
考綱要求:
變式探究題比一般綜合題更能考查學(xué)生的分析、探索能力以及思維的發(fā)散、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,難度適中,從而深受命題者的青睞,中考題型以填空題、解答題為主,難度一般不是很大.
基礎(chǔ)知識(shí)回顧:
解變式探究題時(shí),一般先觀察、試驗(yàn)、類比、歸納、猜測(cè)出結(jié)論或條件,然后嚴(yán)格證明,解題的過(guò)程中通常要結(jié)合分類討論、數(shù)型結(jié)合、分析綜合,歸納猜想等數(shù)型思想方法.
應(yīng)用舉例:
類型一、特殊的四邊形的變式題
【例1】在正方形ABCD中,AB=8,點(diǎn)P在邊CD上,tan∠PBC=,點(diǎn)Q是在射線BP上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),過(guò)點(diǎn)Q作AB的平行線交射線AD于點(diǎn)M,點(diǎn)R在射線AD上,使RQ始終與直線BP垂直.
(1)如圖1,當(dāng)點(diǎn)R與點(diǎn)D重合時(shí),求PQ的長(zhǎng);
(2)如圖2,試探索: 的比值是否隨點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化?若有變化,請(qǐng)說(shuō)明你的理由;若沒(méi)有變化,請(qǐng)求出它的比值;
(3)如圖3,若點(diǎn)Q在線段BP上,設(shè)PQ=x,RM=y,求y關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式,并寫出它的定義域.
【答案】(1);(2);(3);0≤x≤.
【解析】
(1)由題意,得,
在Rt△中, ∴
∵∴∴
∴
∵ ∴∴
∵∴△∽△
∴ ∴
∴
(2)答: 的比值隨點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有變化
理由:如圖,
∵∥
∴,
∵∴
∵ ∴
∴ ∴△∽△
∴
∵, ∴
∴的比值隨點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有變化,比值為
(3)延長(zhǎng)交的延長(zhǎng)線于點(diǎn)
∵∥∴
∵∴
∴∴
∵∥, ∥
∴∥∴
∵, ∴
又,
∴
∴
它的定義域是
類型二、三角形有關(guān)的變式題
【例2】數(shù)學(xué)課上,張老師出示了問(wèn)題:如圖1,AC,BD是四邊形ABCD的對(duì)角線,若∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=60°,則線段BC,CD,AC三者之間有何等量關(guān)系?
經(jīng)過(guò)思考,小明展示了一種正確的思路:如圖2,延長(zhǎng)CB到E,使BE=CD,連接AE,證得△ABE≌△ADC,從而容易證明△ACE是等邊三角形,故AC=CE,所以AC=BC+CD.
小亮展示了另一種正確的思路:如圖3,將△ABC繞著點(diǎn)A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°,使AB與AD重合,從而容易證明△ACF是等邊三角形,故AC=CF,所以AC=BC+CD.
在此基礎(chǔ)上,同學(xué)們作了進(jìn)一步的研究:
(1)小穎提出:如圖4,如果把“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=60°”改為“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=45°”,其它條件不變,那么線段BC,CD,AC三者之間有何等量關(guān)系?針對(duì)小穎提出的問(wèn)題,請(qǐng)你寫出結(jié)論,并給出證明.
(2)小華提出:如圖5,如果把“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=60°”改為“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=α”,其它條件不變,那么線段BC,CD,AC三者之間有何等量關(guān)系?針對(duì)小華提出的問(wèn)題,請(qǐng)你寫出結(jié)論,不用證明.
【答案】(1)BC+CD=AC;(2)BC+CD=2AC?csα.
【解析】
試題解析:(1)BC+CD=AC;
理由:如圖1,延長(zhǎng)CD至E,使DE=BC,
∵∠ABD=∠ADB=45°,
∴AB=AD,∠BAD=180°﹣∠ABD﹣∠ADB=90°,
∵∠ACB=∠ACD=45°,∴∠ACB+∠ACD=45°,
∴∠BAD+∠BCD=180°,
∴∠ABC+∠ADC=180°,
∵∠ADC+∠ADE=180°,
∴∠ABC=∠ADE,
在△ABC和△ADE中,
∵AB=AD,∠ABC=∠ADE,BC=DE,
∴△ABC≌△ADE(SAS),
∴∠ACB=∠AED=45°,AC=AE,
∴△ACE是等腰直角三角形,
∴CE=AC,
∵CE=CE+DE=CD+BC,
∴BC+CD=AC;
(2)BC+CD=2AC?csα.理由:如圖2,延長(zhǎng)CD至E,使DE=BC,
∵∠ABD=∠ADB=α,
∴AB=AD,∠BAD=180°﹣∠ABD﹣∠ADB=180°﹣2α,
∵∠ACB=∠ACD=α,
∴∠ACB+∠ACD=2α,
∴∠BAD+∠BCD=180°,
∴∠ABC+∠ADC=180°,
∵∠ADC+∠ADE=180°,∴∠ABC=∠ADE,
在△ABC和△ADE中,
∵AB=AD,∠ABC=∠ADE,BC=DE,
∴△ABC≌△ADE(SAS),
∴∠ACB=∠AED=α,AC=AE,
∴∠AEC=α,過(guò)點(diǎn)A作AF⊥CE于F,
∴CE=2CF,
在Rt△ACF中,∠ACD=α,CF=AC?cs∠ACD=AC?csα,
∴CE=2CF=2AC?csα,
∵CE=CD+DE=CD+BC,
∴BC+CD=2AC?csα.
類型三、圖形的旋轉(zhuǎn)與對(duì)稱變式
【例3】如圖1,△ABC是等腰直角三角形,∠BAC=90°,AB=AC,四邊形ADEF是正方形,點(diǎn)B、C分別在邊AD、AF上,此時(shí)BD=CF,BD⊥CF成立.
(1)當(dāng)△ABC繞點(diǎn)A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)θ(0°<θ<90°)時(shí),如圖2,BD=CF成立嗎?若成立,請(qǐng)證明,若不成立,請(qǐng)說(shuō)明理由;
(2)當(dāng)△ABC繞點(diǎn)A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°時(shí),如圖3,延長(zhǎng)BD交CF于點(diǎn)H.
①求證:BD⊥CF; ②當(dāng)AB=2,AD=3 時(shí),求線段DH的長(zhǎng).
【答案】(1)BD=CF,理由見(jiàn)解析;(2)①證明見(jiàn)解析;②DH=.
【解析】
解:(l)、BD=CF成立.
由旋轉(zhuǎn)得:AC=AB,∠CAF=∠BAD=θ;AF=AD,
∴△ABD≌△ACF, ∴BD=CF.
(2) ①、由(1)得,△ABD≌△ACF,
∴∠HFN=∠ADN,
∵∠HNF=∠AND,∠AND+∠AND=90°
∴∠HFN+∠HNF=90° ,∴∠NHF=90°,
∴HD⊥HF,即BD⊥CF.
②、如圖,連接DF,延長(zhǎng)AB,與DF交于點(diǎn)M.
∵四邊形ADEF是正方形, ∴∠MDA=45°,
∵∠MAD=45°,
∴∠MAD=∠MDA,∠AMD=90°,
∴AM=DM ∵AD=3 在△MAD中,,
∴AM=DM=3.∴MB=AM-AB=3-2=1,
在△BMD中,,
∴,
∵∠MAD=∠MDA=45°,
∴∠AMD=90°,又∠DHF=90°,∠MDB=∠HDF,
∴△DMB∽△DHF,
∴DM:DH=DB:DF,即,
解得,DH=.
方法、規(guī)律歸納:
解開(kāi)放型問(wèn)題時(shí),一般先觀察、試驗(yàn)、類比、歸納、猜測(cè)出結(jié)論或條件,然后嚴(yán)格證明,解題的過(guò)程中通常要結(jié)合分類討論、數(shù)型結(jié)合、分析綜合,歸納猜想等數(shù)型思想方法.
實(shí)戰(zhàn)演練:
1. 在Rt△ABC中,∠ACB=90°,點(diǎn)D與點(diǎn)B在AC同側(cè),∠DAC>∠BAC,且DA=DC,過(guò)點(diǎn)B作BE∥DA交DC于點(diǎn)E,M為AB的中點(diǎn),連接MD,ME.
(1)如圖1,當(dāng)∠ADC=90°時(shí),線段MD與ME的數(shù)量關(guān)系是 ;
(2)如圖2,當(dāng)∠ADC=60°時(shí),試探究線段MD與ME的數(shù)量關(guān)系,并證明你的結(jié)論;
(3)如圖3,當(dāng)∠ADC=α?xí)r,求的值.
【答案】(1)MD=ME;(2)MD=ME;(3)tan.
【解析】
(1)MD=ME.如圖1,延長(zhǎng)EM交AD于F,
∵BE∥DA,∴∠FAM=∠EBM,
∵AM=BM,∠AMF=∠BME,∴△AMF≌△BME,
∴AF=BE,MF=ME,∵DA=DC,∠ADC=90°,
∴∠BED=∠ADC=90°,∠ACD=45°,
∵∠ACB=90°,∴∠ECB=45°,
∴∠EBC=∠BED﹣∠ECB=45°=∠ECB,
∴CE=BE,∴AF=CE,∵DA=DC,∴DF=DE,
∴DM⊥EF,DM平分∠ADC,∴∠MDE=45°,
∴MD=ME,故答案為:MD=ME;
(2)MD=ME,理由:
如圖2,延長(zhǎng)EM交AD于F,∵BE∥DA,∴∠FAM=∠EBM,
∵AM=BM,∠AMF=∠BME,∴△AMF≌△BME,
∴AF=BE,MF=ME,∵DA=DC,∠ADC=60°,
∴∠BED=∠ADC=60°,∠ACD=60°,∵∠ACB=90°,∴∠ECB=30°,
∴∠EBC=∠BED﹣∠ECB=30°=∠ECB,∴CE=BE,
∴AF=CE,∵DA=DC,∴DF=DE,∴DM⊥EF,DM平分∠ADC,∴∠MDE=30°,在Rt△MDE中,tan∠MDE==,∴MD=ME.
(3)如圖3,延長(zhǎng)EM交AD于F,∵BE∥DA,∴∠FAM=∠EBM,
∵AM=BM,∠AMF=∠BME,∴△AMF≌△BME,
∴AF=BE,MF=ME,延長(zhǎng)BE交AC于點(diǎn)N,∴∠BNC=∠DAC,
∵DA=DC,∴∠DCA=∠DAC,∴∠BNC=∠DCA,
∵∠ACB=90°,∴∠ECB=∠EBC,∴CE=BE,∴AF=CE,
∴DF=DE,∴DM⊥EF,DM平分∠ADC,∵∠ADC=α,∴∠MDE=,
在Rt△MDE中, =tan∠MDE=tan.
2. 如圖,△ABC和△ADE是有公共頂點(diǎn)的直角三角形,∠BAC=∠DAE=90°,點(diǎn)P為射線BD,CE的交點(diǎn).
(1)如圖1,若△ABC和△ADE是等腰三角形,求證:∠ABD=∠ACE;
(2)如圖2,若∠ADE=∠ABC=30°,問(wèn):(1)中的結(jié)論是否成立?請(qǐng)說(shuō)明理由.
(3)在(1)的條件下,AB=6,AD=4,若把△ADE繞點(diǎn)A旋轉(zhuǎn),當(dāng)∠EAC=90°時(shí),請(qǐng)直接寫出PB的長(zhǎng)度.
【答案】(1)見(jiàn)詳解
(2)結(jié)論仍成立,理由見(jiàn)詳解
(3)PB=或.
【解析】
解:(1)∵△ABC和△ADE是等腰三角形,
∴AD=AE,AB=AC,
∵∠BAC=∠DAE=90°,
∴∠DAB=∠EAC,
∴△DAB≌△EAC(SAS),
∴∠ABD=∠ACE,
(2)結(jié)論仍成立,
理由:∵∠ADE=∠ABC=30°,
∴tan30°=,
由(1)知, ∠DAB=∠EAC,
∴△DAB相似△EAC(相等角的對(duì)應(yīng)邊成比例),
∴∠ABD=∠ACE,
(3)a、如下圖中,當(dāng)點(diǎn)E在AB上時(shí),BE=AB-AE=2,
∵∠EAC=90°,
∴CE== =,
同(1)可證△ADB≌△AEC.
∴∠DBA=∠ECA.
∵∠PEB=∠AEC,
∴△PEB∽△AEC.
∴,即,∴PB=,
b、如下圖中,當(dāng)點(diǎn)E在BA延長(zhǎng)線上時(shí),BE=10,
∵∠EAC=90°,
∴CE== =,
同(1)可證△ADB≌△AEC.
∴∠DBA=∠ECA.
∵∠BEP=∠CEA,
∴△PEB∽△AEC,
∴,即,∴PB=,
綜上,PB=或.
3.已知:△ABC和△ADE均為等邊三角形,連接BE,CD,點(diǎn)F,G,H分別為DE,BE,CD中點(diǎn).
(1)當(dāng)△ADE繞點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)時(shí),如圖1,則△FGH的形狀為 ,說(shuō)明理由;
(2)在△ADE旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中,當(dāng)B,D,E三點(diǎn)共線時(shí),如圖2,若AB=3,AD=2,求線段FH的長(zhǎng);
(3)在△ADE旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中,若AB=a,AD=b(a>b>0),則△FGH的周長(zhǎng)是否存在最大值和最小值,若存在,直接寫出最大值和最小值;若不存在,說(shuō)明理由.
【答案】(1)△FGH是等邊三角形;(2);(3)△FGH的周長(zhǎng)最大值為(a+b),最小值為(a﹣b).
【解析】
(2)如圖2中,連接AF、EC.在Rt△AFE和Rt△AFB中,解直角三角形即可;
(3)首先證明△GFH的周長(zhǎng)=3GF=BD,求出BD的最大值和最小值即可解決問(wèn)題;
試題解析:(1)結(jié)論:△FGH是等邊三角形.理由如下:
如圖1中,連接BD、CE,延長(zhǎng)BD交CE于M,設(shè)BM交FH于點(diǎn)O.
∵△ABC和△ADE均為等邊三角形,∴AB=AC,AD=AE,∠BAC=∠DAE,∴∠BAD=∠CAE,∴△BAD≌△CAE,∴BD=CE,∠ADB=∠AEC,∵EG=GB,EF=FD,∴FG=BD,GF∥BD,∵DF=EF,DH=HC,∴FH=EC,F(xiàn)H∥EC,∴FG=FH,∵∠ADB+∠ADM=180°,∴∠AEC+∠ADM=180°,∴∠DMC+∠DAE=180°,∴∠DME=120°,∴∠BMC=60°
∴∠GFH=∠BOH=∠BMC=60°,∴△GHF是等邊三角形,故答案為:等邊三角形.
(2)如圖2中,連接AF、EC.
易知AF⊥DE,在Rt△AEF中,AE=2,EF=DF=1,∴AF==,在Rt△ABF中,BF= =,∴BD=CE=BF﹣DF=,∴FH=EC=.
(3)存在.理由如下.
由(1)可知,△GFH是等邊三角形,GF=BD,∴△GFH的周長(zhǎng)=3GF=BD,在△ABD中,AB=a,AD=b,∴BD的最小值為a﹣b,最大值為a+b,∴△FGH的周長(zhǎng)最大值為(a+b),最小值為(a﹣b).
4.請(qǐng)認(rèn)真閱讀下面的數(shù)學(xué)小探究系列,完成所提出的問(wèn)題:
探究1:如圖1,在等腰直角三角形ABC中,,,將邊AB繞點(diǎn)B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)得到線段BD,連接求證:的面積為提示:過(guò)點(diǎn)D作BC邊上的高DE,可證≌
探究2:如圖2,在一般的中,,,將邊AB繞點(diǎn)B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)得到線段BD,連接請(qǐng)用含a的式子表示的面積,并說(shuō)明理由.
探究3:如圖3,在等腰三角形ABC中,,,將邊AB繞點(diǎn)B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)得到線段BD,連接試探究用含a的式子表示的面積,要有探究過(guò)程.
【答案】(1)詳見(jiàn)解析;(2)的面積為,理由詳見(jiàn)解析;(3)的面積為.
【解析】
如圖1,過(guò)點(diǎn)D作交CB的延長(zhǎng)線于E,
,
由旋轉(zhuǎn)知,,,,
,,
在和中,
,
≌
,
,;
的面積為,
理由:如圖2,過(guò)點(diǎn)D作BC的垂線,與BC的延長(zhǎng)線交于點(diǎn)E,
,
線段AB繞點(diǎn)B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)得到線段BE,
,,
,
,
,
在和中,
,
≌,
,
,
;
如圖3,過(guò)點(diǎn)A作與F,過(guò)點(diǎn)D作的延長(zhǎng)線于點(diǎn)E,
,,
,
,,
,
線段BD是由線段AB旋轉(zhuǎn)得到的,,
在和中,
,
≌,
,
,
的面積為.
5..在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=,AC=2,過(guò)點(diǎn)B作直線m∥AC,將△ABC繞點(diǎn)C順時(shí)針旋轉(zhuǎn)得到△A′B′C(點(diǎn)A,B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)分別為A',B′),射線CA′,CB′分別交直線m于點(diǎn)P,Q.
(1)如圖1,當(dāng)P與A′重合時(shí),求∠ACA′的度數(shù);
(2)如圖2,設(shè)A′B′與BC的交點(diǎn)為M,當(dāng)M為A′B′的中點(diǎn)時(shí),求線段PQ的長(zhǎng);
(3)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,當(dāng)點(diǎn)P,Q分別在CA′,CB′的延長(zhǎng)線上時(shí),試探究四邊形PA'B′Q的面積是否存在最小值.若存在,求出四邊形PA′B′Q的最小面積;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)60°;(2)PQ=;(3)存在,S△PCQ的最小值=3,S四邊形PA'B′Q=3﹣
【解析】
(1)由旋轉(zhuǎn)可得:AC=A'C=2.
∵∠ACB=90°,AB,AC=2,∴BC.
∵∠ACB=90°,m∥AC,∴∠A'BC=90°,∴cs∠A'CB,∴∠A'CB=30°,∴∠ACA'=60°;
(2)∵M(jìn)為A'B'的中點(diǎn),∴∠A'CM=∠MA'C,由旋轉(zhuǎn)可得:∠MA'C=∠A,∴∠A=∠A'CM,∴tan∠PCB=tan∠A,∴PBBC.
∵∠BQC=∠BCP=∠A,∴tan∠BQC=tan∠A,
∴BQ=BC2,∴PQ=PB+BQ;
(3)∵S四邊形PA'B'Q=S△PCQ﹣S△A'CB'=S△PCQ,
∴S四邊形PA'B'Q最小,即S△PCQ最小,∴S△PCQPQ×BCPQ,
法一:(幾何法)取PQ的中點(diǎn)G.
∵∠PCQ=90°,∴CGPQ,即PQ=2CG,當(dāng)CG最小時(shí),PQ最小,
∴CG⊥PQ,即CG與CB重合時(shí),CG最小,∴CGmin,PQmin=2,
∴S△PCQ的最小值=3,S四邊形PA'B'Q=3;
法二(代數(shù)法)設(shè)PB=x,BQ=y,由射影定理得:xy=3,∴當(dāng)PQ最小時(shí),x+y最小,
∴(x+y)2=x2+2xy+y2=x2+6+y2≥2xy+6=12,
當(dāng)x=y時(shí),“=”成立,∴PQ,
∴S△PCQ的最小值=3,S四邊形PA'B'Q=3.
6.已知△ABC與△DEC是兩個(gè)大小不同的等腰直角三角形.
(1)如圖①所示,連接AE,DB,試判斷線段AE和DB的數(shù)量和位置關(guān)系,并說(shuō)明理由;
(2)如圖②所示,連接DB,將線段DB繞D點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°到DF,連接AF,試判斷線段DE和AF的數(shù)量和位置關(guān)系,并說(shuō)明理由.
【答案】(1)AE=DB,AE⊥DB;(2)DE=AF,DE⊥AF.
【解析】
∵△ABC與△DEC是等腰直角三角形,∴AC=BC,EC=DC,在Rt△BCD和Rt△ACE中,∵AC=BC,∠ACE=∠BCD,CE=CD,∴Rt△BCD≌Rt△ACE,∴AE=BD,∠AEC=∠BDC,∵∠BCD=90°,∴∠DHE=90°,∴AE⊥DB;
(2)DE=AF,DE⊥AF.證明如下:
設(shè)DE與AF交于N,由題意得,BE=AD,
∵∠EBD=∠C+∠BDC=90°+∠BDC,∠ADF=∠BDF+∠BDC=90°+∠BDC,
∴∠EBD=∠ADF,在△EBD和△ADF中,∵BE=AD,∠EBD=∠ADF,DE=DF,
∴△EBD≌△ADF,∴DE=AF,∠E=∠FAD,∵∠E=45°,∠EDC=45°,
∴∠FAD=45°,∴∠AND=90°,即DE⊥AF.
7.如圖1,在正方形ABCD中,點(diǎn)E,F(xiàn)分別是邊BC,AB上的點(diǎn),且CE=BF.連接DE,過(guò)點(diǎn)E作EG⊥DE,使EG=DE,連接FG,F(xiàn)C.
(1)請(qǐng)判斷:FG與CE的數(shù)量關(guān)系是 ,位置關(guān)系是 ;
(2)如圖2,若點(diǎn)E,F(xiàn)分別是邊CB,BA延長(zhǎng)線上的點(diǎn),其它條件不變,(1)中結(jié)論是否仍然成立?請(qǐng)作出判斷并給予證明;
(3)如圖3,若點(diǎn)E,F(xiàn)分別是邊BC,AB延長(zhǎng)線上的點(diǎn),其它條件不變,(1)中結(jié)論是否仍然成立?請(qǐng)直接寫出你的判斷.
【答案】(1)FG=CE,F(xiàn)G∥CE;(2)成立;(3)成立.
【解析】
(1)FG=CE,F(xiàn)G∥CE;
(2)過(guò)點(diǎn)G作GH⊥CB的延長(zhǎng)線于點(diǎn)H,∵EG⊥DE,∴∠GEH+∠DEC=90°,∵∠GEH+∠HGE=90°,∴∠DEC=∠HGE,在△HGE與△CED中,∵∠GHE=∠DCE,∠HGE=∠DEC,EG=DE,∴△HGE≌△CED(AAS),∴GH=CE,HE=CD,∵CE=BF,∴GH=BF,∵GH∥BF,∴四邊形GHBF是矩形,∴GF=BH,F(xiàn)G∥CH,∴FG∥CE.∵四邊形ABCD是正方形,∴CD=BC,∴HE=BC,∴HE+EB=BC+EB,∴BH=EC,∴FG=EC;
(3)∵四邊形ABCD是正方形,∴BC=CD,∠FBC=∠ECD=90°,在△CBF與△DCE中,∵BF=CE,∠FBC=∠ECD,BC=DC,∴△CBF≌△DCE(SAS),∴∠BCF=∠CDE,CF=DE,∵EG=DE,∴CF=EG,∵DE⊥EG,∴∠DEC+∠CEG=90°,∵∠CDE+∠DEC=90°,∴∠CDE=∠CEG,∴∠BCF=∠CEG,∴CF∥EG,∴四邊形CEGF平行四邊形,∴FG∥CE,F(xiàn)G=CE.
8. 如圖,∠MAN=60°,AP平分∠MAN,點(diǎn)B是射線AP上一定點(diǎn),點(diǎn)C在直線AN上運(yùn)動(dòng),連接BC,將∠ABC(0°<∠ABC<120°)的兩邊射線BC和BA分別繞點(diǎn)B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°,旋轉(zhuǎn)后角的兩邊分別與射線AM交于點(diǎn)D和點(diǎn)E.
(1)如圖1,當(dāng)點(diǎn)C在射線AN上時(shí),①請(qǐng)判斷線段BC與BD的數(shù)量關(guān)系,直接寫出結(jié)論;
②請(qǐng)?zhí)骄烤€段AC,AD和BE之間的數(shù)量關(guān)系,寫出結(jié)論并證明;
(2)如圖2,當(dāng)點(diǎn)C在射線AN的反向延長(zhǎng)線上時(shí),BC交射線AM于點(diǎn)F,若AB=4,AC=,請(qǐng)直接寫出線段AD和DF的長(zhǎng).
【答案】(1)①BC=BD;②AD+AC=BE;(2)AD=,DF=.
【解析】試題分析:(1)①結(jié)論:BC=BD.只要證明△BGD≌△BHC即可.②結(jié)論:AD+AC=BE.只要證明AD+AC=2AG=2EG,再證明EB=BE即可解決問(wèn)題;
(2)如圖2中,作BG⊥AM于G,BH⊥AN于H,AK⊥CF于K.由(1)可知,△ABG≌△ABH,△BGD≌△BHC,易知BH,AH,BC,CH, AD的長(zhǎng),由sin∠ACH=,推出AK的長(zhǎng),設(shè)FG=y,則AF=﹣y,BF=,由△AFK∽△BFG,可得,可得關(guān)于y的方程,求出y即可解決問(wèn)題.
試題解析:(1)①結(jié)論:BC=BD,
理由:如圖1中,作BG⊥AM于G,BH⊥AN于H,
∵∠MAN=60°,PA平分∠MAN,BG⊥AM于G,BH⊥AN于H,∴BG=BH,∠GBH=∠CBD=120°,∴∠CBH=∠GBD,∵∠BGD=∠BHC=90°,∴△BGD≌△BHC,∴BD=BC;
②結(jié)論:AD+AC=BE,
∵∠ABE=120°,∠BAE=30°,∴∠BEA=∠BAE=30°,∴BA=BE,∵BG⊥AE,∴AG=GE,EG=BE?cs30°=BE,∵△BGD≌△BHC,∴DG=CH,∵AB=AB,BG=BH,∴Rt△ABG≌Rt△ABH,∴AG=AH,∴AD+AC=AG+DG+AH﹣CH=2AG=BE,∴AD+AC=BE;
(2)如圖2中,作BG⊥AM于G,BH⊥AN于H,AK⊥CF于K,
由(1)可知,△ABG≌△ABH,△BGD≌△BHC,
易知BH=GB=2,AH=AG=EG=,BC=BD= =,CH=DG=,
∴AD=,∵sin∠ACH=,∴,∴AK=,
設(shè)FG=y,則AF=﹣y,BF=,
∵∠AFK=∠BFG,∠AKF=∠BGF=90°,
∴△AFK∽△BFG,∴,∴,解得y=或(舍棄),
∴DF=GF+DG=,即DF=.
9.已知四邊形ABCD是菱形,AB=4,∠ABC=60°,∠EAF的兩邊分別與射線CB,DC相交于點(diǎn)E,F(xiàn),且∠EAF=60°.
(1)如圖1,當(dāng)點(diǎn)E是線段CB的中點(diǎn)時(shí),直接寫出線段AE,EF,AF之間的數(shù)量關(guān)系;
(2)如圖2,當(dāng)點(diǎn)E是線段CB上任意一點(diǎn)時(shí)(點(diǎn)E不與B、C重合),求證:BE=CF;
(3)如圖3,當(dāng)點(diǎn)E在線段CB的延長(zhǎng)線上,且∠EAB=15°時(shí),求點(diǎn)F到BC的距離.
【答案】(1)AE=EF=AF;(2)證明見(jiàn)解析;(3).
【解析】
(1)解:結(jié)論AE=EF=AF.
理由:如圖1中,連接AC,∵四邊形ABCD是菱形,∠B=60°,∴AB=BC=CD=AD,∠B=∠D=60°,∴△ABC,△ADC是等邊三角形,∴∠BAC=∠DAC=60°
∵BE=EC,∴∠BAE=∠CAE=30°,AE⊥BC,∵∠EAF=60°,∴∠CAF=∠DAF=30°,
∴AF⊥CD,∴AE=AF(菱形的高相等),∴△AEF是等邊三角形,∴AE=EF=AF.
(2)證明:如圖2中,∵∠BAC=∠EAF=60°,
∴∠BAE=∠CAE,在△BAE和△CAF中,
∵∠BAE=∠CAF,BA=AC,∠B=∠ACF,
∴△BAE≌△CAF,∴BE=CF.
(3)解:過(guò)點(diǎn)A作AG⊥BC于點(diǎn)G,過(guò)點(diǎn)F作FH⊥EC于點(diǎn)H,
∵∠EAB=15°,∠ABC=60°,∴∠AEB=45°,
在RT△AGB中,∵∠ABC=60°AB=4,∴BG=2,AG=,
在RT△AEG中,∵∠AEG=∠EAG=45°,∴AG=GE=,∴EB=EG﹣BG=,
∵△AEB≌△AFC,∴AE=AF,EB=CF=,∠AEB=∠AFC=45°,∵∠EAF=60°,AE=AF,∴△AEF是等邊三角形,∴∠AEF=∠AFE=60°
∵∠AEB=45°,∠AEF=60°,∴∠CEF=∠AEF﹣∠AEB=15°,
在RT△EFH中,∠CEF=15°,∴∠EFH=75°,∵∠AFE=60°,
∴∠AFH=∠EFH﹣∠AFE=15°,∵∠AFC=45°,∠CFH=∠AFC﹣∠AFH=30°,
在RT△CHF中,∵∠CFH=30°,CF=,
∴FH=CF?cs30°==,
∴點(diǎn)F到BC的距離為.
考點(diǎn):1.四邊形綜合題;2.探究型;3.變式探究.
10.如圖,過(guò)、作x軸的垂線,分別交直線于C、D兩點(diǎn)拋物線經(jīng)過(guò)O、C、D三點(diǎn).
求拋物線的表達(dá)式;
點(diǎn)M為直線OD上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),過(guò)M作x軸的垂線交拋物線于點(diǎn)N,問(wèn)是否存在這樣的點(diǎn)M,使得以A、C、M、N為頂點(diǎn)的四邊形為平行四邊形?若存在,求此時(shí)點(diǎn)M的橫坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由;
若沿CD方向平移點(diǎn)C在線段CD上,且不與點(diǎn)D重合,在平移的過(guò)程中與重疊部分的面積記為S,試求S的最大值.
【答案】(1);(2)或或;(3).
【解析】
(1)由題意,可得C(1,3),D(3,1).
∵拋物線過(guò)原點(diǎn),∴設(shè)拋物線的解析式為:y=ax2+bx,∴,解得,∴拋物線的表達(dá)式為:yx2x.
(2)存在.
設(shè)直線OD解析式為y=kx,將D(3,1)代入,求得k,∴直線OD解析式為yx.
設(shè)點(diǎn)M的橫坐標(biāo)為x,則M(x,x),N(x,x2x),∴MN=|yM﹣yN|=|x﹣(x2x)|=|x2﹣4x|.
由題意,可知MN∥AC,因?yàn)橐訟、C、M、N為頂點(diǎn)的四邊形為平行四邊形,則有MN=AC=3,∴|x2﹣4x|=3.
若x2﹣4x=3,整理得:4x2﹣12x﹣9=0,解得:x或x;
若x2﹣4x=﹣3,整理得:4x2﹣12x+9=0,解得:x,∴存在滿足條件的點(diǎn)M,點(diǎn)M的橫坐標(biāo)為:或或.
(3)∵C(1,3),D(3,1),∴易得直線OC的解析式為y=3x,直線OD的解析式為yx.
如解答圖所示,設(shè)平移中的三角形為△A'O'C',點(diǎn)C'在線段CD上.
設(shè)O'C'與x軸交于點(diǎn)E,與直線OD交于點(diǎn)P;
設(shè)A'C'與x軸交于點(diǎn)F,與直線OD交于點(diǎn)Q.
設(shè)水平方向的平移距離為t(0≤t<2),則圖中AF=t,F(xiàn)(1+t,0),Q(1+t,t),C'(1+t,3﹣t).
設(shè)直線O'C'的解析式為y=3x+b,將C'(1+t,3﹣t)代入得:b=﹣4t,∴直線O'C'的解析式為y=3x﹣4t,∴E(t,0).
聯(lián)立y=3x﹣4t與yx,解得:xt,∴P(t,t).
過(guò)點(diǎn)P作PG⊥x軸于點(diǎn)G,則PGt,∴S=S△OFQ﹣S△OEPOF?FQOE?PG
(1+t)(t)?t?t
(t﹣1)2
當(dāng)t=1時(shí),S有最大值為,∴S的最大值為.
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