专题23 矩形存在性问题巩固练习(基础)-冲刺2021年中考几何专项复习(解析版).docx
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1、矩形存在性问题巩固练习1如图,抛物线y=-13x2+43x+1与y轴交于点A,对称轴交x轴于点B,连AB,点P在y轴上,点Q在抛物线上,是否存在点P和Q,使四边形ABPQ为矩形?若存在,求点Q的坐标【分析】先令x0,求出y的值得到AO的长度,根据对称轴解析式求出OB的长度,根据矩形的四个角都是直角可得ABP90,然后求出BAOPBO,从而得到AOB和BOP相似,利用相似三角形对应边成比例求出OP的长度,再根据矩形的对称性求出矩形的中心C的坐标,然后求出点Q的坐标,再根据二次函数图象上点的坐标特征把点Q的坐标代入抛物线解析式进行验证即可【解答】解:存在点P和点Q,使四边形ABPQ为矩形,理由如下
2、:令x0,则y1,AO1,抛物线对称轴为直线x=-432(-13)=2,OB2,四边形ABPQ为矩形,ABO+PBOABP90,BAO+ABO90,BAOPBO,又AOBBOP90,AOBBOP,AOOB=OBOP,即12=2OP,解得OP4,点P的坐标为(0,4),AP的中点,即矩形的中心C的坐标是(0,1.5),设点Q(x,y),则x+22=0,y+02=-1.5,解得x2,y3,点Q的坐标为(2,3),当x2时,y=-13(2)2+43(2)+1=-43-83+14+13,点Q在抛物线y=-13x2+43x+1上,故存在点Q(2,3),使四边形ABPQ为矩形,点Q的坐标为(2,3)【点评
3、】本题是二次函数综合题型,主要利用了矩形的性质,相似三角形的判定与性质,中心对称的点的坐标求出以及二次函数图象上点的坐标特征,利用中心对称求出点Q的坐标是解题的关键2在平面直角坐标系中,ACO90把AO绕O点顺时针旋转90得OB,连接AB,作BDx轴于D,点A的坐标为(3,1)(1)求直线AB的解析式;(2)若AB中点为M,连接CM,点P是射线CM上的动点,过点P作x轴的垂线交x轴于点Q,设点P的横坐标为t,PQO的面积为S(S0),求S与t的函数关系式,并直接写出自变量t的取值范围;(3)在(2)的条件下,动点P在运动过程中,是否存在P点,使以P、O、B、N(N为平面上一点)为顶点的四边形是
4、矩形?若存在,请直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)先证明AOCOBD,得出ACOD1,OCBD3,B(1,3),设直线AB的解析式为:ykx+b,把点A(3,1),B(1,3)代入得出方程组,解方程组求出k、b,即可得出直线AB的解析式;(2)先求出M的坐标,再求出直线CM的解析式,得出P的坐标,即可得出S与t的函数关系式以及t的取值范围;(3)分两种情况:点P为直线OA与CM的交点时,由直线OA和CM的解析式组成方程组,解方程组即可求出P的坐标;作BPOB交CM于P,求出直线BP的解析式,再求出直线BP与CM的交点坐标即可【解答】解:(1)根据题意得:OAOB,AOB90
5、,OC3,AC1,C(3,0),AOC+BOD90,BDx轴于D,BDO90,OBD+BOD90,AOCBOD,在AOC和OBD中,ACO=BDO=90AOC=BODOA=OB,AOCOBD(AAS),ACOD1,OCBD3,B(1,3),设直线AB的解析式为:ykx+b,把点A(3,1),B(1,3)代入得:-3k+b=1k+b=1,解得:k=12,b=52,直线AB的解析式为:y=12x+52;(2)M是AB的中点,A(3,1),B(1,3),M(1,2),设直线CM的解析式为:yax+c,把点C(3,0),M(1,2)代入得:-3a+c=0-a+c=2,解得:a1,c3,直线CM的解析式
6、为:yx+3,设P的坐标为(t,t+3),则PQO的面积S=12t(t+3)=12t2+32t,点P是射线CM上的动点,t3,S=12t2+32t(t3);(3)存在,点P坐标为(-94,34),或(14,134);理由如下:分两种情况讨论:点P为直线OA与CM的交点时;A(3,1),直线OA的解析式为:y=-13x,解方程组y=-13xy=x+3 得:x=-94y=34,P(-94,34);作BPOB交CM于P,如图所示:则OBP90,AOB90,BPOA,设直线BP的解析式为:y=-13x+b,把点B(1,3)代入得:b=103,直线BP的解析式为:y=-13x+103,解方程组y=x+3
7、y=-13x+103 得:x=14y=134,P(14,134);当OPB90时,易知P(1,2)或(0,3),都符合题意;综上所述:存在P点,使以P、O、B、N(N为平面上一点)为顶点的四边形是矩形,点P坐标为P(-94,34),或(14,134)或(1,2)或(0,3)【点评】本题是一次函数综合题目,考查了全等三角形的判定与性质、用待定系数法求一次函数的解析式、二元一次方程组的解法等知识,本题难度较大,综合性强,特别是(3)中,需要通过分类讨论,求出两条直线的交点才能得出结果3已知在平面直角坐标系中,ABC的顶点A、B、C的坐标分别为(1,0)(3,0)(0,3),将直线AC绕原点O顺时针
8、旋转180成为直线l(1)求直线l的解析式;(2)设直线l交y轴于点D,动点P从点D出发以每秒1个单位速度沿直线l向斜上方运动点P运动的时间为t秒,连接PO、PB,设POB的面积为S,求S与t的函数关系式,并求出自变量t的取值范围;(3)在(2)的条件下,过点B作EBAB,EB交直线l于点E,在点P出发时,点Q也从点E同时出发,沿直线l向斜下方匀速运动,点Q运动的速度大于点P运动的速度,则在直线l上是否存在这样P、Q两点,使P、Q两点与A、B、C三点中的两点为顶点的四边形为矩形(非正方形)?若存在,请求出点Q的运动速度;若不存在,请说明理由【分析】(1)求得A和C关于原点O的对称点的坐标,利用
9、待定系数法即可求解;(2)分P在线段DF上和在DF的延长线上两种情况进行讨论,求得P的纵坐标,利用三角形的面积公式求解;(3)首先证明ABC是直角三角形,则ADBD,过A作ANDF于点N,BC与DF相交于点M,则P、Q只能是D或M或N中的点,然后进行讨论即可【解答】解:(1)A和C关于O的对称点分别是(1,0)和(0,-3),设直线l的解析式是ykx+b,则k+b=0b=-3,解得:k=3b=-3,则直线l的解析式是:y=3x-3;(2)D的坐标是(0,-3),设直线l与x轴的交点是F,则F的坐标是(1,0),则DF=(3)2+12=2,sinODF=12,则ODF30,当P在线段DF上时,即
10、0t2时,DGDPcosODF=32t,则OG=3-32t,则S=12OBOG=123(3-32t)=-332t+332;当P在DP的延长线上时,即t2时,PFt2,则P到x轴的距离是:PFsin60=32(t2),则S=12332(t2)=334t-332;(3)在y=3x-3中,令x3,则y33-3=23,则E的坐标是(3,23)A、B、C的坐标分别为(1,0)(3,0)(0,3),AC=12+(3)2=2,BC=(3)2+32=23,AB4,ABC是直角三角形,ACB90,ACO30,CAO60,又DF与AC关于原点O对称,ADB90,OAD60,ADO30,Q在D点,P在Q关于F对称点
11、时,AQBP时矩形,则P运动的时间是4秒,Q运动的距离是DE=32+(23+3)2=6,则Q运动的速度是32单位长度/秒;过A作ANDF于点N,BC与DF相交于点Ml与AC关于O对称,BCDF,在直角BMF中,BF2,则MF2sin301,在直角ANF中,AF2,NFAFsin301,则当P到N时,Q到M时,四边形APQC是矩形,则DN211,则t1,Q运动的距离是ME23cos302332=3,则Q运动的速度是3单位长度/秒;当P到M,Q到N时,四边形AQNC是矩形,DPDM3,则t3,Q运动的距离是ENEF+NF=22+(23)2+15,则速度是53单位长度/秒总之,Q的速度是32单位长度
12、/秒或3单位长度/秒或53单位长度/秒【点评】本题是待定系数法求函数解析式,中心对称的性质以及三角函数的综合应用,正确确定P、Q能取得的点的位置是关键4如图,在平面直角坐标系中,直线AB与x轴、y轴分别交于点A(6,0),B(0,8)点C的坐标为(0,m),过点C作CEx轴,交AB于点E,点D为x轴上的一动点,连结CD,DE,以CD,DE为边作CDEF点D在整个运动过程中,若存在唯一的位置,使得CDEF为矩形,请求出所有满足条件的m的值【分析】使得CDEF为矩形,则CDE90,故以CE为直径作圆,与x轴相切即可【解答】解:设直线AB的解析式为ykx+b,直线AB与x轴、y轴分别交于点A(6,0
13、),B(0,8),6k+b=0b=8,解得k=-43b=8,直线AB的解析式为y=-43x+8,点C的坐标为(0,m),过点C作CEx轴,E(34(8m),m),使得CDEF为矩形,则以CE为直径作圆,与x轴相切取CE的中点P,过P作PGx轴于点G则PG=12CE=38(8m),|38(8m)|m解得m=2411或m=-245所有满足条件的m的值为2411或-245【点评】本题考查了矩形的判定,待定系数法求一次函数的解析式,一次函数图象上点的坐标特征,得出P点的坐标是解题的关键5如图,在平面直角坐标系中,点A,B的坐标分别是(5,0),(0,5),动点P从点O出发,沿x轴正方向以每秒1个单位的
14、速度运动,同时动点C从点B出发,沿射线BO方向以每秒1个单位的速度运动,以CP,CO为邻边构造平行四边形PCOD在线段OP延长线上一动点E,且满足PEAO(1)当点C在线段OB上运动时,求证:四边形ADEC为平行四边形;(2)点P在运动过程中,是否存在某个时刻t(秒),使得四边形ADEC是矩形?若存在,求t的值;若不存在,请说明理由【分析】(1)连接CD交AE于F,根据平行四边形的性质得到CFDP,OFPF,根据题意得到AFEF,又CFDP,根据平行四边形的判定定理证明即可;(2)当四边形ADEC是矩形时,ACE90,根据相似三角形的性质列方程即可得到结论【解答】(1)证明:连接CD交AE于F
15、,四边形PCOD是平行四边形,CFDF,OFPF,PEAO,AFEF,又CFDF,四边形ADEC为平行四边形;(2)存在,理由:当四边形ADEC是矩形时,ACE90,OCAE,ACOCEO,AOOC=OCOE,点A,B的坐标分别是(5,0),(0,5),OAOB5,OC5t,OE5+t,55-t=5-t5+t,解得:t0或t15,当t0或t15时,四边形ADEC是矩形【点评】本题考查的是坐标和图形、平行四边形的判定和性质、二次函数解析式的求法、锐角三角函数知识的综合运用,正确运用分情况讨论思想和数形结合思想是解题的关键6已知二次函数yax22ax3a(a为常数,a0)的图象与x轴交于A、B两点
16、(点A在点B的左侧)与y轴交于点C,点F是对称轴上的点,在抛物线上是否存在点G,使四边形BCGF为矩形?若存在,求出点G的坐标;若不存在,请说明理由【分析】设对称轴交x轴于D,过G点作GH对称轴于H,易证得易证得BDFCOB,FHGCOB,根据三角形相似的性质得出G的纵坐标为2a-3a,根据全等三角形的性质得出G(2,5a),解2a-3a5a,求得a的值,从而求得G的坐标为(2,52)【解答】解:存在点G,使四边形BCGF为矩形,设对称轴交x轴于D,过G点作GH对称轴于H,由二次函数yax22ax3a(a为常数,a0)可知C(0,3a),OC3a,令y0,则ax22ax3a0,解得x13,x2
17、1,A(1,0),B(3,0),OB3,对称轴为直线x=-1+32=1,OD1,BD2,四边形BCGF为矩形,CBF90,FBD+CBOOCB+CBO90,FDBOCB,FDBBOC90,BDFCOB,DFOB=BDOC,即DF3=23a,DF=2a,四边形BCGF为矩形,BCFG,GFBFBC90,FGH+GFHGFH+BFDBFD+FBDFBD+CBOCBO+OCB90,FGHCBO,GFHOCB,在FHG和COB中FGH=CBOFG=BCGFH=OCB FHGCOB(ASA),GHOB3,FHOC3a,DH=2a-3a,G点的横坐标为2,把x2代入yax22ax3a(a为常数,a0)得,
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