中考培优竞赛专题经典讲义 第32讲 几何三大变换之旋转
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1、第第 32 讲讲 几何三大变换之旋转几何三大变换之旋转 旋转的性质 【例【例题讲解题讲解】 例题例题 1如图所示,将一副三角板的直角顶点重合摆放在桌面上,若145AOD,则BOC 度 【解答】解:由图145AOD, 1459055AOCAODCOD , 则905535BOC 度 故答案为:35 例题例题 2如图,ABC中,90ACB,30A,将ABC绕C点按逆时针方向旋转角(090 ) 得到DEC,设CD交AB于F,连接AD,当旋转角度数为 ,ADF是等腰三角形 旋转中心:O 旋转角:AOA=BOB=COC 性质:OA=OA、OB=OB、OC=OC 旋转中心:B 旋转角:ABA=CBC 性质:
2、AB=AB、CB=CB连接AA、CC ABA CBC,且均为等腰三角形 【解答】解:ABC绕C点按逆时针方向旋转角(090 )得到DEC, DCA,CDCA, 11 (180)90 22 CDACAD , ADF是等腰三角形,30DFA, CDCA,则CDACAD , 当FDFA,则FDAFAD,这不合题意舍去, 当AFAD, ADFAFD, 1 9030 2 , 解得40; 当DFDA, DFADAF, 1 309030 2 , 解得20 故答案为40或20 【旋转 60】得等边 例题例题 3. 如图,在直角坐标系中,点 A 在 y 轴上,AOE 是等边三角形,点 P 为 x 轴正半轴上任意
3、一点, 连接 AP,将线段 AP 绕点 A 逆时针 60得到线段 AQ,连接 QE 并延长交 x 轴于点 F. (1)问QFP 角度是否发生变化,若不变,请说明理由; (2)若 AO=2 3,OP=x,请表示出点 Q 的坐标(用含 x 的代数式表示) x y P Q F E A O 【解答】 (1)不变(2) 【旋转 90】构造全等 例题例题 4如图,在平面直角坐标系中,点( , )A a b为第一象限内一点,且ab连结OA,并以点A为旋转 中心把OA逆时针转90后得线段BA若点A、B恰好都在同一反比例函数的图象上,则 b a 的值等于 多少? 【解答】解:过A作AEx轴,过B作BDAE, 9
4、0OAB, 90OAEBAD, 90AOEOAE, BADAOE , 在AOE和BAD中, 90 AOEBAD AEOBDA AOBA , ()AOEBAD AAS , AEBDb,OEADa, DEAEADba,OEBDab, 则(,)B ab ba; A与B都在反比例图象上,得到()()abab ba, 整理得: 22 baab,即 2 ( )10 bb aa , 145 , 15 2 b a , 点( , )A a b为第一象限内一点, 0a,0b , 则 15 2 b a 故答案为1 5 2 【旋转 180】由中心对称得平行四边形 例题例题 5如图所示,抛物线 2 :(0,0)m ya
5、xb ab与x轴于点A、B(点A在点B的左侧) ,与y轴交 于点C将抛物线m绕点B旋转180,得到新的抛物线n,它的顶点为 1 C,与x轴的另一个交点为 1 A (1)四边形 11 AC AC是什么特殊四边形,请写出结果并说明理由; (2)若四边形 11 AC AC为矩形,请求出a,b应满足的关系式 【解答】解: (1)当1a ,1b 时,抛物线m的解析式为: 2 1yx 令0x ,得:1y (0,1)C 令0y ,得:1x ( 1,0)A,(1,0)B, C与 1 C关于点B中心对称, 抛物线n的解析式为: 22 (2)143yxxx ; 四边形 11 AC AC是平行四边形 理由:连接AC
6、, 1 AC, 11 AC, C与 1 C、A与 1 A都关于点B中心对称, 1 ABBA, 1 BCBC, 四边形 11 AC AC是平行四边形 (2)令0x ,得:yb (0, )Cb 令0y ,得: 2 0axb, b x a , (,0), (,0) bb AB aa , 222 2, bb ABBCOCOBb aa 要使平行四边形 11 AC AC是矩形,必须满足ABBC, 2 2 bb b aa , 2 4() bb b aa , 3ab a,b应满足关系式3ab 例题例题 6如图 1,抛物线 2 3yaxaxb经过( 1,0)A ,(3,2)C两点,与y轴交于点D,与x轴交于另一
7、点 B (1)求此抛物线的解析式; (2)如图 2,过点(1, 1)E作EFx轴于点F,将AEF绕平面内某点旋转180后得MNQ(点M,N, Q分别与点A,E,F对应) ,使点M,N在抛物线上,求点M,N的坐标 【解答】解: (1)抛物线 2 3yaxaxb过( 1,0)A 、(3,2)C, 03aab,299aab 解得 1 2 a ,2b , 抛物线解析式 2 13 2 22 yxx (2)如图 2,由题意知, AEF绕平面内某点旋转180后得MNQ, 设绕点I旋转,联结AI,NI,MI,EI, AIMI,NIEI, 四边形AEMN为平行四边形, / /ANEM且ANEM (1, 1)E、
8、( 1,0)A , 设( , )M m n,则(2,1)N mn M、N在抛物线上, 2 13 2 22 nmm , 2 13 1(2)(2)2 22 nmm , 解得3m ,2n (3,2)M,(1,3)N 【旋转过后落点问题】 例题例题 7如图,Rt ABC中,已知90C,48B,点D在边BC上,2BDCD,把Rt ABC绕点D 逆时针旋转(0180 )mm度后,如果点B恰好落在初始Rt ABC的边上,那么m 【解答】解:当旋转后点B的对应点B落在AB边上,如图 1, Rt ABC绕点D逆时针旋转(0180 )mm度得到RtA B C , DBDB,B DBm , 48DB BB , 18
9、084B DBDB BB ,即84m ; 当点B的对应点B落在AB边上,如图 2, Rt ABC绕点D逆时针旋转(0180 )mm度得到RtA B C , DBDB,B DBm , 2BDCD, 2DBCD , 90C, 30CB D, 60CDB , 18060120B DB ,即120m , 综上所述,m的值为84或120 故答案为84或120 例题例题 8如图,在Rt ACB中,90ACB,点O在AB上,且6CACO, 1 cos 3 CAB,若将ACB 绕点A顺时针旋转得到RtAC B ,且C落在CO的延长线上,连接BB交CO的延长线于点F,则 BF 【解答】解:过C作CDAB于点D,
10、 CACO, ADDO, 在Rt ACB中, 16 cos 3 AC CAB ABAB , 318ABAC, 在Rt ADC中: 1 cos 3 AD CAB AC , 1 2 3 ADAC, 24AOAD, 18414BOABAO, AC B 是由ACB旋转得到, ACAC,ABAB,CACBAB , 1 (180) 2 ACCCAC , 1 (180) 2 ABBBAB , ABBACC , 在CAO和BFO中,BFOCAO , CACO, COACAO , 又COABOF (对顶角相等) , BOFBFO , 14BFBO 故答案为:14 例题例题 9在平面直角坐标系xOy中,抛物线 2
11、 6(0)ymxmxn m与x轴交于A,B两点(点A在点B左 侧) ,顶点为C,抛物线与y轴交于点D,直线BC交y轴于E,且ABC与AEC这两个三角形的面 积之比为2:3 (1)求点A的坐标; (2)将ACO绕点C顺时针旋转一定角度后,点A与B重合,此时点O的对应点 O 恰好也在y轴上,求 抛物线的解析式 【解答】解: (1)如图 1, 抛物线 2 6(0)ymxmxn m 对称轴3x , 当:2:3 ABCAEC SS 时, :2:1 ABCAEB SS , 过点C作CFx轴于F, :2:1CF OE 易知,BFCBOE, :2:1BF OBCF OE, 1OB,2BF , 5OA, ( 5
12、,0)A,( 1,0)B ; (2)( 1,0)B , 06mmn, 5nm, ( 3, 4 )Cm , 如图 2, 作CFAB于F,CPOD于P,则四边形CFOP是矩形, 4OPCFm,3CPOF,OPO P, 28OOOPm 由旋转知,5OA BO , 在Rt BOO中,1OB , 根据勾股定理得, 22 8512 6m, 6 4 m 2 63 65 6 424 yxx 【旋转+“恰好”问题】 例题例题 10如图,在直角坐标系中,直线 3 4 3 yx 分别与x轴、y轴交于点M、N,点A、B分别在y 轴、x轴上,且30B,4AB ,将ABO绕原点O顺时针转动一周,当AB与直线MN平行时点A
13、 的坐标 【另外再可思考,当“AB 所在直线与 MN 垂直时点 A 的坐标”】 【解答】解:4AB ,30ABO, 1 2 2 OAAB,903060BAO , 120OAD, 直线MN的解析式为 3 4 3 yx , 30NMO, / /ABMN, 30ADONMD , 30AOC, 1 1 2 ACOA, 22 213OC, 点A的坐标为( 3,1); 图中的点A与图中的点A关于原点对称, 点A的坐标为:(3,1), 故答案为:( 3,1)、(3,1) 例题例题 11在平面直角坐标系中,已知O为坐标原点,点(3,0)A,(0,4)B,以点A为旋转中心,把ABO顺 时针旋转,得ACD记旋转角
14、为ABO为 ()如图,当旋转后点D恰好落在AB边上时,求点D的坐标; ()如图,当旋转后满足/ /BCx轴时,求与之间的数量关系: ()当旋转后满足AOD时,求直线CD的解析式(直接写出结果即可) 【解答】解: (1)点(3,0)A,(0,4)B,得3OA ,4OB , 在Rt AOB中,由勾股定理,得 22 5ABOAOB, 根据题意,有3DAOA 如图,过点D作DMx轴于点M, 则/ /MDOB, ADMABO有 ADAMDM ABAOBO , 得 39 3 55 AD AMAO AB , 6 5 OM, 12 5 MD , 点D的坐标为 6 ( 5 , 12) 5 (2)如图,由已知,得
15、CAB,ACAB, ABCACB , 在ABC中, 1802 ABC , / /BCx轴,得90OBC, 9090ABCABO, 2; (3)若顺时针旋转,如图,过点D作DEOA于E,过点C作CFOA于F, AODABO, 3 tan 4 DE AOD OE , 设3DEx,4OEx, 则43AEx, 在Rt ADE中, 222 ADAEDE, 22 99(43)xx , 24 25 x, 96 (25D, 72) 25 , 直线AD的解析式为: 2472 77 yx, 直线CD与直线AD垂直,且过点D, 设 7 24 yxb ,把 96 (25D, 72) 25 代入得, 72796 252
16、425 b , 解得4b , 互相垂直的两条直线的斜率的积等于1, 直线CD的解析式为 7 4 24 yx 同理可得直线CD的另一个解析式为 7 4 24 yx 【巩固练【巩固练习】习】 1如图,在等边ABC中,D是边AC上一点,连接BD将BCD绕点B逆时针旋转60得到BAE, 连接ED若10BC ,9BD ,则AED的周长是 2.如图一段抛物线:(3)(03)yx xx 剟,记为 1 C,它与x轴交于点O和 1 A;将 1 C绕 1 A旋转180得到 2 C, 交x轴于 2 A;将 2 C绕 2 A旋转180得到 3 C,交x轴于 3 A,如此进行下去,直至得到 10 C,若点(28,)Pm
17、在 第 10 段抛物线 10 C上,则m的值为 . 3如图,Rt ABC中,90C,30ABC,2AC ,ABC绕点C顺时针旋转得 11 A B C,当 1 A落 在AB边上时,连接 1 B B,取 1 BB的中点D,连接 1 A D,则 1 A D的长度是 4如图,AOB中,90AOB,3AO ,6BO ,AOB绕点O逆时针旋转到AOB处,此时线段 AB 与BO的交点E为BO的中点,求线段B E的值 5如图,在直角坐标系中,直线 1 4 :8 3 lyx与y轴交于点A,与x轴交于点B,将直线 1 l绕着点A顺时 针旋转45得到 2 l求 2 l的函数表达式 6如图,四边形ABCO是平行四边形
18、,2OA ,6AB ,点C在x轴的负半轴上,将ABCO绕点A逆 时针旋转得到ADEF,AD经过点O,点F恰好落在x轴的正半轴上,若点D在反比例函数 (0) k yx x 的图象上,则k的值为 7. 在平面直角坐标系中,O为坐标原点,点A的坐标为( 8,0),直线BC经过点( 8,6)B ,(0,6)C,将四 边形OABC绕点O按顺时针方向旋转a度得到四边形OA B C , 此时直线OA、 直线B C 分别与直线BC相 交于点P、Q在四边形OABC旋转过程中,若使 1 2 BPBQ?则点P的坐标为 8如图, 在BDE中,90BDE,4 2BD,点D的坐标为(5,0),15BDO,将BDE 旋转到
19、ABC的位置, 点C在BD上, 则旋转中心的坐标为 9已知正方形ABCD的边长为 5,E在BC边上运动,DE的中点G,EG绕E顺时针旋转90得EF,问 CE 时,A、C、F在一条直线上 10如图,一次函数 1 (0) 2 yxm m 的图象与x轴、y轴分别交于点A、B,点C在线段OA上,点C 的横坐标为n,点D在线段AB上,且2ADBD,将ACD绕点D旋转180后得到 11 AC D (1)若点 1 C恰好落在y轴上,试求 n m 的值; (2)当4n 时,若 11 AC D被y轴分得两部分图形的面积比为3:5,求该一次函数的解析式 11在ABC中,5ABAC, 3 cos 5 ABC,将AB
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