专题45 一次函数与几何综合(题型专练)数学新教材浙教版八年级上册
2026-09-12
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摘要:
**基本信息**
以9类几何存在性问题为载体,构建“问题情境-方法提炼-变式迁移”三阶训练体系,强化数形结合与分类讨论思想,培养几何直观与推理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|等腰三角形存在性|1典例+3变式|“两圆一线”法、代数几何双解法|从定点定线到动态存在性,渗透方程思想|
|直角三角形存在性|1典例+3变式|“两线一圆”分类模型、勾股定理应用|与等腰三角形存在性形成方法对比,强化分类讨论|
|角度/面积/最值问题|各含1典例+3变式|特殊角构造、铅锤高水平宽、轴对称转化|从定性分析到定量计算,构建函数与几何量的对应关系|
|翻折与旋转|1典例+3变式|坐标变换规律、全等模型应用|体现图形变换本质,衔接动态几何综合能力|
内容正文:
专题45 一次函数与几何综合
(题型突破·举一反三)
题型01 等腰三角形存在性问题
题型02 等腰直角三角形存在性问题
题型03 角度存在性问题
题型04 直角三角形存在性问题
题型05 最值问题
题型06 面积存在性问题
题型07 含有绝对值的函数
题型08 新定义
题型09 一次函数中的翻折与旋转
▌题型01 等腰三角形存在性问题
已知两点,在轴上存在点,使得是等腰三角形
“两圆一线”得坐标:
(1)以点为圆心,为半径作圆,与轴的交点即为满足条件的点,有;
(2)以点为圆心,为半径作圆,与轴的交点即为满足条件的点,有;
(3)作的垂直平分线,与轴的交点即为满足条件的点,有.
几何法:
(1)两圆一线作出点;
(2)利用勾股定理求线段长,由线段长得点坐标.
代数法:
(1)表示出三个点坐标、C;
(2)由点坐标表示出三条线段:、、;
(3)分类讨论①、②、③;
(4)列出方程求解.
【典例1】如图,在平面直角坐标系中,一条直线l与x轴相交于点A(2,0),与正比例函数y=kx(k≠0,且k为常数)的图象相交于点P(1,1).
(1)求k的值;
(2)求△AOP的面积;
(3)在x轴上找一点M,使△AMP是等腰三角形,求出点M的坐标.
【变式1-1】(2026春•凉州区校级期末)已知一次函数图象经过点A(﹣2,0),B(0,4).
(1)求这个一次函数的表达式;
(2)直线AB上存在点P,使,求点P的坐标;
(3)点C在x轴上,且△ABC是以AB为腰的等腰三角形,直接写出点C坐标.
【变式1-2】(2025秋•芝罘区期末)如图,在平面直角坐标系中,函数y=x+5的图象与x轴交于点A,直线yx+b与x轴交于点B(2,0),与直线y=x+5交于点C.
(1)求b的值和点C的坐标;
(2)求△ABC的面积;
(3)点P是x轴上一点,且△BCP是以CP为底的等腰三角形,求点P的坐标.
【变式1-3】(2026春•商都县期末)如图,在平面直角坐标系中,过点B(6,0)的直线AB与直线OA相交于点A(4,2),动点M沿路线O→A→C运动.
(1)求直线AB的解析式.
(2)求△OAC的面积.
(3)当△OMC的面积是△OAC的面积的时,求出这时点M的坐标.
(4)在x轴上是否存在一点P,使得△OAP是等腰三角形,若存在请直接写出P点的坐标;若不存在,请说明理由.
▌题型02 等腰直角三角形存在性问题
第一步:易证,所以,。
第二步:根据点坐标来表示线段长度,列等式求解。
【典例1】(2026春•温江区校级期中)如图,在平面直角坐标系中,直线l1:y=kx+4与x轴交于点A,与y轴交于点B,另一条直线l2:与x轴交于点E,与l1交于点F(2,m).
(1)求m的值和l1的解析式;
(2)若直线l2与y轴交于C点,求四边形AOCF的面积;
(3)点M为x轴一动点,点P是直线l2上一动点,是否存在△FPM以PM为直角边的等腰直角三角形,若存在,请直接写出点P的横坐标,若不存在,请说明理由.
【变式1-1】(2025秋•萍乡期末)综合与探究
如图,平面直角坐标系中,一次函数的图象与x轴、y轴分别交于点A,B,点F是线段AB上的一个动点(不与A,B重合),连接OF,设点F的横坐标为x.
(1)直接写出A,B两点的坐标;
(2)求△OAF的面积S与x之间的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(3)当△OAF的面积时,
①判断此时线段OF与AB的数量关系并说明理由;
②第一象限内存在一点P,使△APF是以AF为直角边的等腰直角三角形,直接写出点P的坐标.
【变式1-2】(2025秋•莱芜区期末)如图,在平面直角坐标系中,直线AB:与x轴、y轴分别交于点A、B,点C在x轴的负半轴上,若将△ABC沿直线BC折叠,点A恰好落在y轴正半轴上的点D处.
(1)点A的坐标是 ,点B的坐标是 ,AB的长为 ;
(2)求点C的坐标;
(3)在第一象限内是否存在点P,使△PAB为等腰直角三角形,若存在,直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【变式1-3】(2025秋•高州市期末)如图,在平面直角坐标系中,直线l1:y=kx+4与x轴交于点A,与y轴交于点B,另一条直线与x轴交于点E,与l1交于点F(2,m).
(1)求m的值和l1的解析式;
(2)当点C为直线l1上一动点,且△CEF的面积为8,求点C的坐标;
(3)点M为x轴一动点,点P是直线l2上一动点,是否存在△FPM以PM为直角边的等腰直角三角形,若存在,请直接写出点P的横坐标,若不存在,请说明理由.
▌题型03 角度存在性问题
1.角度的存在性问题
角度的存在性问题分为特殊角和非特殊角的存在性问题,在考试中主要以特殊角的存在性问题为主,特殊角通常包括、、、等.
几何法:利用(特殊)角度构造直角三角形,从边长比例关系进行求解.
工具:
角
、角
角
2.角度关系的存在性问题
角度关系的问题一般指两角或多角的和差倍分或大小关系的问题.
几何法:构造全等三角形进行求解.
和差关系
()
等量关系
大小关系
转化为三角形全等
找临界值,即找等量关系
3. 解题六步
(1)标出定点,画出草图,确定动点在哪条直线;
(2)翻译角度条件:
- 45°→等腰直角;
- 两角相等→角平分线/平行;
- 二倍角→构造等腰外角;
(3)设动点坐标;
(4)几何转化为边长等式(勾股/全等);
(5)解方程求坐标;
(6)检验:三点不共线、点在题目限定线段/直线范围,舍去增根。
【典例1】(2026春•松滋市期末)如图1,在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=kx+b(k≠0)与x轴,y轴分别交于点A,B两点,一次函数y=x﹣1与x轴,y轴分别交于点D,E两点,两直线相交于点C,已知AD=4OD,OA=2OB.
(1)点D的坐标为 ,点A的坐标为 ;直线AB的函数表达式为 ;
(2)如图2,过点H(﹣3,0)作平行于y轴的直线交直线AB于点F,交直线CD于点G,连接BG.点P是直线CD上一动点,设△CFP的面积为S1,△BCG的面积为S2,若S1=S2,求出点P的坐标;
(3)如图3,在(2)的条件下,过点G作GM⊥AF交FD于Q.
①求证:∠CGQ+∠BAO=∠ADC.
②直线FD上是否还存在点Q′,使∠CGQ′+∠BAO=∠ADC,若存在,请直接写出点Q′的坐标;若不存在,请说明理由.
【变式1-1】(2026春•分宜县期末)【基础知识】
将含有45°的三角板的直角顶点放在直线l上,过两个锐角顶点分别向直线l作垂线,这样就可以得到两个全等的直角三角形.
(1)如图1,等腰直角△ABC中,∠ACB=90°,CB=CA,过点A作AD⊥ED交于点D,过点B作BE⊥ED交于点E.直接写出AD与EC的数量关系 .
【基本技能】
(2)已知:直线y=kx+4(k≠0)的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B.
①如图2,当时,在第一象限构造等腰直角△ABE,∠ABE=90°,求直线BE的表达式;
②如图3,当k的取值变化,点A随之在x轴负半轴上运动,在第二象限构造等腰直角△ABN,∠ABN=90°,连接ON,问△OBN的面积是否发生变化?若不变,求出△OBN面积;若变,请说明理由.
【应用拓展】
(3)如图4,直线y=2x+4的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B,若点C在x轴上,且∠ABC=45°,请直接写出点C的坐标.
【变式1-2】(2026春•荣昌区期末)如图,已知一次函数l1图象分别与x,y轴交于点A(﹣2,0),B两点,正比例函数y图象与l1交于点C,已知点C的横坐标是﹣1.
(1)求该一次函数l1的解析式;
(2)将正比例函数的图象沿x轴向右平移4个单位长度得到直线l2,点C对应点为D,直线l2与直线l1交点为点E,y轴上有一动点F,x轴上有一动点G,连接EF,FG,DG,当EF+FG+DG取最小值时,求点G的坐标及EF+FG+DG的最小值;
(3)在(2)的条件下,点M为直线l2上一点,若∠MGD=45°,请直接写出点M的坐标,并写出求解点M坐标的其中一种情况的过程.
【变式1-3】(2026春•云阳县校级期末)如图1,已知直线l:y=kx+b(k≠0)交x、y轴于点A(﹣2,0)、B(0,4)两点,正比例函数y=x的图象与直线AB交于点C.
(1)求直线AB的解析式和点C的坐标;
(2)y轴负半轴上有一动点E,连接EC.点F是x轴上有一动点,当S△BCE=12时,求FC+FE的最小值;
(3)如图2,将直线l向下平移7个单位长度,平移后的直线与y轴交于点G,与直线y=x交于点M,点P在x轴上.当∠MGO=∠MPO时,请直接写出所有符合条件的点P的坐标,并写出求解点P的坐标的其中一种情况的过程.
▌题型04 直角三角形存在性问题
1.无图需分类讨论:已知边长度无法确定是直角边还是斜边时要分类讨论.
2.“两定一动”直角三角形存在性问题:
即:如图:已知,两点是定点,找一点构成
方法:两线一圆
具体图解:①当时,过点作的垂线,点在该垂线上(除外)
②当时,过点作的垂线,点在该垂线上(除外)
③当时,以为直径作圆,点在该圆上(,除外)
3.代数解法,利用勾股定理进行求解
在中,
①当时,;
②当时,;
③当时,。
【典例1】(2026春•英山县期末)已知直线经过第一、二、三象限,且k为整数.
(1)求k的值;
(2)在如图平面直角坐标系中画出该直线;
(3)若该直线与x轴、y轴分别交于A,B两点,现有一点C(﹣1,2),连接AC,BC,试判断△ABC是否为直角三角形?并说明理由.
【变式1-1】(2026春•长春校级期末)在平面直角坐标系中,已知直线y=2x+2与x轴交于点A,点P是该直线上一点,点P的横坐标为m,直线y=﹣2与y轴交于点B,点Q是该直线上一点,点Q的横坐标为3m,作△ABP和△ABQ.
(1)A点的坐标是 ,B点的坐标是 ;
(2)当点P落在直线y=﹣2上时,求△ABP的面积;
(3)当△ABQ是直角三角形时,求m的值;
(4)当△ABP的面积是△ABQ面积的一半时,直接写出m的值.
【变式1-2】(2026春•玉州区期末)已知直线与x轴交于A点,与y轴交于B点.
(1)求A点与B点坐标.
(2)如图1,点A关于y轴的对称点为点C,点E在x轴上,连接BE,将△BEC沿BE翻折得到△BED,直线BD与x轴相交于点F.
①当点D落在第四象限时,求CE的取值范围;
②若△EFD是直角三角形,求点D的坐标.
【变式1-3】(2026春•文山市期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,直线AB与x轴交于点A(﹣2,0),与y轴交于点B(0,﹣2).
(1)求直线AB的解析式.
(2)将直线AB向上平移5个单位长度得到直线CD,直线CD与x轴交于点C,与y轴交于点D,求线段CD的长.
(3)直线AB上是否存在一点P,使得△PCD是以CD为直角边的直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
▌题型05 最值问题
一、求线段之和的最小值
1、在一条直线上,求一点,使最小;
(1)点、在直线两侧:
(2)点、在直线同侧:
、是关于直线m的对称点。
2、在直线、上分别找两点、,使最小。
(1)两个点都在直线外侧:
(2)一个点在内侧,一个点在外侧:
(3)两个点都在内侧:
二、求线段之差的最值
(1)在直线l两侧有两点A、B,在直线l上找一点P,使|PA﹣PB|最大;
(2)在直线l同侧有两点A、B,在直线L上找一点P,使|PA﹣PB|最大;
(3)在直线l两侧有两点A、B,在直线l上找一点P,使|PA﹣PB|最小.
【典例1】(2026春•和平区校级期末)在平面直角坐标系中,矩形OABC的顶点A、C是直线与x轴、y轴的交点,D是x轴上一点,将矩形OABC沿CD折叠,点O恰好落在AC上.
(1)求点D的坐标;
(2)点M在第一象限,若△AMC是等腰直角三角形,直接写出点M的坐标;
(3)若△AMC是(2)中以AC为斜边的等腰直角三角形,点N在第一象限,△CON的面积为3,求DMN的周长最小时,点N的坐标和△DMN的面积.
【变式1-1】(2026春•临沭县期末)平面直角坐标系中,有一动点P(a,a+2),线段MN的端点为M(15,26),N(﹣12,﹣10).
(1)求MN所在直线的解析式;
(2)淇淇说:“无论a怎样变化,点P都在一条确定的直线上.”淇淇的说法对吗?请说明理由;
(3)设线段MN分别交x轴,y轴于A,B两点.
①当PM+PN取得最小值时,求a的值;
②若点P在△AOB的内部(不含边界),直接写出a的取值范围.
【变式1-2】(2026春•沙坪坝区校级期中)如图,在平面直角坐标系中,直线l1;与x轴,y轴分别交于A,B两点,直线l2与x轴负半轴交于点C,与y轴正半轴交于点D,直线l1和直线l2交于点,OA=2OC.
(1)如图1,请求出直线l2的解析式;
(2)如图2,点P是线段AB上一点(不与A,B重合),点M,N是直线l2上两动点(点M在点N的上方),且 MN=2,点Q是x轴上一动点,连接DP,PM,NQ.当四边形AODP的面积为时,求PM+MN+NQ的最小值;
(3)如图3,点G为y轴负半轴上一点,且OG=OC,点K为直线l1上一动点,连接CK.若∠ACK+∠OGA=90°,请直接写出所有符合条件的点K的横坐标,并写出求解点K的横坐标的其中一种情况的过程.
【变式1-3】(2026春•芜湖校级期末)如图,直线l1:y=﹣3x+3与坐标轴交于A,B两点,与过点C(4,0)的直线l2交于点D,且AD=AB.
(1)求点D的坐标及直线l2的解析式;
(2)若点P(t,y1)在线段BD上,点Q(t﹣1,y2)在直线l2上,求y1﹣y2的最小值;
(3)在y轴上是否存在一点P,使|PC﹣PD|最大.若存在,请直接写出点P的坐标,并求出|PC﹣PD|的最大值;若不存在,请说明理由.
▌题型06 面积存在性问题
一、知识点
1. 一次函数:,会求直线解析式、直线与坐标轴交点坐标。
2. 两点坐标求线段长度:水平线段长,竖直线段长。
3. 面积计算核心方法
- 基础:三角形面积×底×高
- 铅锤高水平宽:×铅锤高×水平宽
- 割补法:补成矩形减去周围直角三角形面积
4. 绝对值方程:面积是正数,坐标差要带绝对值,一般会得到两个解。
二、解题思路
1. 求定点:求出所有固定点坐标,画出草图;
2. 设动点:根据动点所在直线,设动点坐标;
3. 列面积表达式:优先铅锤高水平宽,面积等于给定数值;
4. 解方程:含绝对值,一般得到两组解;
5. 检验取舍:
①三点不能共线;
②动点是否在题目限定范围(线段/射线/直线),不符合舍去。
【典例1】(2026春•汝南县期末)如图,在平面直角坐标系中,直线与x轴和y轴分别交于点A、点B,点D在y轴的负半轴上,若将△ABD沿AD对折,点B恰好落在x轴的正半轴上的点C处.
(1)求点A和点B的坐标,及线段AB的长度;
(2)求点C和点D的坐标;
(3)y轴上是否存在一点P,使得S△OCD,若存在,请写出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
【变式1-1】(2026春•泸州期末)在平面直角坐标系中,直线l1:y=3x﹣6与x轴交于点A,与y轴交于点B,直线l2与直线l1平行,且经过点C(0,3).
(1)求点A、B的坐标及直线l2的解析式;
(2)若点P是直线l2上的一个动点,其横坐标为n,且点P到x轴的距离为9,求n的值;
(3)设点Q为直线l1上的动点,且点Q的纵坐标为3,在x轴上是否存在点D,使△ADQ的面积为12.如果存在,请直接写出点D的坐标;如果不存在,请说明理由.
【变式1-2】(2026春•牧野区校级期末)如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(6,0),一次函数y=3x+6分别与x轴和y轴交于点C和点B,作直线AB.
(1)求直线AB的函数表达式;
(2)如图1,点M是直线AB上的动点,是否存在点M,使得S△ACM?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图2,D(10,0),P为x轴正半轴上的动点,以P为直角顶点,BP为腰在第一象限内作等腰直角△BPQ,连接QD,请直接写出当BQ+QD最小时Q点坐标.
【变式1-3】(2026春•巴南区期末)如图,已知直线l1:y=kx﹣4与x轴交于点A,直线l2:y=2x+8与x轴,y轴分别交于点D和点B,且两直线交于点C,C点坐标为(﹣8,m).
(1)求k的值.
(2)在y轴上是否存在一点P,使得?若存在,请求出P的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)点Q是直线AB上一点,且∠BDQ=45°,请直接写出点Q的坐标.
▌题型07 含有绝对值的函数
1. 化简解析式,分段写函数
(1)令绝对值内代数式等于0,求出零点;
(2)根据零点划分的取值范围;
(3)在每一段内去掉绝对值符号,写出对应一次函数。
2. 画含绝对值函数的图像
(1)求零点;
(2)分两段写出直线解析式;
(3)分别画出两条射线;
(4)标出型顶点。
3. 已知函数值,求自变量(解方程 )
(1)若:方程无解;
(2)若:仅有1个解;
(3)若:得到两个解。
【典例1】(2026春•遂平县期末)综合与实践
【问题】同学,还记得学习研究一次函数的路径吗?请结合一次函数的学习经验探究函数y=2|x+1|﹣3的图象.
【探究】
(1)列表:
x
…
﹣4
﹣3
﹣2
﹣1
0
1
2
…
y
…
3
m
﹣1
﹣3
﹣1
n
3
…
表格中m= ,n= ;
(2)在右边的平面直角坐标系中画出该函数的图象;
(3)观察(2)中所画函数的图象.请写出当x为何值时该函数取最小值,最小值是多少?
【运用】
(4)结合一次函数的学习经验和今天的探究结果解答问题:
①不等式2|x+1|﹣3≤1的解集是 ;
②方程2|x+1|﹣3=x+1的解是 .
【变式1-1】(2026春•金凤区校级期中)在函数学习中,我们经历了“确定函数的解析式——利用函数图象研究其性质——运用函数解决问题”的学习过程.同时,我们也学习了绝对值的意义:.
【尝试】探究函数y=2|x﹣2|﹣4的图象与性质.
此函数是我们未曾学过的函数,于是小明尝试结合一次函数的学习经验研究此问题,下面是小明的探究过程,请你补充完整.
(1)列表:
x
…
﹣1
0
1
2
3
4
…
y
…
2
0
﹣2
b
﹣2
0
…
根据表格中的信息可得b= .
(2)请在给出的平面直角坐标系中,画出这个函数的图象.
【探索】
(3)写出函数y=2|x﹣2|﹣4的一条性质
【解决问题】结合画出的函数图象,解决问题:
(4)关于x的不等式的解集为 .
(5)若关于x的方程有且只有一个正数解和一个负数解,请直接写出满足条件的m的取值范围.
【变式1-2】(2026春•龙华区同步)探究函数的性质可以扩展我们的数学思维、某班数学兴趣小组同学探究函数y=a|x﹣1|+b(a,b为常数,且a≠0)的性质,探究过程如下,请解决下列问题:
(1)绘制函数图象:
①列表:a= ,b= ,m= ;
x
…
﹣3
﹣2
﹣1
0
1
2
3
4
…
y
…
9
7
5
3
1
3
5
m
…
②描点:在平面直角坐标系中,根据表中的数值描点(x,y),现已描出部分点,请补充表中未描出的各点;
③连线:用平滑的曲线顺次连接各点,请画出函数图象.
(2)探索函数性质:
当x<1时,y随x的增大而减小,当x≥1时,y随x的增大而 ;
(3)运用函数性质:
①不等式a|x﹣1|+b≥5的解集是 ;
②当x>4时,对于x的每一个值,函数的值小于函数y=a|x﹣1|+b的值且小于7,则t的取值范围是 .
【变式1-3】(2026春•垦利区期末)某班“数学兴趣小组”根据学习一次函数的经验,对函数y=|x﹣2|的图象和性质进行了研究.探究过程如下,请补充完整.
(1)自变量x的取值范围是全体实数,如表是y与x的几组对应值:
x
…
﹣3
﹣2
﹣1
0
1
2
3
4
5
…
y
…
5
4
m
2
1
0
1
2
3
…
其中,m= ;
(2)如图,在平面直角坐标系xOy中,描出了以表中各对对应值为坐标的点,并画出了函数图象,观察函数图象发现:该函数图象的最低点坐标是 ,当x<2时,y随x的增大而 ;
(3)进一步探究:不等式|x﹣2|≥2的解集是 ;
(4)拓展延伸:①请在平面直角坐标系内画出函数y=|x﹣2|﹣2的图象.
②不等式|x﹣2|﹣2≤0的解集是 .
▌题型08 新定义
1. 精读题干:圈出新定义的文字、公式、限制条件;
2. 翻译转化:把文字描述,写成代数式、等式或不等式;
3. 设元列式:动点设坐标,结合一次函数解析式代入;
4. 计算求解:解方程/不等式,分类讨论;
5. 回代检验:结果必须完全符合新定义全部条件,不符合直接舍去。
【典例1】(2026春•海淀区校级期中)在平面直角坐标系xOy中,对于点P(x1,y1),点Q(x2,y2),定义|x1﹣x2|与|y1﹣y2|中的值较大的为点P,Q的“未来距离”,记为d(P,Q).特别地,当|x1﹣x2|=|y1﹣y2|时,规定d(P,Q)=|x1﹣x2|,例如,点P(1,2),点Q(3,5),因为|1﹣3|<|2﹣5|,所以点P,Q的“未来距离”为|2﹣5|=3,记为d(P,Q)=3.
(1)已知点A(﹣2,0),点B为y轴上的一个动点.
①若d(A,B)=5,则点B的坐标为 ;
②d(A,B)的最小值为 ;
③若动点C(x,y)满足d(A,C)=r,所有动点C组成的图形面积为100,求r的值.
(2)对于点A(﹣2,0),点E(1,1),若有动点M(m,n)使得|d(A,M)﹣d(E,M)|=3.
请在图1平面直角坐标系中用阴影表示出符合条件的所有点M(m,n)覆盖的区域.
【变式1-1】(2026春•福建校级期末)在平面直角坐标系中,有A(m,0),B(0,n)两点,若存在点C使得∠ABC=90°,且AB=BC,则称点C为m的“等垂点”.例如:在A(1,0),B(0,1),C(﹣1,0)三点中,因为∠ABC=90°,且AB=BC,所以点C为1的“等垂点”.
(1)①点A(3,0),B(0,2),C(2,4) 3的“等垂点”(填“是”或“不是”).
②如图1,若点A(4,0),B(0,3),则点C是4的“等垂点”,则点C的坐标为 ;
(2)如图2,A(6,0),B在y轴上,C在一次函数y=3x﹣6上,若一次函数y=3x﹣6上存在6的“等垂点”,求6的“等垂点”C的坐标;
(3)若在直线y=kx+b(k>0)上存在无数个10的“等垂点”,且直线y=kx+b(k>0)与x轴交于点E,与y轴交于点F,点M在线段EF上,点P在△EOF内,EP=8,OP=6,连接MP,设EM=a,则△EPM的面积S关于a的表达式为 .
【变式1-2】(2026春•海淀区校级期末)在平面直角坐标系xOy中,对于点P(a,b)给出如下定义:若点Q(x,y)在直线y=x+a﹣b上,称点Q是点P的“和谐点”.已知,点P(4,0).
(1)在Q1(﹣3,1),Q2(﹣2,2),Q3(1,4)中,点P的“和谐点”有 ;
(2)点A在直线y=2x+3上,若点P的“和谐点”也是点A的“和谐点”,求点A的坐标;
(3)已知点B(b,0)和线段MN,点C在以(b﹣1,1),(b﹣1,﹣1),(b+1,﹣1),(b+1,1)为顶点的四边形上,且﹣5≤b≤﹣3,若线段MN上总存在线段PC上任意一个点的“和谐点”,直接写出线段MN的最小值.
【变式1-3】(2026春•娄底期末)定义:我们把一次函数y=kx+b(k≠0)与正比例函数y=﹣x的交点称为一次函数y=kx+b(k≠0)的“亮点”.例如求y=﹣2x﹣1的“亮点”,联立方程:,解得,则y=﹣2x﹣1的“亮点”为(﹣1,1).
(1)由定义可知,一次函数y=3x﹣2的“亮点”为 .
(2)一次函数y=px+q的“亮点”为(2,q﹣3),求p,q的值.
(3)若直线y=kx+3(k≠0)与x轴交于点A,与y轴交于点B,且直线y=kx+3上没有“亮点”,点P在x轴上,使,求满足条件的点P的坐标.
▌题型09 一次函数中的翻折与旋转
1. 知识点
(1)一次函数:求解析式、求交点、几何含义;
(2)翻折(轴对称)性质:
- 对应点连线被对称轴垂直平分;
- 对应线段相等,对应角相等;
(3)旋转性质:
- 旋转前后图形全等,对应线段相等、夹角等于旋转角;
- 坐标系旋转90°优先用型一线三垂直模型;
(4)两点距离公式、中点坐标公式;
(5)90°旋转坐标规律、勾股定理。
2. 解题步骤
(1)找关键点:标记变换前的定点坐标;
(2)明确变换:分清是翻折还是旋转,顺时针/逆时针,旋转角度;
(3)求变换后的对应点坐标(翻折用中点+垂直;90°旋转优先型全等);
(4)利用变换后的点,求新直线解析式;
(5)联立方程,求交点;
(6)数形结合,计算面积或者判断存在性,检验取舍。
【典例1】(2026春•建华区期末)已知,在平面直角坐标系中,正方形OABC的顶点A,C分别在x轴、y轴的正半轴上,顶点B的坐标为(4,4),点D为射线CO上的一个动点,将△AOD沿AD翻折,得到△AED.
(1)如图1,若点D为OC的中点,延长DE交BC于点F,猜想EF与BF的关系为 ;证明你的猜想,进而求出直线DF的解析式;
(2)如图2,在(1)的条件下,连BE并延长交OC于点H,BH的长为 ;
(3)如图3,若点M为BC边上一点,且∠BAM=30°,点N为AE的中点,连MN.
①MN的取值范围是 ;
②当MN取最大值时,点D的坐标为 .
【变式1-1】(2026春•奉节县期末)如图,一次函数y=﹣x+5与坐标轴交于A,B两点,将线段OB以点O为中心逆时针旋转一定角度,点B的对应点落在第二象限的点C处,且点C的坐标为(﹣4,3).
(1)求直线BC的表达式;
(2)点M是线段AB上一点,过原点O的直线OM将四边形ABCO的面积分为1:2的两部分,请求出点M的坐标;
(3)点D是直线AB上第二象限内一点,在△BCD中有一个内角是45°,请直接写出点D的坐标.
【变式1-2】(2025秋•海州区校级期末)如图,在平面直角坐标系中,一次函数y1=﹣x+3与x轴、y轴分别交于A、B,一次函数经过点B.
(1)求线段AC的长;
(2)动点P从点C出发沿射线CA以每秒1个单位的速度运动,连接BP,设点P的运动时间为t(s).
①当△BPO的面积为6时,请求出t的值;
②在线段BC上取一点D,当△BPD为等腰直角三角形时,请求出t的值.
(3)将一次函数先沿着射线BA方向平移,再绕点(1,1)顺时针旋转90°,经过变换后的函数图象是否经过点(2,1),请说明理由.
【变式1-3】(2026春•衡阳期中)给出如下定义:在平面内,对于线段AB,若点C满足,CA=CB,称C是线段AB的“美好点”;特别地,若满足∠ACB=90°,称C是线段AB的“黄金美好点”.
(1)如图1,在平面直角坐标系xOy中,一次函数是直线上一点,已知点A(5,0);
①若P的横坐标为9,则点A (填写“是”或“不是”)线段OP的“美好点”;
②若P是线段OA的美好点,求P的坐标;
(2)如图2,若直线y=﹣x+t与x轴相交于点B,与直线相交于点C,将△OBC沿直线BC翻折到△DBC,若平面直角坐标系上一点M(m,1),满足M是线段BD的“黄金美好点”,求△MBD的面积;
(3)如图3,在平面直角坐标系xOy中,一次函数是直线上一点,A(5,0),N是平面直角坐标系上一点,若点N是线段OP的“黄金美好点”,且N是线段OA的“美好点”,求满足条件的N的坐标.
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专题45 一次函数与几何综合
(题型突破·举一反三)
题型01 等腰三角形存在性问题
题型02 等腰直角三角形存在性问题
题型03 角度存在性问题
题型04 直角三角形存在性问题
题型05 最值问题
题型06 面积存在性问题
题型07 含有绝对值的函数
题型08 新定义
题型09 一次函数中的翻折与旋转
▌题型01 等腰三角形存在性问题
已知两点,在轴上存在点,使得是等腰三角形
“两圆一线”得坐标:
(1)以点为圆心,为半径作圆,与轴的交点即为满足条件的点,有;
(2)以点为圆心,为半径作圆,与轴的交点即为满足条件的点,有;
(3)作的垂直平分线,与轴的交点即为满足条件的点,有.
几何法:
(1)两圆一线作出点;
(2)利用勾股定理求线段长,由线段长得点坐标.
代数法:
(1)表示出三个点坐标、C;
(2)由点坐标表示出三条线段:、、;
(3)分类讨论①、②、③;
(4)列出方程求解.
【典例1】如图,在平面直角坐标系中,一条直线l与x轴相交于点A(2,0),与正比例函数y=kx(k≠0,且k为常数)的图象相交于点P(1,1).
(1)求k的值;
(2)求△AOP的面积;
(3)在x轴上找一点M,使△AMP是等腰三角形,求出点M的坐标.
【分析】(1)将P点坐标代入y=kx中求k的值即可;
(2)已知A点横坐标和P点纵坐标,根据三角形面积公式,可求△AOP的面积;
(3)分别以P、A两点为圆心,PA长为半径画弧与x轴相交,作线段PA的垂直平分线与x轴相交,可求M点的坐标.
【解答】解:(1)将点P(1,1)代入直线y=kx中,得k=1;
(2)如图,S△AOP2×1=1;
(3)由勾股定理,得PA,
以P为圆心,PA长为半径画弧与x轴相交,交点M(0,0),
以A为圆心,PA长为半径画弧与x轴相交,交点M(2,0)或(2,0),
作线段PA的垂直平分线与x轴相交,交点M(1,0),
故满足条件的M点坐标为:(0,0),(2,0),(2,0),(1,0).
【变式1-1】(2026春•凉州区校级期末)已知一次函数图象经过点A(﹣2,0),B(0,4).
(1)求这个一次函数的表达式;
(2)直线AB上存在点P,使,求点P的坐标;
(3)点C在x轴上,且△ABC是以AB为腰的等腰三角形,直接写出点C坐标.
【分析】(1)设出一次函数解析式,将点A(﹣2,0)和点B(0,4)代入解析式,求出k和b,从而得到一次函数解析式;
(2)根据点P在直线AB上,设出点P的坐标,再根据,求出点P的坐标;
(3)根据点C在x轴上设出C点坐标,分类讨论以AB为腰的等腰三角形△ABC的两种情况,求出对应的点C坐标.
【解答】解:(1)一次函数图象经过点A(﹣2,0),B(0,4).设一次函数的表达式为y=kx+b,将点A,点B的坐标分别代入得:
,
解得:,
∴这个一次函数的表达式为y=2x+4;
(2)如图1,设点P(x,2x+4),
∵,
∴,
∴,
∵yp=2x+4,OB=4,
∴,
∴2x+4=±1,
解得:或,
当时,得:2x+4=1;
当时,得:2x+4=﹣1,
∴点或;
(3)点C的坐标为或或(2,0).理由如下:
∵点C在x轴上,
∴设C(m,0),
∵△ABC是以AB为腰的等腰三角形,
∴分两种情况:AB=AC或AB=BC,
当AB=AC时,在Rt△ABO中,AO=2,BO=4,
由勾股定理得:,
∴,
∵点C可能在A点左侧,也可能在A点右侧,
∴点C的横坐标或,
∴或;
当AB=BC时,
在Rt△ABO和Rt△CBO中,
,
∴Rt△ABO≌Rt△CBO(HL),
∴AO=CO,
∴|m|=2,
解得:m=2或﹣2(此时点A和点C重合,不符合题意,舍去),
∴C(2,0).
综上所述,点C的坐标为或或(2,0).
【变式1-2】(2025秋•芝罘区期末)如图,在平面直角坐标系中,函数y=x+5的图象与x轴交于点A,直线yx+b与x轴交于点B(2,0),与直线y=x+5交于点C.
(1)求b的值和点C的坐标;
(2)求△ABC的面积;
(3)点P是x轴上一点,且△BCP是以CP为底的等腰三角形,求点P的坐标.
【分析】(1)将B(2,0)代入yx+b求出b的值,再由x+5x,求出C点坐标;
(2)求出A点坐标,再由三角形面积公式求解即可;
(3)由题意可知BC=BP=5,再求P点坐标即可.
【解答】解:(1)当x=2时,b=0,
解得b,
∴yx,
当x+5x时,解得x=﹣1,
∴C(﹣1,4);
(2)y=x+5与x轴交点A(﹣5,0),
∴AB=7,
∴△ABC的面积14;
(3)∵△BCP是以CP为底的等腰三角形,
∴BC=BP,
∵BC=5,
∴BP=5,
∴P(7,0)或(﹣3,0).
【变式1-3】(2026春•商都县期末)如图,在平面直角坐标系中,过点B(6,0)的直线AB与直线OA相交于点A(4,2),动点M沿路线O→A→C运动.
(1)求直线AB的解析式.
(2)求△OAC的面积.
(3)当△OMC的面积是△OAC的面积的时,求出这时点M的坐标.
(4)在x轴上是否存在一点P,使得△OAP是等腰三角形,若存在请直接写出P点的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用待定系数法即可求得函数的解析式;
(2)求得C的坐标,即OC的长,利用三角形的面积公式即可求解;
(3)当△OMC的面积是△OAC的面积的时,根据面积公式即可求得M的横坐标,然后代入解析式即可求得M的坐标;
(4)由点P、O、A的坐标得,PA2=(x﹣4)2+4,PO2=x2,AO2=20,当PA=PO时,则(x﹣4)2+4=x2,即可求解;当PA=AO或PO=AO时,同理可解.
【解答】解:(1)设直线AB的解析式是y=kx+b,
根据题意得,
则直线的解析式是:y=﹣x+6;
(2)在y=﹣x+6中,令x=0,解得:y=6,
S△OAC6×4=12;
(3)设OA的解析式是y=mx,则4m=2,
解得:m,
则直线的解析式是:yx,
∵当△OMC的面积是△OAC的面积的时,
∴M的横坐标是4=1,
在yx中,当x=1时,y,则M的坐标是(1,);
在y=﹣x+6中,x=1则y=5,则M的坐标是(1,5).
则M的坐标是:M1(1,)或M2(1,5);
(4)存在,理由:设点P(x,0),
由点P、O、A的坐标得,PA2=(x﹣4)2+4,PO2=x2,AO2=20,
当PA=PO时,则(x﹣4)2+4=x2,则x=2.5,即点P(2.5,0);
当PA=AO或PO=AO时,则x2=20或20=(x﹣4)2+4,则x=0(舍去)或±2或8,即点P(2,0)或(﹣2,0)或P(8,0),
综上,点P(2,0)或(﹣2,0)或P(8,0)或(2.5,0).
▌题型02 等腰直角三角形存在性问题
第一步:易证,所以,。
第二步:根据点坐标来表示线段长度,列等式求解。
【典例1】(2026春•温江区校级期中)如图,在平面直角坐标系中,直线l1:y=kx+4与x轴交于点A,与y轴交于点B,另一条直线l2:与x轴交于点E,与l1交于点F(2,m).
(1)求m的值和l1的解析式;
(2)若直线l2与y轴交于C点,求四边形AOCF的面积;
(3)点M为x轴一动点,点P是直线l2上一动点,是否存在△FPM以PM为直角边的等腰直角三角形,若存在,请直接写出点P的横坐标,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)把F(2,m)代入yx+2得:m=﹣1+2=1,把F(2,1)代入y=kx+4得:1=2k+4,故k,直线l1的解析式为yx+4;
(2)解方程得到C(0,2),E(4,0),A(,0),过F作FH⊥x轴于H,根据三角形的面积公式即可得到结论;
(3)设M(m,0),P(p,p+2),当PF为直角边时,过P作NQ∥x轴,过M作MN⊥NQ于N,过F作FQ⊥NQ于Q,证明△MPN≌△PFQ(AAS),有MN=PQ,即|p+2|=|2﹣p|,解得点P的横坐标为0或;当MF为直角边时,过P作PH⊥x轴于H,过F作FG⊥x轴于G,同理可得△PHM≌△MGF(AAS),知PH=MG,HM=FG=2,故,解得p=﹣2或p=2(此时P,F重合,舍去)或p.
【解答】解:(1)把F(2,m)代入yx+2得:m=﹣1+2=1,
∴F(2,1),
把F(2,1)代入y=kx+4得:1=2k+4,
解得k,
∴l1的解析式为yx+4;
(2)在中,令x=0,则y=2,令y=0,则x=4,
∴C(0,2),E(4,0),
在yx+4中,令y=0,则x,
∴A(,0),
过F作FH⊥x轴于H,
∵F(2,1),
∴四边形AOCF的面积=S△OEC﹣S△AEF4×21×(4);
(3)存在△FPM是以PM为直角边的等腰直角三角形,理由如下:
设M(m,0),P(p,p+2),
当PF为直角边时,过P作NQ∥x轴,过M作MN⊥NQ于N,过F作FQ⊥NQ于Q,如图:
∵△FPM为等腰直角三角形,
∴MP=FP,∠MPF=90°,
∴∠MPN=90°﹣∠QPF=∠PFQ,
∵∠N=90°=∠Q,
∴△MPN≌△PFQ(AAS),
∴MN=PQ,
∴|p+2|=|2﹣p|,
解得p=0或p,
∴此时点P的横坐标为0或;
当MF为直角边时,过P作PH⊥x轴于H,过F作FG⊥x轴于G,如图:
同理可得△PHM≌△MGF(AAS),
∴PH=MG,HM=FG=2,
∴,
解得p=﹣2或p=2(此时P,F重合,舍去)或p,
综上所述,P的横坐标为0或或﹣2或.
【变式1-1】(2025秋•萍乡期末)综合与探究
如图,平面直角坐标系中,一次函数的图象与x轴、y轴分别交于点A,B,点F是线段AB上的一个动点(不与A,B重合),连接OF,设点F的横坐标为x.
(1)直接写出A,B两点的坐标;
(2)求△OAF的面积S与x之间的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(3)当△OAF的面积时,
①判断此时线段OF与AB的数量关系并说明理由;
②第一象限内存在一点P,使△APF是以AF为直角边的等腰直角三角形,直接写出点P的坐标.
【分析】(1)分别令x=0,y=0,求出两点坐标即可.;
(2)写出F点的坐标,然后根据三角形面积公式列函数关系式;
(3)①根据三角形面积列方程求点F的坐标,然后利用勾股定理求得OF与AB的长,从而求解;
②根据全等三角形的判定和性质求解.
【解答】解:(1)平面直角坐标系中,一次函数的图象与x轴、y轴分别交于点A,B,
当y=0时,得:,
解得:x=10;
当x=0时,得:y=5,
∴A(10,0),B(0,5);
(2)∵点F是线段AB上的一个动点(不与A,B重合),
设点F的横坐标为x,过点F作FE⊥x轴,如图1,
∴F点坐标为,
∴△OAF的面积:,
∴△OAF的面积S与x之间的函数关系式为;
(3)①.理由如下:
当△OAF的面积时,得:,
解得:x=5,
∴F点坐标为,
由勾股定理得:,
在直角三角形AOB中,由勾股定理得:,
∴;
②点P的坐标为或.理由如下:
过点F作FN⊥x轴交x轴于点E,过点P作PG⊥OA于点G,过点P′作PH⊥FE于点H,分两种情况:
如图2,
情况一:∵△AFP是等腰直角三角形,
∴AF=PA,∠FEA=∠FAP=∠PGA=90°,
∴∠AFE+∠FAE=∠FAE+∠PAG=90°,
∴∠AFE=∠PAG,
在△FAE和△PAG中,
,
∴△AFE≌△PAG(AAS),
∴,AE=PG=OA﹣OE=5,
∴点;
情况二:∵△AFP′是等腰直角三角形,
同理△P′HF≌△FEA(AAS),
∴FH=AE=5,,
∴,
综上所述,点P的坐标为或.
【变式1-2】(2025秋•莱芜区期末)如图,在平面直角坐标系中,直线AB:与x轴、y轴分别交于点A、B,点C在x轴的负半轴上,若将△ABC沿直线BC折叠,点A恰好落在y轴正半轴上的点D处.
(1)点A的坐标是 (4,0) ,点B的坐标是 (0,3) ,AB的长为 5 ;
(2)求点C的坐标;
(3)在第一象限内是否存在点P,使△PAB为等腰直角三角形,若存在,直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)求出A(4,0),B(0,3),再利用勾股定理求得AB=5即可;
(2)设C(n,0),则OC=n,AC=4﹣n,DC=AC=4﹣n,DB=AB=5,利用勾股定理建立方程求解即可;
(3)分三种情况:当∠PAB=90°,AP=AB时,当∠PBA=90°,BP=AB时,当∠APB=90°,AP=BP时,分别求出点P的坐标即可.
【解答】解:(1)当y=0时,x+3=0,
解得:x=4,
∴A(4,0),
当x=0时,y=3,
∴B(0,3),
∴OA=4,OB=3,
∵∠AOB=90°,
∴AB5,
故答案为:(4,0),(0,3),5;
(2)将△ABC沿直线BC折叠,点A恰好落在y轴正半轴上的点D处,如图1,
设C(n,0),则OC=n,AC=4﹣n,
∴DC=AC=4﹣n,DB=AB=5,
∴OD=OB+DB=3+5=8,
在Rt△CDO中,OC2+OD2=CD2,
∴n2+82=(4﹣n)2,
解得:n=﹣6,
∴点C的坐标为(﹣6,0);
(3)存在,
∵A(4,0),B(0,3),
∴AB5,
当∠PAB=90°,AP=AB时,如图,过点P作PH⊥x轴于H,
则∠PHA=∠AOB=90°,
∴∠PAH+∠APH=90°,
∵∠PAH+∠BAO=90°,
∴∠APH=∠BAO,
在△APH和△BAO中,
,
∴△APH≌△BAO(AAS),
∴AH=OB=3,PH=OA=4,
∴OH=OA+AH=4+3=7,
∴P(7,4);
当∠PBA=90°,BP=AB时,如图,过点P作PH⊥y轴于H,
同理可得:P(3,7);
当∠APB=90°,AP=BP时,如图,过点P作PH⊥x轴于H,PK⊥y轴于点K,
∴∠PKB=∠PHA=∠HPK=90°,∴∠BPK+∠BPH=90°,∵∠APB=90°,∴∠BPH+∠APH=90°,∴∠APH=∠BPK,
在△APH和△BPK中,
,
∴△APH≌△BPK(AAS),∴AH=BK,PH=PK,由PH=PK设点P的坐标为(p,p),∴OH=OK=p,∴BK=OK﹣OB=p﹣3,AH=OA﹣OH=4﹣p,∴4﹣p=p﹣3,
解得:p,
∴点P的坐标为(,),
综上可知,第一象限内存在点P,使△PAB为等腰直角三角形,点P的坐标为(7,4)或(3,7)或(,).
【变式1-3】(2025秋•高州市期末)如图,在平面直角坐标系中,直线l1:y=kx+4与x轴交于点A,与y轴交于点B,另一条直线与x轴交于点E,与l1交于点F(2,m).
(1)求m的值和l1的解析式;
(2)当点C为直线l1上一动点,且△CEF的面积为8,求点C的坐标;
(3)点M为x轴一动点,点P是直线l2上一动点,是否存在△FPM以PM为直角边的等腰直角三角形,若存在,请直接写出点P的横坐标,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)把F(2,m)代入yx+2得:m=﹣1+2=1,把F(2,1)代入y=kx+4得:1=2k+4,故k,直线l1的解析式为yx+4;
(2)过C作CK∥EF交x轴于K,连接FK,求出E(4,0),由CK∥EF,可得S△KEF=S△CEF=8,即EK×1=8,可得EK=16,当K在E右侧时,K(20,0),可得直线CK解析式为yx+10,联立,解得C(﹣6,13);当K在E左侧时,K(﹣12,0),同理可得C(10,﹣11);
(3)设M(m,0),P(p,p+2),当PF为直角边时,过P作NQ∥x轴,过M作MN⊥NQ于N,过F作FQ⊥NQ于Q,证明△MPN≌△PFQ(AAS),有MN=PQ,即||=|2﹣p|,解得点P的横坐标为0或;当MF为直角边时,过P作PH⊥x轴于H,过F作FG⊥x轴于G,同理可得△PHM≌△MGF(AAS),知PH=MG,HM=FG=1,故,解得p=﹣2或p=2(此时P,F重合,舍去)或p.
【解答】解:(1)把F(2,m)代入yx+2得:m=﹣1+2=1,
∴F(2,1),
把F(2,1)代入y=kx+4得:1=2k+4,
解得k,
∴l1的解析式为yx+4;
(2)过C作CK∥EF交x轴于K,连接FK,如图:
在yx+2中,令y=0得x=4,
∴E(4,0),
∵CK∥EF,
∴S△KEF=S△CEF=8,
∴EK•yF=8,即EK×1=8,
∴EK=16,
当K在E右侧时,K(20,0),
设直线CK解析式为yx+b,把K(20,0)代入得:0=﹣10+b,
∴b=10,
∴直线CK解析式为yx+10,
联立,
解得,
∴C(﹣6,13);
当K在E左侧时,K(﹣12,0),
同理可得C(10,﹣11);
∴点C的坐标为(﹣6,13)或(10,﹣11);
(3)存在△FPM是以PM为直角边的等腰直角三角形,理由如下:
设M(m,0),P(p,p+2),
当PF为直角边时,过P作NQ∥x轴,过M作MN⊥NQ于N,过F作FQ⊥NQ于Q,如图:
∵△FPM为等腰直角三角形,
∴MP=FP,∠MPF=90°,
∴∠MPN=90°﹣∠QPF=∠PFQ,
∵∠N=90°=∠Q,
∴△MPN≌△PFQ(AAS),
∴MN=PQ,
∴||=|2﹣p|,
解得p=0或p,
∴此时点P的横坐标为0或;
当MF为直角边时,过P作PH⊥x轴于H,过F作FG⊥x轴于G,如图:
同理可得△PHM≌△MGF(AAS),
∴PH=MG,HM=FG=1,
∴,
解得p=﹣2或p=2(此时P,F重合,舍去)或p,
综上所述,P的横坐标为0或或﹣2或.
▌题型03 角度存在性问题
1.角度的存在性问题
角度的存在性问题分为特殊角和非特殊角的存在性问题,在考试中主要以特殊角的存在性问题为主,特殊角通常包括、、、等.
几何法:利用(特殊)角度构造直角三角形,从边长比例关系进行求解.
工具:
角
、角
角
2.角度关系的存在性问题
角度关系的问题一般指两角或多角的和差倍分或大小关系的问题.
几何法:构造全等三角形进行求解.
和差关系
()
等量关系
大小关系
转化为三角形全等
找临界值,即找等量关系
3. 解题六步
(1)标出定点,画出草图,确定动点在哪条直线;
(2)翻译角度条件:
- 45°→等腰直角;
- 两角相等→角平分线/平行;
- 二倍角→构造等腰外角;
(3)设动点坐标;
(4)几何转化为边长等式(勾股/全等);
(5)解方程求坐标;
(6)检验:三点不共线、点在题目限定线段/直线范围,舍去增根。
【典例1】(2026春•松滋市期末)如图1,在平面直角坐标系xOy中,一次函数y=kx+b(k≠0)与x轴,y轴分别交于点A,B两点,一次函数y=x﹣1与x轴,y轴分别交于点D,E两点,两直线相交于点C,已知AD=4OD,OA=2OB.
(1)点D的坐标为 (1,0) ,点A的坐标为 (5,0) ;直线AB的函数表达式为yx ;
(2)如图2,过点H(﹣3,0)作平行于y轴的直线交直线AB于点F,交直线CD于点G,连接BG.点P是直线CD上一动点,设△CFP的面积为S1,△BCG的面积为S2,若S1=S2,求出点P的坐标;
(3)如图3,在(2)的条件下,过点G作GM⊥AF交FD于Q.
①求证:∠CGQ+∠BAO=∠ADC.
②直线FD上是否还存在点Q′,使∠CGQ′+∠BAO=∠ADC,若存在,请直接写出点Q′的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据题意得到点D的坐标和点A的坐标,根据待定系数法求得一次函数的解析式;
(2)解方程得到点F(﹣3,4),点G(﹣3,﹣4),根据轴对称的性质得到∠FDO=45°,即∠FDG=90°,解方程组得到xC,根据三角形的面积公式列方程即可得到结论;
(3)①根据垂直的定义得到∠GMC=90°,得到∠MGC+∠MCG=90°,根据对顶角的性质得到∠ADC=∠EDO=45°,求得∠CGM=45°,于是得到∠CGQ+∠BAO=∠ADC;
②连接AG,交DF的延长线于点Q,则点Q为所求点,由点G、F的坐标知,∠CAD=∠DAG,求得直线AG的表达式为:y(x﹣5),同理可得,直线DF的表达式为:y=﹣x+1,解方程得到Q(,),根据中点坐标公式得到Q′(,),于是得到结论.
【解答】(1)解:一次函数y=x﹣1与x轴,y轴分别交于点D,E两点,则点D、E的坐标分别为:(1,0)、(0,﹣1),
∵AD=4OD=4,则点A(5,0),
∵OA=2OB,则点B(0,2.5),
由点A、B的坐标得,直线BA的表达式为:yx,
故答案为:(1,0),(5,0),yx;
(2)解:当x=﹣3时,yx,即点F(﹣3,4),当x=﹣3时,y=x﹣1=﹣4,即点G(﹣3,﹣4),
则点G、F关于x轴对称,
∵∠ODE=45°,则∠FDO=45°,即∠FDG=90°,
联立DE和AB的表达式得:x﹣1x;,则x,即xC,
若S1=S2,即S△FGC﹣S△FGPFG×|xC﹣xP|=S2BE×(xC﹣xG),即(4+4)×|xP|=(1)×(3),
解得:xP=0或,
即点P(0,﹣1)或(,);
(3)∠CGQ+∠BAO=∠ADC,
①证明:∵GM⊥AF,
∴∠GMC=90°,
∴∠MGC+∠MCG=90°,
∵∠MCG=∠BAO+∠ADC,
∴∠BAO+∠ADC+∠CGM=90°,
∵∠ADC=∠EDO=45°,
∴∠∠CGM=45°,
∴∠CGQ+∠BAO=∠ADC;
②解:存在,理由:
连接AG,交DF的延长线于点Q,则点Q为所求点,
由点G、F的坐标知,∠CAD=∠DAG,
∵∠CGQ+∠BAO=∠ADC,即∠CDA=∠DAG+∠DGQ,
由点A、G的坐标得,直线AG的表达式为:y(x﹣5),
同理可得,直线DF的表达式为:y=﹣x+1,
联立上式和DF的表达式得:(x﹣5)﹣x+1,则x,
即点Q(,),
当点Q(Q′)在CD的上方时,
∵DF⊥CD,则Q、Q关于点D对称,
由中点坐标公式得:Q′(,),
综上,Q(,)或(,)
【变式1-1】(2026春•分宜县期末)【基础知识】
将含有45°的三角板的直角顶点放在直线l上,过两个锐角顶点分别向直线l作垂线,这样就可以得到两个全等的直角三角形.
(1)如图1,等腰直角△ABC中,∠ACB=90°,CB=CA,过点A作AD⊥ED交于点D,过点B作BE⊥ED交于点E.直接写出AD与EC的数量关系AD=EC .
【基本技能】
(2)已知:直线y=kx+4(k≠0)的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B.
①如图2,当时,在第一象限构造等腰直角△ABE,∠ABE=90°,求直线BE的表达式;
②如图3,当k的取值变化,点A随之在x轴负半轴上运动,在第二象限构造等腰直角△ABN,∠ABN=90°,连接ON,问△OBN的面积是否发生变化?若不变,求出△OBN面积;若变,请说明理由.
【应用拓展】
(3)如图4,直线y=2x+4的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B,若点C在x轴上,且∠ABC=45°,请直接写出点C的坐标.
【分析】(1)根据∠ACB=90°,过点A作AD⊥ED交于点D,过点B作BE⊥ED交于点E,得出∠EBC=∠ACD,证明△BEC≌△CDA(AAS),即可证出AD=EC.
(2)①当时,则直线y=kx+4(k≠0)为直线,先求出B(0,4),A(3,0),则OA=3,OB=4,过点E作ED⊥OB于D,如图所示:证明△BED≌△ABO(AAS),得出DE=OB=4,BD=OA=3,求出点E的坐标为(4,7),待定系数法求出直线BE的解析式为.
②根据当k的取值变化,点A随之在x轴负半轴上运动,得出k>0,过点N作NM⊥OB于M,证明△BMN≌△AOB(AAS),得出MN=OB=4,再根据,即可求解;
(3)根据点C的位置分两种情况:①如图,过A作AE⊥AB轴交BC于点E,过E作ED⊥x轴于点D,先求出点A的坐标是(﹣2,0),点B的坐标是(0,4),得出OA=2,OB=4,根据∠ABC=45°,得出∠1=∠ABC=45°,则AB=AE,证明△ABO≌△EAD(AAS),则AO=DE=2,BO=AD=4,求出E(﹣6,2),待定系数法求出直线BE的解析式为,再令y=0,即可求出C(﹣12,0);
②如图,过C作CD⊥BC交AB于点D,过C作CE⊥x轴,过B作BE⊥CE交CE于点E,过D作DF⊥CE交CE于点F,根据∠ABC=45°,得出∠4=∠ABC=45°,证出BC=DC,证明△BCE≌△CDF(AAS),则BE=CF,CE=DF=4,设C(c,0),则OC=BE=CF=c,得出D(c﹣4,﹣c),根据点D(c﹣4,﹣c)在直线y=2x+4的图象上,代入求解即可.
【解答】解:(1)AD与EC的数量关系:AD=EC.
证明:∵∠ACB=90°,过点A作AD⊥ED交于点D,过点B作BE⊥ED交于点E,
∴∠EBC+∠BCE=∠BCE+∠ACD=90°,
∴∠EBC=∠ACD,
在△BEC和△CDA中
,
∴△BEC≌△CDA(AAS),
∴AD=EC,
故答案为:AD=EC;
(2)①当时,则直线y=kx+4(k≠0)为直线,
当x=0时,y=4,
∴B(0,4),
当y=0时,x=3,
∴A(3,0),
∴OA=3,OB=4,
过点E作ED⊥OB于D,如图所示:
∴∠BDE=∠AOB=90°,
∴∠2+∠3=90°,
∵△ABE是以B为直角顶点的等腰直角三角形,
∴AB=BE,∠ABE=90°,
∴∠1+∠2=90°,
∴∠1=∠3,
∴△BED≌△ABO(AAS),
∴DE=OB=4,BD=OA=3,
∴OD=OB+BD=7,
∴点E的坐标为(4,7),
设直线BE的解析式为y=k1x+b1,
把B(0,4)与E(4,7)代入得:,
解得:,
∴直线BE的解析式为.
②当k变化时,△OBN的面积是定值,S△OBN=8,
理由如下:
∵当k的取值变化,点A随之在x轴负半轴上运动,
∴k>0,
过点N作NM⊥OB于M,
∴∠NMB=∠AOB=90°,
∵∠1+∠3=90°,
∵BN⊥AB,
∴∠ABN=90°,
∴∠1+∠2=90°,
∴∠2=∠3,
∵BN=BA,∠NMB=∠AOB=90°,
∴△BMN≌△AOB(AAS),
∴MN=OB=4,
∴,
∴k变化时,△OBN的面积是定值,S△OBN=8;
(3)如图,
如图,过C作CD⊥BC交AB于点D,过C作CE⊥x轴,过B作BE⊥CE交CE于点E,过D作DF⊥CE交CE于点F,
∵∠ABC=45°,
∴∠4=∠ABC=45°,
∴BC=DC,
∵∠BEC=∠BCD=90°,
∴∠2+∠3=∠1+∠2=90°,
∴∠1=∠3,
∴△BCE≌△CDF(AAS),
∴BE=CF,CE=DF=4,
设C(c,0),
则OC=BE=CF=c,
∴D(c﹣4,﹣c),
∵点D(c﹣4,﹣c)在直线y=2x+4的图象上,
∴2(c﹣4)+4=﹣c,
∴,
∴.
如图,过A作AE⊥AB轴交BC于点E,过E作ED⊥x轴于点D,
∵直线y=2x+4与x轴交于A点,与y轴交于B点,
∴点A的坐标是(﹣2,0),点B的坐标是(0,4),
∴OA=2,OB=4,
∵∠ABC=45°,
∴∠1=∠ABC=45°,
∴AB=AE,
∵∠EAB=∠AOB=90°,
∴∠2+∠3=∠3+∠4=90°,
∴∠2=∠4,
∴△ABO≌△EAD(AAS),
∴AO=DE=2,BO=AD=4,
∴OD=2+4=6,
∴E(﹣6,2),
设直线BE的解析式为y=k2x+4,
把E(﹣6,2)代入得:﹣6k2+4=2,
解得:,
∴直线BE的解析式为,
令y=0,则,解得:x=﹣12,
则C(﹣12,0);
综上,C(﹣12,0)或.
【变式1-2】(2026春•荣昌区期末)如图,已知一次函数l1图象分别与x,y轴交于点A(﹣2,0),B两点,正比例函数y图象与l1交于点C,已知点C的横坐标是﹣1.
(1)求该一次函数l1的解析式;
(2)将正比例函数的图象沿x轴向右平移4个单位长度得到直线l2,点C对应点为D,直线l2与直线l1交点为点E,y轴上有一动点F,x轴上有一动点G,连接EF,FG,DG,当EF+FG+DG取最小值时,求点G的坐标及EF+FG+DG的最小值;
(3)在(2)的条件下,点M为直线l2上一点,若∠MGD=45°,请直接写出点M的坐标,并写出求解点M坐标的其中一种情况的过程.
【分析】(1)用待定系数法求函数的解析式即可;
(2)作E点关于y轴的对称点E',作D点关于x轴的对称点D'(3,),连接E'D'交y轴于F点,交x轴于G点,EF+FG+DG的最小值为D'E';
(3)分两种情况讨论:当M点在GD的下方时,过点D作DN⊥GD交GM于点N,过点D作KH∥x轴,过点N作NH⊥KH交于H点,过点G作GK⊥KH交K点,证明△KDG≌△HND(AAS),求出点N(,),则直线GN的解析式为yx,直线DM与直线DG的交点为M点;当M点在GD的上方时,同理可求M点坐标.
【解答】解:(1)∵点C的横坐标是﹣1,
∴C(﹣1,),
设直线l1的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴yx+3;
(2)由平移可得直线l2的解析式为6,D(3,),
作E点关于y轴的对称点E',作D点关于x轴的对称点D'(3,),连接E'D'交y轴于F点,交x轴于G点,
∴EF=E'F,DG=GD',
∴EF+FG+DG=E'F+FG+GD'≥D'E',
∴EF+FG+DG的最小值为D'E',
当6x+3时,解得x=1,
∴E(1,),
∴E'(﹣1,),
∴D'E'=2,
∴EF+FG+DG的最小值为2,
直线D'E'的解析式为yx+3,
∴G(2,0);
(3)当M点在GD的下方时,过点D作DN⊥GD交GM于点N,过点D作KH∥x轴,过点N作NH⊥KH交于H点,过点G作GK⊥KH交K点,
∵∠DGM=45°,
∴DG=DN,
∵∠GDN=90°,
∴∠KDG+∠DHN=90°,
∵∠KDG+∠DGK=90°,
∴∠DHN=∠DGK,
∴△KDG≌△HND(AAS),
∴KD=NH=1,KG=DH,
∴N(,),
∴直线GN的解析式为yx,
当x+6x时,解得x,
∴M(,);
当M点在GD的上方时,过D点作DT⊥GD交GM于T点,过点D作PQ⊥x轴交于P点,过点T作TQ⊥PQ交于Q点,
∴△DTQ≌△GDP(AAS),
∴TQ=PD,DQ=GP=1,
∴T(,),
∴直线GM的解析式为y=﹣5x+10,
当﹣5x+10x+6时,解得x,
∴M(,);
综上所述:M点坐标为(,)或(,).
【变式1-3】(2026春•云阳县校级期末)如图1,已知直线l:y=kx+b(k≠0)交x、y轴于点A(﹣2,0)、B(0,4)两点,正比例函数y=x的图象与直线AB交于点C.
(1)求直线AB的解析式和点C的坐标;
(2)y轴负半轴上有一动点E,连接EC.点F是x轴上有一动点,当S△BCE=12时,求FC+FE的最小值;
(3)如图2,将直线l向下平移7个单位长度,平移后的直线与y轴交于点G,与直线y=x交于点M,点P在x轴上.当∠MGO=∠MPO时,请直接写出所有符合条件的点P的坐标,并写出求解点P的坐标的其中一种情况的过程.
【分析】(1)先求出直线AB解析式,再联立y=x即可求解;
(2)设E(0,a),则BE=|4﹣a|,再根据△BCE的面积求出点E坐标,进而利用将军饮马模型求解即可;
(3)易得G(0,﹣3),分两种情况讨论,依次画出图形求解即可.
【解答】解:(1)将点A(﹣2,0),B(0,4)代入y=kx+b中得,
,解得,
∴直线AB的解析式为y=2x+4,
∵点C是正比例函数y=x和直线AB的交点,
∴联立方程组得,
解得,
∴C(﹣4,﹣4);
(2)设E(0,a),
∴BE=|4﹣a|,
过点C作CD垂直y轴交于点D,
∵B(0,4),C(﹣4,﹣4),
∴CD=4,
∵S△BCE=12,
∴
解得:a=﹣2或a=10(舍去),
∴E(0,﹣2),
作点E关于x轴的对称点E'(0,2),
∴DE'=6,CD=4,
连接CE',则与x轴交点G是使得GC+GE'的值最小;
在Rt△CDE'中,根据勾股定理可得,
∴FC+FE的值最小是;
(3)∵直线l:y=2x+4向下平移7个单位长度后,
∴直线MG的解析式为:y=2x﹣3,
∴G(0,﹣3),
当∠MGO=∠MPO时,
第一种情况①如图:在x轴上取点P,连接PM,
∴PM与MG关于直线y=x对称,
∴OM=OM,∠PMO=∠GMO,MG=MP,
∴△MPO≌△MGO(SAS),
∴OP=OG,
∴P(﹣3,0).
第二种情况②如图:过点M的垂直于x轴的直线ME,点P关于直线ME的对称点P',连接P′M,
∵直线y=2x﹣3与y=x交于点M,
∴,
解得,
∴M(3,3),
∵点P′是关于直线ME为对称轴的点P(﹣3,0)的对称点,
∴P(9,0);
综上,P的坐标为(﹣3,0)或(9,0).
▌题型04 直角三角形存在性问题
1.无图需分类讨论:已知边长度无法确定是直角边还是斜边时要分类讨论.
2.“两定一动”直角三角形存在性问题:
即:如图:已知,两点是定点,找一点构成
方法:两线一圆
具体图解:①当时,过点作的垂线,点在该垂线上(除外)
②当时,过点作的垂线,点在该垂线上(除外)
③当时,以为直径作圆,点在该圆上(,除外)
3.代数解法,利用勾股定理进行求解
在中,
①当时,;
②当时,;
③当时,。
【典例1】(2026春•英山县期末)已知直线经过第一、二、三象限,且k为整数.
(1)求k的值;
(2)在如图平面直角坐标系中画出该直线;
(3)若该直线与x轴、y轴分别交于A,B两点,现有一点C(﹣1,2),连接AC,BC,试判断△ABC是否为直角三角形?并说明理由.
【分析】(1)根据题意可知k>0,3﹣2k>0,再由k为整数,求出k的值即可;
(2)根据函数解析式画出函数图象即可;
(3)利用勾股定理逆定理判断即可.
【解答】解:(1)∵直线经过第一、二、三象限,
∴k>0,3﹣2k>0,
∴0<k,
∵k为整数,
∴k=1;
(2)∵k=1,
∴yx+1,
(3)△ABC是直角三角形,理由如下:
当x=0时,y=1,
∴B(0,1),
当y=0时,x=﹣3,
∴A(﹣3,0),
∴AB2=10,AC2=8,BC2=2,
∴AB2=AC2+BC2,
∴△ABC是直角三角形.
【变式1-1】(2026春•长春校级期末)在平面直角坐标系中,已知直线y=2x+2与x轴交于点A,点P是该直线上一点,点P的横坐标为m,直线y=﹣2与y轴交于点B,点Q是该直线上一点,点Q的横坐标为3m,作△ABP和△ABQ.
(1)A点的坐标是 (﹣1,0) ,B点的坐标是 (0,﹣2) ;
(2)当点P落在直线y=﹣2上时,求△ABP的面积;
(3)当△ABQ是直角三角形时,求m的值;
(4)当△ABP的面积是△ABQ面积的一半时,直接写出m的值.
【分析】(1)根据交点坐标即可求解;
(2)根据题意可得P(﹣2,﹣2),作AH⊥PB,即可求解;
(3)当∠Q1AB=90°时,∠AQ1B=90°时,分类讨论即可;
(4)由题意得,,根据等式化简求值即可.
【解答】解:(1)直线y=2x+2与x轴交于点A,
当y=0时,得:0=2x+2,
解得:x=﹣1,
∴A(﹣1,0);
∵直线y=﹣2与y轴交于点B,
∴B(0,﹣2),
故答案为:(﹣1,0);(0,﹣2);
(2)∵点P落在直线y=﹣2上,
∴P(m,﹣2),
将P(m,﹣2)代入直线y=2x+2得:﹣2=2m+2,
解得:m=﹣2,
∴P(﹣2,﹣2).
如图1,作AH⊥PB,
∴AH=2,BP=2,
∴;
(3)∵△ABQ是直角三角形时,则Q(3m,﹣2),A(﹣1,0),B(0,﹣2),
①当∠Q1AB=90°时,,
∵AB2=(﹣1)2+(﹣2)2=5,,,
∴9m2=9m2+6m+5+5,
解得:,
②当∠AQ2B=90°时,
∴Q2(﹣1,﹣2),
∴3m=﹣1,则,
综上所述,,;
(4)m=﹣4或.理由如下:
由题意得:,
设直线AB的解析式为y=kx+b,将A(﹣1,0),B(0,﹣2)代入得:
,
解得:,
∴直线AB的解析式为 y=﹣2x﹣2,
设直线AB与直线x=m交于点D,则D(m,﹣2m﹣2),
∵P(m,2m+2),
∴PD=|(2m+2)﹣(﹣2m﹣2)|=|4m+4|,
∴;
∵,
∴,即4m+4=3m或4m+4=﹣3m,
解得:m=﹣4或.
【变式1-2】(2026春•玉州区期末)已知直线与x轴交于A点,与y轴交于B点.
(1)求A点与B点坐标.
(2)如图1,点A关于y轴的对称点为点C,点E在x轴上,连接BE,将△BEC沿BE翻折得到△BED,直线BD与x轴相交于点F.
①当点D落在第四象限时,求CE的取值范围;
②若△EFD是直角三角形,求点D的坐标.
【分析】(1)分别令y=0,令x=0,即可解答;
(2)①如图,当D落在y轴上时,求解C(4,0),勾股定理求出BC,再进一步利用轴对称的性质与勾股定理求解即可;
②分当∠DEF=90°时,当∠EFD=90°时,当∠DFE=90°时,分别求解即可.
【解答】解:(1)直线与x轴交于A点,与y轴交于B点,
当y=0时,得:,
解得:x=﹣4;
当x=0时,得:y=3,
∴A(﹣4,0),B(0,3);
(2)①如图1,当D落在y轴上时,
∵点A关于y轴的对称点为点C,
∴C(4,0),
∴OB=3,OC=4,
在直角三角形BOC中,由勾股定理得:,
由折叠的性质得:BC=BD=5,DE=CE,
∴OD=5﹣3=2,
设DE=CE=m,
∴OE=4﹣m,
∴m2=22+(4﹣m)2,
解得:,
当E在C右侧时,点D在第一象限;
当E与C重合时,CE=0,D与C(4,0)重合且在x轴上,不满足第四象限;
当E与O重合时,CE=4,D(﹣4,0)在x轴负半轴,不满足第四象限;
故当D落在第四象限时,E在线段OC上(O为原点),不与O、C重合,
∴当点D落在第四象限时,CE的取值范围为:;
②如图2,当∠DEF=90°时,
由折叠的性质得:DE=CE,∠DEB=∠CEB=45°,
∵∠EOB=90°,
∴OE=OB=3,
∴DE=CE=7,
∴D(﹣3,7);
如图3,当∠EFD=90°时,结合①可得:D(0,﹣2),
如图4,当∠DEF=90°时,∠CED=90°,
由折叠的性质得:,
∴∠BEO=135°﹣90°=45°,
∵∠EOB=90°,
∴OB=OE=3,
∴CE=DE=4﹣3=1,
∴D(3,﹣1);
如图5,当∠DFE=90°时,此时D在y轴正半轴,
由折叠的性质得:BD=BC=5,
∴OD=8,
∴D(0,8);
综上所述,点D的坐标为(3,﹣1)或(﹣3,7)或(0,8)或(0,﹣2).
【变式1-3】(2026春•文山市期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,直线AB与x轴交于点A(﹣2,0),与y轴交于点B(0,﹣2).
(1)求直线AB的解析式.
(2)将直线AB向上平移5个单位长度得到直线CD,直线CD与x轴交于点C,与y轴交于点D,求线段CD的长.
(3)直线AB上是否存在一点P,使得△PCD是以CD为直角边的直角三角形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)直接根据待定系数法求解即可;
(2)根据一次函数的平移规律得到直线CD的解析式,得到D(0,3),C(3,0),进而根据两点间的距离公式计算即可;
(3)设P(a,﹣a﹣2),根据两点间的距离公式求出CD2=18,CP2=(a﹣3)2+(a+2)2,DP2=a2+(a+5)2,分∠PDC=90°、∠PCD=90°两种情况列方程求解即可.
【解答】解:(1)直线AB与x轴交于点A(﹣2,0),与y轴交于点B(0,﹣2).设直线AB的解析式为y=kx+b,将点A,点B的坐标分别代入得:
,
解得:,
∴直线AB的解析式为y=﹣x﹣2;
(2)∵将直线AB向上平移5个单位长度得到直线CD,
∴直线CD的解析式为y=﹣x﹣2+5=﹣x+3,
当y=0时,得:﹣x+3=0,
解得:x=3;
当x=0时,得:y=3,
∴C(3,0),D(0,3),
∴;
(3)直线AB上存在一点P,使得△PCD是以CD为直角边的直角三角形;理由如下:
∵,
∴CD2=18,
设P(a,﹣a﹣2),
∵C(3,0),D(0,3),
∴CP2=(a﹣3)2+(﹣a﹣2﹣0)2=(a﹣3)2+(a+2)2,DP2=(a﹣0)2+(﹣a﹣2﹣3)2=a2+(a+5)2,
当∠PDC=90°时,由勾股定理得:PD2+CD2=PC2,
即a2+(a+5)2+18=(a﹣3)2+(a+2)2,
解得:;
∴;
当∠PCD=90°时,由勾股定理得:PC2+CD2=PD2,
即(a﹣3)2+(a+2)2+18=a2+(a+5)2,
解得:,
∴,
综上所述,直线AB上存在一点P,使得△PCD是以CD为直角边的直角三角形;或.
▌题型05 最值问题
一、求线段之和的最小值
1、在一条直线上,求一点,使最小;
(1)点、在直线两侧:
(2)点、在直线同侧:
、是关于直线m的对称点。
2、在直线、上分别找两点、,使最小。
(1)两个点都在直线外侧:
(2)一个点在内侧,一个点在外侧:
(3)两个点都在内侧:
二、求线段之差的最值
(1)在直线l两侧有两点A、B,在直线l上找一点P,使|PA﹣PB|最大;
(2)在直线l同侧有两点A、B,在直线L上找一点P,使|PA﹣PB|最大;
(3)在直线l两侧有两点A、B,在直线l上找一点P,使|PA﹣PB|最小.
【典例1】(2026春•和平区校级期末)在平面直角坐标系中,矩形OABC的顶点A、C是直线与x轴、y轴的交点,D是x轴上一点,将矩形OABC沿CD折叠,点O恰好落在AC上.
(1)求点D的坐标;
(2)点M在第一象限,若△AMC是等腰直角三角形,直接写出点M的坐标;
(3)若△AMC是(2)中以AC为斜边的等腰直角三角形,点N在第一象限,△CON的面积为3,求DMN的周长最小时,点N的坐标和△DMN的面积.
【分析】(1)求出A(8,0),C(0,6),再得到AO′=AC﹣CO′=4,设D(d,0),根据勾股定理求出d=3,即可得到答案;
(2)分三种情况进行解答即可;
(3)设N(x,y),根据△CON的面积为3得x=1,作点D关于直线x=1的对称点D′,则D′(﹣1,0),连接MD′交直线x=1于点N,则DN=D′N,则DN+NM+DM=D′N+MN+DM=D′M+DM,此时△DMN的周长最小,即为D′M+DM,求出直线MD′的解析式为,即可得到,根据△DMN的面积即可求出答案.
【解答】解:(1)矩形OABC的顶点A、C是直线与x轴、y轴的交点,
当y=0时,得:,
解得:x=8;
当x=0时,得:y=6,
∴A(8,0),C(0,6),
∴OA=8,OC=6,
在直角三角形AOC中,由勾股定理得:,
∵CO′=CO=6,
∴AO′=AC﹣CO′=4,
设D(d,0),则OD=d,
∴AD=8﹣d,O′D=d,
∴d2+42=(8﹣d)2,
解得:d=3,
∴D(3,0);
(2)点M的坐标为(6,14)或(14,8)或(7,7);理由如下:
△AMC是等腰直角三角形,分三种情况:
①当∠ACM=90°,AC=CM时,过点M作MF⊥y轴于点F,如图1,
∵∠ACO+∠CAO=90°,∠ACO+∠FCM=90°,
∴∠CAO=∠FCM,
∵∠AOC=∠CFM=90°,AC=CM,
∴△AOC≌△CFM(AAS),
∴CF=OA=8,MF=OC=6,
∴OF=OC+CF=14,
∴M(6,14);
②当∠CAM=90°,AC=AM时,过点M作MG⊥x轴于点G,如图2,
同理可得,△AOC≌△MGA(AAS),
则AG=OC=6,MG=OA=8,
∴GO=OA+AG=14,
∴M(14,8);
③当∠AMC=90°,如图3,时,设M(x,y),
∴,
解得:x=y=7,
∴M(7,7),
综上所述,点M的坐标为(6,14)或(14,8)或(7,7);
(3)△AMC是(2)中以AC为斜边的等腰直角三角形,
∴M(7,7),
设N(x,y),
∵△CON的面积为3,
∴,
解得:x=1,
如图4,作点D关于直线x=1的对称点D′,则D′(﹣1,0),
连接MD′交直线x=1于点N,则DN=D′N,
则DN+NM+DM=D′N+MN+DM=D′M+DM,
此时△DMN的周长最小,即为D′M+DM,
设直线MD′的解析式为y=kx+b,把D′(﹣1,0),M(7,7)代入得到,
,
解得:,
即直线MD′的解析式为,
当x=1时,,
∴,
∴△DMN的面积=S△DD′M﹣S△DD′NDD′×7DD′4×74.
【变式1-1】(2026春•临沭县期末)平面直角坐标系中,有一动点P(a,a+2),线段MN的端点为M(15,26),N(﹣12,﹣10).
(1)求MN所在直线的解析式;
(2)淇淇说:“无论a怎样变化,点P都在一条确定的直线上.”淇淇的说法对吗?请说明理由;
(3)设线段MN分别交x轴,y轴于A,B两点.
①当PM+PN取得最小值时,求a的值;
②若点P在△AOB的内部(不含边界),直接写出a的取值范围.
【分析】(1)用待定系数法即可求出MN的直线解析式;
(2)根据点P的坐标特征,可推出点P在定直线上,即可判断说法;
(3)①由(2)知点P在直线y=x+2上,联立两直线方程解得交点N(﹣12,﹣10),故当P与N重合时PM+PN最小,此时a=﹣12;
②先求出△AOB的顶点坐标,再求出点P所在直线与△AOB边界的交点,即可得到a的取值范围.
【解答】解:(1)设MN所在直线的解析式为y=kx+b(k≠0),
∵M(15,26),N(﹣12,﹣10)在直线MN上,
∴,
解得,
∴MN所在直线的解析式为.
(2)淇淇的说法正确,理由如下:
动点P的坐标为P(a,a+2),即横坐标x=a,纵坐标y=a+2,
消去a得y=x+2,
∴无论a怎样变化,点P都满足y=x+2,即点P在直线y=x+2上,
∴淇淇的说法正确.
(3)①由(2)可知,点P恒在直线y=x+2上,
如图,
联立,
解得,
∴两直线的交点为N(﹣12,﹣10),
∵PM+PN≥MN,
∴当点P与点N重合时,此时PM+PN取得最小值,
∴此时a的值为﹣12.
②对于直线,令y=0,得,即,
令x=0,得y=6,即B(0,6),
原点O(0,0),点P恒在直线y=x+2上,
令y=0,得x=﹣2,交点为(﹣2,0),在OA边上;
令x=0,得y=2,交点为(0,2),在OB边上;
若点P在△AOB的内部(不含边界),
则a的取值范围是﹣2<a<0.
【变式1-2】(2026春•沙坪坝区校级期中)如图,在平面直角坐标系中,直线l1;与x轴,y轴分别交于A,B两点,直线l2与x轴负半轴交于点C,与y轴正半轴交于点D,直线l1和直线l2交于点,OA=2OC.
(1)如图1,请求出直线l2的解析式;
(2)如图2,点P是线段AB上一点(不与A,B重合),点M,N是直线l2上两动点(点M在点N的上方),且 MN=2,点Q是x轴上一动点,连接DP,PM,NQ.当四边形AODP的面积为时,求PM+MN+NQ的最小值;
(3)如图3,点G为y轴负半轴上一点,且OG=OC,点K为直线l1上一动点,连接CK.若∠ACK+∠OGA=90°,请直接写出所有符合条件的点K的横坐标,并写出求解点K的横坐标的其中一种情况的过程.
【分析】(1)先求出,,推导出,设直线l2解析式:y=kx+b(k≠0),将,代入,求出,即可解答;
(2)先求出D(0,1),连接OP,设,推导出,推导出△ABE是直角三角形,且∠AEC=90°,作点P关于直线l2的对称点P1连接P1M,此时点P1在直线l1上,且点E为PP1的中点,求出,过点P1作P1P2W2交y轴于点P2求出直线P1P2的解析式为,推导出四边形P1P2NM为平行四边形,得到P2N+NQ取得最小值为P2Q,此时点P2、N、Q在同一直线上,且当P2Q⊥x轴,即点Q与点O重合时,PM+MN+NC取得最小值,y=P2Q+MN=P2O+MN=4即可解答;
(3)推导出,∠ACK=∠OAG,分类讨论:①当点K在x轴的上方时,②当点K在x轴下方时,逐项分析求解即可.
【解答】解:(1)在中,当y=0时,,
解得,
∴,即,
又∵OA=2OC,
∴,
∴,
将点代入直线l1中,
可得,
∴,
设直线l2解析式:y=kx+b(k≠0),
将,E代入y=kx+b(k≠0)中得:,
∴,
∴y;
(2)在y中,
当x=0时,y=1,
∴D(0,1),
连接OP,如图,
设,
∴S四边形AODP=S△DOP+S△OAP
,
∴,
∴,
∴,,,
∴,,
∵,
∴△ACE是直角三角形,且∠AEC=90°,
作点P关于直线l2的对称点P1,连接P1M,如图,
此时点P1在直线l1上,且点E为PP1的中点,
∴,即,
过点P1作P1P2∥l2交y轴于点P2,如图,设直线P1P2的解析式为,
将代入,得,
解得b1=2,
∴直线P1P2的解析式为,
当x=0时,y=2,
∴P2(0,2),
∴,
∴P1P2=MN=2,
∵P1P2=MN=2,P1P2∥MN,
∴四边形P1P2NM为平行四边形,
∴P2N=P1M,
∴P2N=P1M,
∴PM+NQ=P2N+NQ≥P2Q,
∵PM+MN+NQ取得最小值,
∴P2N+NQ取得最小值为P2Q,此时点P2、N、Q在同一直线上,且当P2Q⊥x轴,即点Q与点O重合时,PM+MN+NQ取得最小值,y=P2Q+MN=P2O+MN=4.
(3)或,理由如下:
OG=OC,
∴G(0,),
∵∠OGA+∠OAG=90°,∠OGA+∠ACK=90°,
∴∠ACK=∠OAG;
①当点K在x轴的上方时,如图,
∵∠ACK=∠OAG,
∴CK∥AG,
设直线CK的解析式为,
将代入,得,
解得,
∴直线CK的解析式为,
令,
解得,
∴;
②当点K在x轴下方时,如图,
令CK交AG于点F,过点G作GH∥x轴,交CK于点H,过点F作FR⊥x轴于点R,交GH于点S,
∴∠AGH=∠CAG,∠CHG=∠ACF,FR⊥RH,
∵∠ACK=∠CAG,
∴∠AGH=∠CAG=∠CHG=∠ACF,
∴CF=AF,GF=HF,
∵FR⊥x,FR⊥RH,
∴CR=AR,GS=SH,
∴点F横坐标为,
即,
,
同理,可得直线CH的解析式为,
令,
解得,
综上所述,或.
【变式1-3】(2026春•芜湖校级期末)如图,直线l1:y=﹣3x+3与坐标轴交于A,B两点,与过点C(4,0)的直线l2交于点D,且AD=AB.
(1)求点D的坐标及直线l2的解析式;
(2)若点P(t,y1)在线段BD上,点Q(t﹣1,y2)在直线l2上,求y1﹣y2的最小值;
(3)在y轴上是否存在一点P,使|PC﹣PD|最大.若存在,请直接写出点P的坐标,并求出|PC﹣PD|的最大值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)如图,过点D作DE⊥x轴于点E,首先求出OB=3,OA=1,证明△DAE≌△BAO(AAS),得到DE=OB=3,OE=2,即可得到点D的坐标为(2,﹣3);然后利用待定系数法求解即可;
(2)根据题意表示出,然后结合0≤t≤2利用一次函数的性质求解;
(3)连接PC,PD,由|PC﹣PD|≤CD得到当点P,C,D三点共线时,|PC﹣PD|取得最大值,即CD的长度,如图,将x=0代入求出点P的坐标为(0,﹣6);然后利用勾股定理求解即可.
【解答】解:(1)如图,直线l1:y=﹣3x+3与坐标轴交于A,B两点,过点D作DE⊥x轴于点E,
当y=0时,得:﹣3x+3=0,
解得:x=1;
当x=0时,得:y=3,
∴A(1,0),B(0,3),
∴OA=1,OB=3,
在△DAE和△BAO中,
,
∴△DAE≌△BAO(AAS),
∴AE=OA=1,DE=OB=3,
∴OE=2,
∴点D的坐标为(2,﹣3),
设直线l2的解析表达式为y=kx+b,将点C,点D的坐标分别代入得:
,
解得:,
∴直线l2的解析表达式为;
(2)∵点P(t,y1)在线段BD上,点Q(t﹣1,y2)在直线l2上,
∴y1=﹣3t+3,,0≤t≤2,
∴,
∵,
∴y1﹣y2随t的增大而减小,
∴当t取得最大值时,y1﹣y2取得最小值,
∴当t=2时,y1﹣y2的最小值为;
(3)在y轴上存在一点P,使|PC﹣PD|最大;点P的坐标为(0,﹣6),|PC﹣PD|的最大值为.理由如下:
如图2,连接PC,PD,
∵|PC﹣PD|≤CD,
∴当点P,C,D三点共线时,|PC﹣PD|取得最大值,即CD的长度,如图3,
将x=0代入,得:y=﹣6,
∴点P的坐标为(0,﹣6);
将y=0代入,得:,
解得:x=4,
∴C(4,0),
∴CE=4﹣2=2,
∵DE⊥x轴,
∠CDE=90°,
在直角三角形CDE中,由勾股定理得:.
综上所述,在y轴上存在一点P,使|PC﹣PD|最大;点P的坐标为(0,﹣6),|PC﹣PD|的最大值为.
▌题型06 面积存在性问题
一、知识点
1. 一次函数:,会求直线解析式、直线与坐标轴交点坐标。
2. 两点坐标求线段长度:水平线段长,竖直线段长。
3. 面积计算核心方法
- 基础:三角形面积×底×高
- 铅锤高水平宽:×铅锤高×水平宽
- 割补法:补成矩形减去周围直角三角形面积
4. 绝对值方程:面积是正数,坐标差要带绝对值,一般会得到两个解。
二、解题思路
1. 求定点:求出所有固定点坐标,画出草图;
2. 设动点:根据动点所在直线,设动点坐标;
3. 列面积表达式:优先铅锤高水平宽,面积等于给定数值;
4. 解方程:含绝对值,一般得到两组解;
5. 检验取舍:
①三点不能共线;
②动点是否在题目限定范围(线段/射线/直线),不符合舍去。
【典例1】(2026春•汝南县期末)如图,在平面直角坐标系中,直线与x轴和y轴分别交于点A、点B,点D在y轴的负半轴上,若将△ABD沿AD对折,点B恰好落在x轴的正半轴上的点C处.
(1)求点A和点B的坐标,及线段AB的长度;
(2)求点C和点D的坐标;
(3)y轴上是否存在一点P,使得S△OCD,若存在,请写出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
【分析】(1)分别令x=0、y=0求出点A和点B坐标,进而利用勾股定理求出AB的长;
(2)由题易得AB=AC=5,即可得OC=8,设设OD=x,则CD=DB=x+4,在Rt△OCD中利用勾股定理建立方程求解即可;
(3)先求出△PAB的面积,进而求出PB的长,据此求解即可.
【解答】解:(1)令x=0,得y=4,令y=0,得x=3,∴A(3,0),B(0,4),
∴OA=3,OB=4,
则AB5,
(2)由A(3,0)得AO=3,
又∵由题意得:AC=AB=5,
∴OC=AO+AC=3+5=8,
故点C(8,0),
设OD=x,则CD=DB=x+4,
在Rt△OCD中,OD2+OC2=CD2,
∴x2+82=(x+4)2
解得x=6,
∴点D的坐标为(0,﹣6);
(3)由(2)知OC=8,OD=6,
∴S△PABS△OCDOC•OD=12,
∵S△PABPB=12,
∴PB=8,
∵B(0,4),
∴P点的坐标为(0,12)或(0,﹣4).
【变式1-1】(2026春•泸州期末)在平面直角坐标系中,直线l1:y=3x﹣6与x轴交于点A,与y轴交于点B,直线l2与直线l1平行,且经过点C(0,3).
(1)求点A、B的坐标及直线l2的解析式;
(2)若点P是直线l2上的一个动点,其横坐标为n,且点P到x轴的距离为9,求n的值;
(3)设点Q为直线l1上的动点,且点Q的纵坐标为3,在x轴上是否存在点D,使△ADQ的面积为12.如果存在,请直接写出点D的坐标;如果不存在,请说明理由.
【分析】(1)首先分别令x=0和y=0求出点B坐标为(0,﹣6),点A坐标为(2,0),然后根据直线l2与直线l1平行,设直线l2的表达式为y=3x+b,然后利用待定系数法求解即可;
(2)根据题意得到点P的纵坐标为9或﹣9,然后分别将(n,9)和(n,﹣9)代入y=3x+3求解即可;
(3)首先求出点Q的坐标为(3,3),然后根据题意得到,求出AD=8,然后分两种情况求解即可.
【解答】解:(1)∵直线l1:y=3x﹣6与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴当x=0时,y=3×0﹣6=﹣6,
∴点B坐标为(0,﹣6),
当y=0时,0=3x﹣6,
∴x=2,
∴点A坐标为(2,0),
∵直线l2与直线l1平行,
∴设直线l2的表达式为y=3x+b,
将C(0,3)代入得,b=3,
∴设直线l2的表达式为y=3x+3;
(2)∵点P到x轴的距离为9,
∴点P的纵坐标为9或﹣9,
∴当y=9时,9=3n+3,
解得n=2;
当y=﹣9时,﹣9=3n+3,
解得n=﹣4;
综上所述,n=2或n=﹣4;
(3)∵点Q为直线l1上的动点,且点Q的纵坐标为3,
∴3=3x﹣6,
解得x=3,
∴点Q的坐标为(3,3),
∵点D在x轴上,△ADQ的面积为12,
∴,
∴AD=8,
∴点D的横坐标为2+8=10或2﹣8=﹣6,
∴点D的坐标为(10,0)或(﹣6,0).
【变式1-2】(2026春•牧野区校级期末)如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(6,0),一次函数y=3x+6分别与x轴和y轴交于点C和点B,作直线AB.
(1)求直线AB的函数表达式;
(2)如图1,点M是直线AB上的动点,是否存在点M,使得S△ACM?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图2,D(10,0),P为x轴正半轴上的动点,以P为直角顶点,BP为腰在第一象限内作等腰直角△BPQ,连接QD,请直接写出当BQ+QD最小时Q点坐标.
【分析】(1)设直线AB的解析式为 y=kx+b,解方程组即可得到结论;
(2)解方程得到C(﹣2,0),由B(0,6),C(﹣2,0),得到OB=6,OC=2,求得OA=6,得到AC=OA+OC=8,根据三角形的面积公式即可得到结论;
(3)如图2,设P(a,0),连接BD,当B,Q,D三点共线时,BQ+QD的值最小,过Q作QH⊥x轴于H,根据全等三角形的性质得到PH=OB=6,QH=OP=a,求得Q(6+a,a),得到直线BD的解析式为yx+6,把Q(6+a,a)代入yx+6得,即可得到结论.
【解答】解:(1)当 x=0 时,y=6,
∴B(0,6),
设直线AB的解析式为 y=kx+b,
∴,
∴,
∴直线AB的解析式为y=﹣x+6;
(2)当y=0时,3x+6=0,
解得x=﹣2,
∴C(﹣2,0),
∵B(0,6),C(﹣2,0),
∴OB=6,OC=2,
∵A(6,0),
∴OA=6,
∴AC=OA+OC=8,
∴,
∴S△ACMS△ABC,
∴AC•|yM|=12,
∴|yM|=3,
∴当yM=3时,﹣x+6=3,
解得x=3,
即点M的坐标为(3,3);
当yM=﹣3时,﹣x+6=﹣3,
解得x=9,
即点M的坐标为(9,﹣3);
综上所述,存在点M的坐标为(3,3)或(9,﹣3)使得S△ACMS△ABC;
(3)如图2,设P(a,0),
连接BD,
∵BQ+DQ≥BD,
∴当B,Q,D三点共线时,BQ+QD的值最小,
过Q作QH⊥x轴于H,
∴∠BOP=∠BPQ=∠PHQ=90°,
∴∠OBP+∠BPO=∠BPO+∠QPH=90°,
∴∠OBP=∠QPH,
∵PB=PQ,
∴△OBP≌△HPQ(AAS),
∴PH=OB=6,QH=OP=a,
∴Q(6+a,a),
∵B(0,6),D(10,0),
∴直线BD的解析式为yx+6,
把Q(6+a,a)代入yx+6得,(6+a)+6=a,
解得a,
∴Q(,).
【变式1-3】(2026春•巴南区期末)如图,已知直线l1:y=kx﹣4与x轴交于点A,直线l2:y=2x+8与x轴,y轴分别交于点D和点B,且两直线交于点C,C点坐标为(﹣8,m).
(1)求k的值.
(2)在y轴上是否存在一点P,使得?若存在,请求出P的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)点Q是直线AB上一点,且∠BDQ=45°,请直接写出点Q的坐标.
【分析】(1)将C(﹣8,m)代入y=2x+8,得出C(﹣8,﹣8),再代入y=kx﹣4,即可求解;
(2)由(1)可得l1的解析式为,进而求得A(8,0),设l1交y轴于点M,得出M(0,﹣4),进而求得△ABC面积为96,根据得出BP=12,即可求解;
(3)当点Q在点B下方时,将BD绕点B逆时针旋转90°得到BG,连接DG,过点B作EF∥x轴,过点D作DF⊥EF交于F点,过点G作GE⊥EF交于E,则△DBG是等腰直角三角形,则Q直线为AB,DG的交点,证明△BDF≌△GBE(AAS),求出G(8,4),求出直线DG与直线AB的交点坐标即可;当点Q在点B上方时,将BD绕点B顺时针旋转90°得到BG,连接DG,同理求出点G的坐标,再求出直线DG与直线AB的交点坐标即可.
【解答】解:(1)将C(﹣8,m)代入y=2x+8,得m=2×(﹣8)+8=﹣8,
∴C(﹣8,﹣8),
将C(﹣8,﹣8)代入y=kx﹣4得,﹣8=﹣8k﹣4,
解得;
(2)由(1)可得直线l1的解析式为,
在中,当y=0时,,
解得x=8,
∴A(8,0);
如图,设直线l1交y轴于点M,
y=2x+8中,当x=0时,y=8,则B(0,8),
∴OB=8,
在中,当x=0时,y=﹣4,
∴M(0,﹣4),
∴OM=4;
∴BM=OB+OM=8+4=12,
∵A(8,0),C(﹣8,﹣8),
∴S△ABC=S△ABM+S△BCM
=96,
∵,
∴
解得BP=12,
∴点P的纵坐标为8+12=20,点P的纵坐标为8﹣12=﹣4,
∴点P的坐标为(0,﹣4)或(0,20);
(3)如图所示,当点Q在点B下方时,将BD绕点B逆时针旋转90°得到BG,连接DG交AB于点Q,过点B作EF∥x轴,过点G作GE⊥EF交于E,过点D作DF⊥EF交于F点,则△DBG是等腰直角三角形,
∴∠DBG=90°,∠BDG=45°=∠BDQ,BD=BG,
∴Q为直线AB,DG的交点,
在y=2x+8中,当y=0时,x=﹣4,
∴D(﹣4,0),
∴BF=OD=4,
∵B(0,8),
∴DF=OB=8,
∵∠FBD+∠EBG=90°,∠FBD+∠FDB=90°,
∴∠EBG=∠FDB,
∵BD=BG,∠F=∠E=90°,
∴△BDF≌△GBE(AAS),
∴DF=BE=8,BF=EG=4,
∴G(8,4);
设直线DG的解析式为y=k1x+b1(k1≠0),
则,
解得,
∴直线DG的解析式为,
同理可得直线AB的解析式为y=﹣x+8,
联立,
解得;
∴Q(5,3);
如图所示,当点Q在点B上方时,将BD绕点B顺时针旋转90°得到BG,连接DG,
同理可得G(﹣8,12),且Q为直线AB,DG的交点,
同理可得直线DG的解析式为y=﹣3x﹣12,
联立,
解得,
∴Q(﹣10,18);
综上所述,点Q的坐标为(5,3)或(﹣10,18).
▌题型07 含有绝对值的函数
1. 化简解析式,分段写函数
(1)令绝对值内代数式等于0,求出零点;
(2)根据零点划分的取值范围;
(3)在每一段内去掉绝对值符号,写出对应一次函数。
2. 画含绝对值函数的图像
(1)求零点;
(2)分两段写出直线解析式;
(3)分别画出两条射线;
(4)标出型顶点。
3. 已知函数值,求自变量(解方程 )
(1)若:方程无解;
(2)若:仅有1个解;
(3)若:得到两个解。
【典例1】(2026春•遂平县期末)综合与实践
【问题】同学,还记得学习研究一次函数的路径吗?请结合一次函数的学习经验探究函数y=2|x+1|﹣3的图象.
【探究】
(1)列表:
x
…
﹣4
﹣3
﹣2
﹣1
0
1
2
…
y
…
3
m
﹣1
﹣3
﹣1
n
3
…
表格中m= 1 ,n= 1 ;
(2)在右边的平面直角坐标系中画出该函数的图象;
(3)观察(2)中所画函数的图象.请写出当x为何值时该函数取最小值,最小值是多少?
【运用】
(4)结合一次函数的学习经验和今天的探究结果解答问题:
①不等式2|x+1|﹣3≤1的解集是 ﹣3≤x≤1 ;
②方程2|x+1|﹣3=x+1的解是x1=﹣2,x2=2 .
【分析】(1)依据题意,将x=﹣3和x=1分别代入解析式计算可以得解;
(2)依据题意,结合(1)中表格数据可以作图得解;
(3)依据题意,由(2)图象即可判断得解;
(4)①依据题意得,不等式2|x+1|﹣3≤1的解集可以看作是y=2|x+1|﹣3的函数值小于等于1的自变量的范围,从而即可判断得解;
②依据题意得,方程2|x+1|﹣3=x+1的解可以看作是y=2|x+1|﹣3与y=x+1的两图象的交点的横坐标,又在同一坐标系中画出y=2|x+1|﹣3与y=x+1的图象如下,从而可以得解.
【解答】解:(1)由题意,∵y=2|x+1|﹣3,
∴当x=﹣3时,y=m=2×2﹣3=1;当x=1时,y=n=4﹣3=1.
故答案为:1,1;
(2)由题意,结合(1)中表格数据可以作图如下:
;
(3)由(2)可得,当x=﹣1时,y取最小值,最小值为﹣3;
(4)①由题意结合函数的图象可得,不等式2|x+1|﹣3≤1的解集是﹣3≤x≤1.
故答案为:﹣3≤x≤1;
②由题意得,方程2|x+1|﹣3=x+1的解可以看作是y=2|x+1|﹣3与y=x+1的两图象的交点的横坐标,
在同一坐标系中画出y=2|x+1|﹣3与y=x+1的图象如下,
∴两图象的交点为(﹣2,﹣1),(2,3),
∴方程2|x+1|﹣3=x+1的解为x1=﹣2,x2=2.
故答案为:x1=﹣2,x2=2.
【变式1-1】(2026春•金凤区校级期中)在函数学习中,我们经历了“确定函数的解析式——利用函数图象研究其性质——运用函数解决问题”的学习过程.同时,我们也学习了绝对值的意义:.
【尝试】探究函数y=2|x﹣2|﹣4的图象与性质.
此函数是我们未曾学过的函数,于是小明尝试结合一次函数的学习经验研究此问题,下面是小明的探究过程,请你补充完整.
(1)列表:
x
…
﹣1
0
1
2
3
4
…
y
…
2
0
﹣2
b
﹣2
0
…
根据表格中的信息可得b= ﹣4 .
(2)请在给出的平面直角坐标系中,画出这个函数的图象.
【探索】
(3)写出函数y=2|x﹣2|﹣4的一条性质 当x<2时,y随x增大而减小,当x>2,随x增大而增大
【解决问题】结合画出的函数图象,解决问题:
(4)关于x的不等式的解集为 0<x<3 .
(5)若关于x的方程有且只有一个正数解和一个负数解,请直接写出满足条件的m的取值范围.
【分析】(1)直接代入求值即可;
(2)通过描点,连线,画图即可;
(3)由函数图象,写出对应的增减性即可;
(4)求出两个函数的交点坐标,结合函数图象即可得到答案;
(5)根据(4)所画函数图象即可得到答案.
【解答】解:(1)把x=2代入y=2|x﹣2|﹣4得,y=﹣4,
∴b=﹣4,
故答案为:﹣4;
(2)如图所示即为所求;
(3)由函数图象可得,当x<2时,y随x增大而减小,当x>2,随x增大而增大;
(4)在y=2|x﹣2|﹣4中,当x≥2时,y=2x﹣8,当x<2时,y=﹣2x,
联立方程组,
∴;
联立方程组,
∴;
∴结合函数图象可得,的解集为:0<x<3;
(5)由函数图象可知,当m>0时,y=2|x﹣2|﹣4与有两个交点,且两个交点分别在y轴的左右两侧,
∴有且只有一个正数解和一个负数解,
∴m>0.
【变式1-2】(2026春•龙华区同步)探究函数的性质可以扩展我们的数学思维、某班数学兴趣小组同学探究函数y=a|x﹣1|+b(a,b为常数,且a≠0)的性质,探究过程如下,请解决下列问题:
(1)绘制函数图象:
①列表:a= 2 ,b= 1 ,m= 7 ;
x
…
﹣3
﹣2
﹣1
0
1
2
3
4
…
y
…
9
7
5
3
1
3
5
m
…
②描点:在平面直角坐标系中,根据表中的数值描点(x,y),现已描出部分点,请补充表中未描出的各点;
③连线:用平滑的曲线顺次连接各点,请画出函数图象.
(2)探索函数性质:
当x<1时,y随x的增大而减小,当x≥1时,y随x的增大而 增大 ;
(3)运用函数性质:
①不等式a|x﹣1|+b≥5的解集是 x≤﹣1或x≥3 ;
②当x>4时,对于x的每一个值,函数的值小于函数y=a|x﹣1|+b的值且小于7,则t的取值范围是 t<10 .
【分析】(1)将x=0时,y=3;x=1,y=1分别代入y=a|x﹣1|+b即可求a与b的值,然后把x=4代入y=2|x﹣1|+1即可求得m的值;然后描点,连线画出函数图象即可;
(2)根据图象得出函数的性质即可;
(3)①根据图象即可求解即可;
②先求出当x=4,y=7时,t的值,然后根据函数图象,得出答案即可.
【解答】解:(1)①当x=0时,y=3;当x=1时,y=1,
∴
解得,
∵函数的解析式为y=2|x﹣1|+1,
把x=4代入得y=2×3+1=7,
∴m=7;
故答案为:2,1,7;
②描点;
③画出函数图象,如图所示:
(2)根函数图象可知:当x<1时,y随x的增大而减小,当x≥1时,y随x的增大而增大;
故答案为:增大;
(3)①根据函数图象可知,当x≤﹣1或x≥3时,y=a|x﹣1|+b的函数值大于等于5,
∴不等式a|x﹣1|+b≥5的解集为:x≤﹣1或x≥3;
故答案为:x≤﹣1或x≥3;
②把x=4代入y=2|x﹣1|+1得:y=7,
把(4,7)代入yx+t得:74+t,
解得:t=10,
如图,当x>4时,对于x的每一个值,函数yx+t的值小于函数y=a|x﹣1|+b的值且小于7,t的值应该满足t<10.
故答案为:t<10.
【变式1-3】(2026春•垦利区期末)某班“数学兴趣小组”根据学习一次函数的经验,对函数y=|x﹣2|的图象和性质进行了研究.探究过程如下,请补充完整.
(1)自变量x的取值范围是全体实数,如表是y与x的几组对应值:
x
…
﹣3
﹣2
﹣1
0
1
2
3
4
5
…
y
…
5
4
m
2
1
0
1
2
3
…
其中,m= 3 ;
(2)如图,在平面直角坐标系xOy中,描出了以表中各对对应值为坐标的点,并画出了函数图象,观察函数图象发现:该函数图象的最低点坐标是 (2,0) ,当x<2时,y随x的增大而 减小 ;
(3)进一步探究:不等式|x﹣2|≥2的解集是 x≤0或x≥4 ;
(4)拓展延伸:①请在平面直角坐标系内画出函数y=|x﹣2|﹣2的图象.
②不等式|x﹣2|﹣2≤0的解集是 0≤x≤4 .
【分析】(1)将点(﹣1,m)代入函数解析式求解即可;
(2)观察函数图象即可得;
(3)结合函数图象即可得;
(4)①将函数y=|x﹣2|的图象向下平移2个单位长度可得函数y=|x﹣2|﹣2的图象;
②结合函数图象即可得.
【解答】解:(1)将(﹣1,m)代入函数y=|x﹣2|得:m=|﹣1﹣2|=|﹣3|=3.
故答案为:3;
(2)观察函数图象发现:该函数图象的最低点坐标是(2,0),
当x<2时,y随x的增大而减小.
故答案为:(2,0),减小;
(3)令|x﹣2|=2,解得x=0或x=4,
画出图形如下:
结合函数图象可知,不等式|x﹣2|≥2的解集是x≤0或x≥4.
故答案为:x≤0或x≥4;
(4)①将函数y=|x﹣2|的图象向下平移2个单位长度可得函数y=|x﹣2|﹣2的图象,作图略;
②令|x﹣2|﹣2=0,解得x=0或x=4,
结合函数图象可知,不等式|x﹣2|﹣2≤0的解集是0≤x≤4.
故答案为:0≤x≤4.
▌题型08 新定义
1. 精读题干:圈出新定义的文字、公式、限制条件;
2. 翻译转化:把文字描述,写成代数式、等式或不等式;
3. 设元列式:动点设坐标,结合一次函数解析式代入;
4. 计算求解:解方程/不等式,分类讨论;
5. 回代检验:结果必须完全符合新定义全部条件,不符合直接舍去。
【典例1】(2026春•海淀区校级期中)在平面直角坐标系xOy中,对于点P(x1,y1),点Q(x2,y2),定义|x1﹣x2|与|y1﹣y2|中的值较大的为点P,Q的“未来距离”,记为d(P,Q).特别地,当|x1﹣x2|=|y1﹣y2|时,规定d(P,Q)=|x1﹣x2|,例如,点P(1,2),点Q(3,5),因为|1﹣3|<|2﹣5|,所以点P,Q的“未来距离”为|2﹣5|=3,记为d(P,Q)=3.
(1)已知点A(﹣2,0),点B为y轴上的一个动点.
①若d(A,B)=5,则点B的坐标为 (0,﹣5)或(0,5) ;
②d(A,B)的最小值为 2 ;
③若动点C(x,y)满足d(A,C)=r,所有动点C组成的图形面积为100,求r的值.
(2)对于点A(﹣2,0),点E(1,1),若有动点M(m,n)使得|d(A,M)﹣d(E,M)|=3.
请在图1平面直角坐标系中用阴影表示出符合条件的所有点M(m,n)覆盖的区域.
⊈
【分析】(1)①设B(0,b),根据d(A,B)=5可得|b﹣0|=5,求出b即可得到点B的坐标;②根据点A、B的横坐标之差的绝对值是2可得d(A,B)的最小值为2;③判断出点C在以A(﹣2,0)为中心,以2r为边长的正方形上,然后根据点C组成的图形面积为100计算即可;
(2)根据A(﹣2,0),点E(1,1),M(m,n),有动点M(m,n),使得|d(A,M)﹣d(E,M)|=3,得出|m+2|﹣|m﹣1|=3或|m+2|﹣|m﹣1|=﹣3,然后分情况进行讨论,得出答案即可.
【解答】解:(1)①设B(0,b),
∵A(﹣2,0),d(A,B)=5,
∴|b﹣0|=5,
∴b=±5,
∴点B的坐标为(0,﹣5)或(0,5),
故答案为:(0,﹣5)或(0,5);
②∵A(﹣2,0),设B(0,b),
∴|﹣2﹣0|=2,
∴d(A,B)的最小值为2,
故答案为:2;
③∵A(﹣2,0),点C(x,y)满足d(A,C)=r,
∴点C在以A(﹣2,0)为中心,以2r为边长的正方形上,如图所示:
∴(2r)2=100,
∴r=5;
(2)解:∵A(﹣2,0),点E(1,1),M(m,n),
∴1﹣(﹣2)=3,1﹣0=1,
∴点A、E的横坐标之差的绝对值为3,
∵有动点M(m,n),使得|d(A,M)﹣d(E,M)|=3,
∴|m+2|﹣|m﹣1|=3或|m+2|﹣|m﹣1|=﹣3,
当﹣2<m<1时,|m+2|﹣|m﹣1|=m+2﹣1+m=2m+1,
当2m+1=±3时,m=1或m=﹣2,不符合题意,
当m≤﹣2时,|m+2|﹣|m﹣1|=﹣2﹣m﹣1+m=﹣3,
当m≥1时,|m+2|﹣|m﹣1|=2+m+1﹣m=3,
∴当m≤﹣2或m≥1时,|d(A,M)﹣d(E,M)|=3,
①当m≤﹣2时,|n﹣0|≤|m+2|,|n﹣1|≤|1﹣m|
0≤n≤1时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≤﹣m﹣2,|n﹣1|≤|1﹣m|一定成立,
n>1时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≤﹣m﹣2,|n﹣1|≤|1﹣m|化简为n≤﹣m+2,
n<0时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≥m+2,|n﹣1|≤|1﹣m|化简为n≥m,
∵n≥m+2时,n≥m一定成立,
∴n<0时,n≥m+2,
∴当m≤﹣2时,点M在直线n=﹣m﹣2的下方,在直线n=m+2的上方;
②当m≥1时,|n﹣0|≤|m+2|,|n﹣1|≤|1﹣m|,
0≤n≤1时,|n﹣0|≤|m+2|一定成立,|n﹣1|≤|1﹣m|可化为n≥﹣m+2,
n>1时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≤m+2,|n﹣1|≤|1﹣m|化简为n≤m,
∵n≤m时,n≤m+2一定成立,
∴n>1时,n≤m,
n<0时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≥﹣m﹣2,|n﹣1|≤|1﹣m|化简为n≥﹣m+2,
∵n≥﹣m+2时,n≥﹣m﹣2一定成立,
∴n<0时,n≥﹣m+2,
∴当m≥1时,点M在直线n=m的下方,在直线n=﹣m+2的上方;
∴符合条件的所有点M(m,n)覆盖的区域,如图所示:
【变式1-1】(2026春•福建校级期末)在平面直角坐标系中,有A(m,0),B(0,n)两点,若存在点C使得∠ABC=90°,且AB=BC,则称点C为m的“等垂点”.例如:在A(1,0),B(0,1),C(﹣1,0)三点中,因为∠ABC=90°,且AB=BC,所以点C为1的“等垂点”.
(1)①点A(3,0),B(0,2),C(2,4) 不是 3的“等垂点”(填“是”或“不是”).
②如图1,若点A(4,0),B(0,3),则点C是4的“等垂点”,则点C的坐标为 (3,7)或(﹣3,﹣1) ;
(2)如图2,A(6,0),B在y轴上,C在一次函数y=3x﹣6上,若一次函数y=3x﹣6上存在6的“等垂点”,求6的“等垂点”C的坐标;
(3)若在直线y=kx+b(k>0)上存在无数个10的“等垂点”,且直线y=kx+b(k>0)与x轴交于点E,与y轴交于点F,点M在线段EF上,点P在△EOF内,EP=8,OP=6,连接MP,设EM=a,则△EPM的面积S关于a的表达式为 .
【分析】(1)①根据“等垂点”的定义,进行判断即可;
②分两种情况:C点在B点上方和下方,分别画出图形求解即可;
(2)分两种情况:当n>0时,当n≤0时,分别画出图形,进行求解即可;
(3)特殊点法求一次函数解析式,根据等积法求△EPO的高,根据,求出,根据三角形面积公式写出表达式即可.
【解答】解:(1)①∵点A(3,0),B(0,2),C(2,4),
∴,,,
∴AB2+BC2≠AC2,AB≠BC,
则C(2,4)不是3的“等垂点”,
故答案为:不是;
②当点C在点B上方时,过点C分别作x轴,y轴的垂线,垂足分别为点F和点E,如图1,
∵点A(4,0),B(0,3),且点C是4的“等垂点”,
∴∠ABC=90°,OA=4,OB=3,AB=BC,
∴∠BEC=∠AOB=∠ABC=90°,
∴∠CBE+∠BCE=∠CBE+∠ABO=90°,
∴∠BCE=∠ABO,
∵AB=BC,
∴△ABO≌△BCE(AAS),
∴BE=OA=4,CE=BO=3,
∴CF=OE=OB+BE=3+4=7,
∴C(3,7);
当点C在点B下方时,过点B作x轴的平行线,过点C作CF⊥BF于点F,CH⊥y轴于点H,过点A作AE⊥BF于点E,如图2,
∵点A(4,0),B(0,3),且点C是4的“等垂点”,
∴∠ABC=90°,OA=4,OB=3,AB=BC,
同理得:△ABE≌△BCF(AAS),
∴BE=CF=OA=4,BF=AE=BO=3,
∴BH=CF=4,CH=BF=3,
∴OH=BH﹣OB=4﹣3=1,
∴C(﹣3,﹣1),
综上所述,点C的坐标为(3,7)或(﹣3,﹣1),
故答案为:(3,7)或(﹣3,﹣1);
(2)设A(6,0),B(0,n),
当n>0时,如图3,过C作CE⊥y轴于点E,
∵CE⊥y轴,
∴∠CEB=∠AOB=90°,
∵∠CBA=90°,
∴∠CBE=90°﹣∠ABO=∠BAO,
∵AB=BC,
∴△CBE≌△BAO(AAS),
∵A(6,0),B(0,n),
∴CE=OB=n,BE=AO=6,
即C(n,n+6),
∵点C在y=3x﹣6上,
∴n+6=3n﹣6,
解得n=6,
∴C(6,12).
当n≤0时,如图4,
∵y=3x﹣6与y轴的交点坐标为(0,﹣6),记为点C,
此时∠AOC=90°=∠ABC,AB=BC=6,
∴C(0,﹣6)满足题意.
综上所述,6的“等垂点”C的坐标为(6,12)或(0,﹣6);
(3)∵直线y=kx+b(k>0)上存在无数个10的“等垂点”,如图4,
过C作CT⊥y轴于T,设C(x,y),B(0,n),而A(10,0),
同理可得:△ABO≌△BCT(AAS),
∴BO=CT,OA=BT,
∴x=n,y﹣n=10,
∴y﹣x=10,即y=x+10,
∴C在直线y=x+10上,
∴E(﹣10,0),F(0,10),
∴,
如图5,过点P分别作PQ⊥x轴于点Q,PH⊥y轴于点H,PN⊥EF交EF于点N,
∵EP=8,OP=6,OE=10,
∴EP2+OP2=OE2,
∴△EPO为直角三角形,
∴,
∴,
∴,
∴,
即,
解得:,
∴,
故答案为:.
【变式1-2】(2026春•海淀区校级期末)在平面直角坐标系xOy中,对于点P(a,b)给出如下定义:若点Q(x,y)在直线y=x+a﹣b上,称点Q是点P的“和谐点”.已知,点P(4,0).
(1)在Q1(﹣3,1),Q2(﹣2,2),Q3(1,4)中,点P的“和谐点”有Q1,Q2 ;
(2)点A在直线y=2x+3上,若点P的“和谐点”也是点A的“和谐点”,求点A的坐标;
(3)已知点B(b,0)和线段MN,点C在以(b﹣1,1),(b﹣1,﹣1),(b+1,﹣1),(b+1,1)为顶点的四边形上,且﹣5≤b≤﹣3,若线段MN上总存在线段PC上任意一个点的“和谐点”,直接写出线段MN的最小值.
【分析】(1)根据“和谐点”的定义判断即可;
(2)设点A的坐标为(a,2a+3),则点A的“和谐点”在直线y=x﹣a﹣3上.设点P(4,0)的一个“和谐点”为(m,n),根据“和谐点”的定义得到n=m+4,根据点P的“和谐点”也是点A的“和谐点”得到点(m,n)在直线y=x﹣a﹣3上,从而可求出a的值,即可解答;
(3)点P的“和谐点”在直线y=x+4上,通过分析得到点C的“和谐点”在直线y=x﹣7和直线y=x﹣1之间的区域,因此线段MN的最小值为直线y=x﹣7和直线y=x+4的距离,据此求解即可.
【解答】解:(1)∵点P(4,0),
∴a=4,b=0,
即点P的“和谐点”在直线y=x+4上,
当x=﹣3时,y=﹣3+4=1,
∴点Q1(﹣3,1)在直线y=x+4上,
∴点Q1(﹣3,1)是点P的“和谐点”;
当x=﹣2时,y=﹣2+4=2,
∴点Q2(﹣2,2)在直线y=x+4上,
∴Q2(﹣2,2)是点P的“和谐点”;
当x=1时,y=1+4=5,
∴点Q3(1,4)不在直线y=x+4上,
∴Q3(1,4)不是点P的“和谐点”;
综上所述,点P的“和谐点”有Q1,Q2;
故答案为:Q1,Q2;
(2)∵A在直线y=2x+3上,
∴设点A的坐标为(a,2a+3),
∴点A的“和谐点”在直线y=x+a﹣(2a+3)=x﹣a﹣3上.
设点P(4,0)的一个“和谐点”为(m,n),则点(m,n)在直线y=x+4上,
∴n=m+4,
∴m﹣n=﹣4点P的“和谐点”也是点A的“和谐点”,
∴点(m,n)在直线y=x﹣a﹣3上,
∴n=m﹣a﹣3,
∴a=m﹣n﹣3=﹣4﹣3=﹣7,
∴点A的坐标为(﹣7,﹣11).
(3)∵点P(4,0),
∴点P的“和谐点”在直线y=x+4上.
∵﹣5≤b≤﹣3,
∴﹣6≤b﹣1≤﹣4,﹣4≤b+1≤﹣2,
设以(b﹣1,1),(b﹣1,﹣1),(b+1,﹣1),(b+1,1)为顶点的四边形为四边形EFGH.
①当点C在边EF上时,设点C(c,1),其中b﹣1≤c≤b+1,即﹣6≤c≤﹣2,
∴点C的“和谐点”在直线y=x+c﹣1上,即点C的“和谐点”在直线y=x﹣7和直线y=x﹣3之间的区域.
②当点C在边FG上时,设点C(b+1,d),其中﹣1≤d≤1,
∴点C的“和谐点”在直线y=x+b+1﹣d上,
∵﹣4≤b+1≤﹣2,﹣1≤d≤1,
∴﹣5≤b+1﹣d≤﹣1;
即点C的“和谐点”在直线y=x﹣5和直线y=x﹣1之间的区域.
③当点C在边HG上时,设点C(c,﹣1),其中b﹣1≤c≤b+1,即﹣6≤c≤﹣2,
∴点C的“和谐点”在直线y=x+C+1上,
∵﹣6≤c≤﹣2,
∴﹣5≤c+1≤﹣1,
即点C的“和谐点”在直线y=x﹣5和直线y=x﹣1之间的区域.
④当点C在边EH上时,设点C(b﹣1,d'),其中﹣1≤d'≤1,
∴点C的“和谐点”在直线y=x+b﹣1﹣d'上,
∵﹣6≤b﹣1≤﹣4,﹣1≤d'≤1,
∴﹣7≤b﹣1﹣d'≤﹣3,
即点C的“和谐点”在直线y=x﹣7和直线y=x﹣3之间的区域.
综上所述,点C的“和谐点”在直线y=x﹣7和直线y=x﹣1之间的区域.
∵线段MN上总存在线段PC上任意一个点的“和谐点”,
∴线段MN的最小值为直线y=x﹣7和直线y=x+4的距离.
如图,设直线y=x+4交x轴于点J,交y轴于点l.
令y=0,则x+4=0,解得x=﹣4,
令x=0,则y=4,
∴I(0,4),J(﹣4,0),
∴IO=JO=4,
∴△IOJ是等腰直角三角形,
∴∠IJO=45°,
设直线y=x﹣7与x轴的交点为Q,
令y=0,则x﹣7=0,解得x=7,
∴Q(7,0),
∴JQ=7﹣(﹣4)=11,
过点Q作QK垂直于直线y=x+4,垂足为点K,则∠JKQ=90°,
∴∠KQJ=90°﹣∠KJQ=90°﹣45°=45°,
∴∠KQJ=∠KJQ,
∴KQ=KJ,
∴KQ2+KJ2=JQ2=112,
∴,
∴直线y=x﹣7和直线y=x+4的距离为,即线段MN的最小值为.
【变式1-3】(2026春•娄底期末)定义:我们把一次函数y=kx+b(k≠0)与正比例函数y=﹣x的交点称为一次函数y=kx+b(k≠0)的“亮点”.例如求y=﹣2x﹣1的“亮点”,联立方程:,解得,则y=﹣2x﹣1的“亮点”为(﹣1,1).
(1)由定义可知,一次函数y=3x﹣2的“亮点”为 .
(2)一次函数y=px+q的“亮点”为(2,q﹣3),求p,q的值.
(3)若直线y=kx+3(k≠0)与x轴交于点A,与y轴交于点B,且直线y=kx+3上没有“亮点”,点P在x轴上,使,求满足条件的点P的坐标.
【分析】(1)联立一次函数解析式y=3x﹣2与正比例函数y=﹣x,解二元一次方程组即可;
(2)将“亮点”为(2,q﹣3),代入y=﹣x求得q,进而代入y=px+q求得p即可;
(3)根据题意可得k=﹣1,进而设P(x,0),根据三角形面积公式求解即可.
【解答】解:(1)由定义可知,一次函数y=3x﹣2的“亮点”为一次函数解析式y=3x﹣2与正比例函数y=﹣x的交点,
即,
解得,
∴一次函数y=3x﹣2的“亮点”为;
故答案为:;
(2)根据定义可得,点(2,q﹣3)在y=﹣x上,
∴q﹣3=﹣2,
解得q=1,
点(2,q﹣3)又在y=px+q上,
∴q﹣3=2p+q,
又∵q=1,
∴1﹣3=2p+1,
解得,
∴.
(3)由题意可得:
∴直线y=kx+3与y=﹣x平行,
∴k=﹣1,
∴y=﹣x+3,
令x=0,则y=3,
令y=0,则x=3,
∴A(3,0),B(0,3),
∴OA=3,OB=3,
设P(x,0),
∵,
,
∴,
∴,
即x﹣3=2或x﹣3=﹣2,
解得x=5或x=1,
∴满足条件的点P的坐标为:P(5,0)或(1,0).
▌题型09 一次函数中的翻折与旋转
1. 知识点
(1)一次函数:求解析式、求交点、几何含义;
(2)翻折(轴对称)性质:
- 对应点连线被对称轴垂直平分;
- 对应线段相等,对应角相等;
(3)旋转性质:
- 旋转前后图形全等,对应线段相等、夹角等于旋转角;
- 坐标系旋转90°优先用型一线三垂直模型;
(4)两点距离公式、中点坐标公式;
(5) 90°旋转坐标规律、勾股定理。
2. 解题步骤
(1)找关键点:标记变换前的定点坐标;
(2)明确变换:分清是翻折还是旋转,顺时针/逆时针,旋转角度;
(3)求变换后的对应点坐标(翻折用中点+垂直;90°旋转优先型全等);
(4)利用变换后的点,求新直线解析式;
(5)联立方程,求交点;
(6)数形结合,计算面积或者判断存在性,检验取舍。
【典例1】(2026春•建华区期末)已知,在平面直角坐标系中,正方形OABC的顶点A,C分别在x轴、y轴的正半轴上,顶点B的坐标为(4,4),点D为射线CO上的一个动点,将△AOD沿AD翻折,得到△AED.
(1)如图1,若点D为OC的中点,延长DE交BC于点F,猜想EF与BF的关系为EF=BF ;证明你的猜想,进而求出直线DF的解析式;
(2)如图2,在(1)的条件下,连BE并延长交OC于点H,BH的长为 ;
(3)如图3,若点M为BC边上一点,且∠BAM=30°,点N为AE的中点,连MN.
①MN的取值范围是 ;
②当MN取最大值时,点D的坐标为 .
【分析】(1)连接AF,证明Rt△AEF≌Rt△ABF,即可证明EF=BF;求出AB=BC=OC=OA=4,得到,则DE=OD=2,D(0,2);设BF=EF=t,则CF=4﹣t,DF=DE+EF=2+t,由勾股定理得22+(4﹣t)2=(2+t)2,解方程求出;利用待定系数法可得直线DF的解析式为;
(2)设,根据DE=2,D(0,2)可得方程,解方程求出点E的坐标,进而求出直线BE的解析式,再求出点H的坐标即可得到答案;
(3)①求出AM的长,由折叠的性质可得AE=OA=4,则,根据AM﹣AN≤MN≤AM+AN可得答案;
②当M、A、N三点共线,且点A在MN上时,MN有最大值,可求出∠ODA=30°,则AD=2OA=8,进而求出,则.
【解答】解:(1)EF=BF,直线DF的解析式为,证明如下:
如图所示,连接AF,
∵四边形OABC是正方形,
∴OA=AB=OC,∠AOD=∠ABF=∠OCB=90°;
由折叠的性质可得AE=OA,∠AED=∠AOD=90°,OD=DE;
∴AE=AB,∠AEF=180°﹣∠AED=90°,
∴∠AEF=∠ABF,
又∵AF=AF,
∴Rt△AEF≌Rt△ABF(HL),
∴EF=BF;
∵B(4,4),
∴AB=BC=OC=OA=4,
∵点D为OC的中点,
∴,
∴DE=OD=2,D(0,2);
设BF=EF=t,则CF=4﹣t,
∴DF=DE+EF=2+t,
在Rt△CDF中,由勾股定理得CD2+CF2=DF2,
∴22+(4﹣t)2=(2+t)2,
解得,
∴,
∴;
设直线DF的解析式为y=kx+b(k≠0),
∴,
∴,
∴直线DF的解析式为,
故答案为:EF=BF;
(2)设,
由(1)得DE=2,D(0,2),
∴,
∴,
解得或(舍去),
∴,
∴;
设直线BE的解析式为y=k′x+b′(k′≠0),
∴,
∴,
∴直线BE的解析式为;
在中,当x=0时,,
∴,
∴,
故答案为:;
(3)①∵四边形OABC是正方形,
∴∠B=90°,
∵∠BAM=30°,
∴AM=2BM,
∴,
∴,
∴;
由折叠的性质可得AE=OA=4,
∵点N为AE的中点,
∴,
∵AM﹣AN≤MN≤AM+AN,
∴,
故答案为:;
②由(3)①得当M、A、N三点共线,且点A在MN上时,MN有最大值,
由正方形的性质可得∠OAB=90°,
∴∠OAM=90°﹣30°=60°,
∴∠OAE=180°﹣60°=120°,
由折叠的性质可得,
∴∠ODA=30°,
∴AD=2OA=8,
∴,
∴,
故答案为:.
【变式1-1】(2026春•奉节县期末)如图,一次函数y=﹣x+5与坐标轴交于A,B两点,将线段OB以点O为中心逆时针旋转一定角度,点B的对应点落在第二象限的点C处,且点C的坐标为(﹣4,3).
(1)求直线BC的表达式;
(2)点M是线段AB上一点,过原点O的直线OM将四边形ABCO的面积分为1:2的两部分,请求出点M的坐标;
(3)点D是直线AB上第二象限内一点,在△BCD中有一个内角是45°,请直接写出点D的坐标.
【分析】(1)由y=﹣x+5求得B点的坐标,然后利用待定系数法即可求解;
(2)先求得四边形ABCO的面积,设M点坐标为(n,5﹣n),分两种情况讨论,利用三角形的面积公式列式计算即可求解;
(3)令,解得x=﹣10,设直线BC交x轴于点H,则H(﹣10,0),在△BCD中有一个内角是45°,这个角不可能是∠DBC,分两种情况画出图形,若∠DCB=45°,过点H作RH⊥BC交DC延长线于点R,过点H作y轴的平行线NM,交过点R与x轴的平行线于点M,交过点C与x轴的平行线于点N,求出点R的坐标为(﹣7,﹣6),直线CR的表达式为y=3x+15,即可得点D的坐标为;若∠CDB=45°,延长DC交x轴于K,由∠DAK=45°,知D′K∥y轴,可得D′(﹣4,9).
【解答】解:(1)∵一次函数y=﹣x+5与坐标轴交于A,B两点,
∴点A、B的坐标分别为(5,0)、(0,5),
设BC的表达式为y=kx+b,
把B(0,5),C(﹣4,3)代入得:,
解得,
∴直线BC的表达式为;
(2)∵点A、B的坐标分别为(5,0)、(0,5),
∴OA=OB=5,
∵C点坐标为(﹣4,3),
∴四边形ABCO的面积,
∵直线OM将四边形ABCO的面积分为1:2的两部分,
设M点坐标为(n,5﹣n),
∴或,
即或,
解得n=﹣1(不合题意,舍去),n=2;
∴M点坐标为(2,3);
(3)令,解得x=﹣10,
∴设直线BC交x轴于点H,则H(﹣10,0),
在△BCD中有一个内角是45°,这个角不可能是∠DBC.
①当∠DCB=45°,过点H作RH⊥BC交DC延长线于点R,过点H作y轴的平行线NM,交过点R与x轴的平行线于点M,交过点C与x轴的平行线于点N,如图①,
∵∠HCR=∠DCB=45°,
∴△CHR为等腰直角三角形,即∠CHR=90°,CH=HR,
∵∠RHM+∠CHN=90°,∠CHN+∠HCN=90°,
∴∠RHM=∠HCN.,
∵∠HMR=∠CNH=90°,
∴△HMR≌△CNH(AAS),
∴HM=CN=﹣4+10=6,MR=NH=3,
∴点R的坐标为(﹣7,﹣6),
由点C(﹣4,3)、R(﹣7,﹣6)得直线CR的表达式为y=3x+15,
解,得,
∴点D的坐标为;
若∠CDB=45°,延长DC交x轴于K,如图②:
由点A(5,0)、B(0,5)可知OA=OB,
∴△AOB是等腰直角三角形,
∴∠DAK=45°,
∵∠CDB=45°,
∴∠DKA=90°,
∴D′K∥y轴,
在y=﹣x+5中,令x=﹣4得y=9,
∴D(﹣4,9);
综上,点D的坐标为或(﹣4,9).
【变式1-2】(2025秋•海州区校级期末)如图,在平面直角坐标系中,一次函数y1=﹣x+3与x轴、y轴分别交于A、B,一次函数经过点B.
(1)求线段AC的长;
(2)动点P从点C出发沿射线CA以每秒1个单位的速度运动,连接BP,设点P的运动时间为t(s).
①当△BPO的面积为6时,请求出t的值;
②在线段BC上取一点D,当△BPD为等腰直角三角形时,请求出t的值.
(3)将一次函数先沿着射线BA方向平移,再绕点(1,1)顺时针旋转90°,经过变换后的函数图象是否经过点(2,1),请说明理由.
【分析】(1)分别求出A、B点坐标,将B点的代入yx+b中,确定函数的解析式,求出C点坐标,即可求AC的长;
(2)①根据点的运动情况可知P(﹣6+t,0),则△BPO的面积3|﹣t+6|=6,解得t=2或t=10;
②分5种情况讨论:设D(m,m+3),当∠DBP=90°时;当∠BPD=90°时,P点在y轴左侧;当∠BPD=90°时,P点在y轴右侧;当∠PBD=90°时,P点在y轴左侧;当∠PBD=90°时,P点在y轴右侧;分别利用三角形全等求t的值即可;
(3)先求出平移之后的直线解析式,再任取两点,求出绕点(1,1)旋转之后的坐标,进而可求解析式,即可得解.
【解答】解:(1)当x=0时,y=3,
∴B(0,3),
当y=0时,x=3,
∴A(3,0),
将B点代入yx+b,
∴b=3,
∴yx+3,
当y=0时,x=﹣6,
∴C(﹣6,0),
∴AC=9;
(2)①∵动点P从点C出发沿射线CA以每秒1个单位的速度运动,
∴P(﹣6+t,0),
∴△BPO的面积OP×OB3|﹣t+6|=6,
解得t=2或t=10;
②设D(m,m+3),
当∠DBP=90°时,过点B作EF⊥y轴,过点P作PF⊥EF交于F点,过点D作DE⊥EF交于E点,
∵∠DBP=90°,
∴∠EBD+∠FBP=90°,
∵∠EBD+∠EDB=90°,
∴∠FBP=∠EDB,
∵BD=BP,
∴△BED≌△PFB(AAS),
∴DE=BD,BF=PF=3,
∴m=﹣3,
此时m+3,
∴D(﹣3,),
∴DE=BF,
∴﹣6+t,
解得t;
当∠BPD=90°时,P点在y轴左侧,过D点作DE⊥x轴交于E,
同理△DEP≌△POB(AAS),
∴EP=OB=3,OP=DE=6﹣t,
∴D(﹣9+t,6﹣t),
∴6﹣t(﹣9+t)+3,
解得t=5;
当∠BPD=90°时,P点在y轴右侧,过点D作DE⊥x轴交于E,
同理△BOP≌△PED(AAS),
∴OP=DE=﹣6+t,BO=PE=3,
∴D(﹣3+t,﹣6+t),
∴﹣6+t(﹣3+t)+3,
解得t=15;
当∠PBD=90°时,P点在y轴左侧,过点D作EF⊥x轴交于E,过点B作BF⊥EF交于F,
同理△BDF≌△DPE(AAS),
∴BF=ED,DF=EP,
∴m+3=﹣m,
解得m=﹣2,
∴D(﹣2,2),
∴DF=EP=1,
∴OP=1,
∴6﹣t=1,
解得t=5;
当∠PBD=90°时,P点在y轴右侧,过点D作EF⊥y轴交于F,过点P作PE⊥EF交于E,
同理△BDF≌△DPE(AAS),
∴DF=EP,BF=ED,
∴mm+3,
解得m=6,
∴m=﹣6+t,
解得t=15;
此时点D不在线段BC上,不符合题意;
综上所述:t的值为或5;
(3)经过变换后的函数图象经过点(2,1).
理由:由题可知OA=OB=3,
∴∠OBA=45°,
则射线BA方向平移,即分别向下平移1个单位,向右平移1个单位,
∴平移之后的直线解析式为y(x﹣1)+3﹣1x,
如图,记平移后的解析式与y轴交于点M,与x轴交于点N,
对于直线MN:yx,分别令x=0,y=0,
可得M(0,),N(﹣3,0),
记点M、N绕点(1,1)顺时针旋转后的点为M'、N',
由第二问等腰直角三角形构造全等思路可得M'(,2),N'(0.5),
则直线M'N'的解析式为y=﹣2x+5,
∴y直线BC平移、旋转后的直线解析式为y=﹣2x+5,
当x=2时,y=1,
∴点(2,1)在该直线上,
故经过变换后的函数图象经过点(2,1).
【变式1-3】(2026春•衡阳期中)给出如下定义:在平面内,对于线段AB,若点C满足,CA=CB,称C是线段AB的“美好点”;特别地,若满足∠ACB=90°,称C是线段AB的“黄金美好点”.
(1)如图1,在平面直角坐标系xOy中,一次函数是直线上一点,已知点A(5,0);
①若P的横坐标为9,则点A 是 (填写“是”或“不是”)线段OP的“美好点”;
②若P是线段OA的美好点,求P的坐标;
(2)如图2,若直线y=﹣x+t与x轴相交于点B,与直线相交于点C,将△OBC沿直线BC翻折到△DBC,若平面直角坐标系上一点M(m,1),满足M是线段BD的“黄金美好点”,求△MBD的面积;
(3)如图3,在平面直角坐标系xOy中,一次函数是直线上一点,A(5,0),N是平面直角坐标系上一点,若点N是线段OP的“黄金美好点”,且N是线段OA的“美好点”,求满足条件的N的坐标.
【分析】(1)①求得点P(9,3),计算长度即可解答;②设,可得P在线段OA的垂直平分线上,可得,代入解析式即可解答;
(2)证明∠OBD=90°,根据题意以BD为底构建等腰直角三角形,利用点M(m,1)即可解答;
(3)分两种情况,即N在OP上方或OP下方两种情况,利用全等三角形的判定和性质可得点N的坐标.
【解答】解:(1)①把x=9代入,可得y=3,
∴P(9,3),根据勾股定理可得,
∵AP=AO=5,
∴点A是线段OP的“美好点”,
故答案为:是;
②设,
∵P是线段OA的美好点,
∴P在线段OA的垂直平分线上,
∵A(5,0),
∴,
将,代入直线得,;
即;
(2)当y=0时,0=﹣x+t,解得x=t,
∴OB=t,
当x=0时,y=t,
∴OE=t,
∴△EOB为等腰直角三角形,
∴∠CBO=45°,且B(t,0),
由折叠的性质,可知∠DBO=90°且D(0,t),
∵M是线段BD的“黄金美好点”,则以BD为斜边,构建等腰Rt△MBD,
∴,,
∴,
∵M(m,1),
∴,即t=2,
∴M1(1,1),M2(3,1),
∴.
(3)∵点N是线段OP的“黄金美好点”,且N是线段OA的“美好点”,
∴N在线段OA的垂直平分线上,即,且△ONP是以OP为斜边的等腰直角三角形,
当N在OP上方时,如图,作NT⊥y轴交y轴于点T,作PQ⊥NT交直线NT于点Q,
∵∠TNO+∠QNP=90°,∠QNP+∠NPQ=90°,
∴∠TNO=∠NPQ,
∵∠OTN=∠NQP=90°,且ON=NP,
∴△TNO≌△QPN(AAS),
∴,
∴,
设OT=NQ=a,得,
将点P代入得,,
解得a=5,
即;
当N在OP下方时,如图,作NT⊥y轴交y轴于点T,作PQ⊥NT交直线NT于点Q,
同理可得,
将点P代入得,,
解得,
即;
综上,或.
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专题45 一次函数与几何综合
(题型突破·举一反三)
▌题型01 等腰三角形存在性问题
【典例1】
【分析】(1)将P点坐标代入y=kx中求k的值即可;
(2)已知A点横坐标和P点纵坐标,根据三角形面积公式,可求△AOP的面积;
(3)分别以P、A两点为圆心,PA长为半径画弧与x轴相交,作线段PA的垂直平分线与x轴相交,可求M点的坐标.
【解答】解:(1)将点P(1,1)代入直线y=kx中,得k=1;
(2)如图,S△AOP2×1=1;
(3)由勾股定理,得PA,
以P为圆心,PA长为半径画弧与x轴相交,交点M(0,0),
以A为圆心,PA长为半径画弧与x轴相交,交点M(2,0)或(2,0),
作线段PA的垂直平分线与x轴相交,交点M(1,0),
故满足条件的M点坐标为:(0,0),(2,0),(2,0),(1,0).
【变式1-1】
【解答】解:(1)一次函数图象经过点A(﹣2,0),B(0,4).设一次函数的表达式为y=kx+b,将点A,点B的坐标分别代入得:
,
解得:,
∴这个一次函数的表达式为y=2x+4;
(2)如图1,设点P(x,2x+4),
∵,
∴,
∴,
∵yp=2x+4,OB=4,
∴,
∴2x+4=±1,
解得:或,
当时,得:2x+4=1;
当时,得:2x+4=﹣1,
∴点或;
(3)点C的坐标为或或(2,0).理由如下:
∵点C在x轴上,
∴设C(m,0),
∵△ABC是以AB为腰的等腰三角形,
∴分两种情况:AB=AC或AB=BC,
当AB=AC时,在Rt△ABO中,AO=2,BO=4,
由勾股定理得:,
∴,
∵点C可能在A点左侧,也可能在A点右侧,
∴点C的横坐标或,
∴或;
当AB=BC时,
在Rt△ABO和Rt△CBO中,
,
∴Rt△ABO≌Rt△CBO(HL),
∴AO=CO,
∴|m|=2,
解得:m=2或﹣2(此时点A和点C重合,不符合题意,舍去),
∴C(2,0).
综上所述,点C的坐标为或或(2,0).
【变式1-2】
【解答】解:(1)当x=2时,b=0,
解得b,
∴yx,
当x+5x时,解得x=﹣1,
∴C(﹣1,4);
(2)y=x+5与x轴交点A(﹣5,0),
∴AB=7,
∴△ABC的面积14;
(3)∵△BCP是以CP为底的等腰三角形,
∴BC=BP,
∵BC=5,
∴BP=5,
∴P(7,0)或(﹣3,0).
【变式1-3】
【解答】解:(1)设直线AB的解析式是y=kx+b,
根据题意得,
则直线的解析式是:y=﹣x+6;
(2)在y=﹣x+6中,令x=0,解得:y=6,
S△OAC6×4=12;
(3)设OA的解析式是y=mx,则4m=2,
解得:m,
则直线的解析式是:yx,
∵当△OMC的面积是△OAC的面积的时,
∴M的横坐标是4=1,
在yx中,当x=1时,y,则M的坐标是(1,);
在y=﹣x+6中,x=1则y=5,则M的坐标是(1,5).
则M的坐标是:M1(1,)或M2(1,5);
(4)存在,理由:设点P(x,0),
由点P、O、A的坐标得,PA2=(x﹣4)2+4,PO2=x2,AO2=20,
当PA=PO时,则(x﹣4)2+4=x2,则x=2.5,即点P(2.5,0);
当PA=AO或PO=AO时,则x2=20或20=(x﹣4)2+4,则x=0(舍去)或±2或8,即点P(2,0)或(﹣2,0)或P(8,0),
综上,点P(2,0)或(﹣2,0)或P(8,0)或(2.5,0).
▌题型02 等腰直角三角形存在性问题
【典例1】
【解答】解:(1)把F(2,m)代入yx+2得:m=﹣1+2=1,
∴F(2,1),
把F(2,1)代入y=kx+4得:1=2k+4,
解得k,
∴l1的解析式为yx+4;
(2)在中,令x=0,则y=2,令y=0,则x=4,
∴C(0,2),E(4,0),
在yx+4中,令y=0,则x,
∴A(,0),
过F作FH⊥x轴于H,
∵F(2,1),
∴四边形AOCF的面积=S△OEC﹣S△AEF4×21×(4);
(3)存在△FPM是以PM为直角边的等腰直角三角形,理由如下:
设M(m,0),P(p,p+2),
当PF为直角边时,过P作NQ∥x轴,过M作MN⊥NQ于N,过F作FQ⊥NQ于Q,如图:
∵△FPM为等腰直角三角形,
∴MP=FP,∠MPF=90°,
∴∠MPN=90°﹣∠QPF=∠PFQ,
∵∠N=90°=∠Q,
∴△MPN≌△PFQ(AAS),
∴MN=PQ,
∴|p+2|=|2﹣p|,
解得p=0或p,
∴此时点P的横坐标为0或;
当MF为直角边时,过P作PH⊥x轴于H,过F作FG⊥x轴于G,如图:
同理可得△PHM≌△MGF(AAS),
∴PH=MG,HM=FG=2,
∴,
解得p=﹣2或p=2(此时P,F重合,舍去)或p,
综上所述,P的横坐标为0或或﹣2或.
【变式1-1】
【解答】解:(1)平面直角坐标系中,一次函数的图象与x轴、y轴分别交于点A,B,
当y=0时,得:,
解得:x=10;
当x=0时,得:y=5,
∴A(10,0),B(0,5);
(2)∵点F是线段AB上的一个动点(不与A,B重合),
设点F的横坐标为x,过点F作FE⊥x轴,如图1,
∴F点坐标为,
∴△OAF的面积:,
∴△OAF的面积S与x之间的函数关系式为;
(3)①.理由如下:
当△OAF的面积时,得:,
解得:x=5,
∴F点坐标为,
由勾股定理得:,
在直角三角形AOB中,由勾股定理得:,
∴;
②点P的坐标为或.理由如下:
过点F作FN⊥x轴交x轴于点E,过点P作PG⊥OA于点G,过点P′作PH⊥FE于点H,分两种情况:
如图2,
情况一:∵△AFP是等腰直角三角形,
∴AF=PA,∠FEA=∠FAP=∠PGA=90°,
∴∠AFE+∠FAE=∠FAE+∠PAG=90°,
∴∠AFE=∠PAG,
在△FAE和△PAG中,
,
∴△AFE≌△PAG(AAS),
∴,AE=PG=OA﹣OE=5,
∴点;
情况二:∵△AFP′是等腰直角三角形,
同理△P′HF≌△FEA(AAS),
∴FH=AE=5,,
∴,
综上所述,点P的坐标为或.
【变式1-2】
【解答】解:(1)当y=0时,x+3=0,
解得:x=4,
∴A(4,0),
当x=0时,y=3,
∴B(0,3),
∴OA=4,OB=3,
∵∠AOB=90°,
∴AB5,
故答案为:(4,0),(0,3),5;
(2)将△ABC沿直线BC折叠,点A恰好落在y轴正半轴上的点D处,如图1,
设C(n,0),则OC=n,AC=4﹣n,
∴DC=AC=4﹣n,DB=AB=5,
∴OD=OB+DB=3+5=8,
在Rt△CDO中,OC2+OD2=CD2,
∴n2+82=(4﹣n)2,
解得:n=﹣6,
∴点C的坐标为(﹣6,0);
(3)存在,
∵A(4,0),B(0,3),
∴AB5,
当∠PAB=90°,AP=AB时,如图,过点P作PH⊥x轴于H,
则∠PHA=∠AOB=90°,
∴∠PAH+∠APH=90°,
∵∠PAH+∠BAO=90°,
∴∠APH=∠BAO,
在△APH和△BAO中,
,
∴△APH≌△BAO(AAS),
∴AH=OB=3,PH=OA=4,
∴OH=OA+AH=4+3=7,
∴P(7,4);
当∠PBA=90°,BP=AB时,如图,过点P作PH⊥y轴于H,
同理可得:P(3,7);
当∠APB=90°,AP=BP时,如图,过点P作PH⊥x轴于H,PK⊥y轴于点K,
∴∠PKB=∠PHA=∠HPK=90°,∴∠BPK+∠BPH=90°,∵∠APB=90°,∴∠BPH+∠APH=90°,∴∠APH=∠BPK,
在△APH和△BPK中,
,
∴△APH≌△BPK(AAS),∴AH=BK,PH=PK,由PH=PK设点P的坐标为(p,p),∴OH=OK=p,∴BK=OK﹣OB=p﹣3,AH=OA﹣OH=4﹣p,∴4﹣p=p﹣3,
解得:p,
∴点P的坐标为(,),
综上可知,第一象限内存在点P,使△PAB为等腰直角三角形,点P的坐标为(7,4)或(3,7)或(,).
【变式1-3】
【解答】解:(1)把F(2,m)代入yx+2得:m=﹣1+2=1,
∴F(2,1),
把F(2,1)代入y=kx+4得:1=2k+4,
解得k,
∴l1的解析式为yx+4;
(2)过C作CK∥EF交x轴于K,连接FK,如图:
在yx+2中,令y=0得x=4,
∴E(4,0),
∵CK∥EF,
∴S△KEF=S△CEF=8,
∴EK•yF=8,即EK×1=8,
∴EK=16,
当K在E右侧时,K(20,0),
设直线CK解析式为yx+b,把K(20,0)代入得:0=﹣10+b,
∴b=10,
∴直线CK解析式为yx+10,
联立,
解得,
∴C(﹣6,13);
当K在E左侧时,K(﹣12,0),
同理可得C(10,﹣11);
∴点C的坐标为(﹣6,13)或(10,﹣11);
(3)存在△FPM是以PM为直角边的等腰直角三角形,理由如下:
设M(m,0),P(p,p+2),
当PF为直角边时,过P作NQ∥x轴,过M作MN⊥NQ于N,过F作FQ⊥NQ于Q,如图:
∵△FPM为等腰直角三角形,
∴MP=FP,∠MPF=90°,
∴∠MPN=90°﹣∠QPF=∠PFQ,
∵∠N=90°=∠Q,
∴△MPN≌△PFQ(AAS),
∴MN=PQ,
∴||=|2﹣p|,
解得p=0或p,
∴此时点P的横坐标为0或;
当MF为直角边时,过P作PH⊥x轴于H,过F作FG⊥x轴于G,如图:
同理可得△PHM≌△MGF(AAS),
∴PH=MG,HM=FG=1,
∴,
解得p=﹣2或p=2(此时P,F重合,舍去)或p,
综上所述,P的横坐标为0或或﹣2或.
▌题型03 角度存在性问题
【典例1】
【解答】(1)解:一次函数y=x﹣1与x轴,y轴分别交于点D,E两点,则点D、E的坐标分别为:(1,0)、(0,﹣1),
∵AD=4OD=4,则点A(5,0),
∵OA=2OB,则点B(0,2.5),
由点A、B的坐标得,直线BA的表达式为:yx,
故答案为:(1,0),(5,0),yx;
(2)解:当x=﹣3时,yx,即点F(﹣3,4),当x=﹣3时,y=x﹣1=﹣4,即点G(﹣3,﹣4),
则点G、F关于x轴对称,
∵∠ODE=45°,则∠FDO=45°,即∠FDG=90°,
联立DE和AB的表达式得:x﹣1x;,则x,即xC,
若S1=S2,即S△FGC﹣S△FGPFG×|xC﹣xP|=S2BE×(xC﹣xG),即(4+4)×|xP|=(1)×(3),
解得:xP=0或,
即点P(0,﹣1)或(,);
(3)∠CGQ+∠BAO=∠ADC,
①证明:∵GM⊥AF,
∴∠GMC=90°,
∴∠MGC+∠MCG=90°,
∵∠MCG=∠BAO+∠ADC,
∴∠BAO+∠ADC+∠CGM=90°,
∵∠ADC=∠EDO=45°,
∴∠∠CGM=45°,
∴∠CGQ+∠BAO=∠ADC;
②解:存在,理由:
连接AG,交DF的延长线于点Q,则点Q为所求点,
由点G、F的坐标知,∠CAD=∠DAG,
∵∠CGQ+∠BAO=∠ADC,即∠CDA=∠DAG+∠DGQ,
由点A、G的坐标得,直线AG的表达式为:y(x﹣5),
同理可得,直线DF的表达式为:y=﹣x+1,
联立上式和DF的表达式得:(x﹣5)﹣x+1,则x,
即点Q(,),
当点Q(Q′)在CD的上方时,
∵DF⊥CD,则Q、Q关于点D对称,
由中点坐标公式得:Q′(,),
综上,Q(,)或(,)
【变式1-1】
【解答】解:(1)AD与EC的数量关系:AD=EC.
证明:∵∠ACB=90°,过点A作AD⊥ED交于点D,过点B作BE⊥ED交于点E,
∴∠EBC+∠BCE=∠BCE+∠ACD=90°,
∴∠EBC=∠ACD,
在△BEC和△CDA中
,
∴△BEC≌△CDA(AAS),
∴AD=EC,
故答案为:AD=EC;
(2)①当时,则直线y=kx+4(k≠0)为直线,
当x=0时,y=4,
∴B(0,4),
当y=0时,x=3,
∴A(3,0),
∴OA=3,OB=4,
过点E作ED⊥OB于D,如图所示:
∴∠BDE=∠AOB=90°,
∴∠2+∠3=90°,
∵△ABE是以B为直角顶点的等腰直角三角形,
∴AB=BE,∠ABE=90°,
∴∠1+∠2=90°,
∴∠1=∠3,
∴△BED≌△ABO(AAS),
∴DE=OB=4,BD=OA=3,
∴OD=OB+BD=7,
∴点E的坐标为(4,7),
设直线BE的解析式为y=k1x+b1,
把B(0,4)与E(4,7)代入得:,
解得:,
∴直线BE的解析式为.
②当k变化时,△OBN的面积是定值,S△OBN=8,
理由如下:
∵当k的取值变化,点A随之在x轴负半轴上运动,
∴k>0,
过点N作NM⊥OB于M,
∴∠NMB=∠AOB=90°,
∵∠1+∠3=90°,
∵BN⊥AB,
∴∠ABN=90°,
∴∠1+∠2=90°,
∴∠2=∠3,
∵BN=BA,∠NMB=∠AOB=90°,
∴△BMN≌△AOB(AAS),
∴MN=OB=4,
∴,
∴k变化时,△OBN的面积是定值,S△OBN=8;
(3)如图,
如图,过C作CD⊥BC交AB于点D,过C作CE⊥x轴,过B作BE⊥CE交CE于点E,过D作DF⊥CE交CE于点F,
∵∠ABC=45°,
∴∠4=∠ABC=45°,
∴BC=DC,
∵∠BEC=∠BCD=90°,
∴∠2+∠3=∠1+∠2=90°,
∴∠1=∠3,
∴△BCE≌△CDF(AAS),
∴BE=CF,CE=DF=4,
设C(c,0),
则OC=BE=CF=c,
∴D(c﹣4,﹣c),
∵点D(c﹣4,﹣c)在直线y=2x+4的图象上,
∴2(c﹣4)+4=﹣c,
∴,
∴.
如图,过A作AE⊥AB轴交BC于点E,过E作ED⊥x轴于点D,
∵直线y=2x+4与x轴交于A点,与y轴交于B点,
∴点A的坐标是(﹣2,0),点B的坐标是(0,4),
∴OA=2,OB=4,
∵∠ABC=45°,
∴∠1=∠ABC=45°,
∴AB=AE,
∵∠EAB=∠AOB=90°,
∴∠2+∠3=∠3+∠4=90°,
∴∠2=∠4,
∴△ABO≌△EAD(AAS),
∴AO=DE=2,BO=AD=4,
∴OD=2+4=6,
∴E(﹣6,2),
设直线BE的解析式为y=k2x+4,
把E(﹣6,2)代入得:﹣6k2+4=2,
解得:,
∴直线BE的解析式为,
令y=0,则,解得:x=﹣12,
则C(﹣12,0);
综上,C(﹣12,0)或.
【变式1-2】
【解答】解:(1)∵点C的横坐标是﹣1,
∴C(﹣1,),
设直线l1的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴yx+3;
(2)由平移可得直线l2的解析式为6,D(3,),
作E点关于y轴的对称点E',作D点关于x轴的对称点D'(3,),连接E'D'交y轴于F点,交x轴于G点,
∴EF=E'F,DG=GD',
∴EF+FG+DG=E'F+FG+GD'≥D'E',
∴EF+FG+DG的最小值为D'E',
当6x+3时,解得x=1,
∴E(1,),
∴E'(﹣1,),
∴D'E'=2,
∴EF+FG+DG的最小值为2,
直线D'E'的解析式为yx+3,
∴G(2,0);
(3)当M点在GD的下方时,过点D作DN⊥GD交GM于点N,过点D作KH∥x轴,过点N作NH⊥KH交于H点,过点G作GK⊥KH交K点,
∵∠DGM=45°,
∴DG=DN,
∵∠GDN=90°,
∴∠KDG+∠DHN=90°,
∵∠KDG+∠DGK=90°,
∴∠DHN=∠DGK,
∴△KDG≌△HND(AAS),
∴KD=NH=1,KG=DH,
∴N(,),
∴直线GN的解析式为yx,
当x+6x时,解得x,
∴M(,);
当M点在GD的上方时,过D点作DT⊥GD交GM于T点,过点D作PQ⊥x轴交于P点,过点T作TQ⊥PQ交于Q点,
∴△DTQ≌△GDP(AAS),
∴TQ=PD,DQ=GP=1,
∴T(,),
∴直线GM的解析式为y=﹣5x+10,
当﹣5x+10x+6时,解得x,
∴M(,);
综上所述:M点坐标为(,)或(,).
【变式1-3】
【解答】解:(1)将点A(﹣2,0),B(0,4)代入y=kx+b中得,
,解得,
∴直线AB的解析式为y=2x+4,
∵点C是正比例函数y=x和直线AB的交点,
∴联立方程组得,
解得,
∴C(﹣4,﹣4);
(2)设E(0,a),
∴BE=|4﹣a|,
过点C作CD垂直y轴交于点D,
∵B(0,4),C(﹣4,﹣4),
∴CD=4,
∵S△BCE=12,
∴
解得:a=﹣2或a=10(舍去),
∴E(0,﹣2),
作点E关于x轴的对称点E'(0,2),
∴DE'=6,CD=4,
连接CE',则与x轴交点G是使得GC+GE'的值最小;
在Rt△CDE'中,根据勾股定理可得,
∴FC+FE的值最小是;
(3)∵直线l:y=2x+4向下平移7个单位长度后,
∴直线MG的解析式为:y=2x﹣3,
∴G(0,﹣3),
当∠MGO=∠MPO时,
第一种情况①如图:在x轴上取点P,连接PM,
∴PM与MG关于直线y=x对称,
∴OM=OM,∠PMO=∠GMO,MG=MP,
∴△MPO≌△MGO(SAS),
∴OP=OG,
∴P(﹣3,0).
第二种情况②如图:过点M的垂直于x轴的直线ME,点P关于直线ME的对称点P',连接P′M,
∵直线y=2x﹣3与y=x交于点M,
∴,
解得,
∴M(3,3),
∵点P′是关于直线ME为对称轴的点P(﹣3,0)的对称点,
∴P(9,0);
综上,P的坐标为(﹣3,0)或(9,0).
▌题型04 直角三角形存在性问题
【典例1】
【解答】解:(1)∵直线经过第一、二、三象限,
∴k>0,3﹣2k>0,
∴0<k,
∵k为整数,
∴k=1;
(2)∵k=1,
∴yx+1,
(3)△ABC是直角三角形,理由如下:
当x=0时,y=1,
∴B(0,1),
当y=0时,x=﹣3,
∴A(﹣3,0),
∴AB2=10,AC2=8,BC2=2,
∴AB2=AC2+BC2,
∴△ABC是直角三角形.
【变式1-1】
【解答】解:(1)直线y=2x+2与x轴交于点A,
当y=0时,得:0=2x+2,
解得:x=﹣1,
∴A(﹣1,0);
∵直线y=﹣2与y轴交于点B,
∴B(0,﹣2),
故答案为:(﹣1,0);(0,﹣2);
(2)∵点P落在直线y=﹣2上,
∴P(m,﹣2),
将P(m,﹣2)代入直线y=2x+2得:﹣2=2m+2,
解得:m=﹣2,
∴P(﹣2,﹣2).
如图1,作AH⊥PB,
∴AH=2,BP=2,
∴;
(3)∵△ABQ是直角三角形时,则Q(3m,﹣2),A(﹣1,0),B(0,﹣2),
①当∠Q1AB=90°时,,
∵AB2=(﹣1)2+(﹣2)2=5,,,
∴9m2=9m2+6m+5+5,
解得:,
②当∠AQ2B=90°时,
∴Q2(﹣1,﹣2),
∴3m=﹣1,则,
综上所述,,;
(4)m=﹣4或.理由如下:
由题意得:,
设直线AB的解析式为y=kx+b,将A(﹣1,0),B(0,﹣2)代入得:
,
解得:,
∴直线AB的解析式为 y=﹣2x﹣2,
设直线AB与直线x=m交于点D,则D(m,﹣2m﹣2),
∵P(m,2m+2),
∴PD=|(2m+2)﹣(﹣2m﹣2)|=|4m+4|,
∴;
∵,
∴,即4m+4=3m或4m+4=﹣3m,
解得:m=﹣4或.
【变式1-2】
【解答】解:(1)直线与x轴交于A点,与y轴交于B点,
当y=0时,得:,
解得:x=﹣4;
当x=0时,得:y=3,
∴A(﹣4,0),B(0,3);
(2)①如图1,当D落在y轴上时,
∵点A关于y轴的对称点为点C,
∴C(4,0),
∴OB=3,OC=4,
在直角三角形BOC中,由勾股定理得:,
由折叠的性质得:BC=BD=5,DE=CE,
∴OD=5﹣3=2,
设DE=CE=m,
∴OE=4﹣m,
∴m2=22+(4﹣m)2,
解得:,
当E在C右侧时,点D在第一象限;
当E与C重合时,CE=0,D与C(4,0)重合且在x轴上,不满足第四象限;
当E与O重合时,CE=4,D(﹣4,0)在x轴负半轴,不满足第四象限;
故当D落在第四象限时,E在线段OC上(O为原点),不与O、C重合,
∴当点D落在第四象限时,CE的取值范围为:;
②如图2,当∠DEF=90°时,
由折叠的性质得:DE=CE,∠DEB=∠CEB=45°,
∵∠EOB=90°,
∴OE=OB=3,
∴DE=CE=7,
∴D(﹣3,7);
如图3,当∠EFD=90°时,结合①可得:D(0,﹣2),
如图4,当∠DEF=90°时,∠CED=90°,
由折叠的性质得:,
∴∠BEO=135°﹣90°=45°,
∵∠EOB=90°,
∴OB=OE=3,
∴CE=DE=4﹣3=1,
∴D(3,﹣1);
如图5,当∠DFE=90°时,此时D在y轴正半轴,
由折叠的性质得:BD=BC=5,
∴OD=8,
∴D(0,8);
综上所述,点D的坐标为(3,﹣1)或(﹣3,7)或(0,8)或(0,﹣2).
【变式1-3】
【解答】解:(1)直线AB与x轴交于点A(﹣2,0),与y轴交于点B(0,﹣2).设直线AB的解析式为y=kx+b,将点A,点B的坐标分别代入得:
,
解得:,
∴直线AB的解析式为y=﹣x﹣2;
(2)∵将直线AB向上平移5个单位长度得到直线CD,
∴直线CD的解析式为y=﹣x﹣2+5=﹣x+3,
当y=0时,得:﹣x+3=0,
解得:x=3;
当x=0时,得:y=3,
∴C(3,0),D(0,3),
∴;
(3)直线AB上存在一点P,使得△PCD是以CD为直角边的直角三角形;理由如下:
∵,
∴CD2=18,
设P(a,﹣a﹣2),
∵C(3,0),D(0,3),
∴CP2=(a﹣3)2+(﹣a﹣2﹣0)2=(a﹣3)2+(a+2)2,DP2=(a﹣0)2+(﹣a﹣2﹣3)2=a2+(a+5)2,
当∠PDC=90°时,由勾股定理得:PD2+CD2=PC2,
即a2+(a+5)2+18=(a﹣3)2+(a+2)2,
解得:;
∴;
当∠PCD=90°时,由勾股定理得:PC2+CD2=PD2,
即(a﹣3)2+(a+2)2+18=a2+(a+5)2,
解得:,
∴,
综上所述,直线AB上存在一点P,使得△PCD是以CD为直角边的直角三角形;或.
▌题型05 最值问题
【典例1】
【解答】解:(1)矩形OABC的顶点A、C是直线与x轴、y轴的交点,
当y=0时,得:,
解得:x=8;
当x=0时,得:y=6,
∴A(8,0),C(0,6),
∴OA=8,OC=6,
在直角三角形AOC中,由勾股定理得:,
∵CO′=CO=6,
∴AO′=AC﹣CO′=4,
设D(d,0),则OD=d,
∴AD=8﹣d,O′D=d,
∴d2+42=(8﹣d)2,
解得:d=3,
∴D(3,0);
(2)点M的坐标为(6,14)或(14,8)或(7,7);理由如下:
△AMC是等腰直角三角形,分三种情况:
①当∠ACM=90°,AC=CM时,过点M作MF⊥y轴于点F,如图1,
∵∠ACO+∠CAO=90°,∠ACO+∠FCM=90°,
∴∠CAO=∠FCM,
∵∠AOC=∠CFM=90°,AC=CM,
∴△AOC≌△CFM(AAS),
∴CF=OA=8,MF=OC=6,
∴OF=OC+CF=14,
∴M(6,14);
②当∠CAM=90°,AC=AM时,过点M作MG⊥x轴于点G,如图2,
同理可得,△AOC≌△MGA(AAS),
则AG=OC=6,MG=OA=8,
∴GO=OA+AG=14,
∴M(14,8);
③当∠AMC=90°,如图3,时,设M(x,y),
∴,
解得:x=y=7,
∴M(7,7),
综上所述,点M的坐标为(6,14)或(14,8)或(7,7);
(3)△AMC是(2)中以AC为斜边的等腰直角三角形,
∴M(7,7),
设N(x,y),
∵△CON的面积为3,
∴,
解得:x=1,
如图4,作点D关于直线x=1的对称点D′,则D′(﹣1,0),
连接MD′交直线x=1于点N,则DN=D′N,
则DN+NM+DM=D′N+MN+DM=D′M+DM,
此时△DMN的周长最小,即为D′M+DM,
设直线MD′的解析式为y=kx+b,把D′(﹣1,0),M(7,7)代入得到,
,
解得:,
即直线MD′的解析式为,
当x=1时,,
∴,
∴△DMN的面积=S△DD′M﹣S△DD′NDD′×7DD′4×74.
【变式1-1】
【解答】解:(1)设MN所在直线的解析式为y=kx+b(k≠0),
∵M(15,26),N(﹣12,﹣10)在直线MN上,
∴,
解得,
∴MN所在直线的解析式为.
(2)淇淇的说法正确,理由如下:
动点P的坐标为P(a,a+2),即横坐标x=a,纵坐标y=a+2,
消去a得y=x+2,
∴无论a怎样变化,点P都满足y=x+2,即点P在直线y=x+2上,
∴淇淇的说法正确.
(3)①由(2)可知,点P恒在直线y=x+2上,
如图,
联立,
解得,
∴两直线的交点为N(﹣12,﹣10),
∵PM+PN≥MN,
∴当点P与点N重合时,此时PM+PN取得最小值,
∴此时a的值为﹣12.
②对于直线,令y=0,得,即,
令x=0,得y=6,即B(0,6),
原点O(0,0),点P恒在直线y=x+2上,
令y=0,得x=﹣2,交点为(﹣2,0),在OA边上;
令x=0,得y=2,交点为(0,2),在OB边上;
若点P在△AOB的内部(不含边界),
则a的取值范围是﹣2<a<0.
【变式1-2】
【解答】解:(1)在中,当y=0时,,
解得,
∴,即,
又∵OA=2OC,
∴,
∴,
将点代入直线l1中,
可得,
∴,
设直线l2解析式:y=kx+b(k≠0),
将,E代入y=kx+b(k≠0)中得:,
∴,
∴y;
(2)在y中,
当x=0时,y=1,
∴D(0,1),
连接OP,如图,
设,
∴S四边形AODP=S△DOP+S△OAP
,
∴,
∴,
∴,,,
∴,,
∵,
∴△ACE是直角三角形,且∠AEC=90°,
作点P关于直线l2的对称点P1,连接P1M,如图,
此时点P1在直线l1上,且点E为PP1的中点,
∴,即,
过点P1作P1P2∥l2交y轴于点P2,如图,设直线P1P2的解析式为,
将代入,得,
解得b1=2,
∴直线P1P2的解析式为,
当x=0时,y=2,
∴P2(0,2),
∴,
∴P1P2=MN=2,
∵P1P2=MN=2,P1P2∥MN,
∴四边形P1P2NM为平行四边形,
∴P2N=P1M,
∴P2N=P1M,
∴PM+NQ=P2N+NQ≥P2Q,
∵PM+MN+NQ取得最小值,
∴P2N+NQ取得最小值为P2Q,此时点P2、N、Q在同一直线上,且当P2Q⊥x轴,即点Q与点O重合时,PM+MN+NQ取得最小值,y=P2Q+MN=P2O+MN=4.
(3)或,理由如下:
OG=OC,
∴G(0,),
∵∠OGA+∠OAG=90°,∠OGA+∠ACK=90°,
∴∠ACK=∠OAG;
①当点K在x轴的上方时,如图,
∵∠ACK=∠OAG,
∴CK∥AG,
设直线CK的解析式为,
将代入,得,
解得,
∴直线CK的解析式为,
令,
解得,
∴;
②当点K在x轴下方时,如图,
令CK交AG于点F,过点G作GH∥x轴,交CK于点H,过点F作FR⊥x轴于点R,交GH于点S,
∴∠AGH=∠CAG,∠CHG=∠ACF,FR⊥RH,
∵∠ACK=∠CAG,
∴∠AGH=∠CAG=∠CHG=∠ACF,
∴CF=AF,GF=HF,
∵FR⊥x,FR⊥RH,
∴CR=AR,GS=SH,
∴点F横坐标为,
即,
,
同理,可得直线CH的解析式为,
令,
解得,
综上所述,或.
【变式1-3】
【解答】解:(1)如图,直线l1:y=﹣3x+3与坐标轴交于A,B两点,过点D作DE⊥x轴于点E,
当y=0时,得:﹣3x+3=0,
解得:x=1;
当x=0时,得:y=3,
∴A(1,0),B(0,3),
∴OA=1,OB=3,
在△DAE和△BAO中,
,
∴△DAE≌△BAO(AAS),
∴AE=OA=1,DE=OB=3,
∴OE=2,
∴点D的坐标为(2,﹣3),
设直线l2的解析表达式为y=kx+b,将点C,点D的坐标分别代入得:
,
解得:,
∴直线l2的解析表达式为;
(2)∵点P(t,y1)在线段BD上,点Q(t﹣1,y2)在直线l2上,
∴y1=﹣3t+3,,0≤t≤2,
∴,
∵,
∴y1﹣y2随t的增大而减小,
∴当t取得最大值时,y1﹣y2取得最小值,
∴当t=2时,y1﹣y2的最小值为;
(3)在y轴上存在一点P,使|PC﹣PD|最大;点P的坐标为(0,﹣6),|PC﹣PD|的最大值为.理由如下:
如图2,连接PC,PD,
∵|PC﹣PD|≤CD,
∴当点P,C,D三点共线时,|PC﹣PD|取得最大值,即CD的长度,如图3,
将x=0代入,得:y=﹣6,
∴点P的坐标为(0,﹣6);
将y=0代入,得:,
解得:x=4,
∴C(4,0),
∴CE=4﹣2=2,
∵DE⊥x轴,
∠CDE=90°,
在直角三角形CDE中,由勾股定理得:.
综上所述,在y轴上存在一点P,使|PC﹣PD|最大;点P的坐标为(0,﹣6),|PC﹣PD|的最大值为.
▌题型06 面积存在性问题
【典例1】
【解答】解:(1)令x=0,得y=4,令y=0,得x=3,∴A(3,0),B(0,4),
∴OA=3,OB=4,
则AB5,
(2)由A(3,0)得AO=3,
又∵由题意得:AC=AB=5,
∴OC=AO+AC=3+5=8,
故点C(8,0),
设OD=x,则CD=DB=x+4,
在Rt△OCD中,OD2+OC2=CD2,
∴x2+82=(x+4)2
解得x=6,
∴点D的坐标为(0,﹣6);
(3)由(2)知OC=8,OD=6,
∴S△PABS△OCDOC•OD=12,
∵S△PABPB=12,
∴PB=8,
∵B(0,4),
∴P点的坐标为(0,12)或(0,﹣4).
【变式1-1】
【解答】解:(1)∵直线l1:y=3x﹣6与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴当x=0时,y=3×0﹣6=﹣6,
∴点B坐标为(0,﹣6),
当y=0时,0=3x﹣6,
∴x=2,
∴点A坐标为(2,0),
∵直线l2与直线l1平行,
∴设直线l2的表达式为y=3x+b,
将C(0,3)代入得,b=3,
∴设直线l2的表达式为y=3x+3;
(2)∵点P到x轴的距离为9,
∴点P的纵坐标为9或﹣9,
∴当y=9时,9=3n+3,
解得n=2;
当y=﹣9时,﹣9=3n+3,
解得n=﹣4;
综上所述,n=2或n=﹣4;
(3)∵点Q为直线l1上的动点,且点Q的纵坐标为3,
∴3=3x﹣6,
解得x=3,
∴点Q的坐标为(3,3),
∵点D在x轴上,△ADQ的面积为12,
∴,
∴AD=8,
∴点D的横坐标为2+8=10或2﹣8=﹣6,
∴点D的坐标为(10,0)或(﹣6,0).
【变式1-2】
【解答】解:(1)当 x=0 时,y=6,
∴B(0,6),
设直线AB的解析式为 y=kx+b,
∴,
∴,
∴直线AB的解析式为y=﹣x+6;
(2)当y=0时,3x+6=0,
解得x=﹣2,
∴C(﹣2,0),
∵B(0,6),C(﹣2,0),
∴OB=6,OC=2,
∵A(6,0),
∴OA=6,
∴AC=OA+OC=8,
∴,
∴S△ACMS△ABC,
∴AC•|yM|=12,
∴|yM|=3,
∴当yM=3时,﹣x+6=3,
解得x=3,
即点M的坐标为(3,3);
当yM=﹣3时,﹣x+6=﹣3,
解得x=9,
即点M的坐标为(9,﹣3);
综上所述,存在点M的坐标为(3,3)或(9,﹣3)使得S△ACMS△ABC;
(3)如图2,设P(a,0),
连接BD,
∵BQ+DQ≥BD,
∴当B,Q,D三点共线时,BQ+QD的值最小,
过Q作QH⊥x轴于H,
∴∠BOP=∠BPQ=∠PHQ=90°,
∴∠OBP+∠BPO=∠BPO+∠QPH=90°,
∴∠OBP=∠QPH,
∵PB=PQ,
∴△OBP≌△HPQ(AAS),
∴PH=OB=6,QH=OP=a,
∴Q(6+a,a),
∵B(0,6),D(10,0),
∴直线BD的解析式为yx+6,
把Q(6+a,a)代入yx+6得,(6+a)+6=a,
解得a,
∴Q(,).
【变式1-3】
【解答】解:(1)将C(﹣8,m)代入y=2x+8,得m=2×(﹣8)+8=﹣8,
∴C(﹣8,﹣8),
将C(﹣8,﹣8)代入y=kx﹣4得,﹣8=﹣8k﹣4,
解得;
(2)由(1)可得直线l1的解析式为,
在中,当y=0时,,
解得x=8,
∴A(8,0);
如图,设直线l1交y轴于点M,
y=2x+8中,当x=0时,y=8,则B(0,8),
∴OB=8,
在中,当x=0时,y=﹣4,
∴M(0,﹣4),
∴OM=4;
∴BM=OB+OM=8+4=12,
∵A(8,0),C(﹣8,﹣8),
∴S△ABC=S△ABM+S△BCM
=96,
∵,
∴
解得BP=12,
∴点P的纵坐标为8+12=20,点P的纵坐标为8﹣12=﹣4,
∴点P的坐标为(0,﹣4)或(0,20);
(3)如图所示,当点Q在点B下方时,将BD绕点B逆时针旋转90°得到BG,连接DG交AB于点Q,过点B作EF∥x轴,过点G作GE⊥EF交于E,过点D作DF⊥EF交于F点,则△DBG是等腰直角三角形,
∴∠DBG=90°,∠BDG=45°=∠BDQ,BD=BG,
∴Q为直线AB,DG的交点,
在y=2x+8中,当y=0时,x=﹣4,
∴D(﹣4,0),
∴BF=OD=4,
∵B(0,8),
∴DF=OB=8,
∵∠FBD+∠EBG=90°,∠FBD+∠FDB=90°,
∴∠EBG=∠FDB,
∵BD=BG,∠F=∠E=90°,
∴△BDF≌△GBE(AAS),
∴DF=BE=8,BF=EG=4,
∴G(8,4);
设直线DG的解析式为y=k1x+b1(k1≠0),
则,
解得,
∴直线DG的解析式为,
同理可得直线AB的解析式为y=﹣x+8,
联立,
解得;
∴Q(5,3);
如图所示,当点Q在点B上方时,将BD绕点B顺时针旋转90°得到BG,连接DG,
同理可得G(﹣8,12),且Q为直线AB,DG的交点,
同理可得直线DG的解析式为y=﹣3x﹣12,
联立,
解得,
∴Q(﹣10,18);
综上所述,点Q的坐标为(5,3)或(﹣10,18).
▌题型07 含有绝对值的函数
【典例1】
【解答】解:(1)由题意,∵y=2|x+1|﹣3,
∴当x=﹣3时,y=m=2×2﹣3=1;当x=1时,y=n=4﹣3=1.
故答案为:1,1;
(2)由题意,结合(1)中表格数据可以作图如下:
;
(3)由(2)可得,当x=﹣1时,y取最小值,最小值为﹣3;
(4)①由题意结合函数的图象可得,不等式2|x+1|﹣3≤1的解集是﹣3≤x≤1.
故答案为:﹣3≤x≤1;
②由题意得,方程2|x+1|﹣3=x+1的解可以看作是y=2|x+1|﹣3与y=x+1的两图象的交点的横坐标,
在同一坐标系中画出y=2|x+1|﹣3与y=x+1的图象如下,
∴两图象的交点为(﹣2,﹣1),(2,3),
∴方程2|x+1|﹣3=x+1的解为x1=﹣2,x2=2.
故答案为:x1=﹣2,x2=2.
【变式1-1】
【解答】解:(1)把x=2代入y=2|x﹣2|﹣4得,y=﹣4,
∴b=﹣4,
故答案为:﹣4;
(2)如图所示即为所求;
(3)由函数图象可得,当x<2时,y随x增大而减小,当x>2,随x增大而增大;
(4)在y=2|x﹣2|﹣4中,当x≥2时,y=2x﹣8,当x<2时,y=﹣2x,
联立方程组,
∴;
联立方程组,
∴;
∴结合函数图象可得,的解集为:0<x<3;
(5)由函数图象可知,当m>0时,y=2|x﹣2|﹣4与有两个交点,且两个交点分别在y轴的左右两侧,
∴有且只有一个正数解和一个负数解,
∴m>0.
【变式1-2】
【解答】解:(1)①当x=0时,y=3;当x=1时,y=1,
∴
解得,
∵函数的解析式为y=2|x﹣1|+1,
把x=4代入得y=2×3+1=7,
∴m=7;
故答案为:2,1,7;
②描点;
③画出函数图象,如图所示:
(2)根函数图象可知:当x<1时,y随x的增大而减小,当x≥1时,y随x的增大而增大;
故答案为:增大;
(3)①根据函数图象可知,当x≤﹣1或x≥3时,y=a|x﹣1|+b的函数值大于等于5,
∴不等式a|x﹣1|+b≥5的解集为:x≤﹣1或x≥3;
故答案为:x≤﹣1或x≥3;
②把x=4代入y=2|x﹣1|+1得:y=7,
把(4,7)代入yx+t得:74+t,
解得:t=10,
如图,当x>4时,对于x的每一个值,函数yx+t的值小于函数y=a|x﹣1|+b的值且小于7,t的值应该满足t<10.
故答案为:t<10.
【变式1-3】
【解答】解:(1)将(﹣1,m)代入函数y=|x﹣2|得:m=|﹣1﹣2|=|﹣3|=3.
故答案为:3;
(2)观察函数图象发现:该函数图象的最低点坐标是(2,0),
当x<2时,y随x的增大而减小.
故答案为:(2,0),减小;
(3)令|x﹣2|=2,解得x=0或x=4,
画出图形如下:
结合函数图象可知,不等式|x﹣2|≥2的解集是x≤0或x≥4.
故答案为:x≤0或x≥4;
(4)①将函数y=|x﹣2|的图象向下平移2个单位长度可得函数y=|x﹣2|﹣2的图象,作图略;
②令|x﹣2|﹣2=0,解得x=0或x=4,
结合函数图象可知,不等式|x﹣2|﹣2≤0的解集是0≤x≤4.
故答案为:0≤x≤4.
▌题型08 新定义
【典例1】
【解答】解:(1)①设B(0,b),
∵A(﹣2,0),d(A,B)=5,
∴|b﹣0|=5,
∴b=±5,
∴点B的坐标为(0,﹣5)或(0,5),
故答案为:(0,﹣5)或(0,5);
②∵A(﹣2,0),设B(0,b),
∴|﹣2﹣0|=2,
∴d(A,B)的最小值为2,
故答案为:2;
③∵A(﹣2,0),点C(x,y)满足d(A,C)=r,
∴点C在以A(﹣2,0)为中心,以2r为边长的正方形上,如图所示:
∴(2r)2=100,
∴r=5;
(2)解:∵A(﹣2,0),点E(1,1),M(m,n),
∴1﹣(﹣2)=3,1﹣0=1,
∴点A、E的横坐标之差的绝对值为3,
∵有动点M(m,n),使得|d(A,M)﹣d(E,M)|=3,
∴|m+2|﹣|m﹣1|=3或|m+2|﹣|m﹣1|=﹣3,
当﹣2<m<1时,|m+2|﹣|m﹣1|=m+2﹣1+m=2m+1,
当2m+1=±3时,m=1或m=﹣2,不符合题意,
当m≤﹣2时,|m+2|﹣|m﹣1|=﹣2﹣m﹣1+m=﹣3,
当m≥1时,|m+2|﹣|m﹣1|=2+m+1﹣m=3,
∴当m≤﹣2或m≥1时,|d(A,M)﹣d(E,M)|=3,
①当m≤﹣2时,|n﹣0|≤|m+2|,|n﹣1|≤|1﹣m|
0≤n≤1时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≤﹣m﹣2,|n﹣1|≤|1﹣m|一定成立,
n>1时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≤﹣m﹣2,|n﹣1|≤|1﹣m|化简为n≤﹣m+2,
n<0时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≥m+2,|n﹣1|≤|1﹣m|化简为n≥m,
∵n≥m+2时,n≥m一定成立,
∴n<0时,n≥m+2,
∴当m≤﹣2时,点M在直线n=﹣m﹣2的下方,在直线n=m+2的上方;
②当m≥1时,|n﹣0|≤|m+2|,|n﹣1|≤|1﹣m|,
0≤n≤1时,|n﹣0|≤|m+2|一定成立,|n﹣1|≤|1﹣m|可化为n≥﹣m+2,
n>1时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≤m+2,|n﹣1|≤|1﹣m|化简为n≤m,
∵n≤m时,n≤m+2一定成立,
∴n>1时,n≤m,
n<0时,|n﹣0|≤|m+2|化简为n≥﹣m﹣2,|n﹣1|≤|1﹣m|化简为n≥﹣m+2,
∵n≥﹣m+2时,n≥﹣m﹣2一定成立,
∴n<0时,n≥﹣m+2,
∴当m≥1时,点M在直线n=m的下方,在直线n=﹣m+2的上方;
∴符合条件的所有点M(m,n)覆盖的区域,如图所示:
【变式1-1】
【解答】解:(1)①∵点A(3,0),B(0,2),C(2,4),
∴,,,
∴AB2+BC2≠AC2,AB≠BC,
则C(2,4)不是3的“等垂点”,
故答案为:不是;
②当点C在点B上方时,过点C分别作x轴,y轴的垂线,垂足分别为点F和点E,如图1,
∵点A(4,0),B(0,3),且点C是4的“等垂点”,
∴∠ABC=90°,OA=4,OB=3,AB=BC,
∴∠BEC=∠AOB=∠ABC=90°,
∴∠CBE+∠BCE=∠CBE+∠ABO=90°,
∴∠BCE=∠ABO,
∵AB=BC,
∴△ABO≌△BCE(AAS),
∴BE=OA=4,CE=BO=3,
∴CF=OE=OB+BE=3+4=7,
∴C(3,7);
当点C在点B下方时,过点B作x轴的平行线,过点C作CF⊥BF于点F,CH⊥y轴于点H,过点A作AE⊥BF于点E,如图2,
∵点A(4,0),B(0,3),且点C是4的“等垂点”,
∴∠ABC=90°,OA=4,OB=3,AB=BC,
同理得:△ABE≌△BCF(AAS),
∴BE=CF=OA=4,BF=AE=BO=3,
∴BH=CF=4,CH=BF=3,
∴OH=BH﹣OB=4﹣3=1,
∴C(﹣3,﹣1),
综上所述,点C的坐标为(3,7)或(﹣3,﹣1),
故答案为:(3,7)或(﹣3,﹣1);
(2)设A(6,0),B(0,n),
当n>0时,如图3,过C作CE⊥y轴于点E,
∵CE⊥y轴,
∴∠CEB=∠AOB=90°,
∵∠CBA=90°,
∴∠CBE=90°﹣∠ABO=∠BAO,
∵AB=BC,
∴△CBE≌△BAO(AAS),
∵A(6,0),B(0,n),
∴CE=OB=n,BE=AO=6,
即C(n,n+6),
∵点C在y=3x﹣6上,
∴n+6=3n﹣6,
解得n=6,
∴C(6,12).
当n≤0时,如图4,
∵y=3x﹣6与y轴的交点坐标为(0,﹣6),记为点C,
此时∠AOC=90°=∠ABC,AB=BC=6,
∴C(0,﹣6)满足题意.
综上所述,6的“等垂点”C的坐标为(6,12)或(0,﹣6);
(3)∵直线y=kx+b(k>0)上存在无数个10的“等垂点”,如图4,
过C作CT⊥y轴于T,设C(x,y),B(0,n),而A(10,0),
同理可得:△ABO≌△BCT(AAS),
∴BO=CT,OA=BT,
∴x=n,y﹣n=10,
∴y﹣x=10,即y=x+10,
∴C在直线y=x+10上,
∴E(﹣10,0),F(0,10),
∴,
如图5,过点P分别作PQ⊥x轴于点Q,PH⊥y轴于点H,PN⊥EF交EF于点N,
∵EP=8,OP=6,OE=10,
∴EP2+OP2=OE2,
∴△EPO为直角三角形,
∴,
∴,
∴,
∴,
即,
解得:,
∴,
故答案为:.
【变式1-2】
【解答】解:(1)∵点P(4,0),
∴a=4,b=0,
即点P的“和谐点”在直线y=x+4上,
当x=﹣3时,y=﹣3+4=1,
∴点Q1(﹣3,1)在直线y=x+4上,
∴点Q1(﹣3,1)是点P的“和谐点”;
当x=﹣2时,y=﹣2+4=2,
∴点Q2(﹣2,2)在直线y=x+4上,
∴Q2(﹣2,2)是点P的“和谐点”;
当x=1时,y=1+4=5,
∴点Q3(1,4)不在直线y=x+4上,
∴Q3(1,4)不是点P的“和谐点”;
综上所述,点P的“和谐点”有Q1,Q2;
故答案为:Q1,Q2;
(2)∵A在直线y=2x+3上,
∴设点A的坐标为(a,2a+3),
∴点A的“和谐点”在直线y=x+a﹣(2a+3)=x﹣a﹣3上.
设点P(4,0)的一个“和谐点”为(m,n),则点(m,n)在直线y=x+4上,
∴n=m+4,
∴m﹣n=﹣4点P的“和谐点”也是点A的“和谐点”,
∴点(m,n)在直线y=x﹣a﹣3上,
∴n=m﹣a﹣3,
∴a=m﹣n﹣3=﹣4﹣3=﹣7,
∴点A的坐标为(﹣7,﹣11).
(3)∵点P(4,0),
∴点P的“和谐点”在直线y=x+4上.
∵﹣5≤b≤﹣3,
∴﹣6≤b﹣1≤﹣4,﹣4≤b+1≤﹣2,
设以(b﹣1,1),(b﹣1,﹣1),(b+1,﹣1),(b+1,1)为顶点的四边形为四边形EFGH.
①当点C在边EF上时,设点C(c,1),其中b﹣1≤c≤b+1,即﹣6≤c≤﹣2,
∴点C的“和谐点”在直线y=x+c﹣1上,即点C的“和谐点”在直线y=x﹣7和直线y=x﹣3之间的区域.
②当点C在边FG上时,设点C(b+1,d),其中﹣1≤d≤1,
∴点C的“和谐点”在直线y=x+b+1﹣d上,
∵﹣4≤b+1≤﹣2,﹣1≤d≤1,
∴﹣5≤b+1﹣d≤﹣1;
即点C的“和谐点”在直线y=x﹣5和直线y=x﹣1之间的区域.
③当点C在边HG上时,设点C(c,﹣1),其中b﹣1≤c≤b+1,即﹣6≤c≤﹣2,
∴点C的“和谐点”在直线y=x+C+1上,
∵﹣6≤c≤﹣2,
∴﹣5≤c+1≤﹣1,
即点C的“和谐点”在直线y=x﹣5和直线y=x﹣1之间的区域.
④当点C在边EH上时,设点C(b﹣1,d'),其中﹣1≤d'≤1,
∴点C的“和谐点”在直线y=x+b﹣1﹣d'上,
∵﹣6≤b﹣1≤﹣4,﹣1≤d'≤1,
∴﹣7≤b﹣1﹣d'≤﹣3,
即点C的“和谐点”在直线y=x﹣7和直线y=x﹣3之间的区域.
综上所述,点C的“和谐点”在直线y=x﹣7和直线y=x﹣1之间的区域.
∵线段MN上总存在线段PC上任意一个点的“和谐点”,
∴线段MN的最小值为直线y=x﹣7和直线y=x+4的距离.
如图,设直线y=x+4交x轴于点J,交y轴于点l.
令y=0,则x+4=0,解得x=﹣4,
令x=0,则y=4,
∴I(0,4),J(﹣4,0),
∴IO=JO=4,
∴△IOJ是等腰直角三角形,
∴∠IJO=45°,
设直线y=x﹣7与x轴的交点为Q,
令y=0,则x﹣7=0,解得x=7,
∴Q(7,0),
∴JQ=7﹣(﹣4)=11,
过点Q作QK垂直于直线y=x+4,垂足为点K,则∠JKQ=90°,
∴∠KQJ=90°﹣∠KJQ=90°﹣45°=45°,
∴∠KQJ=∠KJQ,
∴KQ=KJ,
∴KQ2+KJ2=JQ2=112,
∴,
∴直线y=x﹣7和直线y=x+4的距离为,即线段MN的最小值为.
【变式1-3】
【解答】解:(1)由定义可知,一次函数y=3x﹣2的“亮点”为一次函数解析式y=3x﹣2与正比例函数y=﹣x的交点,
即,
解得,
∴一次函数y=3x﹣2的“亮点”为;
故答案为:;
(2)根据定义可得,点(2,q﹣3)在y=﹣x上,
∴q﹣3=﹣2,
解得q=1,
点(2,q﹣3)又在y=px+q上,
∴q﹣3=2p+q,
又∵q=1,
∴1﹣3=2p+1,
解得,
∴.
(3)由题意可得:
∴直线y=kx+3与y=﹣x平行,
∴k=﹣1,
∴y=﹣x+3,
令x=0,则y=3,
令y=0,则x=3,
∴A(3,0),B(0,3),
∴OA=3,OB=3,
设P(x,0),
∵,
,
∴,
∴,
即x﹣3=2或x﹣3=﹣2,
解得x=5或x=1,
∴满足条件的点P的坐标为:P(5,0)或(1,0).
▌题型09 一次函数中的翻折与旋转
【典例1】
【解答】解:(1)EF=BF,直线DF的解析式为,证明如下:
如图所示,连接AF,
∵四边形OABC是正方形,
∴OA=AB=OC,∠AOD=∠ABF=∠OCB=90°;
由折叠的性质可得AE=OA,∠AED=∠AOD=90°,OD=DE;
∴AE=AB,∠AEF=180°﹣∠AED=90°,
∴∠AEF=∠ABF,
又∵AF=AF,
∴Rt△AEF≌Rt△ABF(HL),
∴EF=BF;
∵B(4,4),
∴AB=BC=OC=OA=4,
∵点D为OC的中点,
∴,
∴DE=OD=2,D(0,2);
设BF=EF=t,则CF=4﹣t,
∴DF=DE+EF=2+t,
在Rt△CDF中,由勾股定理得CD2+CF2=DF2,
∴22+(4﹣t)2=(2+t)2,
解得,
∴,
∴;
设直线DF的解析式为y=kx+b(k≠0),
∴,
∴,
∴直线DF的解析式为,
故答案为:EF=BF;
(2)设,
由(1)得DE=2,D(0,2),
∴,
∴,
解得或(舍去),
∴,
∴;
设直线BE的解析式为y=k′x+b′(k′≠0),
∴,
∴,
∴直线BE的解析式为;
在中,当x=0时,,
∴,
∴,
故答案为:;
(3)①∵四边形OABC是正方形,
∴∠B=90°,
∵∠BAM=30°,
∴AM=2BM,
∴,
∴,
∴;
由折叠的性质可得AE=OA=4,
∵点N为AE的中点,
∴,
∵AM﹣AN≤MN≤AM+AN,
∴,
故答案为:;
②由(3)①得当M、A、N三点共线,且点A在MN上时,MN有最大值,
由正方形的性质可得∠OAB=90°,
∴∠OAM=90°﹣30°=60°,
∴∠OAE=180°﹣60°=120°,
由折叠的性质可得,
∴∠ODA=30°,
∴AD=2OA=8,
∴,
∴,
故答案为:.
【变式1-1】
【解答】解:(1)∵一次函数y=﹣x+5与坐标轴交于A,B两点,
∴点A、B的坐标分别为(5,0)、(0,5),
设BC的表达式为y=kx+b,
把B(0,5),C(﹣4,3)代入得:,
解得,
∴直线BC的表达式为;
(2)∵点A、B的坐标分别为(5,0)、(0,5),
∴OA=OB=5,
∵C点坐标为(﹣4,3),
∴四边形ABCO的面积,
∵直线OM将四边形ABCO的面积分为1:2的两部分,
设M点坐标为(n,5﹣n),
∴或,
即或,
解得n=﹣1(不合题意,舍去),n=2;
∴M点坐标为(2,3);
(3)令,解得x=﹣10,
∴设直线BC交x轴于点H,则H(﹣10,0),
在△BCD中有一个内角是45°,这个角不可能是∠DBC.
①当∠DCB=45°,过点H作RH⊥BC交DC延长线于点R,过点H作y轴的平行线NM,交过点R与x轴的平行线于点M,交过点C与x轴的平行线于点N,如图①,
∵∠HCR=∠DCB=45°,
∴△CHR为等腰直角三角形,即∠CHR=90°,CH=HR,
∵∠RHM+∠CHN=90°,∠CHN+∠HCN=90°,
∴∠RHM=∠HCN.,
∵∠HMR=∠CNH=90°,
∴△HMR≌△CNH(AAS),
∴HM=CN=﹣4+10=6,MR=NH=3,
∴点R的坐标为(﹣7,﹣6),
由点C(﹣4,3)、R(﹣7,﹣6)得直线CR的表达式为y=3x+15,
解,得,
∴点D的坐标为;
若∠CDB=45°,延长DC交x轴于K,如图②:
由点A(5,0)、B(0,5)可知OA=OB,
∴△AOB是等腰直角三角形,
∴∠DAK=45°,
∵∠CDB=45°,
∴∠DKA=90°,
∴D′K∥y轴,
在y=﹣x+5中,令x=﹣4得y=9,
∴D(﹣4,9);
综上,点D的坐标为或(﹣4,9).
【变式1-2】
【解答】解:(1)当x=0时,y=3,
∴B(0,3),
当y=0时,x=3,
∴A(3,0),
将B点代入yx+b,
∴b=3,
∴yx+3,
当y=0时,x=﹣6,
∴C(﹣6,0),
∴AC=9;
(2)①∵动点P从点C出发沿射线CA以每秒1个单位的速度运动,
∴P(﹣6+t,0),
∴△BPO的面积OP×OB3|﹣t+6|=6,
解得t=2或t=10;
②设D(m,m+3),
当∠DBP=90°时,过点B作EF⊥y轴,过点P作PF⊥EF交于F点,过点D作DE⊥EF交于E点,
∵∠DBP=90°,
∴∠EBD+∠FBP=90°,
∵∠EBD+∠EDB=90°,
∴∠FBP=∠EDB,
∵BD=BP,
∴△BED≌△PFB(AAS),
∴DE=BD,BF=PF=3,
∴m=﹣3,
此时m+3,
∴D(﹣3,),
∴DE=BF,
∴﹣6+t,
解得t;
当∠BPD=90°时,P点在y轴左侧,过D点作DE⊥x轴交于E,
同理△DEP≌△POB(AAS),
∴EP=OB=3,OP=DE=6﹣t,
∴D(﹣9+t,6﹣t),
∴6﹣t(﹣9+t)+3,
解得t=5;
当∠BPD=90°时,P点在y轴右侧,过点D作DE⊥x轴交于E,
同理△BOP≌△PED(AAS),
∴OP=DE=﹣6+t,BO=PE=3,
∴D(﹣3+t,﹣6+t),
∴﹣6+t(﹣3+t)+3,
解得t=15;
当∠PBD=90°时,P点在y轴左侧,过点D作EF⊥x轴交于E,过点B作BF⊥EF交于F,
同理△BDF≌△DPE(AAS),
∴BF=ED,DF=EP,
∴m+3=﹣m,
解得m=﹣2,
∴D(﹣2,2),
∴DF=EP=1,
∴OP=1,
∴6﹣t=1,
解得t=5;
当∠PBD=90°时,P点在y轴右侧,过点D作EF⊥y轴交于F,过点P作PE⊥EF交于E,
同理△BDF≌△DPE(AAS),
∴DF=EP,BF=ED,
∴mm+3,
解得m=6,
∴m=﹣6+t,
解得t=15;
此时点D不在线段BC上,不符合题意;
综上所述:t的值为或5;
(3)经过变换后的函数图象经过点(2,1).
理由:由题可知OA=OB=3,
∴∠OBA=45°,
则射线BA方向平移,即分别向下平移1个单位,向右平移1个单位,
∴平移之后的直线解析式为y(x﹣1)+3﹣1x,
如图,记平移后的解析式与y轴交于点M,与x轴交于点N,
对于直线MN:yx,分别令x=0,y=0,
可得M(0,),N(﹣3,0),
记点M、N绕点(1,1)顺时针旋转后的点为M'、N',
由第二问等腰直角三角形构造全等思路可得M'(,2),N'(0.5),
则直线M'N'的解析式为y=﹣2x+5,
∴y直线BC平移、旋转后的直线解析式为y=﹣2x+5,
当x=2时,y=1,
∴点(2,1)在该直线上,
故经过变换后的函数图象经过点(2,1).
【变式1-3】
【解答】解:(1)①把x=9代入,可得y=3,
∴P(9,3),根据勾股定理可得,
∵AP=AO=5,
∴点A是线段OP的“美好点”,
故答案为:是;
②设,
∵P是线段OA的美好点,
∴P在线段OA的垂直平分线上,
∵A(5,0),
∴,
将,代入直线得,;
即;
(2)当y=0时,0=﹣x+t,解得x=t,
∴OB=t,
当x=0时,y=t,
∴OE=t,
∴△EOB为等腰直角三角形,
∴∠CBO=45°,且B(t,0),
由折叠的性质,可知∠DBO=90°且D(0,t),
∵M是线段BD的“黄金美好点”,则以BD为斜边,构建等腰Rt△MBD,
∴,,
∴,
∵M(m,1),
∴,即t=2,
∴M1(1,1),M2(3,1),
∴.
(3)∵点N是线段OP的“黄金美好点”,且N是线段OA的“美好点”,
∴N在线段OA的垂直平分线上,即,且△ONP是以OP为斜边的等腰直角三角形,
当N在OP上方时,如图,作NT⊥y轴交y轴于点T,作PQ⊥NT交直线NT于点Q,
∵∠TNO+∠QNP=90°,∠QNP+∠NPQ=90°,
∴∠TNO=∠NPQ,
∵∠OTN=∠NQP=90°,且ON=NP,
∴△TNO≌△QPN(AAS),
∴,
∴,
设OT=NQ=a,得,
将点P代入得,,
解得a=5,
即;
当N在OP下方时,如图,作NT⊥y轴交y轴于点T,作PQ⊥NT交直线NT于点Q,
同理可得,
将点P代入得,,
解得,
即;
综上,或.
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