专题02 因动点产生的等腰三角形问题-2019届突破中考数学压轴题讲义(解析版)
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1、【类型综述】数学因运动而充满活力,数学因变化而精彩纷呈,动态几何问题是近年来中考的热点问题,以运动的观点来探究几何图形的变化规律问题,动态问题的解答,一般要将动态问题转化为静态问题,抓住运动过程中的不变量,利用不变的关系和几何性质建立关于方程(组)、函数关系问题,将几何问题转化为代数问题。在动态问题中,动点形成的等腰三角形问题是常见的一类题型,可以与旋转、平移、对称等几何变化相结合,也可以与一次函数、反比例函数、二次函数的图象相结合,从而产生数与形的完美结合.解决动点产生的等腰三角形问题的重点和难点在于应用分类讨论思想和数形结合思想进行准确的分类.【方法揭秘】我们先回顾两个画图问题:1已知线段
2、 AB5 厘米,以线段 AB 为腰的等腰三角形 ABC 有多少个?顶点 C 的轨迹是什么?2已知线段 AB6 厘米,以线段 AB 为底边的等腰三角形 ABC 有多少个?顶点 C 的轨迹是什么?已知腰长画等腰三角形用圆规画圆,圆上除了两个点以外,都是顶点 C已知底边画等腰三角形,顶角的顶点在底边的垂直平分线上,垂足要除外在讨论等腰三角形的存在性问题时,一般都要先分类如果ABC 是等腰三角形,那么存在ABAC ,BABC ,CACB 三种情况解等腰三角形的存在性问题,有几何法和代数法,把几何法和代数法相结合,可以使得解题又好又快几何法一般分三步:分类、画图、计算哪些题目适合用几何法呢?如果ABC
3、的A(的余弦值)是确定的,夹A 的两边 AB 和 AC 可以用含 x 的式子表示出来,那么就用几何法如图 1,如果 ABAC,直接列方程;如图 2,如果 BABC,那么 ;如图1cos2ACB3,如果 CACB,那么 cos2ABC代数法一般也分三步:罗列三边长,分类列方程,解方程并检验如果三角形的三个角都是不确定的,而三个顶点的坐标可以用含 x 的式子表示出来,那么根据两点间的距离公式,三边长(的平方)就可以罗列出来图 1 图 2 图 3 【典例分析】例 1 如图 1,在 RtABC 中,A90,AB6,AC8,点 D 为边 BC 的中点,DE BC 交边 AC于点 E,点 P 为射线 AB
4、 上的一动点,点 Q 为边 AC 上的一动点,且PDQ90(1)求 ED、EC 的长;(2)若 BP2,求 CQ 的长;(3)记线段 PQ 与线段 DE 的交点为 F,若PDF 为等腰三角形,求 BP 的长图 1 备用图思路点拨1第(2)题 BP2 分两种情况2解第(2)题时,画准确的示意图有利于理解题意,观察线段之间的和差关系3第(3)题探求等腰三角形 PDF 时,根据相似三角形的传递性,转化为探求等腰三角形 CDQ满分解答图 2 图 3 图 4如图 3,当 BP2,P 在 BM 上时,PM1此时 所以 4QNM194CQN如图 4,当 BP2,P 在 MB 的延长线上时,PM5此时 所以
5、31534如图 6,当 QCQD 时,由 ,可得 cosCHQ5428所以 QNCNCQ (如图 2 所示) 25748此时 所以 36PMQN72536BPM不存在 DPDF 的情况这是因为DFPDQPDPQ(如图 5,图 6 所示) 图 5 图 6考点伸展如图 6,当CDQ 是等腰三角形时,根据等角的余角相等,可以得到BDP 也是等腰三角形,PB PD在 BDP 中可以直接求解 学科网256BP例 2 如图 1,抛物线 yax 2bx c 经过 A(1,0) 、B(3, 0)、C (0 ,3)三点,直线 l 是抛物线的对称轴(1)求抛物线的函数关系式;(2)设点 P 是直线 l 上的一个动
6、点,当PAC 的周长最小时,求点 P 的坐标;(3)在直线 l 上是否存在点 M,使MAC 为等腰三角形,若存在,直接写出所有符合条件的点 M 的坐标;若不存在,请说明理由图 1 思路点拨1第(2)题是典型的“牛喝水”问题,点 P 在线段 BC 上时PAC 的周长最小2第(3)题分三种情况列方程讨论等腰三角形的存在性满分解答所以点 P 的坐标为(1, 2) 图 2(3)点 M 的坐标为(1, 1) 、(1, )、(1, )或(1,0)6考点伸展第(3)题的解题过程是这样的:设点 M 的坐标为(1,m) 在MAC 中,AC 210,MC 21( m3) 2,MA 24m 2如图 3,当 MAMC
7、 时,MA 2MC 2解方程 4m 21( m3) 2,得 m1此时点 M 的坐标为(1, 1) 如图 4,当 AMAC 时,AM 2AC 2解方程 4m 210,得 6此时点 M 的坐标为(1, )或 (1, )6如图 5,当 CMCA 时,CM 2CA 2解方程 1(m3) 210,得 m0 或 6当 M(1, 6)时,M、A、C 三点共线,所以此时符合条件的点 M 的坐标为(1,0) 图 3 图 4 图 5例 3 如图 1,点 A 在 x 轴上,OA4,将线段 OA 绕点 O 顺时针旋转 120至 OB 的位置(1)求点 B 的坐标;(2)求经过 A、O、B 的抛物线的解析式;(3)在此
8、抛物线的对称轴上,是否存在点 P,使得以点 P、O、B 为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求点 P 的坐标;若不存在,请说明理由图 1思路点拨1用代数法探求等腰三角形分三步:先分类,按腰相等分三种情况;再根据两点间的距离公式列方程;然后解方程并检验2本题中等腰三角形的角度特殊,三种情况的点 P 重合在一起满分解答(3)抛物线的对称轴是直线 x2,设点 P 的坐标为(2, y)当 OPOB 4 时,OP 216所以 4+y216解得 23当 P 在 时,B、O、P 三点共线(如图 2) (2,)当 BPBO 4 时,BP 216所以 解得 4()16y123y当 PBPO 时,PB 2PO 2
9、所以 解得 2223综合、,点 P 的坐标为 ,如图 2 所示(,)图 2 图 3考点伸展如图 3,在本题中,设抛物线的顶点为 D,那么DOA 与OAB 是两个相似的等腰三角形由 ,得抛物线的顶点为 23(4)()66yxx23(,)D因此 所以DOA 30,ODA120 2tanDOA例 4 如图 1,已知一次函数 yx7 与正比例函数 的图象交于点 A,且与 x 轴交于点 B43yx( 1) 求点 A 和点 B 的 坐标;(2)过点 A 作 ACy 轴于点 C,过点 B 作直线 l/y 轴动点 P 从点 O 出发,以每秒 1 个单位长的速度,沿 OCA 的 路 线 向 点 A 运 动 ;
10、同时直线 l 从点 B 出发,以相同速度向左平移,在平移过程中,直线 l 交 x 轴于点 R,交线段 BA 或 线 段 AO 于 点 Q当 点 P 到 达 点 A 时 , 点 P 和 直 线 l 都 停 止 运 动 在 运动 过 程 中 , 设 动 点 P 运 动 的 时 间 为 t 秒 当 t 为何值时,以 A、 P、 R 为顶点的三角形的面积为 8?是否存在以 A、 P、 Q 为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求 t 的值;若不存在,请说明理由思路点拨1把图 1 复制若干个,在每一个图形中解决一个问题2求APR 的面积等于 8,按照点 P 的位置分两种情况讨论事实上,P 在 CA 上运动
11、时,高是定值4,最大面积为 6,因此不存在面积为 8 的可能3讨论等腰三角形 APQ,按照点 P 的位置分两种情况讨论,点 P 的每一种位置又要讨论三种情况满分解答图 2 图 3 图 4我们先讨论 P 在 OC 上运动时的情形,0t4如图 1,在AOB 中,B 45,AOB 45,OB 7, ,所以 OBAB因此2ABOABAOBB如图 4,点 P 由 O 向 C 运动的过程中,OPBRRQ ,所以 PQ/x 轴因此AQP45保持不变,PAQ 越来越大,所以只存在APQAQP 的情况此时点 A 在 PQ 的垂直平分线上, OR2CA 6所以 BR1,t1我们再来讨论 P 在 CA 上运动时的情
12、形,4t7在APQ 中, 为定值, , 3cos57APt5203QOARt如图 5,当 APAQ 时,解方程 ,得 203t418如图 6,当 QPQA 时,点 Q 在 PA 的垂直平分线上,AP2(OR OP)解方程,得 72()4tt5t图 5 图 6 图 7考点伸展当 P 在 CA 上,QPQA 时,也可以用 来求解学科网2cosAPQ例 5 如图 1,在ABC 中, ACB90 ,BAC 60,点 E 是BAC 的平分线上一点,过点 E 作AE 的垂线,过点 A 作 AB 的垂线,两垂线交于点 D,连接 DB,点 F 是 BD 的中点,DHAC ,垂足为H,连接 EF, HF(1)如
13、图 1,若点 H 是 AC 的中点,AC ,求 AB、BD 的长;23(2)如图 1,求证:HFEF(3)如图 2,连接 CF、CE,猜想:CEF 是否是等边三角形?若是,请证明;若不是,请说明理由图 1 图 2思路点拨1把图形中所有 30的角都标注出来,便于寻找等角和等边2中点 F 有哪些用处呢?联想到斜边上的中线和中位线就有思路构造辅助线了满分解答图 3 图 4 图 5(3)如图 5,作 FMAB 于 M,联结 CM由 FM/DA,F 是 DB 的中点,得 M 是 AB 的中点因此 FM ,ACM 是等边三角形12AD又因为 AE ,所以 FMEA又因为 CMCA,CMFCAE 30,所以
14、CMFCAE 所以MCFACE,CFCE 所以ECFACM60所以CEF 是等边三角形考点伸展我们再看几个特殊位置时的效果图,看看有没有熟悉的感觉如图 6,如图 7,当点 F 落在 BC 边上时,点 H 与点 C 重合图 6 图 7如图 8,图 9,点 E 落在 BC 边上如图 10,图 11,等腰梯形 ABEC图 8 图 9 图 10 图 11例 6 如图 1,已知 RtABC 中,C90 ,AC8,BC6,点 P 以每秒 1 个单位的速度从 A 向 C 运动,同时点 Q 以每秒 2 个单位的速度从 ABC 方向运动,它们到 C 点后都停止运动,设点 P、Q 运动的时间为 t 秒(1)在运动
15、过程中,求 P、Q 两点间距离的最大值;(2)经过 t 秒的运动,求 ABC 被直线 PQ 扫过的面积 S 与时间 t 的函数关系式;(3)P,Q 两点在运动过程中,是否存在时间 t,使得PQC 为等腰三角形若存在,求出此时的 t值,若不存在,请说明理由 ( ,结果保留一位小数)24.5图 1思路点拨1过点 B 作 QP 的平行线交 AC 于 D,那么 BD 的长就是 PQ 的最大值2线段 PQ 扫过的面积 S 要分两种情况讨论,点 Q 分别在 AB、BC 上3等腰三角形 PQC 分三种情况讨论,先罗列三边长满分解答图 2 图 3 图 4(2)如图 2,当点 Q 在 AB 上时,0t5,S A
16、BD 15由AQPABD,得 所以 SS AQP 2()APBD 215()t3如图 3,当点 Q 在 BC 上时,5t8,S ABC 24因为 SCQP ,12C(162)t2(8)t所以 SS ABC S CQP 24 (t8) 2t 216t40(3)如图3,当点Q在BC上时,CQ2CP ,C 90,所以 PQC不可能成为等腰三角形当点Q在AB上时,我们先用 t表示PQC的三边长:易知CP8t如图2,由QP/BD,得 ,即 所以 QPABD53t35QPt如图4,作QHAC于H在RtAQH中,QHAQ sinA ,AH 6t8t在RtCQH中,由勾股定理,得CQ 2HC22()5tt图5
17、 图6 图7考点伸展第(1)题求P、Q两点间距离的最大值,可以用代数计算说理的方法:如图8,当点Q在AB上时, PQ 2QHP2268()5tt35t当Q与B重合时,PQ最大,此时t 5,PQ 的最大值为 3如图9,当点Q在BC上时,PQ 2C2()CP5(8)t当Q与B重合时,PQ最大,此时t 5,PQ 的最大值为 5综上所述,PQ的最大值为 3图 8 图 9【变式训练】1 (2017 四川省达州市)已知函数 的图象如图所示,点 P 是 y 轴负半轴上一动点,过点1203xyP 作 y 轴的垂线交图象于 A,B 两点,连接 OA、OB下列结论:若点 M1(x 1,y 1) ,M 2(x 2,
18、y 2)在图象上,且 x1x 2 0,则 y1y 2;当点 P 坐标为(0,3)时,AOB 是等腰三角形;无论点 P 在什么位置,始终有 SAOB =7.5,AP=4BP;当点 P 移动到使AOB =90时,点 A 的坐标为( , ) 26其中正确的结论个数为( )A1 B2 C3 D4【答案】C正确设 P(0,m) ,则 B( ,m) ,A( ,m ) , PB= ,PA= ,PA=4PB,S AOB=S312312mOPB+SOPA = =7.5,故 正确312正确设 P(0,m) ,则 B( ,m) ,A( ,m ) ,312PB= ,PA= ,OP=m,AOB =90,OPB =OPA
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