
2、學(xué)會運用數(shù)形結(jié)合思想。數(shù)形結(jié)合思想是指從幾何直觀的角度,利用幾何圖形的性質(zhì)研究數(shù)量關(guān)系,尋求代數(shù)問題的解決方法(以形助數(shù))。
3、要學(xué)會搶得分點。要將整道題目解題思路轉(zhuǎn)化為得分點。
4、學(xué)會運用等價轉(zhuǎn)換思想。將復(fù)雜轉(zhuǎn)化為簡單,將抽象轉(zhuǎn)化為具體,將實際轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)。
5、學(xué)會運用分類討論的思想。縱觀近幾年的中考壓軸題分類討論思想解題已成為新的熱點。
6、轉(zhuǎn)化思想:把不熟悉的問題轉(zhuǎn)化為熟悉的問題,把未知的問題轉(zhuǎn)化為已知的問題。
專題12 直角三角形存在性問題
【問題描述】如圖,在平面直角坐標系中,點A坐標為(1,1),點B坐標為(5,3),在x軸上找一點C使得△ABC是直角三角形,求點C坐標.
一、幾何法:兩線一圓得坐標
(1)若∠A為直角,過點A作AB的垂線,與x軸的交點即為所求點C;
(2)若∠B為直角,過點B作AB的垂線,與x軸的交點即為所求點C;
(3)若∠C為直角,以AB為直徑作圓,與x軸的交點即為所求點C.(直徑所對的圓周角為直角)
二、構(gòu)造三垂直:
構(gòu)造三垂直步驟:
①過直角頂點作一條水平或豎直的直線;
②過另外兩端點向該直線作垂線,即可得三垂直相似.
三、代數(shù)法:表示線段構(gòu)勾股
(1)表示點:設(shè)坐標為(m,0),又A(1,1)、B(5,3);
(2)表示線段:,,;
(3)分類討論:當(dāng)為直角時,;
(4)代入得方程:,解得:.
小結(jié):
幾何法:(1)“兩線一圓”作出點;
(2)構(gòu)造三垂直相似,利用對應(yīng)邊成比例求線段,必要時可設(shè)未知數(shù).
代數(shù)法:(1)表示點A、B、C坐標;
(2)表示線段AB、AC、BC;
(3)分類討論①AB2+AC2=BC2、②AB2+BC2=AC2、③AC2+BC2=AB2;
(4)代入列方程,求解.
如果問題變?yōu)榈妊苯侨切未嬖谛裕瑒t同樣可采取上述方法,只不過三垂直得到的不是相似,而是全等.
例.(2024?酒泉二模)如圖,平面直角坐標系中,已知二次函數(shù)y=ax2+bx+c的圖象與x軸交于點A(﹣1,0)和點B(3,0)兩點,與y軸交于點C(0,3).點D為直線BC上的一動點.
(1)求此二次函數(shù)的表達式;
(2)如圖2,是否存在點D,使得以A,C,D為頂點的三角形是直角三角形,若存在,請求出點D的坐標,若不存在,請說明理由.
【解答】解:(1)由題意得:y=a(x+1)(x﹣3)=a(x2﹣2x﹣3),
則﹣3a=3,則a=﹣1,
則拋物線的表達式為:y=﹣x2+2x+3;
(2)存在,理由:
設(shè)點D(x,﹣x+3),
由點A、C、D的坐標得,AC2=10,AD2=2x2﹣4x+10,CD2=2x2,
當(dāng)AD為斜邊時,AC2+CD2=AD2,
則2x2﹣4x+10=2x2+10,
解得:x=0(舍去);
當(dāng)CD或AC為斜邊時,
同理可得:10+2x2﹣4x+10=2x2或10=2x2﹣4x+10+2x2,
解得:x=0(舍去)或5或1,
即點D(5,﹣2)或(1,2).
對應(yīng)練習(xí):
1.(2024春?蘭山區(qū)校級月考)如圖,二次函數(shù)y=x2﹣2x﹣3的圖象與x軸交于A,B兩點,與y軸交于點C,M為拋物線的頂點.
(1)求A,B兩點的坐標;
(2)對稱軸上是否存在點N,使得以B,C,N為頂點的三角形是直角三角形?若存在,求出點N的坐標;若不存在,請說明理由.
【解答】解:(1)y=x2﹣2x﹣3,當(dāng)y=0時,
x2﹣2x﹣3=0,
解得:x1=﹣1,x2=3,
∴A(﹣1,0),B(3,0);
(2)對稱軸上存在點N,使得以B,C,N為頂點的三角形是直角三角形;理由如下:
∵B(3,0),C(0,﹣3),設(shè)N(1,t),
則:BC2=32+32=18,
BN2=22+t2=t2+4,
CN2=12+(t+3)2=t2+6t+10,
當(dāng)BC邊為斜邊時:
BN2+CN2=BC2,
t2+6t+10+t2+4=18,
解得:,,
∴,;
當(dāng)BN邊為斜邊時:
BC2+CN2=BN2,
t2+6t+10+18=t2+4,
解得:t=﹣4,
∴N3(1,﹣4);
當(dāng)CN邊為斜邊時:
BC2+BN2=CN2,
t2+4+18=t2+6t+10,
解得:t=2,
∴N4(1,2);
綜上所述:存在點N,使得以B,C,N為頂點的三角形是直角三角形,,,N3(1,﹣4),N4(1,2).
2.(2024?富順縣二模)在平面直角坐標系中,二次函數(shù)y=x2+bx+c的圖象與x軸交于A(﹣2,0),B(4,0)兩點,交y軸于點C,點P是第四象限內(nèi)拋物線上的一個動點.
(1)求二次函數(shù)的解析式;
(2)在二次函數(shù)y=x2+bx+c的圖象上是否存在點M,使三角形ACM是以AC為直角邊的直角三角形.若存在,求出點M的坐標;若不存在,請說明理由.
【解答】解:(1)由題意得:y=(x+2)(x﹣4),
則拋物線的表達式為:y=x2﹣x﹣4;
(2)存在,理由:
∵y=的圖象交y軸于點C,
∴C(0,﹣4),
∵A(﹣2,0),
∴yAC=﹣2x﹣4,
當(dāng)以點A為直角頂點時,設(shè)直線AM的解析式為,
∵A(﹣2,0),
∴b=1,
∴直線AM的解析式為.
聯(lián)立上式和拋物線的表達式得:x+1=x2﹣x﹣4,
解得:x=﹣2(舍去)或5,
即點M(5,3.5);
當(dāng)以點C為直角頂點時,
同理可得:直線AM的解析式為.
聯(lián)立上式和拋物線的表達式得:x﹣1=x2﹣x﹣4,
解得:x=0(舍去)或3,
即點M(3,﹣2.5).
綜上所述,M1(5,),M2(3,).
3.(2024?秭歸縣模擬)在平面直角坐標系中,把與x軸交點相同的二次函數(shù)圖象稱為“共根拋物線”.如圖,拋物線L1:交x軸于點A,B(點A在點B左側(cè)),交y軸于點C.拋物線L2與L1是“共根拋物線”,其頂點為P.
(1)若拋物線L2經(jīng)過點(1,﹣5),求拋物線L2對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式;
(2)是否存在以點A,C,P為頂點的三角形是以AC為直角邊的直角三角形?若存在,求出拋物線L2對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式;若不存在,請說明理由.
【解答】解:(1)在拋物線L1:中,令y=0,則,
解得:x=﹣4或x=2,
即點A(﹣4,0),點B(2,0),
根據(jù)題意,設(shè)拋物線L2的函數(shù)關(guān)系式為:y=a(x+4)(x﹣2),
將點(1,﹣5)代入得:﹣5=a(1+4)(1﹣2),
解得:a=1,
∴拋物線L2的函數(shù)關(guān)系式為:y=(x+4)(x﹣2)=x2+2x﹣8;
(3)假設(shè)存在,設(shè)點P的坐標為(﹣1,m),
∵A(﹣4,0),C(0,2),
∴,,,
當(dāng)點P在x軸上方時,
由題意得AC2+PC2=AP2,即,
解得m=4,
即點P的坐標為(﹣1,4),
將點(﹣1,4)代入y=a(x+4)(x﹣2)得:4=a(﹣1+4)(﹣1﹣2),
解得:,
∴拋物線L2的函數(shù)關(guān)系式為:;
當(dāng)點P在x軸下方時,
由題意得AC2+AP2=PC2,即,
解得m=﹣6,
即點P的坐標為(﹣1,﹣6),
將點(﹣1,﹣6)代入y=a(x+4)(x﹣2)得:﹣6=a(﹣1+4)(﹣1﹣2),
解得:,
∴拋物線L2的函數(shù)關(guān)系式為:;
綜上,拋物線L2的函數(shù)關(guān)系式為:或.
4.(2024?遂寧)二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的圖象與x軸分別交于點A(﹣1,0),B(3,0),與y軸交于點C(0,﹣3),P、Q為拋物線上的兩點.
(1)求二次函數(shù)的表達式;
(2)當(dāng)P、C兩點關(guān)于拋物線對稱軸對稱,△OPQ是以點P為直角頂點的直角三角形時,求點Q的坐標;
【解答】解:(1)由題意得:y=a(x+1)(x﹣3)=a(x2﹣2x﹣3),
則﹣3a=﹣3,
則拋物線的表達式為:y=x2﹣2x﹣3;
(2)△OPQ是以點P為直角頂點的直角三角形時,
拋物線的對稱軸為直線x=1,
則點P、C關(guān)于拋物線對稱軸對稱,
則點P(2,﹣3),
設(shè)Q(m,m2﹣2m﹣3),
∵∠OPQ=90°,
∴OP2+PQ2=OQ2,
∴[(0﹣2)2+(0+3)2]+[(2﹣m)2+(﹣3﹣m2+2m+3)2]=[m2+(m2﹣2m﹣3)2]
整理得:3m2﹣8m+4=0,
解得:m1=,m2=2(舍去),
∴m=,
∴Q(,﹣);
5.(2024?錦江區(qū)校級模擬)如圖,二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的圖象經(jīng)過A(﹣1,0),B(4,0),C(0,2),連接線段AC和線段BC.
(1)求這個二次函數(shù)的解析式.
(2)若動點E從A點出發(fā)以每秒1個單位長度的速度向點B運動;同時,動點F從點B出發(fā)以每秒個單位長度的速度向點C運動,當(dāng)一個點到達終點時,另一個點停止運動,設(shè)動點運動時間為t秒,求當(dāng)t為何值時,△BEF為直角三角形.
【解答】解:(1)由題意得:y=a(x+1)(x﹣4)=a(x2﹣3x﹣4),
則﹣4a=2,
解得:a=﹣,
則拋物線的表達式為:y=﹣x2+x+2;
(2)由點B、C的坐標得,tan∠ABO=,則cs∠ABO=,
當(dāng)∠FEB為直角時,
則點E、F的橫坐標相同,
即﹣1+t=4﹣BF?cs∠ABO,即﹣1+t=4﹣t×,
解得:t=;
當(dāng)∠EFB為直角時,
則cs∠ABO===,
解得:t=,
綜上,t=或;
6.(2024春?威遠縣校級期中)已知:二次函數(shù)y=x2+bx+c的頂點P在直線y=﹣4x上,并且圖象經(jīng)過點A(﹣1,0).
(1)求這個二次函數(shù)的解析式;
(2)D是線段BP上的一個動點,過點D作DE⊥x軸于點E,E點的坐標為(a,0).在BP上是否存在點D,使△DCE為直角三角形?若存在,請求出點D的坐標,若不存在,請說明理由.
【解答】解:(1)設(shè)拋物線頂點坐標為(m,﹣4m),則拋物線解析式為y=(x﹣m)2﹣4m,
把A(﹣1,0)代入y=(x﹣m)2﹣4m中得:(﹣1﹣m)2﹣4m=0,
解得m=1,
∴拋物線解析式為y=(x﹣1)2﹣4=x2﹣2x﹣3;
(2)在y=x2﹣2x﹣3中,當(dāng)x=0時,y=﹣3,
∴C(0,﹣3);
∵DE⊥x,E點的坐標為(a,0),
∴D(a,2a﹣6),
∴CE2=a2+32=a2+9,DE2=(6﹣2a)2=4a2﹣24a+36,CD2=(a﹣0)2+(2a﹣6+3)2=5a2﹣12a+9,
當(dāng)∠DCE=90°時,則CE2+CD2=DE2,
∴5a2﹣12a+9+a2+9=4a2﹣24a+36,
解得或(舍去),
∴點D的坐標為;
當(dāng)∠CDE=90°時,則CE2=CD2+DE2,
∴5a2﹣12a+9+4a2﹣24a+36=a2+9,2a2﹣9a+9=0,
解得或a=3(舍去),
∴點D的坐標為;
綜上所述,點D的坐標為或.
7.(2023秋?新會區(qū)校級月考)如圖,二次函數(shù)y=ax2+bx+c的圖象交x軸于A(﹣1,0),B(2,0),交y軸于C(0,﹣2).
(1)求二次函數(shù)的解析式;
(2)二次函數(shù)的對稱軸上是否存在點P,使△PBC是直角三角形?如果存在,請直接寫出答案,如果不存在,請說明理由.
【解答】解:(1)∵二次函數(shù)y=ax2+bx+c的圖象交x軸于點A(﹣1,0),B(2,0),交y軸于點C(0,﹣2),代入得:
,
解得,
∴二次函數(shù)的解析式為y=x2﹣x﹣2;
(2)二次函數(shù)的對稱軸上存在點P,使△PBC是直角三角形;理由如下:
∵,
∴對稱軸為,
∴可設(shè)P點坐標為,
∵B(2,0),C(0,﹣2),
∴,
∵△PBC為直角三角形,
∴有∠BPC=90°、∠CBP=90°和∠BCP=90°三種情況,
①當(dāng)∠BPC=90°時,則有BP2+CP2=BC2,
即,
解得或t=,
此時P點坐標為或;
②當(dāng)∠CBP=90°時,則有BC2+BP2=CP2,
即,
解得,
此時P點坐標為;
③當(dāng)∠BCP=90°時,則有BC2+CP2=BP2,
即,
解得,
此時P點坐標為;
綜上可知,二次函數(shù)的對稱軸上存在點P,使△PBC是直角三角形;P點的坐標為或或或.
8.(2024?涼州區(qū)二模)如圖,已知:關(guān)于y的二次函數(shù)y=x2+bx+c的圖象與x軸交于點A(2,0)和點B,與y軸交于點C(0,6),拋物線的對稱軸與x軸交于點D.
(1)求二次函數(shù)的表達式.
(2)在y軸上是否存在一點P,使△PBC為直角三角形.若存在,請求出點P的坐標.
【解答】解:(1)由C(0,6)的坐標知,c=6,
即拋物線的表達式為:y=x2+bx+6,
將點A的坐標代入上式得:4+2b+6=0,
解得:b=﹣5,
則二次函數(shù)的表達式為:y=x2﹣5x+6;
(2)令y=0,則x2﹣5x+6=0,
解得:x=2或x=3,
∴B(3,0),拋物線對稱軸是直線x=,
∴BC2=32+62=45,
設(shè)P點坐標為(0,m),
則CP2=(6﹣m)2,BP2=32+m2=9+m2,
當(dāng)∠CBP=90°時,
則BC2+BP2=CP2,即45+9+m2=(6﹣m)2,
解得:m=,
則P點坐標為(0, );
當(dāng)∠CPB=90°時,
則CP2+BP2=BC2,即45=9+m2+(6﹣m)2,
解得:m=0或6(舍去),
則P點坐標為(0,0);
綜上所述,點P的坐標為:(0, )或(0,0);
9.(2023秋?伊通縣校級月考)如圖①,二次函數(shù)y=x2﹣4x﹣5與x軸交于點A、C,且點A在點C的右側(cè),與y軸交于點B,連接AB.
(1)求拋物線的對稱軸;
(2)求直線AB的解析式;
(3)如圖②,點P是x軸下方、拋物線對稱軸右側(cè)圖象上的一動點,連接PB,過點P作PQ∥AB,與拋物線的另一個交點為Q,M、N為AB上的兩點,且PM∥y軸,QN∥y軸.
①當(dāng)△BPM為直角三角形時,求點P的坐標;
【解答】解:(1)由題意得:
,
∴拋物線的對稱軸為直線x=2;
(2)當(dāng)x=0時,y=﹣5,
當(dāng)y=0時,
x2﹣4x﹣5=0,
解得:x1=﹣1,x2=5,
∴A(5,0),B(0,﹣5);
設(shè)直線AB的解析式為y=kx+b,則:
,
解得,
∴直線AB的解析式為y=x﹣5;
(3)①設(shè)點P的橫坐標為t,
則M(t,t﹣5),
P(t,t2﹣4t﹣5),
∴PM=t﹣5﹣(t2﹣4t﹣5)=﹣t2+5t;
(?。┤鐖D②,當(dāng)∠BPM=90°時,
∵OA=OB=5,
∴∠ABO=45°,
∵PM∥y軸,
∴∠BMP=∠ABO=45°,
∴BP=MP,
∴t=﹣t2+5t,
∴t=4,
∴y=42﹣4×4﹣5
=﹣5,
∴P(4,﹣5);
(ⅱ)如圖③,當(dāng)∠MBP=90°時,
由(?。┑茫築M=BP,
過M作MD⊥y軸交于D,
∴,
,
2t=﹣t2+5t,
∴t1=3,t2=0(舍去),
∴y=32﹣4×3﹣5
=﹣8,
∴P(3,﹣8),
綜上所述:點P的坐標為(4,﹣5)或(3,﹣8);
10.(2024?婁底模擬)如圖,拋物線C:y=ax2+6ax+9a﹣8與x軸相交于A,B兩點(點A在點B的左側(cè)),已知點B的橫坐標是2,拋物線C的頂點為D.
(1)求a的值及頂點D的坐標;
(2)點P是x軸正半軸上一點,將拋物線C繞點P旋轉(zhuǎn)180°后得到拋物線C1,記拋物線C1的頂點為E,拋物線C1與x軸的交點為F,G(點F在點G的右側(cè)).當(dāng)點P與點B重合時(如圖1),求拋物線C1的表達式;
(3)如圖2,在(2)的條件下,從A,B,D中任取一點,E,F(xiàn),G中任取兩點,若以取出的三點為頂點能構(gòu)成直角三角形,我們就稱拋物線C1為拋物線C的“勾股伴隨同類函數(shù)”.當(dāng)拋物線C1是拋物線C的勾股伴隨同類函數(shù)時,求點P的坐標.
【解答】解:(1)由y=ax2+6ax+9a﹣8得y=a(x+3)2﹣8,
∴頂點D的坐標為(﹣3,﹣8),
∵點B(2,0)在拋物線C上,
∴0=a(2+3)2﹣8,
解得:a=;
(2)如圖1,連接DE,作DH⊥x軸于H,作EM⊥x軸于M,
根據(jù)題意,點D,E關(guān)于點B(2,0)成中心對稱,
∴DE過點B,且DB=EB,
在△DBH和△EBM中,
,
∴△DBH≌△EBM(AAS),
∴EM=DH=8,BM=BH=5,
∴拋物線C1的頂點E的坐標為(7,8),
∵拋物線C1由C繞點P旋轉(zhuǎn)180°后得到,
∴拋物線C1的函數(shù)表達式為y=﹣(x﹣7)2+8;
(3)∵拋物線C1由C繞x軸上的點P旋轉(zhuǎn)180°后得到,
∴頂點D,E關(guān)于點P成中心對稱,由(2)知:點E的縱坐標為8,
設(shè)點E(m,8),
如圖2,作DH⊥x軸于H,EM⊥x軸于M,EN⊥DN于N,
∵旋轉(zhuǎn)中心P在x軸上,
∴FG=AB=2BH=10,
∴點H的坐標為(﹣3,0),點N的坐標為(m,﹣8),
根據(jù)勾股定理得,EF2=82+52=89,
顯然,△AEG和△BEG不可能是直角三角形,
①當(dāng)△AEF是直角三角形時,顯然只能有∠AEF=90°,
根據(jù)勾股定理得:
AE2=AM2+EM2=(m+8)2+82=m2+16m+128,
AE2=AF2﹣EF2=(m+13)2﹣89=m2+26m+80,
∴m2+16m+128=m2+26m+80,
解得:m=,
∴OP=(m+3)﹣3=(m﹣3)=×(﹣3)=,
∴點P的坐標為(,0);
②當(dāng)△BEF是直角三角形時,顯然只能有∠BEF=90°,
根據(jù)勾股定理得:
BE2=BM2+EM2=(m﹣2)2+82=m2﹣4m+68,
BE2=BF2﹣EF2=(m+3)2﹣89=m2+6m﹣80,
∴m2﹣4m+68=m2+6m﹣80,
解得:m=,
∴OP=(m﹣3)=×(﹣3)=,
∴點P的坐標為(,0),
③當(dāng)△DEF是直角三角形時,
DE2=EN2+DN2=162+(m+3)2=m2+6m+265,
DF2=DH2+HF2=82+(m+8)2=m2+16m+128,
i)當(dāng)∠DEF=90°時,DE2+EF2=DF2,
即m2+6m+265+89=m2+16m+128,
解得:m=,
∴OP=(m﹣3)=×(﹣3)=,
∴點P的坐標為(,0);
ii)當(dāng)∠DFE=90°時,DF2+EF2=DE2,
即m2+16m+128+89=m2+6m+265,
解得:m=,
∴OP=(m﹣3)=×(﹣3)=,
∴點P的坐標為(,0);
iii)∵DE>EN=16>EF,
∴∠EDF≠90°,
綜上所述,當(dāng)拋物線C1是拋物線C的勾股伴隨同類函數(shù)時,點P的坐標為(,0)或(,0)或(,0).
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