩形ABCD中,AD=10,将AD沿DF折叠,A的对应点E恰好落在BC边上,
∴DE=AD=10,
∵四边形ABCD为矩形,
∴AD=BC=10,∠C=90°,
∵DC=DE•sin∠DEC=6,
在直角三角形CDE中,由勾股定理得:,
∴BE=CB﹣CE=2;
(2)∵四边形ABCD为矩形,
∴∠B=∠BAD=90°,AD∥BC,AD=BC,
∴∠EAD=90°﹣∠BAE,∠AEB=90°﹣∠BAE,∠ADE=∠DEC,
∴∠DEC=2∠BAE,
∴∠AED=180﹣∠AEB﹣∠DEC=90°﹣∠BAE,
∴∠AED=∠EAD,
∴AD=ED,
∵,
设DC=8x,DE=17x,
在直角三角形CDE中,由勾股定理得:,
∴DE﹣EC=BC﹣EC=17x﹣15x=2,
解得x=1,
∴AB=DC=8;
(3)如图3,当点F在线段AE上,过点F作FM∥AD交ED于点M,
∵FM∥AD,
∴△EFM∽△EAD,
∵
∴,
∴,
∵AD∥BC,
∵FM∥BC,
∴△FPM∽△CPE,
∴;
当点F在线段EA延长线上,如图4,过点F作FN∥AD交ED的延长线于点N,
∵FM∥AD,
∴△EFN∽△EAD,
∵
∴,
∴,
∵AD∥BC,
∵FN∥BC,
∴△FPN∽△CPE,
∴.
综上所述,的值为或.
【点评】本题属于四边形综合题,考查了勾股定理,解直角三角形,矩形的性质,相似三角形的判定和性质,正确利用分类讨论的思想是解题的关键.
36.【定义】若平行四边形的一条内角平分线平分它的一条边,则该平行四边形称为“角分平行四边形”,该角平分线称为“角分线”.
例如:如图1,在▱ABCD中,∠BAD的角平分线AE交BC于点E,若E为BC边的中点,则称▱ABCD是“角分平行四边形”,AE是“角分线”.
【性质】(1)如图1,从定义上我们可以得到“角分平行四边形ABCD”具有“平行四边形,AE平分∠BAD,BE=CE”的基本性质,除此之外,还有其它性质吗?请写出其中一条性质,并说明理由.
【判定】(2)如图2,在▱ABCD中,AD=2AB.求证:四边形ABCD是“角分平行四边形”.
【应用】(3)现计划在如图3所示的“角分平行四边形”ABCD绿地上进行景观美化,其中小路AE是它的“角分线”,另一条小路CM与边AB交于点M,且BM=2AM,在△AMN和△CEN区域种植同品种的花卉,若△AMN区域的花卉种植费用为a元,求△CEN区域的花卉种植费用(用含有a的式子表示).
【分析】(1)根据角平分线的定义和平行线的性质得:∠BAE=∠AEB,则AB=BE,可知ABBC;
(2)如图2,作∠BAD的平分线AE,交BC于点E,证明∠BAE=∠AEB,则AB=BE=CE,即可得结论;
(3)如图3,过点E作EF∥AB,交CM于点F,设MA=a,则BM=2a,先证明△CEF∽△CBM,再证明△AMN≌△EFN(ASA),则S△AMN=S△EFN,MN=FNFMCF,再由三角形面积的关系即可解答.
【解答】(1)解:如图1,ABBC,理由如下:
∵AE平分∠BAD,
∴∠BAE=∠DAE,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,
∴∠DAE=∠AEB,
∴∠BAE=∠AEB,
∴AB=BE,
∵BE=CE,
∴AB=BE=CE,
∴ABBC;
(2)证明:如图2,作∠BAD的平分线AE,交BC于点E,
∴∠DAE=∠BAE,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD=BC,AD∥BC,
∴∠DAE=∠AEB,
∴∠BAE=∠AEB,
∴AB=BE,
∵AD=2AB,
∴BC=2AB,
∴BE=CE,
∴四边形ABCD是“角分平行四边形”;
(3)解:如图3,过点E作EF∥AB,交CM于点F,
设MA=a,则BM=2a,
由(1)可得:AB=BE=CE=3a,
∵EF∥AB,
∴△CEF∽△CBM,
∴,
∴,
∴EF=a,CF=FM,
∴EF=AM,
∵EF∥AM,
∴∠AMN=∠NFE,∠MAN=∠NEF,
∴△AMN≌△EFN(ASA),
∴S△AMN=S△EFN,MN=FNFMCF,
∴S△EFC=2S△EFN=2S△AMN,
∵△AMN区域的花卉种植费用为a元,
∴△CEN区域的花卉种植费用为3a元.
【点评】本题是四边形的综合题,考查了新定义“角分平行四边形”,等腰三角形的性质和判定,三角形的面积,平行线的性质,三角形全等的性质和判定,角平分线的定义等知识,熟练掌握以上知识是解题的关键.
37.在菱形ABCD中,点E为射线BC(不与B点重合)上一动点,连接AE,点F为AE中点,连接BF,将△ABF沿BF翻折得到△GBF,连接GE.
(1)如图1,连接AG,GE与AG的位置关系是GE⊥AG ;GE与BF的位置关系是GE∥BF ;
(2)如图2,若∠D=60°,当点E运动到BC中点时,求的值;
(3)已知AB=6,∠D=60°,若∠AEG=60°,则CE的长为 9或3 .
【分析】(1)由折叠的性质可知BF垂直平分AG,进而利用中位线求解即可;
(2)参考(1)中思路,将EG转化为2FK,设BE=a,则AB=2a,AEa,AF=EFa,BF,再利用∠FAK=∠FBE可得,解△AFK求出FK即可得解;
(3)分类讨论,当点E在BC上时,设EG=2x,进而利用特殊角和中点表示出EF、FK、AK,再证△BFE∽△ABE,可得EB和FB,然后在Rt△ABK中利用勾股定理建立方程求解即可;当点E在BC延长线上时,同理可得△AFB∽△ABE,求出x值,进而解△ABE即可;
【解答】解:(1)连接AG,延长BF交AG于K.
由折叠的性质可知BF垂直平分AG,
∴K是AG中点,
∵F是AE中点,
∴FK是△AEG的中位线,
∴FK∥GE,即GE∥BF,
∵BF⊥AG,
∴GE⊥AG,
故答案为:GE⊥AG,GE∥BF,
(2)延长BF交AG于K.
设BE=a,则AB=2a,
∴,,
∴,
由(1)可知,GE⊥AG,GE∥BF,
∴∠AKF=90°=∠AEB,
又∵∠AFK=∠BFE,
∴∠FAK=∠FBE,
∵,
∴,
设FK=3x,AK=2x,
在Rt△AFK中,,
解得,
由题意,FK为△AEG的中位线,
∴;
(3)1°当点E在BC上时,延长BF交AG于K.
∵∠AGE=90°,∠AEG=60°,
∴∠EAG=30°,
在Rt△AEG中,设EG=2x,则AE=4x,
∴EF=2x,AG=2x,FKx,
∴AK,
∵BF∥EG,
∴∠BFE=∠EFG=60°,
∵∠D=60°,
∴∠ABE=60°=∠BFE,
∵∠BEF=∠AEB,
∴△BFE∽△ABE,
∴,即,
∴EB=2x,FB=3,
在Rt△ABK中,BK2+AK2=AB2,
∴(3x)2+(x)2=62,
整理得:2x2+3x﹣9=0,
解得x(负值舍去),
∴BE=2x=3,
∴CE=AB﹣BE=6﹣(3)=9﹣3;
2°当点E在BC延长线上时,
同理可得△AFB∽△ABE,
设EG=2x,则AE=4x,
∴AF=EF2x,
∴,即,
解得x
∴AE=4x=6,
过A作AH⊥BC于点H,则BH,AH,
∴EH3,
∴CE=BE﹣BC=BH+EH﹣BC=3+36=33;
综上,CE的长为或3;
故答案为:或3.
【点评】本题主要考查了菱形的性质、中位线的性质定理、折叠的性质、相似三角形的判定和性质、勾股定理等内容,熟练掌握相关知识是解题的关键.
38.如图1,点P是▱ABCD(AD>AB)对角线BD上的一点(BP>PD),且使得∠ABP=∠APB,连接AP并延长,交CD于点E.
(1)若,求的值.
(2)如图2,将△ADP沿AB方向平移到△BCM,求证:∠ADB=∠MDB.
(3)如图3,连接PC,取PC的中点M,连接DM交AE于点F,若,求的值.
【分析】(1)证△BAP∽△DEP,即可得解;
(2)由平移易得AP=MB,AP∥MB,进而导角可证△ABD≌△MBD(SAS),从而得证;
(3)取CE的中点G,连接MG,构造中位线,可得,由(2)知,进而得解.
【解答】(1)解:∵,
∴,
∵▱ABCD中AB∥CD,
∴∠BAP=∠DEP,∠ABP=∠EDP,
∴△BAP∽△DEP,
∴,
∵▱ABCD中AB=CD,
∴,
∵CE=CD﹣DE,
∴;
(2)证明:方法一:如图,
∵平移,
∴AP=MB,AP∥MB,
∴∠APB=∠PBM,
∵∠ABP=∠APB,
∴AP=AB,∠ABP=∠PBM,
∵AP=MB,AP=AB,
∴AB=MB,
又∵BD=BD,
∴△ABD≌△MBD(SAS),
∴∠ADB=∠MDB;
方法二:如图,连接AM,交BD于点O,
∵平移,
∴AP=MB,AP∥MB,
∴∠APB=∠PBM,
∵∠ABP=∠APB,
∴AP=AB,∠ABP=∠PBM,
又∵AP=MB,AP=AB,
∴AB=MB,
∴BO⊥AM,AO=MO,即BD垂直平分AM,
∴DA=DM,
∵BD⊥AM,
∴∠ADB=∠MDB;
方法三:连接PM,如图,
∵平移,
∴AP=MB,AP∥MB,
∴四边形APMB是平行四边形,
∵∠ABP=∠APB,
∴AP=AB,
∴平行四边形APMB是菱形,
∴AP=PM,∠APB=∠MPB,
∴180°﹣∠APB=180°﹣∠MPB,
∴∠APD=∠MPD,
又∵PD=PD,
∴△APD≌△MPD(SAS),
∴∠ADB=∠MDB;
(3)解:法1:如图所示,取CE的中点G,连接MG.
设CE=2t,则CD=8t,
于是,CG=GE=t,DE=6t,DG=7t,
∵MG是△CPE 的中位线,
∴MG∥EF,
∴,
由(2)中,方法二知,,
∴.;
法2:如图所示,延长DM至点Q,使得QM=DM,连接PQ,CQ,设∠ABP=α,
∵M为PC的中点,
∴PM=CM,
∴四边形CDPQ是平行四边形,
∴PQ=CD,
∵▱ABCD中AB=CD,
∴PQ=AB,
∵AP=AB,
∴PQ=PA,∠APB=∠ABP=α,
∴∠APD=180°﹣∠APB=180°﹣α,
又∵▱ABCD,AB∥CD,
∴∠BDC=∠ABP=α,
∵▱CDPQ中,PQ∥CD,
∴∠QPD+∠BDC=180°,
∴∠QPD=180°﹣α,
∴∠QPD=∠APD,
又∵PQ=PA,PD=PD,
∴△ADP≌△QDP(SAS),
∴AD=DQ,
又∵PQ∥CD,
∴∠CDM=∠PQM,∠QPF=∠DEF,
∴△FQP∽△FDE,
∴,
∵DE=CD=CE,,
∴,
又∵PQ=CD,
∴,
∴,
∵AD=DQ,
∴;
法3:如图,所示延长DM至点Q,使得QM=DM,连接PQ,CQ,BQ,
∵M为PC的中点
∴PM=CM,
∴四边形CDPQ是平行四边形,
∴CD∥PQ,CD=PQ,
∵▱ABCD中,AB∥CD,AB=CD,
∴AB∥PQ,AB=PQ,
∴四边形ABQP是平行四边形,
∵∠ABP=∠APB,
∴AP=AB,
∴▱ABQP是菱形,
∴AB=BQ,∠ABP=∠QBP,
∴∠ABD=∠QBD,
在△ABD和△QBD中,
,
∴△ABD≌△QBD,
∴∠ADB=∠QDB,
∵AB∥CD,
∴∠ABP=∠EDP,
∵∠ABP=∠APB,∠EPD=∠APB,
∴∠EPD=∠EDP,
∵∠ADP+∠DAP=∠EPD,
∴∠ADP+∠DAP=∠QDP+∠CDF,
∴∠DAE=∠EDF,
∵∠AED=∠DEF,
∴△DAE∽△FDE,
∴,
设CE=a,由知CD=4a,则DE=3a,
∵∠EPD=∠EDP,
∴DE=PE=3a,
∵AP=AB,AB=CD=4a,
∴AP=4a,
∴AE=7a,
∴.
【点评】本题主要考查了平行四边形的判定和性质、相似三角形的判定和性质、全等三角形的判定和性质等内容,熟练掌握相关知识是解题的关键.
39.综合与实践
【发现问题】在进行综合与实践活动时,学习小组发现生活中常用的A4纸是一个长与宽的比为的矩形.
【定义】若一个四边形为矩形,且长与宽的比为,则这个四边形为类A4矩形.
【提出问题】如何用不同形状的纸折一个类A4矩形?
【分析并解决问题】
(1)学习小组利用一张A4纸ABCD对折一次,使AB与DC重合,折叠过程如图1所示,其中AB=a,.求证:四边形CDMN是类A4矩形;
(2)学习小组利用一张正方形纸片ABCD折叠2次,展开后得折痕BD,DE,再将其沿FG折叠,使得点B与点E重合,折叠过程如图2所示.求证:四边形CDFG是类A4矩形;
【拓展】
(3)如图3,四边形ABCD纸片中,AC垂直平分BD,,BD=10,点E,F,G,H分别是边AB,BC,CD,DA上的点,将四边形ABCD纸片沿EF折叠,使得点B的对应点落在BD上,再沿FG,GH折叠,使得点C,D的对应点分别落在AC,BD上,若四边形EFGH是类A4矩形,请直接写出EF的值.
【分析】(1)先证明,再证明四边形CDMN是矩形,即可得结论;
(2)如图2,由折叠得:∠AFG=∠DFG=90°,先证明四边形CDFG是矩形,如图3,设CE=x,CD=y,则EM=x,根据折叠的性质和等腰直角三角形的性质表示CD,CG的长,即可解答;
(3)设AC与BD交于点O,分两种情况:或,①如图4,当时,EFFG,根据△BEF∽△BAC,△CFG∽△CBD,列比例式即可得结论;②如图5,当时,FGEF,同理可得结论.
【解答】(1)证明:如图1,由折叠得:AM=DMAD,∠AMN=∠DMN=90°,
∵AB=a,四边形ABCD是矩形,
∴CD=AB=a,∠C=∠D=90°,
∴,
∵∠DMN=∠C=∠D=90°,
∴四边形CDMN是矩形,
∴四边形CDMN是类A4矩形;
(2)证明:如图2,由折叠得:∠AFG=∠DFG=90°,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠ADC=∠BCD=90°,BC=CD,
∴∠DFG=∠ADC=∠BCD=90°,
∴四边形CDFG是矩形,
如图3,设CE=x,CD=y,则EM=x,
由折叠得:∠DME=∠C=90°=∠EMB,BG=EG,
∵∠CBD=45°,
∴△BEM是等腰直角三角形,
∴BEx,
∴x+x=y,
∵BG=EG,BEx,
∴EGx,
∴,
∴四边形CDFG是类A4矩形;
(3)设AC与BD交于点O,
∵AC垂直平分BD,
∴AC⊥BD,
∵四边形ABCD纸片沿EF折叠,使得点B的对应点落在BD上,
∴EF∥AC,
同理得:FG∥BD,GH∥AC,
∵四边形EFGH是类A4矩形,
∴或,
①如图4,当时,EFFG,
∵EF∥AC,
∴△BEF∽△BAC,
∴,
∵AC=10,
∴,
∵FG∥BD,
∴△CFG∽△CBD,
∴,
∴,
∴,
∴BF=CF,
∴,
∴EFAC=5;
②如图5,当时,FGEF,
由①同理得:△BEF∽△BAC,
∴,即,
∴EF,
∵∴△CFG∽△CBD,
∴,即,
∴EF,
∴,
∴CF=2BF,
∴,
∴EF;
综上,EF的长为5或.
【点评】本题是四边形的综合题,解题的关键是掌握折叠的性质,矩形的性质和判定,新定义类A4矩形的理解和运用,相似三角形的性质和判定,勾股定理等知识,掌握折叠的性质和新定义的运用是解本题的关键.
40.将线段AB绕点A逆时针旋转两次,分别得到线段AC和线段AD,连接BC,CD,过点D作DH⊥BC交射线BC于点H.
(1)如图1,若∠DAB=90°,∠CAB=50°.求∠HDC的度数;
(2)如图2,若∠DAB=90°,90°<∠CAB<180°,将线段DA绕点D逆时针旋转90°至线段DE,连接EH,请探究EH与BC的数量关系,并说明理由;
(3)如图3,若∠DAB=60°,0°<∠CAB<180°,AB=6,请延长射线BC与射线AD交于点F,当B时,求HC的长度.
【分析】(1)利用等腰三角形的性质﹣等边对等角导角,再利用四边形的内角和为360°,即可推导出答案;
(2)连接BD,可得B、D、C三点均在以A为圆心、AB长为半径的圆弧上,继而得到∠DCH=45°,再证明△CDB∽△HDE,可得,即BC;
(3)当0°<∠CAB<60°时,如图3所示,作BJ⊥AD于点J,可得△ABD为等边三角形,则AJ=DJ=3,BJ=AB•sin60°,运用勾股定理可得BF,再根据sin∠JFB=sin∠HFD,可得,即,可得DH,又D、C、B在以A为圆心、AB长为半径的圆弧上,从而可得∠DCB=150°,∠DCH=30°,故CH;
当60°<∠CAB<180°时,如图4所示,作BJ⊥AD于点J,同理可证得∠DCH=30°,BJ,由勾股定理可得BF,根据cos∠FBJ=cos∠FDH,可得,即,可得DH,所以HC,综上,HC的长为或.
【解答】解:(1)由题意可知AB=AC=AD,∠DAB=90°,∠CAB=50°,
∴∠DAC=40°,
∴∠B65°,∠ADC70°,
根据四边形ABHD内角和为360°可得∠HDC=360°﹣180°﹣65°﹣70°=45°.
(利用B、C、D在以A为圆心,AB长为半径的圆上,根据圆内接四边形性质亦可证).
(2)证明:BC,理由如下:
连接BD,如图2所示,
由题可得DE=AD=AB=AC,∠ADE=90°,∠BDE=45°.
∵AB=AD=AC,∠DAB=90°,
∴B、D、C三点均在以A为圆心、AB长为半径的圆弧上,如图2所示,
∴∠DCH=45°,
∵DH⊥BC,
∴∠CDH=45°,
∴∠CDH+∠HDB=∠BDE+∠HDB,即∠CDB=∠HDE,
又∵,,
∴,
故△CDB∽△HDE,
∴,即BC.
(3)当0°<∠CAB<60°时,如图3所示,
作BJ⊥AD于点J,
∵△ABD为等边三角形,
则AJ=DJ=3,BJ=AB•sin60°,
∵,
∴JF=3+2=5,BF,
∵sin∠JFB=sin∠HFD,
∴,即,
解得DH,
∵AD=AC=AB,∠DAB=60°,故D、C、B在以A为圆心、AB长为半径的圆弧上,
从而可得∠DCB=150°,∠DCH=30°,
故CH.
当60°<∠CAB<180°时,如图4所示,
作BJ⊥AD于点J,同理可证得∠DCH=30°,BJ,
∴JF=3﹣2=1,BF.
∵cos∠FBJ=cos∠FDH,
∴,即,
解得DH,
∴HC.
综上,HC的长为或.
【点评】本题考查了旋转变换的性质,等腰三角形的性质,圆周角定理推论,相似三角形的判定与性质,直角三角形的判定与性质,勾股定理,三角函数,综合性强,熟练掌握以上知识点并作出恰当的辅助线是解题关键.
41.综合与实践
【问题情境】
求方程x2+12x﹣15=0的解,就是求二次函数y=x2+12x﹣15的图象与x轴交点的横坐标.为了估计这个方程的解,小亮取了自变量x的4个值,再分别算出相应的y值,列表得:
x的值
0
1
2
3
y=x2+12x﹣15的值
﹣15
﹣2
13
30
小亮通过分析得出结论:方程必有两个解,其中一个解大于1且小于2,设这个解为x,即1<x<2.
进一步取值,得到如表:
x的值
1.0
1.1
1.2
1.3
y=x2+12x﹣15的值
﹣2
﹣0.59
0.84
2.29
得出结论:1.1<x<1.2.
【操作判断】
(1)若方程ax2+bx+c=0(a<0)在实数范围内有两个解x1、x2(其中x1<x2)
根据下列表格
x的值
1
1.5
2
2.5
ax2+bx+c的值
﹣5
﹣1
4
10
你能得出 x1 的大致范围(填“x1”或“x2”);请你写出这个解的取值范围: 1.5<x1<2 ;
【实践探究】
已知二次函数y=x2﹣(3+n)x+3n+4的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B左侧).
(2)若其中一个交点的横坐标x满足5<x<6,求出n的取值范围.
(3)不论n为何值,二次函数y=x2﹣(3+n)x+3n+4必过定点E.
①求E点坐标;
②连结AE、BE,若∠AEB=45°,请求出n的值.
【分析】(1)根据a<0得到图象开口向上,再根据表格即可求出结果;
(2)根据题意得到①或②,计算求解即可;
(3)①将函数变形为y=(x﹣3)n+x2﹣3x+4,根据当x=3时,不论n取何值,y恒等于4,即可求出结果;
②过点A作AD⊥AE交BE于点D,分别过点E,点D向x轴引垂线,垂足分别为点H,点F,证出△EHA≌△AFD,设A(x1,0),B(x2,0),得到∠DBF=∠EBH,∠DFB=∠EHB,得到△BDF∽△BEH,,整理得到4(x2﹣x1)=x1•x2﹣3(x1+x2)+25,对于函数y=x2﹣(3+n)x+3n+4令y=0,得到方程x2﹣(3+n)x+3n+4=0,由求根公式得到,,并代入4(x2﹣x1)=x1•x2﹣3(x1+x2)+25中,计算即可求出.
【解答】解:(1)∵a<0,
∴当x时,y随x增大而增大,
根据表格可发现,表格给的数据是y随x增大而增大,
∴可得出x1的大致范围,
∵﹣1<ax2+bx+c=0<4,
∴1.5<x1<2,
故答案为:x1,1.5<x1<2;
(2)当x=5时,y=﹣2n+14;
当x=6时,y=﹣3n+22.
∵仅有一个交点的横坐标x满足5<x<6,
∴①或 ②,
解①得:,
解②得:无解,
综上,n的取值范围为:;
(3)①将函数变形为y=(x﹣3)n+x2﹣3x+4,
由上式可知,当 x=3 时,不论n取何值,y恒等于4,
故E点的坐标为(3,4);
②如图1,过点A作AD⊥AE交BE 于点D,由∠AEB=45°可得△AED 为等腰直角三角形.分别过点E,点D向x轴引垂线,垂足分别为点H,点F
,
∴∠EHA=∠DFA,∠AEH=∠DAF=90°﹣∠EAH,AE=AD,
∴△EHA≌△AFD(AAS),
设A(x1,0),B(x2,0),由题意可知,x1<x2,
∵E(3,4),
∴EH=AF=4,HA=DF=x1﹣3,BF=x2﹣x1﹣4,
∵∠DBF=∠EBH,∠DFB=∠EHB,
∴△BDF∽△BEH,
∴,即,
整理得:4(x2﹣x1)=x1•x2﹣3(x1+x2)+25(★),
对于函数y=x2﹣(3+n)x+3n+4,
令y=0,得到方程x2﹣(3+n)x+3n+4=0,
方程的判别式Δ=(n+3)2﹣4(3n+4)=n2﹣6n﹣7,
据题意,△>0.
由求根公式,得,,
代入(★)式,得n2﹣6n﹣32=0,
解得,此时满足△>0.
其中,当时,情况如图2所示.
故.
【点评】本题主要考查二次函数的图象和性质,全等三角形的判定和性质,相似三角形的判定和性质以及二次函数的综合运用;
42.定义:在▱ABCD中,如果有一条对角线的长等于其中一条边的长,则称这个平行四边形为“N字平行四边形”.
(1)下面的图形中是“N字平行四边形”的有:C ;
A.正方形
B.矩形
C.有一个角是60°的菱形
D.有一个角是60°的平行四边形
E.有一个角是45°的平行四边形
(2)在“N字平行四边形”中,∠A=45°,AB>BC,则 ;
(3)如图1,在“N字平行四边形ABCD”中,∠B=75°,AB=AC=8,点F是AB边上一点,FG∥AC,FG与DC的延长线交于点G,若▱AFGC为“N字平行四边形”,求AF的值;
(4)如图2,在矩形ABCD中,点E、F分别是BC边和AD边上的点,四边形BEDF为“N字平行四边形”,若AB=2AF,求的值.
【分析】(1)根据选项逐一判断即可;
(2)画出图形,证明△ABD是等腰直角三角形即可得解;
(3)由题易得∠ACG=∠ACB+∠BCG=150°,则▱AFGC为“N字平行四边形”,只能分为两种情况:①当CF=AF时,∠FCA=∠FAC=30°,②当CF=AC时,∠CAF=∠AFC=30°,再分别求解即可;
(4)过点E作EM⊥BF于点M,过点F作FN⊥BE于点N,分两种情况:①当FB=FE时,②当EB=EF时,分别画出图形求解即可.
【解答】(1)解:正方形的对角线是边长的倍,故A选项不是;
矩形的对角线是直角三角形的斜边比边长大,故B选项不是;
有一个角是60°的菱形必定包含等边三角形,
会有一条对角线等于边长,故C选项是;
有一个角是60°的平行四边形和有一个角是45°的平行四边形并不必然出现对角线等于边长,故D、E选项均不是;
故选:C;
(2)解:如图,
∵▱ABCD是“N字平行四边形”,
∴DA=DB,
∵∠A=45°,
∴∠ABD=45°,
∴△ABD是等腰直角三角形,
∴,
∴,
故答案为:;
(3)证明:连接AG,CF,
∵在N字▱ABCD中,∠B=75°,AB=AC=8,
∴∠B=∠ACB=75°,∠BAC=30°.
∵AB∥DG,
∴∠B=∠BCG=75°,
∴∠ACG=∠ACB+∠BCG=150°,
由大角对大边可得AG>AC,AG>GC,
若▱AFGC为“N字平行四边形”,只能分为以下几种情况:
①当CF=AF时,∠FCA=∠FAC=30°,
过点F作FH⊥AC于点H,可得点H为AC的中点,AF=2HF,,
又∵AC=8,
∴,
∴,;
②当CF=AC时,∠CAF=∠AFC=30°,此时,∠ACF=120°>∠ACB矛盾.
综上,若▱AFGC为N字平行四边形,;
(4)过点E作EM⊥BF于点M,过点F作FN⊥BE于点N,
∵四边形ABCD为矩形,
∴AD=BC,∠A=∠C=90°,AB=DC=FN,
∵四边形BEDF为平行四边形,
∴FD=BE,FB=DE,
∴AF=AD﹣FD,CE=BC﹣BE,即AF=CE.
∵四边形BEDF为N字平行四边形,
又∵BD>BE,BD>DE,
∴有以下两种情况:
①当FB=FE时,
∵FN⊥BE,
∴N为BE的中点,
∴BN=NE.
在矩形ABNF中,AF=BN,
又∵AF=CE,
∴BN=NE=CE=AF,
∴BC=BN+NE+CE=3AF,
∵AB=2AF,
∴;
②当EB=EF时,
∵EM⊥BF,
∴M为BF的中点,,
设AF=t,则AB=2t,,,
∵EM⊥BF,
∴∠EMB=90°,
∵AD∥BC,
∴∠AFB=∠MBE,
∴Rt△BAF∽Rt△EMB,
∴AF:AB:BF=MB:ME:BE=1:2:,
由可得,
∴,
∴;
综上,或.
【点评】本题主要考查了平行四边形的性质、等腰三角形的性质、勾股定理、相似三角形的判定和性质等内容,熟练掌握相关知识是解题的关键.
43.民间艺术起源于春秋,兴盛于明清,发展于现代,以功力深厚、技艺精湛著称于世.如图(1),“空中飞人“是杂技表演的压轴节目,表演惊险刺激,极具观赏性,深受观众好评.如图(2),演员从浪桥的旋转木梯点F处抛出(将身体看成一个点,身体摆动忽略不计)飞到吊下的平台AB上,其飞行路线可看作抛物线的一部分.下面有一张平行于地面的保护网MN,以保护演员的安全.建立如图所示的平面直角坐标系,已知;点A的坐标为(0,8),OC=11.4m,CE=2.1m,,∠FEC=135°,AB=1m.
(1)当抛物线过点B,且与y轴交于点H(0,6)时,点F的坐标为 (10,3.5) ,抛物线的解析式为 yx2x+6 ;
(2)在(1)的条件下,若点N的坐标为,为使演员在演出时不受伤害,求保护网MN(线段MN)的长度至少为多少米;
(3)设该抛物线的表达式为y=ax2﹣8ax+c,若抛射点F不变,为保证演员表演时落在平台AB上(即抛物线与线段AB有交点),请直接写出a的取值范围.
【分析】(1)作辅助线构建等腰直角△EFL,确定点B,F的坐标,利用待定系数法即可解答;
(2)为使演员在演出时不受伤害,抛物线要经过点M,可得点M的坐标,计算MN的长即可解答;
(3)分别计算边界点时a的值,即将点A和点B的坐标代入y=ax2﹣8ax+c中即可解答.
【解答】解:(1)∵A(0,8),AB=1,
∴B(1,8),
如图1,过点F作FK⊥x轴于K,过点E作EL⊥FK于L,
∴∠ELF=90°,
∵∠FEC=135°,∠LEC=90°,
∴∠FEL=45°,
∴△LEF是等腰直角三角形,
∴FL=LE,
∵EF,
∴EL=FL1.4,
∵EC=LK=2.1,
∴FK=LF+LK=1.4+2.1=3.5,
∵OC=11.4,KC=LE=1.4,
∴OK=10,
∴点F的坐标为(10,3.5),
设抛物线的解析式为:y=ax2+bx+c,
把点B(1,8),H(0,6),F(10,3.5)分别代入得:,
解得:,
∴抛物线的解析式为:yx2x+6;
故答案为:(10,3.5),yx2x+6;
(2)∵MN∥x轴,N(8,),
∴点M的纵坐标为,
当y时,x2x+6,
解得:x1=10(舍),x2=﹣1,
∴MN=8﹣(﹣1)=9,
∴保护网MN(线段MN)的长度至少为9米;
(3)将点F(10,3.5)代入y=ax2﹣8ax+c中,
100a﹣80a+c=3.5,
∴20a+c=3.5①,
当抛物线经过点A(0,8)时,c=8,
代入①中,20a+8=3.5,
∴a,
当抛物线y=ax2﹣8ax+c中经过点B(1,8)时,8=a﹣8a+c②,
联立①②得:a,
综上,a的取值范围是a.
【点评】本题是二次函数综合题,考查了待定系数法,抛物线上点的坐标的特征,平行于x轴的直线上的点的纵坐标相等等知识,掌握二次函数的性质,理解题意是解本题的关键.
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2026/6/8 20:18:36;用户:罗帅;邮箱:17729846990;学号:37340701
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