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直角三角形的存在性问题2019
解直角三角形的存在性问题,一般分三步走,第一步寻找分类标准,第二步列方程,第三步解方程并验根. 一般情况下,按照直角顶点或者斜边分类,然后按照三角比或勾股定理列方程.有时根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半列方程更简便.
解直角三角形的问题,常常和相似三角形、三角比的问题联系在一起.
如果直角边与坐标轴不平行,那么过三个顶点作与坐标轴平行的直线,可以构造两个新的相似直角三角形,这样列比例方程比较简便.
在平面直角坐标系中,两点间的距离公式常常用到.
怎样画直角三角形的示意图呢?如果已知直角边,那么过直角边的两个端点画垂线,第三个顶点在垂线上;如果已知斜边,那么以斜边为直径画圆,直角顶点在圆上(不含直径的两个端点).
1, 如图,在△ABC中,AB=AC=10,cos∠B= .D、E为线段BC上的两个动点,且DE=3(E在D右边),运动初始时D和B重合,当E和C重合时运动停止.过E作EF//AC交AB于F,连结DF.设BD=x,如果△BDF为直角三角形,求x的值.
2, 如图,已知A、B是线段MN上的两点,,,.以A为中心顺时针旋转点M,以B为中心逆时针旋转点N,使M、N两点重合成一点C,构成
△ABC,设AB=x,若△ABC为直角三角形,求x的值.
3,如图,已知在平面直角坐标系中,点A的坐标为(-2, 0),点B是点A关于原点的对称点,P是函数图象上的一点,且△ABP是直角三角形,求点P的坐标.
4,如图,在平面直角坐标系中,直线l经过点A(2,﹣3),与x轴交于点B,且与直线平行.
(1)求:直线l的函数解析式及点B的坐标;
(2)如直线l上有一点M(a,﹣6),过点M作x轴的垂线,交直线于点N,在线段MN上求一点P,使△PAB是直角三角形,请求出点P的坐标.
5,(2016•绍兴) 如图,在矩形ABCD中,点O为坐标原点,点B的坐标为(4,3),点A、C在坐标轴上,点P在BC边上,直线l1:y=2x+3,直线l2:y=2x﹣3.
(1)分别求直线l1与x轴,直线l2与AB的交点坐标;
(2)已知点M在第一象限,且是直线l2上的点,若△APM是等腰直角三角形,求点M的坐标;
6,(2017•达州)如图1,点A坐标为(2,0),以OA为边在第一象限内作等边△OAB,点C为x轴上一动点,且在点A右侧,连接BC,以BC为边在第一象限内作等边△BCD,连接AD交BC于E.
(1)①直接回答:△OBC与△ABD全等吗?②试说明:无论点C如何移动,AD始终与OB平行;
(2)当点C运动到使AC2=AE•AD时,如图2,经过O、B、C三点的抛物线为y1.试问:y1上是否存在动点P,使△BEP为直角三角形且BE为直角边?若存在,求出点P坐标;若不存在,说明理由;
(3)在(2)的条件下,将y1沿x轴翻折得y2,设y1与y2组成的图形为M,函数y=x+m的图象l与M有公共点.试写出:l与M的公共点为3个时,m的取值.
7,(2017•上海)如图,已知⊙O的半径长为1,AB、AC是⊙O的两条弦,且AB=AC,BO的延长线交AC于点D,联结OA、OC.(1)求证:△OAD∽△ABD;(2)当△OCD是直角三角形时,求B、C两点的距离;(3)记△AOB、△AOD、△COD 的面积分别为S1、S2、S3,如果S2是S1和S3的比例中项,求OD的长.
8.(2018•黄浦区二模)如图,四边形ABCD中,∠BCD=∠D=90°,E是边AB的中点.已知AD=1,AB=2.
(1)设BC=x,CD=y,求y关于x的函数关系式,并写出x的取值范围;
(2)当∠B=70°时,求∠AEC的度数;(3)当△ACE为直角三角形时,求边BC的长.
9.(2018•大庆)如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点,B点坐标为(4,0),与y轴交于点C(0,4).(1)求抛物线的解析式;(2)点P在x轴下方的抛物线上,过点P的直线y=x+m与直线BC交于点E,与y轴交于点F,求PE+EF的最大值;(3)点D为抛物线对称轴上一点.
①当△BCD是以BC为直角边的直角三角形时,直接写出点D的坐标;
②若△BCD是锐角三角形,直接写出点D的纵坐标n的取值范围.
10.(2018•沈阳)如图,在平面直角坐标系中,抛物线C1:y=ax2+bx﹣1经过点A(﹣2,1)和点B(﹣1,﹣1),抛物线C2:y=2x2+x+1,动直线x=t与抛物线C1交于点N,与抛物线C2交于点M.
(1)求抛物线C1的表达式;(2)直接用含t的代数式表示线段MN的长;
(3)当△AMN是以MN为直角边的等腰直角三角形时,求t的值;
(4)在(3)的条件下,设抛物线C1与y轴交于点P,点M在y轴右侧的抛物线C2上,连接AM交y轴于点K,连接KN,在平面内有一点Q,连接KQ和QN,当KQ=1且∠KNQ=∠BNP时,请直接写出点Q的坐标.
直角三角形的存在性问题2019答案
1, 如图1-1,在△ABC中,AB=AC=10,cos∠B=.D、E为线段BC上的两个动点,且DE=3(E在D右边),运动初始时D和B重合,当E和C重合时运动停止.过E作EF//AC交AB于F,连结DF.设BD=x,如果△BDF为直角三角形,求x的值.
图1-1
【解析】△BDF中,∠B是确定的锐角,那么按照直角顶点分类,直角三角形BDF存在两种情况.如果把夹∠B的两条边用含有x的式子表示出来,分两种情况列方程就可以了.
如图1-2,作AH⊥BC,垂足为H,那么H是BC的中点.
在Rt△ABH中,AB=10,cos∠B=,所以BH=8.所以BC=16.
由EF//AC,得,即.所以BF=.
图1-2 图1-3 图1-4
①如图1-3,当∠BDF=90°时,由,得.
解方程,得x=3.
②如图1-4,当∠BFD=90°时,由,得.
解方程,得.
我们看到,在画示意图时,无须受到△ABC的“限制”,只需要取其确定的∠B.
2, 如图2-1,已知A、B是线段MN上的两点,,,.以A为中心顺时针旋转点M,以B为中心逆时针旋转点N,使M、N两点重合成一点C,构成
△ABC,设AB=x,若△ABC为直角三角形,求x的值.
图2-1
【解析】△ABC的三边长都可以表示出来,AC=1,AB=x,BC=3-x.
如果用斜边进行分类,每条边都可能成为斜边,分三种情况:
①若AC为斜边,则,即,此方程无实根.
②若AB为斜边,则,解得(如图2-2).
③若BC为斜边,则,解得(如图2-3).
因此当或时,△ABC是直角三角形.
图2-2 图2-3
3 ,如图3-1,已知在平面直角坐标系中,点A的坐标为(-2, 0),点B是点A关于原点的对称点,P是函数图象上的一点,且△ABP是直角三角形,求点P的坐标.
图3-1
【解析】A、B两点是确定的,以线段AB为分类标准,分三种情况.
如果线段AB为直角边,那么过点A画AB的垂线,与第一象限内的一支双曲线没有交点;过点B画AB的垂线,有1个交点.
以AB为直径画圆,圆与双曲线有没有交点呢?先假如有交点,再列方程,方程有解那么就有交点.如果是一元二次方程,那么可能是一个交点,也可能是两个交点.
由题意,得点B的坐标为(2,0),且∠BAP不可能成为直角.
①如图3-2,当∠ABP=90°时,点P的坐标为(2,1).
②方法一:如图3-3,当∠APB=90°时,OP是Rt△APB的斜边上的中线,OP=2.
设P,由OP2=4,得.解得.此时P(,).
图3-2 图3-3
方法二:由勾股定理,得PA2+PB2=AB2.
解方程,得.
方法三:如图3-4,由△AHP∽△PHB,得PH2=AH·BH.
解方程,得.
图3-4 图3-5
这三种解法的方程貌似差异很大,转化为整式方程之后都是(x2-2)2=0.这个四次方程的解是x1=x2=,x3=x4=,它的几何意义就是以AB为直径的圆与双曲线相切于P、P′两点(如图3-5).
4,如图,在平面直角坐标系中,直线l经过点A(2,﹣3),与x轴交于点B,且与直线平行.
(1)求:直线l的函数解析式及点B的坐标;
(2)如直线l上有一点M(a,﹣6),过点M作x轴的垂线,交直线于点N,在线段MN上求一点P,使△PAB是直角三角形,请求出点P的坐标.
【解答】解:(1)设直线l的解析式为y=kx+b(k≠0),
∵直线l平行于y=3x﹣ ∴k=3,∵直线l经过点A(2,﹣3),∴﹣3=2×3+b,b=﹣9,
∴直线l的解析式为y=3x﹣9,点B坐标为(3,0);
(2) ∵点M(a,﹣6)在直线l上,∴a=1,则可设点P(1,y),∵,
∴y的取值范围是﹣6≤y≤,当AB为斜边时,PA2+PB2=AB2,即1+(y+3)2+4+y2=10,解得y1=﹣1,y2=﹣2,∴P(1,﹣1),P(1,﹣2),
当PB为斜边时,PA2+AB2=PB2,即1+(y+3)2+10=4+y2,解得y=﹣,∴,
当PA为斜边时,PB2+AB2=PA2,即10+4+y2=1+(y+3)2,解得y=,(舍去),
∴综上所述,点P的坐标为P1(1,﹣1),P2(1,﹣2),P3
5,(2016•绍兴)如图,在矩形ABCD中,点O为坐标原点,点B的坐标为(4,3),点A、C在坐标轴上,点P在BC边上,直线l1:y=2x+3,直线l2:y=2x﹣3.
(1)分别求直线l1与x轴,直线l2与AB的交点坐标;
(2)已知点M在第一象限,且是直线l2上的点,若△APM是等腰直角三角形,求点M的坐标;
(3)我们把直线l1和直线l2上的点所组成的图形为图形F.已知矩形ANPQ的顶点N在图形F上,Q是坐标平面内的点,且N点的横坐标为x,请直接写出x的取值范围(不用说明理由).
【分析】(1)根据坐标轴上点的坐标特征可求直线l1与x轴,直线l2与AB的交点坐标;
(2)分三种情况:①若点A为直角顶点时,点M在第一象限;若点P为直角顶点时,点M在第一象限;③若点M为直角顶点时,点M在第一象限;进行讨论可求点M的坐标;
(3)根据矩形的性质可求N点的横坐标x的取值范围.
【解答】解:(1)直线l1:当y=0时,2x+3=0,x=﹣
则直线l1与x轴坐标为(﹣,0)直线l2:当y=3时,2x﹣3=3,x=3
则直线l2与AB的交点坐标为(3,3);
(2)①若点A为直角顶点时,点M在第一象限,连结AC,
如图1,∠APB>∠ACB>45°,∴△APM不可能是等腰直角三角形,∴点M不存在;
②若点P为直角顶点时,点M在第一象限,如图2,过点M作MN⊥CB,交CB的延长线于点N,则Rt△ABP≌Rt△PNM,∴AB=PN=4,MN=BP,
设M(x,2x﹣3),则MN=x﹣4,∴2x﹣3=4+3﹣(x﹣4),x=,∴M(,);
③若点M为直角顶点时,点M在第一象限,如图3,
设M1(x,2x﹣3),过点M1作M1G1⊥OA,交BC于点H1,则Rt△AM1G1≌Rt△PM1H1,
∴AG1=M1H1=3﹣(2x﹣3),∴x+3﹣(2x﹣3)=4,x=2 ∴M1(2,1);
设M2(x,2x﹣3),同理可得x+2x﹣3﹣3=4,∴x=,∴M2(,);
综上所述,点M的坐标为(,),(2,1),(,);
6,(2017•达州)如图1,点A坐标为(2,0),以OA为边在第一象限内作等边△OAB,点C为x轴上一动点,且在点A右侧,连接BC,以BC为边在第一象限内作等边△BCD,连接AD交BC于E.
(1)①直接回答:△OBC与△ABD全等吗?
②试说明:无论点C如何移动,AD始终与OB平行;
(2)当点C运动到使AC2=AE•AD时,如图2,经过O、B、C三点的抛物线为y1.试问:y1上是否存在动点P,使△BEP为直角三角形且BE为直角边?若存在,求出点P坐标;若不存在,说明理由;
(3)在(2)的条件下,将y1沿x轴翻折得y2,设y1与y2组成的图形为M,函数y=x+m的图象l与M有公共点.试写出:l与M的公共点为3个时,m的取值.
.
【解答】解:(1)①△OBC与△ABD全等,
理由是:如图1,∵△OAB和△BCD是等边三角形,∴∠OBA=∠CBD=60°,
OB=AB,BC=BD,∴∠OBA+∠ABC=∠CBD+∠ABC,即∠OBC=∠ABD,
∴△OBC≌△ABD(SAS);
②∵△OBC≌△ABD,∴∠BAD=∠BOC=60°,∴∠OBA=∠BAD,∴OB∥AD,
∴无论点C如何移动,AD始终与OB平行;
(2)如图2,∵AC2=AE•AD,∴,∵∠EAC=∠DAC,∴△AEC∽△ACD,
∴∠ECA=∠ADC,∵∠BAD=∠BAO=60°,∴∠DAC=60°,
∵∠BED=∠AEC,∴∠ACB=∠ADB,∴∠ADB=∠ADC,
∵BD=CD,∴DE⊥BC,
Rt△ABE中,∠BAE=60°,∴∠ABE=30°,∴AE=AB=×2=1,
Rt△AEC中,∠EAC=60°,∴∠ECA=30°,∴AC=2AE=2,∴C(4,0),
等边△OAB中,过B作BH⊥x轴于H,∴BH==,∴B(1,),
设y1的解析式为:y=ax(x﹣4),把B(1,)代入得:=a(1﹣4),
a=﹣,∴设y1的解析式为:y1=﹣x(x﹣4)=﹣x2+x,
过E作EG⊥x轴于G,Rt△AGE中,AE=1,∴AG=AE=,EG==,
∴E(,),
设直线AE的解析式为:y=kx+b,
把A(2,0)和E(,)代入得:,解得:,
∴直线AE的解析式为:y=x﹣2,
则,解得:,,
∴P(3,)或(﹣2,﹣4);
由(2)知:OB∥AD,∴∠OBE=∠AEC=90°,∴△OBE是直角三角形,
∴P在点O处时,也符合条件,
综上所述,点P的坐标为:(3,)或(﹣2,﹣4)或(0,0);
(3)如图3,
y1=﹣x2+x=﹣(x﹣2)2+,顶点(2,),
∴抛物线y2的顶点为(2,﹣),∴y2=(x﹣2)2﹣,
∵直线y=x+m和组成图形M的抛物线y1有两个交点或一个交点或没有交点,
抛物线y2有两个交点或一个交点或没有交点,
要图象M和直线y=x+m只有3个交点,则直线y=x+m和y1或y2相切,
当y2与l相切时,直线l与y2只有一个公共点,即:l与图形M有3个公共点,
则,=﹣,
x2﹣7x﹣3m=0,△=(﹣7)2﹣4×1×(﹣3m)=0,m=﹣,
当y1与l相切时,直线l与y1只有一个公共点,l与图形M有3个公共点,
∴,∴x2﹣x+3m=0,∴△=1﹣12m=0,∴m=,
当直线经过(0,0)或(4,0)时,也符合题意,此时m=0或﹣4
∴当l与M的公共点为3个时,m的取值是:m=﹣或m=或0或﹣4.
【点评】本题是二次函数与三角形的综合题,考查了等边三角形的性质、三角形全等和相似的性质和判定、平行线的判定、两函数的交点问题、翻折变换、利用待定系数法求函数的解析式等知识,比较复杂,计算量大,尤其是第三问,利用数形结合的思想有助于理解题意,解决问题.
7,(2017•上海)如图,已知⊙O的半径长为1,AB、AC是⊙O的两条弦,且AB=AC,BO的延长线交AC于点D,联结OA、OC.
(1)求证:△OAD∽△ABD;
(2)当△OCD是直角三角形时,求B、C两点的距离;
(3)记△AOB、△AOD、△COD 的面积分别为S1、S2、S3,如果S2是S1和S3的比例中项,求OD的长.
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【专题】16 :压轴题.
【分析】(1)由△AOB≌△AOC,推出∠C=∠B,由OA=OC,推出∠OAC=∠C=∠B,由∠ADO=∠ADB,即可证明△OAD∽△ABD;
(2)如图2中,当△OCD是直角三角形时,需要分类讨论解决问题;
(3)如图3中,作OH⊥AC于H,设OD=x.想办法用x表示AD、AB、CD,再证明AD2=AC•CD,列出方程即可解决问题;
【解答】(1)证明:如图1中,
在△AOB和△AOC中,,∴△AOB≌△AOC,∴∠C=∠B,
∵OA=OC,∴∠OAC=∠C=∠B,∵∠ADO=∠ADB,∴△OAD∽△ABD.
(2)如图2中,①当∠ODC=90°时,
∵BD⊥AC,OA=OC,∴AD=DC,∴BA=BC=AC,∴△ABC是等边三角形,
在Rt△OAD中,∵OA=1,∠OAD=30°,∴OD=OA=,∴AD==,
∴BC=AC=2AD=.
②∠COD=90°,∠BOC=90°,BC==,
③∠OCD显然≠90°,不需要讨论.
综上所述,BC=或.
(3)如图3中,作OH⊥AC于H,设OD=x.
∵△DAO∽△DBA,∴==,∴==,
∴AD=,AB=,
∵S2是S1和S3的比例中项,∴S22=S1•S3,
∵S2=AD•OH,S1=S△OAC=•AC•OH,S3=•CD•OH,
∴(AD•OH)2=•AC•OH••CD•OH,
∴AD2=AC•CD,
∵AC=AB.CD=AC﹣AD=﹣,
∴()2=•(﹣),
整理得x2+x﹣1=0,解得x=或,
经检验:x=是分式方程的根,且符合题意,
∴OD=.
(也可以利用角平分线的性质定理:==,黄金分割点的性质解决这个问题)
【点评】本题考查圆的综合题、全等三角形的判定和性质、相似三角形的判定和性质、比例中项等知识,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,学会利用参数解决问题,属于中考压轴题.
8.(2018•黄浦区二模)如图,四边形ABCD中,∠BCD=∠D=90°,E是边AB的中点.已知AD=1,AB=2.
(1)设BC=x,CD=y,求y关于x的函数关系式,并写出x的取值范围;
(2)当∠B=70°时,求∠AEC的度数;
(3)当△ACE为直角三角形时,求边BC的长.
【分析】(1)过A作AH⊥BC于H,在△BAH中,依据勾股定理可得22=y2+(x﹣1)2,进而得出y=(0<x<3);
(2)取CD中点T,联结TE,则TE是梯形中位线,即可得出∠AED=∠ADE=∠DET=35°,由ET垂直平分CD,得∠CET=∠DET=35°,即可得到∠AEC=70°+35°=105°;
(3)分三种情况讨论:①∠AEC=90°,②∠CAE=90°,③∠ACE<∠DCB=90°,利用全等三角形的性质以及相似三角形的性质,即可得到边BC的长为2或.
【解答】解:(1)如图,过A作AH⊥BC于H,
由∠D=∠BCD=90°,得四边形ADCH为矩形,
在△BAH中,AB=2,∠BHA=90°,AH=y,HB=x﹣1,
∴22=y2+(x﹣1)2,则y=(0<x<3);
(2)如图,取CD中点T,联结TE,DE,则TE是梯形中位线,
∴ET∥AD,ET⊥CD,∴∠AET=∠B=70°,又AD=AE=1,
∴∠AED=∠ADE=∠DET=35°,由ET垂直平分CD,得∠CET=∠DET=35°,
∴∠AEC=70°+35°=105°;
(3)分三种情况讨论:
①当∠AEC=90°时,CE垂直平分AB,
∴CA=CB,而CE=CE,∴△CBE≌△CAE,
∵∠D=∠CEA=90°,AD=AE=1,AC=AC,∴△CAE≌△CAD,
∴∠BCE=∠BCD=30°,
则在Rt△ABH中,∠B=60°,而∠AHB=90°,AB=2,
∴BH=1,又∵矩形ADCH中,CH=AD=1,∴BC=2;
②如图,当∠CAE=90°时,∠D=∠CAE,而∠CAD=∠ACB,
∴△CDA∽△BCA,又∵Rt△ABC中,AC==,
则=,即,解得x=或x=(舍去);
③易知∠ACE<∠DCB=90°,故∠ACE不可能为直角;
综上所述,边BC的长为2或.
9.(2018•大庆)如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A、B两点,B点坐标为(4,0),与y轴交于点C(0,4).
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P在x轴下方的抛物线上,过点P的直线y=x+m与直线BC交于点E,与y轴交于点F,求PE+EF的最大值;
(3)点D为抛物线对称轴上一点.
①当△BCD是以BC为直角边的直角三角形时,直接写出点D的坐标;
②若△BCD是锐角三角形,直接写出点D的纵坐标n的取值范围.
【分析】(1)利用待定系数法求抛物线的解析式;
(2)易得BC的解析式为y=﹣x+4,先证明△ECF为等腰直角三角形,作PH⊥y轴于H,PG∥y轴交BC于G,如图1,则△EPG为等腰直角三角形,PE=PG,设P(t,t2﹣4t+3)(1<t<3),则G(t,﹣t+3),接着利用t表示PF、PE,所以PE+EF=2PE+PF=﹣t2+5t,然后利用二次函数的性质解决问题;
(3)①如图2,抛物线的对称轴为直线x=﹣点D的纵坐标的取值范围.
②由于△BCD是以BC为斜边的直角三角形有4+(y﹣3)2+1+y2=18,解得y1=,y2=,得到此时D点坐标为(,)或(,),然后结合图形可确定△BCD是锐角三角形时点D的纵坐标的取值范围.
【解答】解:(1)把B(4,0),C(0,4)代入y=x2+bx+c,得
,解得 ,∴抛物线的解析式为y=x2﹣5x+4;
(2)易得BC的解析式为y=﹣x+4,
∵直线y=x+m与直线y=x平行,∴直线y=﹣x+4与直线y=x+m垂直,
∴∠CEF=90°,∴△ECF为等腰直角三角形,
作PH⊥y轴于H,PG∥y轴交BC于G,如图1,△EPG为等腰直角三角形,PE=PG,
设P(t,t2﹣5t+4)(1<t<4),则G(t,﹣t+4),
∴PF=PH=t,PG=﹣t+4﹣(t2﹣5t+4)=﹣t2+4t,
∴PE=PG=﹣t2+2t,
∴PE+EF=PE+PE+PF=2PE+PF=﹣t2+4t+t=﹣t2+5t
=﹣(t﹣)2+,
当t=时,PE+EF的最大值为;
(3)①如图2,抛物线的对称轴为直线x=,
设D(,y),则BC2=42+42=32,DC2=()2+(y﹣4)2,BD2=(4﹣)2+y2=+y2,
当△BCD是以BC为直角边,BD为斜边的直角三角形时,BC2+DC2=BD2,即32+()2+(y﹣4)2=+y2,解得y=,此时D点坐标为(,);
当△BCD是以BC为直角边,CD为斜边的直角三角形时,BC2+DB2=DC2,即32++y2=()2+(y﹣4)2,解得y=﹣,此时D点坐标为(,﹣);
综上所述,符合条件的点D的坐标是(,)或(,﹣);
②当△BCD是以BC为斜边的直角三角形时,DC2+DB2=BC2,即()2+(y﹣4)2++y2=32,解得y1=,y2=,此时D点坐标为(,)或(,),
所以△BCD是锐角三角形,点D的纵坐标的取值范围为<n<或﹣<n<.
【点评】本题考查了二次函数的综合题:熟练掌握等腰直角三角形的性质、二次函数图象上点的坐标特征和二次函数的性质;会利用待定系数法求函数解析式;会利用两点间的距离公式计算线段的长;理解坐标与图形的性质;会运用分类讨论的思想和数形结合的思想解决数学问题.
10.(2018•沈阳)如图,在平面直角坐标系中,抛物线C1:y=ax2+bx﹣1经过点A(﹣2,1)和点B(﹣1,﹣1),抛物线C2:y=2x2+x+1,动直线x=t与抛物线C1交于点N,与抛物线C2交于点M.(1)求抛物线C1的表达式;
(2)直接用含t的代数式表示线段MN的长;
(3)当△AMN是以MN为直角边的等腰直角三角形时,求t的值;
(4)在(3)的条件下,设抛物线C1与y轴交于点P,点M在y轴右侧的抛物线C2上,连接AM交y轴于点K,连接KN,在平面内有一点Q,连接KQ和QN,当KQ=1且∠KNQ=∠BNP时,请直接写出点Q的坐标.
【分析】(1)应用待定系数法;
(2)把x=t带入函数关系式相减;
(3)根据图形分别讨论∠ANM=90°、∠AMN=90°时的情况.
(4)根据题意画出满足条件图形,可以找到AN为△KNP对称轴,由对称性找到第一个满足条件Q,再通过延长和圆的对称性找到剩余三个点.利用勾股定理进行计算.
【解答】解:(1)∵抛物线C1:y=ax2+bx﹣1经过点A(﹣2,1)和点B(﹣1,﹣1)
∴解得: ∴抛物线C1:解析式为y=x2+x﹣1
(2)∵动直线x=t与抛物线C1交于点N,与抛物线C2交于点M
∴点N的纵坐标为t2+t﹣1,点M的纵坐标为2t2+t+1
∴MN=(2t2+t+1)﹣(t2+t﹣1)=t2+2
(3)共分两种情况
①当∠ANM=90°,AN=MN时,由已知N(t,t2+t﹣1),A(﹣2,1)
∴AN=t﹣(﹣2)=t+2
∵MN=t2+2 ∴t2+2=t+2 ∴t1=0(舍去),t2=1 ∴t=1
②当∠AMN=90°,AN=MN时,由已知M(t,2t2+t+1),A(﹣2,1)
∴AM=t﹣(﹣2)=t+2,
∵MN=t2+2 ∴t2+2=t+2 ∴t1=0,t2=1(舍去) ∴t=0
故t的值为1或0
(4)由(3)可知t=1时M位于y轴右侧,根据题意画出示意图如图:
易得K(0,3),B、O、N三点共线
∵A(﹣2,1)N(1,1)P(0,﹣1) ∴点K、P关于直线AN对称
设半径为1的⊙K与y轴下方交点为Q2,则其坐标为(0,2)
∴Q2与点O关于直线AN对称 ∴Q2是满足条件∠KNQ=∠BNP.
则NQ2延长线与⊙K交点Q1,Q1、Q2关于KN的对称点Q3、Q4也满足∠KNQ=∠BNP.
由图形易得Q1(﹣1,3)
设点Q3坐标为(m,n),由对称性可知Q3N=NQ1=BN=2
由∵⊙K半径为1
∴ 解得,.
同理,设点Q4坐标为(m,n),由对称性可知Q4N=NQ2=NO=
∴解得,.
∴满足条件的Q点坐标为:(0,2)、(﹣1,3)、(,)、(,)
【点评】本题为代数几何综合题,考查了二次函数基本性质.解答过程中应用了分类讨论、数形结合以及构造数学模型等数学思想.
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直角三角形的存在性问题2019
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