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- 2021-05-13 发布
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【2013年中考攻略】专题18:动态几何之和差问题探讨
动态题是近年来中考的的一个热点问题,动态包括点动、线动和面动三大类,解这类题目要“以静制动”,即把动态问题,变为静态问题来解,而静态问题又是动态问题的特殊情况。常见的题型包括最值问题、面积问题、和差问题、定值问题和存在性问题等。前面我们已经对最值问题、面积问题进行了探讨,本专题对和差问题进行探讨。
结合2011年和2012年全国各地中考的实例,我们从四方面进行动态几何之和差问题的探讨:(1)静态和差问题;(2)和差为定值问题;(3)和差最大问题;(4)和差最小问题。
一、静态和差问题:
典型例题:
例1:(2012海南省3分)如图,在△ABC中,∠B与∠C的平分线交于点O. 过O点作DE∥BC,分别交AB、AC于D、E.若AB=5,AC=4,则△ADE的周长是 ▲ .
【答案】9。
【考点】角平分线定义,平行线的性质,等腰三角形的判定。
【分析】∵OB是∠B的平分线,∴∠DBO=∠OBC。
又∵DE∥BC,∴∠OBC =∠BOD。∴∠DBO=∠BOD。∴DO=DB。
同理,EO=EC。
又∵AB=5,AC=4,
∴△ADE的周长=AD+DE+AE=AD+DO+EO+AE=AD+DB+EC+AE
=AB+AC=5+4=9。
例2:(2012湖北荆门3分)如图,已知正方形ABCD的对角线长为2,将正方形ABCD沿直线EF折叠,则图中阴影部分的周长为【 】
A. 8 B. 4 C. 8 D. 6
【答案】C。
【考点】翻折变换(折叠问题),折叠的对称性质,正方形的性质,勾股定理。
【分析】如图,∵正方形ABCD的对角线长为2,即BD=2,∠A=90°,AB=AD,∠ABD=45°,
∴AB=BD•cos∠ABD=BD•cos45°=2。
∴AB=BC=CD=AD=2。
由折叠的性质:A′M=AM,D′N=DN,A′D′=AD,
∴图中阴影部分的周长为
A′M+BM+BC+CN+D′N+A′D′=AM+BM+BC+CN+DN+AD=AB+BC+CD+AD=2+2+2+2=8。
故选C。
例3:(2012四川内江3分)如图,在矩形ABCD中,AB=10,BC=5点E、F分别在AB、CD上,将矩形ABCD沿EF折叠,使点A、D分别落在矩形ABCD外部的点A1、D1处,则阴影部分图形的周长为【 】
A.15 B.20 C.25 D.30
【答案】D。
【考点】翻折变换(折叠问题),矩形和折叠的性质。
【分析】根据矩形和折叠的性质,得A1E=AE,A1D1=AD,D1F=DF,则阴影部分的周长即为矩形的周长,为2(10+5)=30。故选D。
例4:(2012山东枣庄3分)如图:矩形ABCD的对角线AC=10,BC=8,则图中五个小矩形的周长之和为【 】
A、14 B、16 C、20 D、28
【答案】D。
【考点】平移的性质,勾股定理。
【分析】由勾股定理,得AB=,将五个小矩形的所有上边平移至AD,所有下边平移至BC,所有左边平移至AB,所有右边平移至CD,
∴五个小矩形的周长之和=2(AB+CD)=2×(6+8)=28。故选D。
例5:(2012湖北武汉3分)在面积为15的平行四边形ABCD中,过点A作AE垂直于直线BC于点E,作AF垂直于直线CD于点F,若AB=5,BC=6,则CE+CF的值为【 】
A.11+ B.11-
C.11+或11- D.11-或1+
【答案】C。
【考点】平行四边形的性质和面积,勾股定理。
【分析】依题意,有如图的两种情况。设BE=x,DF=y。
如图1,由AB=5,BE=x,得。
由平行四边形ABCD的面积为15,BC=6,得,
解得(负数舍去)。
由BC=6,DF=y,得。
由平行四边形ABCD的面积为15,AB=5,得,
解得(负数舍去)。
∴CE+CF=(6-)+(5-)=11-。
如图2,同理可得BE= ,DF=。
∴CE+CF=(6+)+(5+)=11+。
故选C。
例6:(2012山东枣庄8分)已知:如图,在四边形ABCD中,∠ABC=90°,CD⊥AD,AD2+CD2=2AB2.
(1)求证:AB=BC;
(2)当BE⊥AD于E时,试证明:BE=AE+CD.
【答案】解:(1)证明:连接AC。
∵∠ABC=90°,∴AB2+BC2=AC2。
∵CD⊥AD,∴AD2+CD2=AC2。
∵AD2+CD2=2AB2,∴AB2+BC2=2AB2。
∴AB=BC。
(2)证明:过C作CF⊥BE于F。
∵BE⊥AD,∴四边形CDEF是矩形。∴CD=EF。
∵∠ABE+∠BAE=90°,∠ABE+∠CBF=90°,∴∠BAE=∠CBF。
又∵AB=BC,∠BEA=∠CFB,∴△BAE≌△CBF(AAS)。∴AE=BF。
∴BE=BF+EF =AE+CD。
【考点】勾股定理,矩形的性质,全等三角形的判定和性质。
【分析】(1)题目中存在直角,垂直,含线段平方的等式,因此考虑连接AC,构造直角三角形,利用勾股定理证明。
(2)可采用“截长”法证明,过点C作CF⊥BE于F,易证CD=EF,只需再证明AE=BF即可,这一点又可通过全等三角形获证.
例7:(2012内蒙古呼和浩特7分)如图,四边形ABCD是正方形,点G是BC边上任意一点,DE⊥AG于E,BF∥DE,交AG于F.
(1)求证:AF﹣BF=EF;
(2)将△ABF绕点A逆时针旋转,使得AB与AD重合,记此时点F的对应点为点F′,若正方形边长为3,求点F′与旋转前的图中点E之间的距离.
【答案】(1)证明:如图,∵正方形ABCD,∴AB=AD,∠BAD=∠BAG+∠EAD=90°。
∵DE⊥AG,∴∠AED=90°。∴∠EAD+∠ADE=90°。∴∠ADE=∠BAF。
又∵BF∥DE,∴∠AEB=∠AED=90°。
在△AED和△BFA中,∵∠AEB=∠AED,∠ADE=∠BAF,AD = AB。
∴△AED≌△BDA(AAS)。∴BF=AE。
∵AF﹣AE=EF,∴AF﹣BF=EF。
(2)解:如图,
根据题意知:∠FAF′=90°,DE=AF′=AF,
∴∠F′AE=∠AED=90°,即∠F′AE+∠AED=180°。
∴AF′∥ED。∴四边形AEDF′为平行四边形。
又∵∠AED=90°,∴四边形AEDF′是矩形。
∴EF′=AD=3。
∴点F′与旋转前的图中点E之间的距离为3。
【考点】正方形的性质,旋转的性质,全等三角形的判定和性质,矩形的判定和性质。
【分析】(1)由四边形ABCD为正方形,可得出∠BAD为90°,AB=AD,进而得到∠BAG与∠EAD互余,又DE垂直于AG,得到∠EAD与∠ADE互余,根据同角的余角相等可得出∠ADE=∠BAF,利用AAS可得出三角形ABF与三角形ADE全等,利用全等三角的对应边相等可得出BF=AE,由AF﹣AE=EF,等量代换可得证。
(2)将△ABF绕点A逆时针旋转,使得AB与AD重合,记此时点F的对应点为点F′,连接EF′,如图所示,由旋转的性质可得出∠FAF′为直角,AF=AF′,由(1)的全等可得出AF=DE,等量代换可得出DE=AF′=AF,再利用同旁内角互补两直线平行得到AF′与DE平行,根据一组对边平行且相等的四边形为平行四边形可得出AEDF′
为平行四边形,再由一个角为直角的平行四边形为矩形可得出AEDF′为矩形,根据矩形的对角线相等可得出EF′=AD,由AD的长即可求出EF′的长。
例8:(2012重庆市10分)已知:如图,在菱形ABCD中,F为边BC的中点,DF与对角线AC交于点M,过M作ME⊥CD于点E,∠1=∠2.
(1)若CE=1,求BC的长;
(2)求证:AM=DF+ME.
【答案】解:(1)∵四边形ABCD是菱形,∴AB∥CD。∴∠1=∠ACD。
∵∠1=∠2,∴∠ACD=∠2。∴MC=MD。
∵ME⊥CD,∴CD=2CE。
∵CE=1,∴CD=2。∴BC=CD=2。
(2)证明:∵F为边BC的中点,∴BF=CF=BC。∴CF=CE。
∵在菱形ABCD中,AC平分∠BCD,∴∠ACB=∠ACD。
在△CEM和△CFM中,∵CE=CF,∠ACB=∠ACD,CM=CM,
∴△CEM≌△CFM(SAS),∴ME=MF。
延长AB交DF于点G,
∵AB∥CD,∴∠G=∠2。
∵∠1=∠2,∴∠1=∠G。
∴AM=MG。
在△CDF和△BGF中,
∵∠G=∠2,∠BFG=∠CFD,BF=CF,∴△CDF≌△BGF(AAS)。
∴GF=DF。
由图形可知,GM=GF+MF,∴AM=DF+ME。
【考点】菱形的性质,平行的性质,等腰三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质。
【分析】(1)根据菱形的对边平行可得AB∥D,再根据两直线平行,内错角相等可得∠1=∠ACD,所以∠ACD=∠2,根据等角对等边的性质可得CM=DM,再根据等腰三角形三线合一的性质可得CE=DE,然后求出CD的长度,即为菱形的边长BC的长度。
(2)先利用SAS证明△CEM和△CFM全等,根据全等三角形对应边相等可得ME=MF,延长AB交DF于点G,然后证明∠1=∠G,根据等角对等边的性质可得AM=GM,再利用AAS证明△CDF和
△BGF全等,根据全等三角形对应边相等可得GF=DF,最后结合图形GM=GF+MF即可得证。
例9:(2012湖北天门、仙桃、潜江、江汉油田3分)如图,线段AC=n+1(其中n为正整数),点B在线段AC上,在线段AC同侧作正方形ABMN及正方形BCEF,连接AM、ME、EA得到△AME.当AB=1时,△AME的面积记为S1;当AB=2时,△AME的面积记为S2;当AB=3时,△AME的面积记为S3;…;当AB=n时,△AME的面积记为Sn.当n≥2时,Sn﹣Sn﹣1= ▲ .
例10:(2012贵州铜仁4分)如图,在△ABC中,∠ABC和∠ACB的平分线交于点E,过点E作MN∥BC交AB于M,交AC于N,若BM+CN=9,则线段MN的长为【 】
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】D。
【考点】角平分线的定义,平行线的性质,等腰三角形的判定和性质。
【分析】∵∠ABC、∠ACB的平分线相交于点E,∴∠MBE=∠EBC,∠ECN=∠ECB,
∵MN∥BC,∴∠EBC=∠MEB,∠NEC=∠ECB。∴∠MBE=∠MEB,∠NEC=∠ECN。
∴BM=ME,EN=CN。∴MN=ME+EN,即MN=BM+CN。
∵BM+CN=9∴MN=9。故选D。
例11:(2012广东梅州3分)如图,在折纸活动中,小明制作了一张△ABC纸片,点D、E分别是边AB、AC上,将△ABC沿着DE折叠压平,A与A′重合,若∠A=75°,则∠1+∠2=【 】
A.150° B.210° C.105° D.75°
【答案】A。
【考点】翻折变换(折叠问题),三角形内角和定理。
【分析】∵△A′DE是△ABC翻折变换而成,
∴∠AED=∠A′ED,∠ADE=∠A′DE,∠A=∠A′=75°。
∴∠AED+∠ADE=∠A′ED+∠A′DE=180°﹣75°=105°,
∴∠1+∠2=360°﹣2×105°=150°。
故选A。
例12:(2012湖北孝感3分)已知∠α是锐角,∠α与∠β互补,∠α与∠γ互余,则∠β-
∠γ的值是【 】
A.45º B.60º C.90º D.180º
【答案】C。
【考点】余角和补角、
【分析】根据互余两角之和为90°,互补两角之和为180°,结合题意即可得出答案:
由题意得,∠α+∠β=180°,∠α+∠γ=90°,
两式相减可得:∠β-∠γ=90°。故选C。
例13:(2012湖南长沙3分)如图,AB∥CD∥EF,那么∠BAC+∠ACE+∠CEF= ▲ 度.
【答案】360。
【考点】平行线的性质。
【分析】∵AB∥CD,∴∠BAC+∠ACD=180°…①。
∵CD∥EF,∴∠CEF+∠ECD=180°…②。
①+②得,∠BAC+∠ACD+∠CEF+∠ECD=180°+180°=360°,即∠BAC+∠ACE+∠CEF=360°。
练习题:
1. (2012辽宁本溪3分)如图 在直角△ABC中,∠BAC=90°,AB=8,AC=6,DE是AB边的垂直平分线,垂足为D,交边BC于点E,连接AE,则△ACE的周长为【 】
A、16 B、15 C、14 D、13
2. (2012吉林省3分)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BC=10,BD=9,则△AED的周长是_ ▲____.
3. (2012福建龙岩3分)如图,Rt△ABC中,∠C=90°,AC = BC = 6,E是斜边AB上任意一点,作EF⊥AC于F,EG⊥BC于G,则矩形CFEG的周长是 ▲ .
4. (2012福建宁德4分)如图,在矩形ABCD中,AB=2,BC=3,点E、F、G、H分别在矩形ABCD的各边上,EF∥HG,EH∥FG,则四边形EFGH的周长是【 】
A. B. C.2 D.2
5. (2012内蒙古包头10分)如图,已知AB为⊙O的直径,过⊙O上的点C的切线交AB 的延长线于点E , AD⊥EC 于点D 且交⊙O于点F ,连接BC , CF , AC 。
(1)求证:BC=CF;
(2)若AD=6 , DE=8 ,求BE 的长;
(3)求证:AF + 2DF = AB。
6. (2012山东东营10分)
(1)如图1,在正方形ABCD中,E是AB上一点,F是AD延长线上一点,且DF=BE.求证:CE=CF;
(2)如图2,在正方形ABCD中,E是AB上一点,G是AD上一点,如果∠GCE=45°,请你利用(1)的结论证明:GE=BE+GD.
(3)运用(1)(2)解答中所积累的经验和知识,完成下题:
如图3,在直角梯形ABCD中,AD∥BC(BC>AD),∠B=90°,AB=BC,E是AB上一点,且∠DCE=45°,BE=4,DE=10, 求直角梯形ABCD的面积.
7. (2012黑龙江牡丹江8分)如图①,△ABC中。AB=AC,P为底边BC上一点,PE⊥AB,PF⊥AC, CH⊥AB,垂足分别为E、F、H.易证PE+PF=CH.证明过程如下:
(1)如图②,P为BC延长线上的点时,其它条件不变,PE、PF、CH又有怎样的数量关系?请写出你的猜想,并加以证明:
(2)填空:若∠A=300,△ABC的面积为49,点P在直线BC上,且P到直线AC的距离为PF,当PF=3时,则AB边上的高CH= .点P到AB边的距离PE=
8. (2012江苏南通3分)如图,在△ABC中,∠C=70º,沿图中虚线截去∠C,则∠1+∠2=【 】
A.360º B.250º C.180º D.140º
9.(2012江苏南京2分)如图,、、、是五边形ABCDE的4个外角,若,则 ▲
10.(2012四川绵阳3分)如图,将等腰直角三角形虚线剪去顶角后,∠1+∠2=【 】。
A.225° B.235° C.270° D.与虚线的位置有关
11.(2012四川凉山4分)如图,一个等边三角形纸片,剪去一个角后得到一个四边形,则图中∠α+∠β的度数是【 】
A. B. C. D.
二、和差为定值问题:
典型例题:
例1: (2012广西崇左10分)如图所示,在正方形ABCD中,点E、F分别在BC、CD上移动,但点A到EF的距离AH始终保持与AB的长度相等,问在点E、F移动过程中;
(1)∠EAF的大小是否发生变化?请说明理由.
(2)△ECF的周长是否发生变化?请说明理由.
【答案】解:(1)∠EAF的大小不会发生变化。理由如下:
在正方形ABCD中,∵AH⊥EF,∴∠AHF=∠D=90°,
∵AF=AF,AH=AD,∴Rt△AHF≌Rt△ADF(HL)。∴∠HAF=∠DAF。
同理Rt△AHE≌Rt△ABE,∠HAE=∠BAE。
∵∠HAF+∠DAF+∠HAE+∠BAE=90°,∴∠EAF=∠HAF+∠HAE=45°。
∴∠EAF的大小不会发生变化。
(2)△ECF的周长不会发生变化。理由如下:
由(1)知:Rt△AHF≌Rt△ADF, Rt△AHE≌Rt△ABE,
∴FH=FD,EH=EB。∴EF=EH+FH=EB+FD。
∴CE+CF+EF= CE+CF+ EB+FD=BC+CD。
∴CE+CF+EF= CE+CF+ EB+FD=BC+CD。
【考点】正方形的性质,动点和定值问题,全等三角形的判定和性质。
【分析】(1)由HL证得Rt△AHF≌Rt△ADF和Rt△AHE≌Rt△ABE即可得∠EAF=∠HAF+∠HAE=45°,即∠EAF的大小不会发生变化。
(2)由(1)两个全等即可得CE+CF+EF= CE+CF+ EB+FD=BC+CD,即CE+CF+EF= CE+CF+ EB+FD=BC+CD。
【点评】第二问,△ECF的周长即CE+CF+EF为定值:正方形ABCD边长的2倍。
例2:(2012山东德州12分)如图所示,现有一张边长为4的正方形纸片ABCD,点P为正方形AD边上的一点(不与点A、点D重合)将正方形纸片折叠,使点B落在P处,点C落在G处,PG交DC于H,折痕为EF,连接BP、BH.
(1)求证:∠APB=∠BPH;
(2)当点P在边AD上移动时,△PDH的周长是否发生变化?并证明你的结论;
(3)设AP为x,四边形EFGP的面积为S,求出S与x的函数关系式,试问S是否存在最小值?若存在,求出这个最小值;若不存在,请说明理由.
【答案】解:(1)如图1,∵PE=BE,∴∠EBP=∠EPB.
又∵∠EPH=∠EBC=90°,
∴∠EPH﹣∠EPB=∠EBC﹣∠EBP,即∠PBC=∠BPH。
又∵AD∥BC,∴∠APB=∠PBC。∴∠APB=∠BPH。
(2)△PHD的周长不变为定值8。证明如下:
如图2,过B作BQ⊥PH,垂足为Q。
由(1)知∠APB=∠BPH,
又∵∠A=∠BQP=90°,BP=BP,
∴△ABP≌△QBP(AAS)。∴AP=QP,AB=BQ。
又∵AB=BC,∴BC=BQ。
又∵∠C=∠BQH=90°,BH=BH,
∴△BCH≌△BQH(HL)。∴CH=QH。
∴△PHD的周长为:
PD+DH+PH=AP+PD+DH+HC=AD+CD=8。
(3)如图3,过F作FM⊥AB,垂足为M,则FM=BC=AB。
又∵EF为折痕,∴EF⊥BP。
∴∠EFM+∠MEF=∠ABP+∠BEF=90°。
∴∠EFM=∠ABP。
又∵∠A=∠EMF=90°,AB=ME,
∴△EFM≌△BPA(ASA)。
∴EM=AP=x.
∴在Rt△APE中,(4﹣BE)2+x2=BE2,即。
∴。
又∵四边形PEFG与四边形BEFC全等,
∴。
∵,∴当x=2时,S有最小值6。
【考点】翻折变换(折叠问题),正方形的性质,折叠的性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理,二次函数的最值。
【分析】(1)根据翻折变换的性质得出∠PBC=∠BPH,进而利用平行线的性质得出∠APB=∠PBC即可得出答案。
(2)先由AAS证明△ABP≌△QBP,从而由HL得出△BCH≌△BQH,即可得CH=QH。因此,△PDH的周长=PD+DH+PH=AP+PD+DH+HC=AD+CD=8为定值。
(3)利用已知得出△EFM≌△BPA,从而利用在Rt△APE中,(4﹣BE)2+x2=BE2,利用二次函数的最值求出即可。
例3:(2012黑龙江绥化8分)如图,点E是矩形ABCD的对角线BD上的一点,且BE=BC,AB=3,BC=4,点P为直线EC上的一点,且PQ⊥BC于点Q,PR⊥BD于点R.
(1)如图1,当点P为线段EC中点时,易证:PR+PQ= (不需证明).
(2)如图2,当点P为线段EC上的任意一点(不与点E、点C重合)时,其它条件不变,则(1)中的结论是否仍然成立?若成立,请给予证明;若不成立,请说明理由.
(3)如图3,当点P为线段EC延长线上的任意一点时,其它条件不变,则PR与PQ之间又具有怎样的数量关系?请直接写出你的猜想.
【答案】解:(2)图2中结论PR+PQ=仍成立。证明如下:
连接BP,过C点作CK⊥BD于点K。
∵四边形ABCD为矩形,∴∠BCD=90°。
又∵CD=AB=3,BC=4,∴。
∵S△BCD=BC•CD=BD•CK,∴3×4=5CK,∴CK=。
∵S△BCE=BE•CK,S△BEP=PR•BE,S△BCP=PQ•BC,且S△BCE=S△BEP+S△BCP,
∴BE•CK=PR•BE+PQ•BC。
又∵BE=BC,∴CK=PR+PQ。∴CK=PR+PQ。
又∵CK=,∴PR+PQ=。
(3)图3中的结论是PR-PQ=.
【考点】矩形的性质,三角形的面积,勾股定理。
【分析】(2)连接BP,过C点作CK⊥BD于点K.根据矩形的性质及勾股定理求出BD的长,根据三角形面积相等可求出CK的长,最后通过等量代换即可证明。
(3)图3中的结论是PR-PQ=125 。
连接BP,S△BPE-S△BCP=S△BEC,S△BEC 是固定值,BE=BC 为两个底,PR,PQ 分别为高,从而PR-PQ=。
例4:(2012山东潍坊11分)如图,已知抛物线与坐标轴分别交于A(-2,O)、B(2,0)、C(0,-l)三点,过坐标原点O的直线y=kx与抛物线交于M、N两点.分别过点C、D(0,-
2)作平行于x轴的直线、.
(1)求抛物线对应二次函数的解析式;
(2)求证以ON为直径的圆与直线相切;
(3)求线段MN的长(用k表示),并证明M、N两点到直线的距离之和等于线段MN的长.
【答案】解:(1)设抛物线对应二次函数的解析式为y=ax2+bx+c,
则 解得。
∴抛物线对应二次函数的解析式 所以。
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),因为点M、N在抛物线上,
∴,∴x22=4(y2+1)。
又∵,∴。
又∵y2≥-l,∴ON=2+y2。
设ON的中点E,分别过点N、E向直线作垂线,垂足为P、F, 则 ,
∴ON=2EF,
即ON的中点到直线的距离等于ON长度的一半,
∴以ON为直径的圆与相切。
(3)过点M作MH⊥NP交NP于点H,
则,
又∵y1=kx1,y2=kx2,∴(y2-y1)2=k2(x2-x1)2。∴MN2=(1+k2)(x2一xl)2。
又∵点M、N既在y=kx的图象上又在抛物线上,
∴,即x2-4kx-4=0,∴x2+x1=4k,x2·x1=-4。
∴MN2=(1+k2)(x2一xl)2=(1+k2)[ (x2+xl)2-4x2·xl] =16(1+k2)2。∴MN=4(1+k2)。
延长NP交于点Q,过点M作MS⊥交于点S,
则MS+NQ=y1+2+y2+2=
∴MS+NQ=MN,即M、N两点到距离之和等于线段MN的长。
【考点】二次函数综合题,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,中点坐标的求法,直线与圆相切的条件,一元二次方程根与系数的关系,勾股定理。
【分析】(1)根据点在曲线上,点的坐标满足方程的关系,用待定系数法即可求出抛物线对应二次函数的解析式。
(2)要证以ON为直径的圆与直线相切,只要证ON的中点到直线的距离等于ON长的一半即可。
(3)运用一元二次方程根与系数的关系,求出MN和M、N两点到直线的距离之和,相比较即可。
例5:(2012江苏苏州9分)如图,正方形ABCD的边AD与矩形EFGH的边FG重合,将正方形ABCD以1cm/s的速度沿FG方向移动,移动开始前点A与点F重合.在移动过程中,边AD始终与边FG重合,连接CG,过点A作CG的平行线交线段GH于点P,连接PD.已知正方形ABCD的边长为1cm,矩形EFGH的边FG、GH的长分别为4cm、3cm.设正方形移动时间为x(s),线段GP的长为y(cm),其中0≤x≤2.5.
⑴试求出y关于x的函数关系式,并求出y =3时相应x的值;
⑵记△DGP的面积为S1,△CDG的面积为S2.试说明S1-S2是常数;
⑶当线段PD所在直线与正方形ABCD的对角线AC垂直时,求线段PD的长.
【答案】解:(1)∵CG∥AP,∴∠CGD=∠PAG,则。∴。
∵GF=4,CD=DA=1,AF=x,∴GD=3-x,AG=4-x。
∴,即。∴y关于x的函数关系式为。
当y =3时,,解得:x=2.5。
(2)∵,
∴为常数。
(3)延长PD交AC于点Q.
∵正方形ABCD中,AC为对角线,∴∠CAD=45°。
∵PQ⊥AC,∴∠ADQ=45°。
∴∠GDP=∠ADQ=45°。
∴△DGP是等腰直角三角形,则GD=GP。
∴,化简得:,解得:。
∵0≤x≤2.5,∴。
在Rt△DGP中,。
【考点】正方形的性质,一元二次方程的应用,等腰直角三角形的性质,矩形的性质,解直角三角形,锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值。
【分析】(1)根据题意表示出AG、GD的长度,再由可解出x的值。
(2)利用(1)得出的y与x的关系式表示出S1、S2,然后作差即可。
(3)延长PD交AC于点Q,然后判断△DGP是等腰直角三角形,从而结合x的范围得出x的值,在Rt△DGP中,解直角三角形可得出PD的长度。
练习题:
1. (广东广州14分)已知关于的二次函数的图象经过点C(0,1),且与轴交于不同的两点A、B,点A的坐标是(1,0)
(1)求的值;
(2)求的取值范围;
(3)该二次函数的图象与直线=1交于C、D两点,设A、B、C、D四点构成的四边形的对角线相交于点P,记△PCD的面积为S1,△PAB的面积为S2,当0<<1时,求证:S1﹣S2为常数,并求出该常数.
2. (2011湖南岳阳8分)如图①,将菱形纸片AB(E)CD(F)沿对角线BD(EF)剪开,得到△ABD和△ECF,固定△ABD,并把△ABD与△ECF叠放在一起.
(1)操作:如图②,将△ECF的顶点F固定在△ABD的BD边上的中点处,△ECF绕点F在BD边上方左右旋转,设旋转时FC交BA于点H(H点不与B点重合),FE交DA于点G(G点不与D点重合).
求证:BH•GD=BF2
(2)操作:如图③,△ECF的顶点F在△ABD的BD边上滑动(F点不与B、D点重合),且CF始终经过点A,过点A作AG∥CE,交FE于点G,连接DG.
探究:FD+DG= .请予证明.
3. (2011福建莆田10分) 如图,将—矩形OABC放在直角坐际系中,O为坐标原点.点A在x轴正半轴上.点E是边AB上的—个动点(不与点A、N重合),过点E的反比例函数
的图象与边BC交于点F。
(1)(4分)若△OAE、△OCF的而积分别为S1、S2.且S1+S2=2,求的值:
(2)(6分) 若OA=2.0C=4.问当点E运动到什么位置时,四边形OAEF的面积最大.其最大值为多少?
4. (2011黑龙江龙东五市8分)如图,点E是矩形ABCD的对角线BD上的一点,且BE=BC,AB=3,BC=4,点P为直线EC上的一点,且PQ⊥BC于点Q,PR⊥BD于点R。
(1)如图1,当点P为线段EC中点时,易证:PR+PQ=(不需证明)。
(2)如图2,当点P为线段EC上的任意一点(不与点E、点C重合)时,其它条件不变,则(1)中的结论是否仍然成立?若成立,请给予证明;若不成立,请说明理由。
(3)如图3,当点P为线段EC延长线上的任意一点时,其它条件不变,则PR与PQ之间又具有怎样的数量关系?请直接写出你的猜想。
5. (2011湖南永州10分)探究问题:
⑴方法感悟:如图①,在正方形ABCD中,点E,F分别为DC,BC边上的点,且满足∠EAF=45°,连接EF,求证DE+BF=EF.
感悟解题方法,并完成下列填空:
将△ADE绕点A顺时针旋转90°得到△ABG,此时AB与AD重合,由旋转可得:
AB=AD,BG=DE, ∠1=∠2,∠ABG=∠D=90°,∴∠ABG+∠ABF=90°+90°=180°,
因此,点G,B,F在同一条直线上.
∵∠EAF=45° ∴∠2+∠3=∠BAD-∠EAF=90°-45°=45°.
∵∠1=∠2, ∴∠1+∠3=45°.即∠GAF=∠_________.
又AG=AE,AF=AF∴△GAF≌_______.∴_________=EF,故DE+BF=EF.
⑵方法迁移:
如图②,将Rt△ABC沿斜边翻折得到△ADC,点E,F分别为DC,BC边上的点,且∠EAF=∠DAB.试猜想DE,BF,EF之间有何数量关系,并证明你的猜想.
⑶问题拓展:
如图③,在四边形ABCD中,AB=AD,E,F分别为DC,BC上的点,满足∠EAF=∠DAB,试猜想当∠B与∠D满足什么关系时,可使得DE+BF=EF.请直接写出你的猜想(不必说明理由).
6.(2011福建莆田14分)已知菱形ABCD的边长为1.∠ADC=60°,等边△AEF两边分别交边DC、CB于点E、F。
(1)(4分)特殊发现:如图1,若点E、F分别是边DC、CB的中点.求证:菱形ABCD对角线AC、BD交点O即为等边△AEF的外心;
(2)若点E、F始终分别在边DC、CB上移动.记等边△AEF的外心为点P.
①(4分)猜想验证:如图2.猜想△AEF的外心P落在哪一直线上,并加以证明;
②(6分)拓展运用:如图3,当△AEF面积最小时,过点P任作一直线分别交边DA于点M,交边DC的延长线于点N,试判断是否为定值.若是.请求出该定值;若不是.请说明理由。
三、和差最大问题:
典型例题:
例1: (2012广西崇左10分)如图所示,抛物线(a≠0)的顶点坐标为点A(-2,3),且抛物线与y轴交于点B(0,2).
(1)求该抛物线的解析式;
(2)是否在x轴上存在点P使△PAB为等腰三角形,若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)若点P是x轴上任意一点,则当PA-PB最大时,求点P的坐标.
【答案】解:(1)∵抛物线的顶点坐标为A(-2,3),∴可设抛物线的解析式为。
由题意得 ,解得。
∴物线的解析式为,即。
(2)设存在符合条件的点P,其坐标为(p,0),则
PA=,PB=,AB=
当PA=PB时,=,解得;
当PA=PB时,=5,方程无实数解;
当PB=AB时,=5,解得。
∴x轴上存在符合条件的点P,其坐标为(,0)或(-1,0)或(1,0)。
(3)∵PA-PB≤AB,∴当A、B、P三点共线时,可得PA-PB的最大值,这个最大值等于AB,此时点P是直线AB与x轴的交点。设直线AB的解析式为,则
,解得。∴直线AB的解析式为,
当=0时,解得。
∴当PA-PB最大时,点P的坐标是(4,0)。
【考点】二次函数综合题,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,等腰三角形的判定和性质。
【分析】(1)由已知用待定系数法,设顶点式求解。
(2)分PA=PB、PA=PB、PB=A三种情况讨论即可。
(3)求得PA-PB最大时的位置,即可求解。
例3:(2012广东广州14分)如图,在平行四边形ABCD中,AB=5,BC=10,F为AD的中点,CE⊥AB于E,设∠ABC=α(60°≤α<90°).
(1)当α=60°时,求CE的长;
(2)当60°<α<90°时,
①是否存在正整数k,使得∠EFD=k∠AEF?若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由.
②连接CF,当CE2﹣CF2取最大值时,求tan∠DCF的值.
【答案】解:(1)∵α=60°,BC=10,∴sinα=,即sin60°=,解得CE=。
(2)①存在k=3,使得∠EFD=k∠AEF。理由如下:
连接CF并延长交BA的延长线于点G,
∵F为AD的中点,∴AF=FD。
在平行四边形ABCD中,AB∥CD,∴∠G=∠DCF。
在△AFG和△CFD中,
∵∠G=∠DCF, ∠G=∠DCF,AF=FD,
∴△AFG≌△CFD(AAS)。∴CF=GF,AG=CD。
∵CE⊥AB,∴EF=GF。∴∠AEF=∠G。
∵AB=5,BC=10,点F是AD的中点,∴AG=5,AF=AD=BC=5。
∴AG=AF。
∴∠AFG=∠G。
在△AFG中,∠EFC=∠AEF+∠G=2∠AEF,
又∵∠CFD=∠AFG,∴∠CFD=∠AEF。
∴∠EFD=∠EFC+∠CFD=2∠AEF+∠AEF=3∠AEF,
因此,存在正整数k=3,使得∠EFD=3∠AEF。
②设BE=x,∵AG=CD=AB=5,∴EG=AE+AG=5﹣x+5=10﹣x,
在Rt△BCE中,CE2=BC2﹣BE2=100﹣x2。
在Rt△CEG中,CG2=EG2+CE2=(10﹣x)2+100﹣x2=200﹣20x。
∵CF=GF(①中已证),
∴CF2=(CG)2=CG2=(200﹣20x)=50﹣5x。
∴CE2﹣CF2=100﹣x2﹣50+5x=﹣x2+5x+50=﹣(x﹣)2+50+。
∴当x=,即点E是AB的中点时,CE2﹣CF2取最大值。
此时,EG=10﹣x=10﹣,CE=,
∴。
【考点】锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值,平行四边形的性质,对顶角的性质,全等三角形的判定和性质,直角三角形斜边上的中线性质,等腰三角形的性质,二次函数的最值,勾股定理。
【分析】(1)利用60°角的正弦值列式计算即可得解。
(2)①连接CF并延长交BA的延长线于点G,利用“角边角”证明△AFG和△CFD全等,根据全等三角形对应边相等可得CF=GF,AG=CD,再利用直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半可得EF=GF,再根据AB、BC的长度可得AG=AF,然后利用等边对等角的性质可得∠AEF=∠G=∠AFG,根据三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和可得∠EFC=2∠G,然后推出∠EFD=3∠AEF,从而得解。
②设BE=x,在Rt△BCE中,利用勾股定理表示出CE2,表示出EG的长度,在Rt△CEG中,利用勾股定理表示出CG2,从而得到CF2,然后相减并整理,再根据二次函数的最值问题解答。
例4:(2012河北省12分)如图1和2,在△ABC中,AB=13,BC=14,cos∠ABC=.
探究:如图1,AH⊥BC于点H,则AH= ,AC= ,△ABC的面积S△ABC= ;
拓展:如图2,点D在AC上(可与点A,C重合),分别过点A、C作直线BD的垂线,垂足为E,F,设BD=x,AE=m,CF=n(当点D与点A重合时,我们认为S△ABD=0)
(1)用含x,m,n的代数式表示S△ABD及S△CBD;
(2)求(m+n)与x的函数关系式,并求(m+n)的最大值和最小值;
(3)对给定的一个x值,有时只能确定唯一的点D,指出这样的x的取值范围.
发现:请你确定一条直线,使得A、B、C
三点到这条直线的距离之和最小(不必写出过程),并写出这个最小值.
【答案】解:探究:12;15;84。
拓展:(1)由三角形面积公式,得
,。
(2)由(1)得,,
∴
∵△ABC中AC边上的高为,
∴x的取值范围为。
∵随x的增大而减小,
∴当时,的最大值为15,当时,的最小值为12。
(3)x的取值范围为或。
发现:直线AC,A、B、C三点到这条直线的距离之和最小,最小值为。
【考点】动点问题,锐角三角函数定义,特殊角有三角函数值,勾股定理, 垂直线段的性质,反比例函数的性质。
【分析】探究:在Rt△ABH中,AB=13,,∴BH=AB。
∴根据勾股定理,得。
∵BC=14,∴HC=BC-BH=9。
∴根据勾股定理,得。
∴。
拓展:(1)直接由三角形面积公式可得。
(2)由(1)和即可得到关于x的反比例函数关系式。根据垂直线段最短的性质,当BD⊥AC时,x最小,由面积公式可求得;因为AB=13,BC=14,所以当BD=BC=14时,x最大。从而根据反比例函数的性质求出m+n)的最大值和最小值。
(3)当时,此时BD⊥AC,在线段AC上存在唯一的点D;当时,此时在线段AC上存在两点D;当时,此时在线段AC上存在唯一的点D。因此x的取值范围为或。
发现:由拓展(2)知,直线AC,A、B、C三点到这条直线的距离之和(即△ABC中AC边上的高)最小,最小值为(它小于BC边上的高12和AB边上的高)。
练习题:
1. (2011内蒙古乌兰察布4分)如图,是半径为 6 的⊙D的圆周,C点是上的任意一点, △ABD是等边三角形,则四边形ABCD的周长P的取值范围是 ▲
2.(2011四川广安12分)如图所示,在平面直角坐标系中,四边形ABCD是直角梯形,BC∥AD,∠BAD=90°,BC与y轴相交于点M,且M是BC的中点,A、B、D三点的坐标分别是A(),B(),D(3,0).连接DM,并把线段DM沿DA方向平移到ON.若抛物线经过点D、M、N.
(1)求抛物线的解析式.
(2)抛物线上是否存在点P,使得PA=PC,若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)设抛物线与x轴的另一个交点为E,点Q是抛物线的对称轴上的一个动点,当点Q在什么位置时有|QE-QC|最大?并求出最大值.
3. (2011河南省11分)如图,在平面直角坐标系中,直线与抛物线交于A、B两点,点A在轴上,点B的横坐标为﹣8.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)点P是直线AB上方的抛物线上一动点(不与点A、B重合),过点P作轴的垂线,垂足为C,交直线AB于点D,作PE⊥AB于点E.
①设△PDE的周长为,点P的横坐标为,求关于的函数关系式,并求出的最大值;
②连接PA,以PA为边作图示一侧的正方形APFG.随着点P的运动,正方形的大小、位置也随之改变.当顶点F或G恰好落在轴上时,直接写出对应的点P的坐标.
4. (2011山东青岛10分))问题提出:我们在分析解决某些数学问题时,经常要比较两个数或代数式的大小,而解决问题的策略一般要进行一定的转化,其中“作差法”就是常用的方法之一.所谓“作差法”:就是通过作差、变形,并利用差的符号确定他们的大小,即要比较代数式M、N的大小,只要作出它们的差M-N,若M-N>0,则M>N;若M-N=0,则M=N;若M-N<0,则M<N.
问题解决:如图1,把边长为+b(≠b)的大正方形分割成两个边长分别是、b的小正方形及两个矩形,试比较两个小正方形面积之和M与两个矩形面积之和N的大小.
解:由图可知:M=2+2,N=2.∴M-N=2+2-2=(-)2.
∵≠,∴(-)2>0.∴M-N>0.∴M>N.
类别应用:(1)已知小丽和小颖购买同一种商品的平均价格分别为元/千克和元/千克(、是正数,且≠),试比较小丽和小颖所购买商品的平均价格的高低.
(2)试比较图2和图3中两个矩形周长M1、N1的大小(>).
联系拓广:小刚在超市里买了一些物品,用一个长方体的箱子“打包”,这个箱子的尺寸如图4所示(其中b>a>c>0),售货员分别可按图5、图6、图7三种方法进行捆绑,问哪种方法用绳最短?哪种方法用绳最长?请说明理由.
四、和差最小问题:
典型例题:
例1:(2012浙江台州4分)如图,菱形ABCD中,AB=2,∠A=120°,点P,Q,K分别为线段BC,CD,BD上的任意一点,则PK+QK的最小值为【 】
A. 1 B. C. 2 D.+1
【答案】B。
【考点】菱形的性质,线段中垂线的性质,三角形三边关系,垂直线段的性质,矩形的判定和性质,锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值。
【分析】分两步分析:
(1)若点P,Q固定,此时点K的位置:如图,作点P关于BD的对称点P1,连接P1Q,交BD于点K1。
由线段中垂线上的点到线段两端距离相等的性质,得
P1K1 = P K1,P1K=PK。
由三角形两边之和大于第三边的性质,得P1K+QK>P1Q= P1K1+Q K1= P K1+Q K1。
∴此时的K1就是使PK+QK最小的位置。
(2)点P,Q变动,根据菱形的性质,点P关于BD的对称点P1在AB上,即不论点P在BC上任一点,点P1总在AB上。
因此,根据直线外一点到直线的所有连线中垂直线段最短的性质,得,当P1Q⊥AB时P1Q最短。
过点A作AQ1⊥DC于点Q1。 ∵∠A=120°,∴∠DA Q1=30°。
又∵AD=AB=2,∴P1Q=AQ1=AD·cos300=。
综上所述,PK+QK的最小值为。故选B。
例2:(2012四川攀枝花4分)如图,正方形ABCD中,AB=4,E是BC的中点,点P是对角线AC上一动点,则PE+PB的最小值为 ▲ .
【答案】。
【考点】轴对称(最短路线问题),正方形的性质,勾股定理。
【分析】连接DE,交BD于点P,连接BD。
∵点B与点D关于AC对称,∴DE的长即为PE+PB的最小值。
∵AB=4,E是BC的中点,∴CE=2。
在Rt△CDE中,。
例3:(2012福建莆田4分)点A、B均在由面积为1的相同小矩形组成的网格的格点上,建立平面直角坐标系如图所示.若P是x轴上使得的值最大的点,Q是y轴上使得QA十QB的值最小的点,则= ▲ .
【答案】5。
【考点】轴对称(最短路线问题),坐标与图形性质,三角形三边关系,待定系数法,直线上点的坐标与方程的关系。
【分析】连接AB并延长交x轴于点P,作A点关于y轴的对称点A′连接A′B交y轴于点Q,求出点Q与y轴的交点坐标即可得出结论:
连接AB并延长交x轴于点P,
由三角形的三边关系可知,点P即为x轴上使得|PA-PB|的值最大的点。
∵点B是正方形ADPC的中点,
∴P(3,0)即OP=3。
作A点关于y轴的对称点A′连接A′B交y轴于点Q,则A′B即为QA+QB的最小值。
∵A′(-1,2),B(2,1),
设过A′B的直线为:y=kx+b,
则 ,解得 。∴Q(0, ),即OQ=。
∴OP•OQ=3×=5。
例4:(2012湖北鄂州3分)在锐角三角形ABC中,BC=,∠ABC=45°,BD平分∠ABC,M、N分别是BD、BC上的动点,则CM+MN的最小值是 ▲ 。
【答案】4。
【考点】最短路线问题,全等三角形的判定和性质,三角形三边关系,垂直线段的性质,锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值。
【分析】如图,在BA上截取BE=BN,连接EM。
∵∠ABC的平分线交AC于点D,∴∠EBM=∠NBM。
在△AME与△AMN中,∵BE=BN ,∠EBM=∠NBM,BM=BM,
∴△BME≌△BMN(SAS)。∴ME=MN。∴CM+MN=CM+ME≥CE。
又∵CM+MN有最小值,∴当CE是点C到直线AB的距离时,CE取最小值。
∵BC=,∠ABC=45°,∴CE的最小值为sin450=4。
∴CM+MN的最小值是4。
例5:(2012广西贵港2分)如图,MN为⊙O的直径,A、B是O上的两点,过A作AC⊥MN于点C,过B作BD⊥MN于点D,P为DC上的任意一点,若MN=20,AC=8,BD=6,则PA+PB的最小值是 ▲ 。
例6:(2012内蒙古赤峰14分)阅读材料:
(1)对于任意两个数的大小比较,有下面的方法:
当时,一定有;
当时,一定有;
当时,一定有.
反过来也成立.因此,我们把这种比较两个数大小的方法叫做“求差法”.
(2)对于比较两个正数的大小时,我们还可以用它们的平方进行比较:
∵,
∴()与()的符号相同
当>0时,>0,得
当=0时,=0,得
当<0时,<0,得
解决下列实际问题:
(1)课堂上,老师让同学们制作几种几何体,张丽同学用了3张A4纸,7张B5纸;李明同学用了2张A4纸,8张B5纸.设每张A4纸的面积为x,每张B5纸的面积为y,且x>y,张丽同学的用纸总面积为W1,李明同学的用纸总面积为W2.回答下列问题:
①W1= (用x、y的式子表示)
W2= (用x、y的式子表示)
②请你分析谁用的纸面积最大.
(2)如图1所示,要在燃气管道l上修建一个泵站,分别向A.B两镇供气,已知A.B到l的距离分别是3km、4km(即AC=3km,BE=4km),AB=xkm,现设计两种方案:
方案一:如图2所示,AP⊥l于点P,泵站修建在点P处,该方案中管道长度a1=AB+AP.
方案二:如图3所示,点A′与点A关于l对称,A′B与l相交于点P,泵站修建在点P处,该方案中管道长度a2=AP+BP.
①在方案一中,a1= km(用含x的式子表示);
②在方案二中,a2= km(用含x的式子表示);
③请你分析要使铺设的输气管道较短,应选择方案一还是方案二.
【答案】解:(1)①3x+7y;2x+8y。
②W1﹣W2=(3x+7y)﹣(2x+8y)=x﹣y,
∵x>y,∴x﹣y>0。∴W1﹣W2>0。
∴W1>W2,所以张丽同学用纸的总面积大。
(2)①x+3。
②。
③∵
∴当>0(即a1﹣a2>0,a1>a2)时,6x﹣39>0,解得x>6.5;
当=0(即a1﹣a2=0,a1=a2)时,6x﹣39=0,解得x=6.5;
当<0(即a1﹣a2<0,a1<a2)时,6x﹣39<0,解得x<6.5。
综上所述,当x>6.5时,选择方案二,输气管道较短,
当x=6.5时,两种方案一样,
当0<x<6.5时,选择方案一,输气管道较短。
例7:(2012山东滨州10分)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+c经过A(﹣2,﹣4),O(0,0),B(2,0)三点.
(1)求抛物线y=ax2+bx+c的解析式;
(2)若点M是该抛物线对称轴上的一点,求AM+OM的最小值.
【答案】解:(1)把A(﹣2,﹣4),O(0,0),B(2,0)三点的坐标代入y=ax2+bx+c中,得
,解这个方程组,得。
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+x。
(2)由y=﹣x2+x=﹣(x﹣1)2+,可得
抛物线的对称轴为x=1,并且对称轴垂直平分线段OB。
∴OM=BM。∴OM+AM=BM+AM。
连接AB交直线x=1于M点,则此时OM+AM最小。
过点A作AN⊥x轴于点N,
在Rt△ABN中,,
因此OM+AM最小值为。
【考点】二次函数综合题,曲线上点的坐标与方程的关系,解方程组,二次函数的性质,线段中垂线的性质,三角形三边关系,勾股定理。
【分析】(1)已知抛物线上不同的三点坐标,利用待定系数法可求出该抛物线的解析。
(2)根据O、B点的坐标发现:抛物线上,O、B两点正好关于抛物线的对称轴对称,那么只需连接A、B,直线AB和抛物线对称轴的交点即为符合要求的M点,而AM+OM的最小值正好是AB的长。
对x=1上其它任一点M′,根据三角形两边之和大于第三边的性质,总有:
O M′+A M′= B M′+A M′>AB=OM+AM,
即OM+AM为最小值。
例8:(2012山西省14分)综合与实践:如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+2x+3与x轴交于A.B两点,与y轴交于点C,点D是该抛物线的顶点.
(1)求直线AC的解析式及B.D两点的坐标;
(2)点P是x轴上一个动点,过P作直线l∥AC交抛物线于点Q,试探究:随着P点的运动,在抛物线上是否存在点Q,使以点A.P、Q、C为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)请在直线AC上找一点M,使△BDM的周长最小,求出M点的坐标.
【答案】解:(1)当y=0时,﹣x2+2x+3=0,解得x1=﹣1,x2=3。
∵点A在点B的左侧,∴A.B的坐标分别为(﹣1,0),(3,0)。
当x=0时,y=3。∴C点的坐标为(0,3)。
设直线AC的解析式为y=k1x+b1(k1≠0),则
,解得。
∴直线AC的解析式为y=3x+3。
∵y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,∴顶点D的坐标为(1,4)。
(2)抛物线上有三个这样的点Q。如图,
①当点Q在Q1位置时,Q1的纵坐标为3,代入抛物线可得点Q1的坐标为(2,3);
②当点Q在点Q2位置时,点Q2的纵坐标为﹣3,代入抛物线可得点Q2坐标为(1+,﹣3);
③当点Q在Q3位置时,点Q3的纵坐标为﹣3,代入抛物线解析式可得,点Q3的坐标为(1﹣,﹣3)。
综上可得满足题意的点Q有三个,分别为:Q1(2,3),Q2(1+,﹣3),Q3(1﹣,﹣3)。
(3)点B作BB′⊥AC于点F,使B′F=BF,则B′为点B关于直线AC 的对称点.连接B′D交直线AC与点M,则点M为所求。
过点B′作B′E⊥x轴于点E。
∵∠1和∠2都是∠3的余角,∴∠1=∠2。
∴Rt△AOC∽Rt△AFB。∴。
由A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3)得OA=1,OB=3,OC=3,
∴AC=,AB=4。
∴,解得。∴BB′=2BF=,
由∠1=∠2可得Rt△AOC∽Rt△B′EB,∴。
∴。∴B′E=,BE=。∴OE=BE﹣OB=﹣3=.
∴B′点的坐标为(﹣,)。
设直线B′D的解析式为y=k2x+b2(k2≠0),则
,解得。
∴直线B'D的解析式为:。
联立B'D与AC的直线解析式可得:
,解得。
∴M点的坐标为()。
【考点】二次函数综合题,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,二次函数的性质,平行四边形的性质,轴对称的性质,直角三角形两锐角的关系,三角形三边关系,勾股定理,相似三角形的判定和性质,解二元一次方程组。
【分析】(1)根据点在曲线上,点的坐标满足方程的关系,由抛物线y=﹣x2+2x+3与x轴交于A.B两点可求得A.B两点的坐标,同样,由由抛物线y=﹣x2+2x+3与y轴交于点C可求得C点的坐标。用待定系数法,可求得直线AC的解析式。由y=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4可求得顶点D的坐标。
(2)由于点P 在x轴上运动,故由平行四边形对边平行的性质求得点Q的坐标。
(3)点B作BB′⊥AC于点F,使B′F=BF,则B′为点B关于直线AC
的对称点.连接B′D交直线AC与点M,则根据轴对称和三角形三边关系,知点M为所求。
因此,由勾股定理求得AC=,AB=4。由Rt△AOC∽Rt△AFB求得,从而得到BB′=2BF=。由Rt△AOC∽Rt△B′EB得到B′E=,BE= ,OE=BE﹣OB=﹣3=,从而得到点B′的坐标。用待定系数法求出线B′D的解析式,与直线AC的解析式即可求得点M的坐标。
例9:(2012湖北恩施8分)如图,已知抛物线y=﹣x2+bx+c与一直线相交于A(﹣1,0),C(2,3)两点,与y轴交于点N.其顶点为D.
(1)抛物线及直线AC的函数关系式;
(2)设点M(3,m),求使MN+MD的值最小时m的值;
(3)若抛物线的对称轴与直线AC相交于点B,E为直线AC上的任意一点,过点E作EF∥BD交抛物线于点F,以B,D,E,F为顶点的四边形能否为平行四边形?若能,求点E的坐标;若不能,请说明理由;
(4)若P是抛物线上位于直线AC上方的一个动点,求△APC的面积的最大值.
【答案】解:(1)由抛物线y=﹣x2+bx+c过点A(﹣1,0)及C(2,3)得,
,解得。∴抛物线的函数关系式为。
设直线AC的函数关系式为y=kx+n,由直线AC过点A(﹣1,0)及C(2,3)得
,解得。∴直线AC的函数关系式为y=x+1。
(2)作N点关于直线x=3的对称点N′,
令x=0,得y=3,即N(0,3)。
∴N′(6, 3)
由得
D(1,4)。
设直线DN′的函数关系式为y=sx+t,则
,解得。
∴故直线DN′的函数关系式为。
根据轴对称的性质和三角形三边关系,知当M(3,m)在直线DN′上时,MN+MD的值最小,
∴。
∴使MN+MD的值最小时m的值为。
(3)由(1)、(2)得D(1,4),B(1,2),
①当BD为平行四边形对角线时,由B、C、D、N的坐标知,四边形BCDN是平行四边形,此时,点E与点C重合,即E(2,3)。
②当BD为平行四边形边时,
∵点E在直线AC上,∴设E(x,x+1),则F(x,)。
又∵BD=2
∴若四边形BDEF或BDFE是平行四边形时,BD=EF。
∴,即。
若,解得,x=0或x=1(舍去),∴E(0,1)。
若,解得,,∴E或E。
综上,满足条件的点E为(2,3)、(0,1)、、。
(4)如图,过点P作PQ⊥x轴交AC于点Q;过点C作CG⊥x轴于点G,
设Q(x,x+1),则P(x,﹣x2+2x+3)。
∴。
∴
。
∵,
∴当时,△APC的面积取得最大值,最大值为。
例10:(2012湖北黄冈14分)如图,已知抛物线的方程C1:与x 轴相交于点B、
C,与y 轴相交于点E,且点B 在点C 的左侧.
(1)若抛物线C1过点M(2,2),求实数m 的值.
(2)在(1)的条件下,求△BCE的面积.
(3)在(1)的条件下,在抛物线的对称轴上找一点H,使BH+EH最小,并求出点H的坐标.
(4)在第四象限内,抛物线C1上是否存在点F,使得以点B、C、F为顶点的三角形与△BCE相似?若存在,求m的值;若不存在,请说明理由.
【答案】解:(1)∵抛物线C1过点M(2,2),∴,解得m=4。
(2)由(1)得。
令x=0,得。∴E(0,2),OE=2。
令y=0,得,解得x1=-2,x=4。
∴B(-2,,0),C(4,0),BC=6。
∴△BCE的面积=。
(3)由(2)可得的对称轴为x=1。
连接CE,交对称轴于点H,由轴对称的性质和两点之间线段最短的性质,知此时BH+EH最小。
设直线CE的解析式为,则
,解得。∴直线CE的解析式为。
当x=1时,。∴H(1,)。
(4)存在。分两种情形讨论:
①当△BEC∽△BCF时,如图所示。
则,∴BC2=BE•BF。
由(2)知B(-2,0),E(0,2),即OB=OE,
∴∠EBC=45°,∴∠CBF=45°。
作FT⊥x轴于点F,则BT=TF。
∴令F(x,-x-2)(x>0),
又点F在抛物线上,∴-x-2=,
∵x+2>0(∵x>0),∴x=2m,F(2m,-2m-2)。
此时,
又BC2=BE•BF,∴(m+2)2= •,解得m=2±。
∵m>0,∴m=+2。
②当△BEC∽△FCB时,如图所示。
则,∴BC2=EC•BF。
同①,∵∠EBC=∠CFB,△BTF∽△COE,
∴。
∴令F(x,-(x+2))(x>0),
又点F在抛物线上,∴-(x+2)=。
∵x+2>0(∵x>0),
∴x=m+2。∴F(m+2,-(m+4)),,BC=m+2。
又BC2=EC•BF,∴(m+2)2= .
整理得:0=16,显然不成立。
综合①②得,在第四象限内,抛物线上存在点F,使得以点B、C、F为顶点的三角形与△BCE相似,m=+2。
【考点】二次函数综合题,曲线上点的坐标与方程的关系,二次函数的性质,轴对称的性质,两点之间线段最短的性质,相似三角形的判定和性质。
【分析】(1)将点(2,2)的坐标代入抛物线解析式,即可求得m的值。
(2)求出B、C、E点的坐标,从而求得△BCE的面积。
(3)根据轴对称以及两点之间线段最短的性质,可知点B、C关于对称轴x=1对称,连接EC与对称轴的交点即为所求的H点。
(4)分两种情况进行讨论:
①当△BEC∽△BCF时,如图所示,此时可求得+2。
②当△BEC∽△FCB时,如图所示,此时得到矛盾的等式,故此种情形不存在。
例11:(2012黑龙江黑河、齐齐哈尔、大兴安岭、鸡西6分) 如图,抛物线与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,且OA=2,OC=3.
(1)求抛物线的解析式.
(2)若点D(2,2)是抛物线上一点,那么在抛物线的对称轴上,是否存在一点P,使得△BDP的周长最小,若存在,请求出点P的坐标,若不存在,请说明理由.
注:二次函数(≠0)的对称轴是直线=
【答案】解:(1)∵OA=2,OC=3,∴A(-2,0),C(0,3)。
将C(0,3)代入得c=3。
将A(-2,0)代入得,,解得b=。
∴抛物线的解析式为。
(2)如图:连接AD,与对称轴相交于P,由于点A和点B关于对称轴对称,则即BP+DP=AP+DP,当A、P、D共线时BP+DP=AP+DP最小。
设AD的解析式为y=kx+b,
将A(-2,0),D(2,2)分别代入解析式得,
,解得,,∴直线AD解析式为y=x+1。
∵二次函数的对称轴为,
∴当x=时,y=×+1=。∴P(,)。
【考点】曲线上点的坐标与方程的关系,轴对称(最短路线问题)。
【分析】(1)根据OC=3,可知c=3,于是得到抛物线的解析式为,然后将A(-2,0)代入解析式即可求出b的值,从而得到抛物线的解析式。
(2)由于BD为定值,则△BDP的周长最小,即BP+DP最小,由于点A和点B关于对称轴对称,则即BP+DP=AP+DP,当A、P、D共线时BP+DP=AP+DP最小。
例12:(2012湖南郴州10分)如图,已知抛物线经过A(4,0),B(2,3),C(0,3)三点.
(1)求抛物线的解析式及对称轴.
(2)在抛物线的对称轴上找一点M,使得MA+MB的值最小,并求出点M的坐标.
(3)在抛物线上是否存在一点P,使得以点A、B、C、P四点为顶点所构成的四边形为梯形?若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】解:(1)∵抛物线经过A(4,0),B(2,3),C(0,3)三点,
∴ ,解得。
∴抛物线的解析式为:,其对称轴为:。
(2)由B(2,3),C(0,3),且对称轴为x=1,可知点B、C是关于对称轴x=1的对称点。
如图1所示,连接AC,交对称轴x=1于点M,连接MB,则MA+MB=MA+MC=AC,根据两点之间线段最短可知此时MA+MB的值最小。
设直线AC的解析式为y=kx+b,
∵A(4,0),C(0,3),∴ ,解得。
∴直线AC的解析式为:y=x+3。
令x=1,得y= 。∴M点坐标为(1,)。
(3)结论:存在。
如图2所示,在抛物线上有两个点P满足题意:
①若BC∥AP1,此时梯形为ABCP1。
由B(2,3),C(0,3),可知BC∥x轴,则x轴与抛物线的另一个交点P1即为所求。
在中令y=0,解得x1=-2,x2=4。
∴P1(-2,0)。
∵P1A=6,BC=2,∴P1A≠BC。
∴四边形ABCP1为梯形。
②若AB∥CP2,此时梯形为ABCP2。
设CP2与x轴交于点N,
∵BC∥x轴,AB∥CP2,∴四边形ABCN为平行四边形。∴AN=BC=2。∴N(2,0)。
设直线CN的解析式为y=k1x+b1,则有: ,解得。
∴直线CN的解析式为:y=x+3。
∵点P2既在直线CN:y=x+3上,又在抛物线:上,
∴x+3=,化简得:x2-6x=0,解得x1=0(舍去),x2=6。
∴点P2横坐标为6,代入直线CN解析式求得纵坐标为-6。∴P2(6,-6)。
∵ABCN,∴AB=CN,而CP2≠CN,∴CP2≠AB。∴四边形ABCP2为梯形。
综上所述,在抛物线上存在点P,使得以点A、B、C、P四点为顶点所构成的四边形为梯形,点P的坐标为(-2,0)或(6,-6)。
【考点】二次函数综合题,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,二次函数的性质,轴对称的性质,
线段最短的性质,梯形的判定。
【分析】(1)已知抛物线上三点A、B、C的坐标,利用待定系数法即可求出抛物线的解析式,再由对称轴公式求出对称轴。
(2)如图1所示,连接AC,则AC与对称轴的交点即为所求之M点;已知点A、C的坐标,利用待定系数法求出直线AC的解析式,从而求出点M的坐标。
(3)根据梯形定义确定点P,如图2所示:①若BC∥AP1,确定梯形ABCP1.此时P1为抛物线与x轴的另一个交点,解一元二次方程即可求得点P1的坐标;②若AB∥CP2,确定梯形ABCP2.此时P2位于第四象限,先确定CP2与x轴交点N的坐标,然后求出直线CN的解析式,再联立抛物线与直线解析式求出点P2的坐标。
例13:(2012四川凉山8分)在学习轴对称的时候,老师让同学们思考课本中的探究题。
如图(1),要在燃气管道l上修建一个泵站,分别向A、B两镇供气.泵站修在管道的什么地方,可使所用的输气管线最短?
你可以在l上找几个点试一试,能发现什么规律?你可以在上找几个点试一试,能发现什么规律?
聪明的小华通过独立思考,很快得出了解决这个问题的正确办法.他把管道l
看成一条直线(图(2)),问题就转化为,要在直线l上找一点P,使AP与BP的和最小.他的做法是这样的:
①作点B关于直线l的对称点B′.
②连接AB′交直线l于点P,则点P为所求.
请你参考小华的做法解决下列问题.如图在△ABC中,点D、E分别是AB、AC边的中点,BC=6,BC边上的高为4,请你在BC边上确定一点P,使△PDE得周长最小.
(1)在图中作出点P(保留作图痕迹,不写作法).
(2)请直接写出△PDE周长的最小值:
.
【答案】解:(1)作D点关于BC的对称点D′,连接D′E,与BC交于点P,P点即为所求。
(2)8.
【考点】轴对称(最短路线问题),三角形三边关系,三角形中位线定理,勾股定理。
【分析】(1)根据提供材料DE不变,只要求出DP+PE的最小值即可,作D点关于BC的对称点D′,连接D′E,与BC交于点P,P点即为所求。
(2)利用中位线性质以及勾股定理得出D′E的值,即可得出答案:
∵点D、E分别是AB、AC边的中点,∴DE为△ABC中位线。
∵BC=6,BC边上的高为4,∴DE=3,DD′=4。
∴。
∴△PDE周长的最小值为:DE+D′E=3+5=8。
例14:(2012湖北十堰6分)阅读材料:
例:说明代数式 的几何意义,并求它的最小值.
解: ,如图,建立平面直角坐标系,点P(x,0)是x轴上一点,则可以看成点P与点A(0,1)的距离,可以看成点P与点B(3,2)的距离,所以原代数式的值可以看成线段PA与PB长度之和,它的最小值就是PA+PB的最小值.
设点A关于x轴的对称点为A′,则PA=PA′,因此,求PA+PB的最小值,只需求PA′+PB的最小值,而点A′、B间的直线段距离最短,所以PA′+PB的最小值为线段A′B的长度.为此,构造直角三角形A′CB,因为A′C=3,CB=3,所以A′B=3,即原式的最小值为3。
根据以上阅读材料,解答下列问题:
(1)代数式的值可以看成平面直角坐标系中点P(x,0)与点A(1,1)、点B 的距离之和.(填写点B的坐标)
(2)代数式 的最小值为 .
【答案】解:(1)(2,3)。
(2)10。
【考点】坐标与图形性质,轴对称(最短路线问题)。
【分析】(1)∵原式化为的形式,
∴代数式的值可以看成平面直角坐标系中点P(x,0)与点A
(1,1)、点B(2,3)的距离之和。
(2)∵原式化为的形式,
∴所求代数式的值可以看成平面直角坐标系中点P(x,0)与点A(0,7)、点B(6,1)
的距离之和。
如图所示:设点A关于x轴的对称点为A′,则PA=PA′,
∴求PA+PB的最小值,只需求PA′+PB的最小值,而点A′、B
间的直线段距离最短。
∴PA′+PB的最小值为线段A′B的长度。
∵A(0,7),B(6,1),∴A′(0,-7),A′C=6,BC=8。
∴。
例15:(2012甘肃兰州12分)如图,Rt△ABO的两直角边OA、OB分别在x轴的负半轴和y轴的正半轴上,O为坐标原点,A、B两点的坐标分别为(-3,0)、(0,4),抛物线y=x2+bx+c经过点B,且顶点在直线x=上.
(1)求抛物线对应的函数关系式;
(2)若把△ABO沿x轴向右平移得到△DCE,点A、B、O的对应点分别是D、C、E,当四边形ABCD是菱形时,试判断点C和点D是否在该抛物线上,并说明理由;
(3)在(2)的条件下,连接BD,已知对称轴上存在一点P使得△PBD的周长最小,求出P点的坐标;
(4)在(2)、(3)的条件下,若点M是线段OB上的一个动点(点M与点O、B不重合),过点M作∥BD交x轴于点N,连接PM、PN,设OM的长为t,△PMN的面积为S,求S和t的函数关系式,并写出自变量t的取值范围,S是否存在最大值?若存在,求出最大值和此时M点的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】解:(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过点B(0,4),∴c=4。
∵顶点在直线x=上,∴,解得。
∴所求函数关系式为。
(2)在Rt△ABO中,OA=3,OB=4,∴。
∵四边形ABCD是菱形,∴BC=CD=DA=AB=5。
∴C、D两点的坐标分别是(5,4)、(2,0),
当x=5时,;
当x=2时,。
∴点C和点D都在所求抛物线上。
(3)设CD与对称轴交于点P,则P为所求的点,
设直线CD对应的函数关系式为y=kx+b,
则,解得,。∴直线CD对应的函数关系式为。
当x=时,。∴P()。
(4)∵MN∥BD,∴△OMN∽△OBD。
∴,即,得。
设对称轴交x于点F,
则。
∵,
,
(0<t<4)。
∵,,0<<4,
∴当时,S取最大值是。此时,点M的坐标为(0,)。
【考点】二次函数综合题,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,二次函数的性质,菱形的性质,相似三角形的判定和性质。
【分析】(1)根据抛物线y=x2+bx+c经过点B(0,4),以及顶点在直线x=上,得出b,c即可。
(2)根据菱形的性质得出C、D两点的坐标分别是(5,4)、(2,0),利用图象上点的性质得出x=5或2时,y的值即可。
(3)首先设直线CD对应的函数关系式为y=kx+b,求出解析式,当x=时,求出y即可。
(4)利用MN∥BD,得出△OMN∽△OBD,进而得出,得到,从而表示出△PMN的面积,利用二次函数最值求出即可。
例16:(2012甘肃兰州4分)如图,四边形ABCD中,∠BAD=120°,∠B=∠D=90°,在BC、CD上分别找一点M、N,使△AMN周长最小时,则∠AMN+∠ANM的度数为【 】
A.130° B.120° C.110° D.100°
练习题:
1. (2011福建福州14分)已知,如图,二次函数图象的顶点为H,与轴交于A、B两点(B在A点右侧),点H、B关于直线:对称.
(1)求A、B两点坐标,并证明点A在直线l上;
(2)求二次函数解析式;
(3)过点B作直线BK∥AH交直线于K点,M、N分别为直线AH和直线上的两个动点,连接HN、NM、MK,求HN+NM+MK和的最小值.
2. (2011贵州黔南12分)如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(1,),△AOB的面积是.
(1)求点B的坐标;
(2)求过点A、O、B的抛物线的解析式;
(3)在(2)中抛物线的对称轴上是否存在点C,使△AOC的周长最小?若存在,求出点C的坐标;若不存在,请说明理由;
(4)在(2)中轴下方的抛物线上是否存在一点P,过点P作轴的垂线,交直线AB于点D,线段OD把△AOB分成两个三角形.使其中一个三角形面积与四边形BPOD面积比为2:3?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
3. (四川雅安12分)如图,已知二次函数图像的顶点M在反比例函数上,且与轴交于A,B两点。
(1)若二次函数的对称轴为,试求的值;
(2)在(1)的条件下求AB的长;
(3)若二次函数的对称轴与轴的交点为N,当NO+MN取最小值时,试求二次函数的解析式。
4. (2011四川乐山13分)已知顶点为A(1,5)的抛物线经过点B(5,1).
(1)求抛物线的解析式;
(2)如图(1),设C,D分别是轴、轴上的两个动点,求四边形ABCD周长的最小值;
(3)在(2)中,当四边形ABCD的周长最小时,作直线CD.设点P()()是直线上的一个动点,Q是OP的中点,以PQ为斜边按图(2)所示构造等腰直角三角形PRQ.
①当△PBR与直线CD有公共点时,求的取值范围;
②在①的条件下,记△PBR与△COD的公共部分的面积为S.求S关于的函数关系式,并求S的最大值。
5. (2011山东莱芜12分)如图,在平面直角坐标系中,己知点A(-2,-4 ) , OB=2。抛物线经过A、O、B 三点。
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)若点M 是抛物线对称轴上的一点,试求MO+MA的最小值;
(3)在此抛物线上,是否存在一点P,使得以点P与点O、A、B
为顶点的四边形是梯形。若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由。
6. (2011湖北黄石3分)初三年级某班有54名学生,所在教室有6行9列座位,用表示第行第列的座位,新学期准备调整座位,设某个学生原来的座位为,如果调整后的座位为,则称该生作了平移[],并称为该生的位置数。若某生的位置数为10,则当取最小值时,的最大值为 ▲ .
7. (2011四川南充8分)如图,等腰梯形ABCD中,AD∥BC,AD=AB=CD=2,∠C=60°,M是BC的中点.
(1)求证:△MDC是等边三角形;
(2)将△MDC绕点M旋转,当MD(即MD′)与AB交于一点E,MC(即MC′)同时与AD交于一点F时,点E,F和点A构成△AEF.试探究△AEF的周长是否存在最小值.如果不存在,请说明理由;如果存在,请计算出△AEF周长的最小值.
8. (2011四川眉山11分)如图,在直角坐标系中,已知点A(0,1),B(-4,4),将点B绕点A顺时针方向旋转90°得到点C;顶点在坐标原点的拋物线经过点B.
(1)求抛物线的解析式和点C的坐标;
(2)抛物线上一动点P,设点P到x轴的距离为d1,点P到点A的距离为d2,试说明d2=d1+1;
(3)在(2)的条件下,请探究当点P位于何处时,△PAC的周长有最小值,并求出△PAC
的周长的最小值.
9. (2011辽宁本溪3分)如图,正方形ABCD的边长是4,∠DAC的平分线交DC于点E,若点P、Q分别是AD和AE上的动点,则DQ+PQ的最小值【 】
A、2 B、4 C、 D、
10.(2011辽宁阜新3分)如图,在矩形ABCD中,AB=6,BC=8,点E是BC中点,点F是边CD上的任意一点,当△AEF的周长最小时,则DF的长为【 】
A.1 B.2 C.3 D.4
11. (2011贵州六盘水3分)如图,在菱形ABCD中,对角线AC=6,BD=8,点E、F分别是边AB、BC的中点,点P在AC上运动,在运动过程中,存在PE+PF的最小值,则这个最小值是 【 】
A.3 B.4 C.5 D.6
12. (2011甘肃天水4分)如图,在梯形ABCD中,AB∥CD,∠BAD=90°,AB=6,对角线AC平分∠BAD,点E在AB上,且AE=2(AE<AD),点P是AC上的动点,则PE+PB的最小值是 ▲ .
13. (2011四川资阳9分)在一次机器人测试中,要求机器人从A出发到达B处.如图1,已知点A在O的正西方600cm处,B在O的正北方300cm处,且机器人在射线AO及其右侧(AO下方)区域的速度为20cm/秒,在射线AO的左侧(AO上方)区域的速度为10cm/秒.
(1) 分别求机器人沿A→O→B路线和沿A→B路线到达B处所用的时间(精确到秒);(3分)
(2) 若∠OCB=45°,求机器人沿A→C→B路线到达B处所用的时间(精确到秒);(3分)
(3) 如图2,作∠OAD=30°,再作BE⊥AD于E,交OA于P.试说明:从A出发到达B处,机器人沿A→P→B路线行进所用时间最短.(3分)
14. (广东深圳9分)如图1,抛物线的顶点为(1,4),交轴于A、B,交轴于D,其中B点的坐标为(3,0)
(1)求抛物线的解析式
(2)如图2,过点A的直线与抛物线交于点E,交轴于点F,其中E点的横坐标为2,若直线PQ为抛物线的对称轴,点G为PQ上一动点,则轴上是否存在一点H,使D、G、F、H四点围成的四边形周长最小.若存在,求出这个最小值及G、H的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)如图3,抛物线上是否存在一点T,过点T作的垂线,垂足为M,过点M作直线MN∥BD,交线段AD于点N,连接MD,使△DNM∽△BMD,若存在,求出点T的坐标;若不存在,说明理由.
15. (2011湖北咸宁12分)如图,在平面直角坐标系中,直线分别交轴,轴于A,B两点,点C为OB的中点,点D在第二象限,且四边形AOCD为矩形.
(1)直接写出点A,B的坐标,并求直线AB与CD交点的坐标;
(2)动点P从点C出发,沿线段CD以每秒1个单位长度的速度向终点D运动;同时,动点M从点A出发,沿线段AB以每秒个单位长度的速度向终点B运动,过点P作PH⊥OA,垂足为H,连接MP,MH.设点P的运动时间为秒.
①若△MPH与矩形AOCD重合部分的面积为1,求的值;
②点Q是点B关于点A的对称点,问BP+PH+HQ是否有最小值,如果有,求出相应的点P的坐标;如果没有,请说明理由.
16. (2011云南昆明12分)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AB=10cm,AC:BC=4:3,点P从点A出发沿AB方向向点B运动,速度为1cm/s,同时点Q从点B出发沿B→C→A方向向点A运动,速度为2cm/s,当一个运动点到达终点时,另一个运动点也随之停止运动.
(1)求AC、BC的长;
(2)设点P的运动时间为x(秒),△PBQ的面积为y(cm2),当△PBQ存在时,求y
与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(3)当点Q在CA上运动,使PQ⊥AB时,以点B、P、Q为定点的三角形与△ABC是否相似,请说明理由;
(4)当x=5秒时,在直线PQ上是否存在一点M,使△BCM得周长最小,若存在,求出最小周长,若不存在,请说明理由.
17. (2011贵州安顺12分)如图,抛物线y=x2+bx﹣2与x轴交于A,B两点,与y轴交于C点,且A(﹣1,0).
(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)判断△ABC的形状,证明你的结论;
(3)点M(m,0)是x轴上的一个动点,当MC+MD的值最小时,求m的值.