2021年北京一模——新定义问题(解析版).docx
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- 2021 北京 定义 问题 解析
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1、2021年北京一模新定义问题1在平面直角坐标系中,已知正方形,其中,M,N为该正方形外两点,给出如下定义:记线段MN的中点为P,平移线段MN得到线段,使点分别落在正方形的相邻两边上,或线段与正方形的边重合(分别为点M,N,P的对应点),线段长度的最小值称为线段MN到正方形的“平移距离”(1)如下图,平移线段MN,得到正方形内两条长度为1的线段,则这两条线段的位置关系是_;若分别为的中点,在点中,连接点P与点_的线段的长度等于线段MN到正方形的“平移距离”;(2)如图,已知点,若M,N都在直线BE上,记线段MN到正方形的“平移距离”为,求的最小值;(3)若线段MN的中点P的坐标为,记线段MN到正
2、方形的“平移距离”为,直接写出的取值范围【答案】(1)平行,P1;(2)的最小值为;(3)【分析】(1)根据图形,比较PP1,PP2的长度即可求解;(2)根据已知条件求得P1BE=45,过P1作P1QBE于Q,则P1QB为等腰直角三角形,利用特殊角三角函数值即可求解;(3)先找到最值点,再利用两点之间的距离公式即可求解【详解】(1)解:由图可得MNM1N1,MNM2N2,M1N1M2N2,而PP13,; 第二种情况点D在射线CU上,去掉线段CU部分运动,点E在上运动,又因为ECD为锐角三角形,GU=GHcos45=,线段的“等幂三角形”,SCDE=CD2,h=2CD=2(2-x),则,解得,D
3、的横坐标的取值范围为或【点睛】本题考查新定义问题,仔细阅读新定义,抓住三角形的高为底的二倍,涉及三角形面积,等腰三角形,等腰直角三角形,线段垂直平分线,一次函数的性质,圆的性质,直线与圆的位置关系,锐角三角函数,锐角三角形,列双边不等式,解不等式等知识,难度较大,综合较强,熟练掌握多方面知识才是解题关键3对于平面直角坐标系中的图形M和点P,给出如下定义:将图形M绕点P顺时针旋转得到图形N,图形N称为图形M关于点P的“垂直图形”例如,图1中点D为点C关于点P的“垂直图形”(1)点A关于原点O的“垂直图形”为点B若点A的坐标为,则点B的坐标为_;若点B的坐标为,则点A的坐标为_(2)线段关于点G的
4、“垂直图形”记为,点E的对应点为,点F的对应点为求点的坐标(用含a的式子表示);若的半径为,上任意一点都在内部或圆上,直接写出满足条件的的长度的最大值【答案】(1);(2);【分析】(1)点A在y轴上,则点B在x轴上,且OB=OA=2,从而易得点B的坐标;由OA=OB,过A、B分别作x轴的垂线于N、 M,则可得ANOOMB ,故有AN=OM=2,ON=BM=1,再由点在第二象限,从而可得点A的坐标;(2)分别过点E、E作x轴的垂线,垂足分别为H、Q,则由,可得,由此可得点的坐标;由知,点的两个坐标相等,表明点在第一、三象限的角平分线上,当点位于第一象限的圆上时,最大,此时,从而可得点坐标为,这
5、样可求得的最大值【详解】解:(1)因点A在y轴上,故点B必在x轴正半轴上,又OB=OA=2,所以点A坐标为;故答案为:如图,过A、B分别作x轴的垂线于N、 M则ANO=OMB=90,AON+A=90 AOB=90,AON+BOM=90,A=BOM,OA=OB,ANOOMB,AN=OM=2,ON=BM=1,根据题意,点A必在第二象限,A故答案为:(2)如图,过点E作轴于点H,过点作轴于点Q由题意可知,EFx轴轴连接,延长交x轴于点H,则轴;过点作x轴的平行线,过点E作y轴的平行线,两线交于点D,则,如图所示;由知,点的两个坐标相等,表明点在第一、三象限的角平分线上,且位于与圆相交的圆内的一条线段
6、上运动,当点位于第一象限上的圆上时,即时,最大,是等腰直角三角形,在中,由勾股定理得:,即的最大值为:【点睛】本题考查了新定义,对于新定义这类问题,关键是弄清楚新定义的含义,抓住问题的实质,本题新定义的实质是旋转,通过作x轴的垂线,构造两个全等的直角三角形,问题便容易解决4如图,直线l和直线l外一点P,过点P作于点H任取直线l上点Q,点H关于直线的对称点为点,标点为点P关于直线l的垂对点在平面直角坐标系中,(1)已知点,则点中是点P关于x轴的垂对点的是_;(2)已知点,且,直线上存在点M关于x轴的垂对点,求m的取值范围;(3)已知点,若直线上存在两个点N关于x轴的垂对点,直接写出n的取值范围,
7、【答案】(1)O和A;(2);(3)且n2【分析】(1)根据垂对点的定义即可得出答案;(2)先得出点M关于x轴的垂对点在以M为圆心MO即m为半径的圆上,点除外,再根据当直线与M相切时,m的值最小,利用相似三角形的判定和性质得出m的值即可;(3)先得出点N关于x轴的垂对点在以N为圆心2为半径的圆上,点除外,再分n=0、n0 、n0三种情况进行分类讨论即可【详解】解:(1)点,根据垂对点的定义可得点P关于x轴的垂对点为;(2)点,且,由垂对点的定义可知,点M关于x轴的垂对点在以M为圆心MO即m为半径的圆上,点除外,则OM=m; 设直线与x轴和y轴的交点分别为G、H,G(3,0),H(0,4), ,
8、直线上存在点M关于x轴的垂对点,当直线与M相切时,m的值最小,此时切点为N,连接MN,则HOG=MNH=90,OHG=NHMOHGNHMm的取值范围是:;(3),点N关于x轴的垂对点在以N为圆心2为半径的圆上,点除外,当n=0时,N与y=x有两个交点,则直线上存在两个点N关于x轴的垂对点,当n0时,相当于N向右平移,y=x向上平移,当y=x+n与N相切于N左侧时是临界点,设切点为E,连接NE,DEN=90, 过点E作EFx轴于F,直线y=x+n与x轴y轴的交点分别为W、K,则W (-n,0),K(0,n),OK=OW,OWK为等腰直角三角形,设过点且平行于x轴的直线与直线y=x+n相交于点D,
9、则DEN为等腰直角三角形,设EF交DN于点I,在直角三角形ENI中,NE=2,END=45,NI=EI=,E(,),点E在y=x+n上,当n=2时,直线与圆交于点(0,2)、(2,4),此时只有一个垂对点,故n2当n0时,相当于N向左平移,y=x向下平移,同理得出,且n2 【点睛】本题属于新定义题型,涉及到了三角形的判定和性质、切线的性质,解题的关键在于读懂题目信息,并注意数形结合思想的应用5在平面直角坐标系中,对于点P和线段,我们定义点P关于线段的线段比(1)已知点点关于线段的线段比_;点关于线段的线段比,求c的值(2)已知点,点,直线与坐标轴分别交于两点,若线段上存在点使得这一点关于线段的
10、线段比,直接写出m的取值范围【答案】(1);点为或;(2)或【分析】(1)利用两点之间的距离公式和线段比k的定义即可得;分若时和时,两种情况讨论,根据线段比k的定义计算即可;(2)分当点N在E点或在其左侧时,当点N在E点右侧,M点在E点左侧时,当M点在E点或在E点右侧时三种情况讨论,结合图形和线段比k的定义分析即可【详解】解:(1),故答案为:;,若时,解得或(不满足舍去);若时,解得(不满足舍去)或;综上所述,点为或;(2)直线与坐标轴分别交于两点,,,点,点,MN=2,如下图,当点N在E点或在其左侧时,即,M、N到线段EF的最短距离为ME、NE,此时MENE,即,解得,即;如下图,当点N在
11、E点右侧,M点在E点左侧时,M、N到线段EF的最短距离为ME、NG(N到EF的垂线段),若,即,解得,此时,若,即,解得,此时;如下图,当M点在E点,或在E点右侧时,M到线段EF的距离近,为MG(M到EF的垂线段),解得,即综上所述,或【点睛】本题是新定义的题目注意考查一次函数与坐标轴交点问题,两点之间的距离公式理解题中线段比的定义,能分类讨论结合图形分析是解题关键6在平面直角坐标系中,对于点A和线段,如果点A,O,M,N按逆时针方向排列构成菱形,且,则称线段是点A的“相关线段”例如,图1中线段是点A的“-相关线段”(1)已知点A的坐标是在图2中画出点A的“-相关线段”,并直接写出点M和点N的
12、坐标;若点A的“-相关线段”经过点,求的值;(2)若存在使得点P的“-相关线段”和“-相关线段”都经过点,记,直接写出t的取值范围【答案】(1) 作图见解析;点M的坐标是,点N的坐标是;的值为或 ;(2) 【分析】(1)根据“ 相关线段”的定义求解;由题意点M必在直线x=上,记MHx轴于H,则可得MH=1,MOH=30,然后分点M在x轴上方和点M在x轴下方两种情况分别求出的值即可;(2)根据题意分0t2、24三种情况讨论【详解】(1)如图,即为所求过点M作BMx轴于点B,四边形AOMN为菱形,AOMN,AO=MO=MN,点A在y轴上,AOx轴,MNx轴,即N、M、B三点共线,AOM=30,MO
13、B=90-30=60,在RTMOB中,BO=MO=1,MB=,点M的坐标是,点N的坐标是解:点A的“-相关线段”经过点,点M必在直线上记直线与x轴交于点,分两种情况:a)如图,当点M在x轴上方时,点M恰为,符合题意,此时;b)如图,当点M在x轴下方时,点M为,由知点N为,也符合题意,此时综上,的值为或(2)当0t2时,任意菱形的边MN都不经过点(0,4);当2t4且N为(0,4)时,点P的“-相关线段”过(0,4),当24时,只有一种情况使P的“-相关线段”或“-相关线段”过(0,4),此时(0,4)在线段OM上,不符合题意综上所述,【点睛】本题考查一次函数的应用,熟练掌握一次函数的图象与性质
14、、菱形的性质是解题关键7在平面直角坐标系中,的半径为1,点A是平面内一点,过点A的直线交于点 B和点C(),我们把点 B称为点A关于的“斜射点”(1)如图,在点中,存在关于 的“斜射点”的是_(2)已知若,点关于的“斜射点”为点B,则点 B的坐标可以是_(写出两个即可)(3)若点A直线上,点A关于的“斜射点”为,画出示意图,直接写出 k的取值范围【答案】(1),;(2)(,),(,);(3)或【分析】(1)过点作直线交于点,过点作轴交于点,过点作轴交于点,连接,分别求出,根据“斜射点”的判别条件,分别进行判别即可;(2)过点作的切线,交于点 ,根据中, ,可求得点 的坐标是(,),可知,满足
15、,点是 的“斜射点”;在 上取,并过 作 交于点 ,可求得 的坐标是(-1,0),设过,两点的直线是 ,并交 于点,可求出点的坐标是( , ),根据(1)中的求法可知,可得 是 的“斜射点”;(3)当时,一次函数图像向上,过点(-1,0)交 于点,并,可得是等边三角形,根据(1)中 的求法可知,点的坐标是(, ),可求出得: ,则有当满足过点并且是的“斜射点”时,同理可得,当 时,点的坐标是(, ),可得满足过点 并且是的“斜射点”时,【详解】解:(1)过点作直线交于点 ,,过点作 轴交于点,过点作轴交 于点,连接,的半径为1,即,轴,的坐标是 轴垂直平分,由勾股定理可得:,满足,点是的“斜射
16、点”;轴,的坐标是 轴垂直平分,由勾股定理可得:,根据中,过点的所有弦中,垂直半径的弦最短可知,过点的所有弦都大于 ,因此点不满足题意,点不是是的“斜射点”;由图中图像可知,即有:故满足,点是的“斜射点”;综上所述,点,是的“斜射点”;(2)如图示,过点作的切线,交于点 ,在中,,设点的坐标是(,),则有:,(点在第二象限,取负值),(点在第二象限,取正值),点的坐标是(,),满足,点是的“斜射点”,即点B的坐标可以是(, );在上取,并过 作交 于点 ,根据(1)中的求法可知, 的坐标是(-1,0),设过,两点的直线是,并交于点,解之得 ,过,两点的直线是,设点的坐标是(,),则有 ,解之得
17、或 ,即点的坐标是(,),根据(1)中的求法可知,即满足,点是的“斜射点”,即点B的坐标可以是(, );综上所述,即点B的坐标可以是(,),( ,);(3)如图示,当时,一次函数图像向上,过点(-1,0)交于点 ,并,是等边三角形,根据(1)中的求法可知,点的坐标是(,),解之得:,当满足过点并且是的“斜射点”时,同理可得,当时,点的坐标是(, ),满足过点并且是的“斜射点”时,【点睛】本题是圆的综合题,主要考查了圆的切线的性质,勾股定理,等边三角形的判定与性质,弦长的性质,点与坐标的关系,方程组的解法,“斜射点”的定义的理解等知识点,熟悉相关性质是解题的关键8对于平面内的点P和图形M,给出如
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