专题24 正方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、正方形存在性问题巩固练习1如图,抛物线yax2+bx+5过点(1,2)、(4,5),交y轴于点B,直线AB经过抛物线顶点A,交x轴于点C,请解答下列问题:(1)求抛物线的解析式;(2)点Q在平面内,在第一象限内是否存在点P,使以A,B,P,Q为顶点的四边形是正方形?若存在,直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)把已知点的坐标代入抛物线解析式即可求得a、b的值,可求得抛物线解析式;(2)可先求得A、B两点的坐标,可求得AB长度,分别过A、B两点作AB的垂线,则点P可以在这两条直线上,且PAAB或PBAB,分别求得两垂线的解析式,设出点P的坐标,再根据线段相等可列出方程,可求得点P
2、的坐标【解答】解:(1)抛物线yax2+bx+5过点(1,2)、(4,5),-a+b+5=2-16a+4b+5=5,解得a=-1b=-4,抛物线解析式为yx24x+5;(2)在yx24x+5中,令x0可得y5,B(0,5),yx24x+5(x2)2+1,A(2,1),AB=22+(1-5)2=25,设直线AB解析式为ykx+n,则有2k+n=1n=5,解得k=-2n=5,直线AB解析式为y2x+5,当PAAB时,如图1,可设直线PA解析式为y=12x+m,把A(2,1)代入可得1+m1,解得m0,直线PA解析式为y=12x,可设点P坐标为(x,12x),PA=(x-2)2+(12x-1)2,四
3、边形PABQ为正方形,PAAB,即(x-2)2+(12x-1)2=25,解得x2或x6点P在第一象限内,x2不符合题意,舍去,故x6,此时P点坐标为(6,3);当PBAB时,如图2,可设直线PB解析式为y=12x+s,把B(0,5)代入可得s5,直线PB解析式为y=12x+5,可设P点坐标为(x,12x+5),PB=x2+(12x+5-5)2,同理可得x2+(12x+5-5)2=25,解得x4(舍去)或x4,此时P点坐标为(4,7),当AB是正方形的对角线时,因为等P在第一象限,可得P(3,4),综上可知存在满足条件的点P,其坐标为(6,3)或(4,7)或(3,4)【点评】本题为二次函数的综合
4、应用,涉及待定系数法、二次函数的性质、勾股定理、正方形的性质、方程思想及分类讨论思想等知识点在(1)中注意待定系数法的应用步骤,在(2)中确定出P点的位置是解题的关键,注意利用正方形的性质列方程本题考查知识点较多,综合性较强,但难度不大2如图,在矩形ABCD中,AB16cm,AD6cm,动点P,Q分别从点A,C同时出发,点P以每秒3cm的速度向点B移动,点Q以每秒2cm测得速度向点D移动,当点P到达点B处时,两点均停止移动(1)P,Q两点出发多长时间,线段PQ的长度为10cm?(2)是否存在某一时刻,使四边形PBCQ为正方形?若存在,求出该时刻;若不存在,请说明理由【分析】(1)过点P作PHC
5、D,利用勾股定理解答即可;(2)利用正方形的性质进行解答即可【解答】解:(1)过点P作PHCD于点H,HQ165t,PQ2PH2+HQ2,即102(165t)2+62,解得:t1=85,t2=245,答:P,Q两点出发85或245秒,线段PQ的长度为10cm;(2)四边形PBCQ是正方形,BPCQ,即163t2t,解得:t=165,CQ=2t=3256,不成立【点评】此题考查正方形的性质,关键是根据利用正方形的性质进行解答3如图,在ABCD中,AB4,BC8,B60,点P以每秒2个单位速度,从点B出发沿射线BA方向运动,同时直线l以每秒1个单位速度,从CD出发沿射线CB方向运动,分别交BC,A
6、C于点G,H,连结PG,设运动的时间为t,当G与B重合时,运动停止(1)当t为何值时,以P,G,H,A为顶点的四边形是平行四边形;(2)在运动过程中,是否存在以P,G,H,A为顶点的四边形是正方形?若存在,请求出t的值;若不存在,请说明理由【分析】(1)当PAGH时,以P,G,H,A为顶点的四边形是平行四边形,列出方程即可解决(2)不存在,根据(1)中的两种情形进行证明【解答】解:(1)当PAGH时,以P,G,H,A为顶点的四边形是平行四边形,如图取BC中点M,连接AM,AB4,BMMC4,ABC60,ABM是等边三角形,AMMC4,AMB60,MACMCA,AMBMAC+MCA,BCA30,
7、BAC90,ABGH,GHCBAC90PA42t或2t4,GH=12CG=12t由题意:42t=12t或2t4=12t,t=85或83,(2)不存在理由如下:由(1)可知t=85时 四边形APGH是平行四边形,PAH90,四边形APGH是矩形,GH=45,PG=1635,GHPG,四边形APGH不是正方形t=83时,点P在BA的延长线上,四边形PAGH显然不是正方形【点评】本题考查平行四边形的判定和性质、正方形的判定和性质,解决问题的关键是用方程的思想思考问题,属于中考常考题型4如图,在平面直角坐标系中,点A、点B分别在y轴、x轴的正半轴上,且满足OA-30+(OB40)20,若点P从A点出发
8、,以每秒2个单位长度的速度沿线段AO运动,同时点Q从B点出发,以每秒5个单位长度的速度沿线段BA运动,连接PQ,点P,Q的运动时间为t秒(1)求直线AB的解析式;(2)设APQ的面积为S,当t为何值时,S64?(3)点N在x轴上,在坐标平面上是否存在点M,使以点M,P,Q,N为顶点的四边形在某一时刻为正方形?若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)先求出方程的根,得出A、B两点的坐标,然后根据待定系数法求得即可;(2)根据题意得出AP2t,AQ505t,作QMOA于M,根据三角形相似等边成比例求得QM=45(50t),根据三角形面积公式即可求得APQ的面积S与t的函数关
9、系,把S64代入即可求得t的值;(3)分别作QGOB,QHOA,MKy轴,MLx轴,根据题意得四边形OGQH是正方形,NGPHMKML,根据三角函数得出QGQB=OAAB=3050=35,BGQB=OBAB=45,即可求得QG3t,BG4t,得出3t404t,求得t=407,求得AP,OP的值,即可求得PH的值,从而求得NGPHMKML=507,即可得出M点的坐标【解答】解:(1)OA-30+(OB40)20,OA30,OB40,A(0,30),B(40,0),设直线AB的解析式为ykx+b,b=3040k+b=0,解得k=-34b=30直线AB的解析式为y=-34x+30;(2)由题意得,A
10、P2t,AQ505t作QMOA于M,如图1,ANQAOB,QMOB=AQAB,即QM40=50-5t50,QM=45(505t),S=12APQM=122t45(505t)4t2+40t;把S64代入得,644t2+40t,解得t2或8,0t15,故当t2或8时,S64;(3)如图2,分别作QGOB,QHOA,MKy轴,MLx轴,由四边形PQNM是正方形,则四边形OGQH是正方形,NGPHMKML,QGOB,QGQB=OAAB=3050=35,BGQB=OBAB=45QB5t,QG3t,BG4t,OG404t,3t404t,t=407,AP2t=807,QG=1207,OH=1207,PH30
11、-807-1207=107,NGPHMKML=107,M(-107,107)【点评】本题是一次函数的综合题,考查了待定系数法求一次函数的解析式,三角形相似的判定和性质,直角三角函数的应用,正方形的性质,三角形全等的性质等,作出辅助线构建直角三角形是解题的关键5如图,在平面直角坐标系中,O是坐标原点,点A的坐标是(1,3),点P的坐标是(0,b)(b0)直线AP交x轴于点B,记点P关于x轴的对称点为P,点Q为x轴上一动点(1)当b1时,求OB的长;(2)当0b3时,用含b的代数式表示OB的长;(3)是否存在四边形PBPQ,使四边形PBPQ为正方形?若存在,请求出所有满足条件的b和点Q的坐标;若不
12、存在,请说明理由【分析】(1)根据b的值表示出直线AP解析式,把A坐标代入求出k的值,确定出AP解析式,进而得出B坐标,确定出OB的长;(2)设出AP解析式为ykx+b,把A坐标代入表示出k,即可表示出OB的长;(3)存在四边形PBPQ,使四边形PBPQ为正方形,若四边形PBPQ为正方形,则有OBOPOPOQ,列出关于b的方程,求出方程的解得到b的值,即可确定出Q坐标【解答】解:(1)由b1,得到P(0,1),设直线AP解析式为ykx+1,把A(1,3)代入得:3k+1,解得:k2,直线OP解析式为y2x+1,令y0,得到x=-12,B(-12,0),即OB=12;(2)根据题意得:直线AP解
13、析式为ykx+b,把(1,3)代入得:3k+b,即k3b,直线解析式为y(3b)x+b,令y0,得到x=bb-3,即OB=-bb-3;(3)存在四边形PBPQ,使四边形PBPQ为正方形,理由为:若四边形PBPQ为正方形,则有OBOPOPOQ,即-bb-3=b,解得:b2,则b2,Q(2,0)【点评】此题属于一次函数综合题,涉及的知识有:待定系数法确定一次函数解析式,坐标与图形性质,正方形的性质,以及一次函数的性质,熟练掌握待定系数法是解本题的关键6如图,在平面直角坐标系中,四边形OABC为矩形,点A、点C分别在y轴、x轴的正半轴上,OA,OC的长分别是方程x27x+120的两根(OAOC)P为
14、直线AB上一动点,直线PQOP交直线BC于点Q(1)求点B的坐标;(2)当点P在线段AB上运动(不与A,B重合)时,设点P的横坐标为m,线段CQ的长度为l求出l关于m的函数解析式;(3)在坐标平面内是否存在点D,使以O、P、Q、D为顶点的四边形为正方形?若存在,请直接写出D点的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)通过解方程求出线段的长度,利用矩形的性质得到AB4,BC3,求得B(4,3);(2)因为点P在线段AB上,点P的横坐标为m,用m表示出AP的长度,利用相似三角形的性质列出比例式求出l关于m的函数解析式;(3)如图,过点D作DEOC于E,由以O、P、Q、D为顶点的四边形为正方形,得到
15、OPPQOD,通过三角形全等,对应边相等求得APm1,再根据另一对三角形全等得到点D的坐标【解答】解:(1)解方程x27x+120得:x13,x24,OA3,OC4,A(0,3),C(4,0),四边形OABC为矩形,AB4,BC3,B(4,3);(2)点P在线段AB上,点P的横坐标为m,APm,CQl,BQ3l,OAPBOPQ90,APO+BPQAPO+AOP90,APOBPQ,APOBPQ,APBQ=AOPB,即m3-l=34-m,l=13m2-43m+3;(3)存在,如图,过点D作DEOC于E,四边形ODQP是正方形,OPPQOD,在AOP与BPQ中,AOP=BPQOAP=BPO=PQ,A
16、OPBPQ(AAS),PBOA3,APBP1,在AOP与OED中,AOP=EODOAP=OEDOP=OD,AOPOEP(AAS),OEAO3,DEAP1,D(3,1)若点P在点B的右边,同理可得D(3,7)综上所述D(3,1)或(3,7)【点评】本题考查了在平面直角坐标系中求点的坐标,相似三角形的判定和性质,全等三角形的判定与性质,特别是(3)正确的画出图形是解题的关键7在平面直角坐标系中,直线AB的解析式为y2x+12,点C是线段AB的中点(1)如图,求直线OC的解析式;(2)点D从点O出发,沿射线OC方向运动,速度为每秒5个单位,过点D作x轴的垂线,交直线AB于点E,设EDC的面积为S,点
17、D的运动时间为t,写出S与t的函数关系式,并写出自变量t的取值范围;(3)在(2)的条件下,当点D运动时间恰好为2秒时,点P为直线AD上的动点,在平面内,是否存在点Q,使以点O,A,P,Q为顶点的四边形为正方形?若存在,请求出Q点的坐标;若不存在,请说明理由【分析】(1)先由直线AB的解析式为y2x+12,求出A(6,0),B(0,12),再根据中点坐标公式得到线段AB的中点C的坐标为(3,6)然后利用待定系数法即可求出直线OC的解析式;(2)先求出点D运动到点C所需时间为:355=3秒,设EDx轴于点M根据直角三角形的性质得出OCAC,那么DOMOAB解直角DOM,求出OMODcosDOMt
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