专题11 几何图形的三大变换问题-2019届突破中考数学压轴题讲义(解析版)

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资源描述

1、【类型综述】本节内容每年中考都会选择一种变换作为压轴题的背景素材,可以对函数图象进行平移,可以对几何图形进行平移、旋转,考查学生的数学综合应用能力在选择、填空中也会涉及变换的概念和简单应用只要抓住全等变换的特点,找到变与不变的量就可以解决问题预计在 2018 年中考中仍会在压轴部分渗透变换,但是会有新情境的渗透【方法揭秘】1.平移的性质(1)平移前后,对应线段平行、对应角相等;(2)各对应点所连接的线段平行(或在同一直线上)或相等;(3)平移前后的图形全等,注意:平移不改变图形的形状和大小.平移的作图步骤:(1)根据题意,确定平移方向和平移距离;(2)找出原图形的关键点;(3)按平移方向和平移

2、距离、平移各个关键点,得到各关键点的对应点;(4)按原图形依次连接对应点,得到平移后的图形2.旋转的性质:(1)对应点到旋转中心的距离相等;(2)每对对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角;(3)旋转前后的图形全等.旋转的作图步骤:(1)根据题意,确定旋转中心、旋转方向及旋转角度;(2)找出原图形的关键点;(3)连接关键点与旋转中心,按旋转方向与旋转角度将它们旋转,得到各关键点的对应点;(4)按原图形依次连接对应点,得到旋转后的图形3.中心对称的性质:在成中心对称的两个图形中,对应点的连线都经过对称中心,并且被对称中心平分_成中心对称的两个图形全等.中心对称的作图步骤:(1)找出图形的关键点

3、;(2)作出关键点关于对称中心的对称点;(3)按原图形依次连接得到的各关键点的对称点【典例分析】例 1 如图,在矩形 ABCD 中,AB=5,AD=12,将矩形 ABCD 按如图所示的方式在直线 l 上进行两次旋转,则点B 在两次旋转过程中经过的路径的长是( ).A. B. 13C. 25 D. 25思路点拨连接 BD,BD,首先根据勾股定理计算出 BD 长,再根据弧长计算公式计算出 ,的长,然后再求和计算出点 B 在两次旋转过程中经过的路径的长即可.满分解答考点伸展图形经历多次旋转时,要关注每次旋转的旋转中心,旋转角,否则易于出错. 此题主要考查了弧长计算,以及勾股定理的应用,关键是掌握弧长

4、计算公式 学科#网例 2 如图,在 RtABC 中,B=90,AB=3,BC=4,将 ABC 折叠,使点 B 恰好落在边 AC 上,与点 B重合,AE 为折痕,则 EB= . 思路点拨首先根据折叠可得 BE=EB,AB=AB=3,然后设 BE=EB=x,则 EC=4-x,在 RtABC 中,由勾股定理求得 AC 的值,再在 RtBEC 中,由勾股定理可得方程 x2+22=(4-x)2,再解方程即可算出答案.考点伸展图形的翻折类问题,要注意翻折前后的两个图形全等,相对应的对应边和对应角都相等.解决此类问题,注意抓住题中的不变量,以不变应万变,同时注意方程思想的应用.例 3 如图, 是边长为 的等

5、边三角形,边 在射线 上,且 ,点 从点 出发,ABC4cmABOM6AcmDO沿 的方向以 的速度运动,当 不与点 重合是,将 绕点 逆时针方向旋转 得到OM1/sDCD06,连接 .ED(1)求证: 是等边三角形;CDE(2)当 时,的 周长是否存在最小值?若存在,求出 的最小周长;610tBBDE若不存在,请说明理由.(3)当点 在射线 上运动时,是否存在以 为顶点的三角形是直角三角形?DOM,DEB若存在,求出此时 的值;若不存在,请说明理由.t思路点拨(1)由旋转的性质得到DCE=60,DC=EC,即可得到结论;( 2)当 6t 10 时,由旋转的性质得到BE=AD,于是得到 CDB

6、E=BE+DB+DE=AB+DE=4+DE,根据等边三角形的性质得到 DE=CD,由垂线段最短得到当 CDAB 时,BDE 的周长最小,于是得到结论;( 3)存在,当点 D 与点 B 重合时,D,B,E 不能构成三角形,当 0t6 时,由旋转的性质得到ABE=60,BDE60,求得BED=90,根据等边三角形的性质得到DEB=60,求得CEB=30 ,求得 OD=OADA=64=2,于是得到 t=21=2s;当 6t10s 时,此时不存在;当 t10s 时,由旋转的性质得到DBE=60,求得BDE60,于是得到 t=141=14sC DBE=BE+DB+DE=AB+DE=4+DE,由(1)知,

7、CDE 是等边三角形,DE=CD,C DBE=CD+4,由垂线段最短可知,当 CDAB 时,BDE 的周长最小,此时,CD=2 cm,3BDE 的最小周长=CD+4=2 +4;3当 6t10s 时,由DBE=12090,此时不存在;当 t10s 时,由旋转的性质可知, DBE=60 ,又由(1)知CDE=60,BDE=CDE+BDC=60+BDC,而BDC0,BDE60,例 4 如图,已知抛物线的对称轴是 y 轴,且点(2,2) , (1, )在抛物线上,点 P 是抛物线上不与顶点54N 重合的一动点,过 P 作 PAx 轴于 A,PCy 轴于 C,延长 PC 交抛物线于 E,设 M 是 O

8、关于抛物线顶点 N 的对称点,D 是 C 点关于 N 的对称点(1)求抛物线的解析式及顶点 N 的坐标;(2)求证:四边形 PMDA 是平行四边形;(3)求证:DPE PAM,并求出当它们的相似比为 时的点 P 的坐标3思路点拨(1)由已知点的坐标,利用待定系数法可求得抛物线的解析式,可求得其顶点 N 的坐标;(2)设 P 点横坐标为 t,则可表示出 C、D 、M、A 的坐标,从而可表示出 PA 和 DM 的长,由 PA=DM 可证得结论;(3)设 P 点横坐标为 t,在 RtPCM 中,可表示出 PM,可求得 PM=PA,可知四边形 PMDA 为菱形,由菱形的性质和抛物线的对称性可得PDE=

9、APM,可证得结论,在 RtAOM 中,用 t 表示出 AM 的长,再表示出 PE 的长,由相似比为 可得到关于 t 的方程,可求得 t 的值,可求得 P 点坐标3(3)解:同(2)设 P(t, ) ,则 C(0, ) ,PA = ,PC=|t| ,M (0,2) ,CM=214214t214t2= ,在 RtPMC 中,由勾股定理可得 PM= = =14t2t 2PC21()4t= =PA,且四边形 PMDA 为平行四边形,四边形 PMDA 为菱形,2()t 214tAPM =ADM=2 PDM , PE y 轴,且抛物线对称轴为 y 轴,DP=DE ,且PDE=2PDM,PDE=APM,且

10、 , DPEPAM;OA=|t |,OM=2,AM =PDEAM,且 PE=2PC=2|t|,当相似比为 时,则 = ,即 = ,解得 t= 或24t3324t323t= ,P 点坐标为( ,4)或( ,4) 322例 5 如图,抛物线 l:y= (x h) 22 与 x 轴交于 A,B 两点(点 A 在点 B 的左侧) ,将抛物线 在 x 轴下方部分沿轴翻折,x 轴上方的图象保持不变,就组成了函数 的图象(1)若点 A 的坐标为(1, 0) 求抛物线 l 的表达式,并直接写出当 x 为何值时,函数 的值 y 随 x 的增大而增大;如图 2,若过 A 点的直线交函数 的图象于另外两点 P,Q,

11、且 SABQ=2SABP,求点 P 的坐标;(2)当 2x3 时,若函数 f 的值随 x 的增大而增大,直接写出 h 的取值范围思路点拨(1)利用待定系数法求抛物线的解析式,由对称性求点 B 的坐标,根据图象写出函数 的值 y 随 x 的增大而增大(即呈上升趋势)的 x 的取值;如图 2,作辅助线,构建对称点 F 和直角角三角形 AQE,根据 SABQ=2SABP,得 QE=2PD,证明PAD QAE,则 ,得 AE=2AD,设 AD=a,根据 QE=2FD 列方程可求得 a 的值,并计算 P 的坐标;(2)先令 y=0 求抛物线与 x 轴的两个交点坐标,根据图象中呈上升趋势的部分,有两部分:

12、分别讨论,并列不等式或不等式组可得 h 的取值如图 2,作 PDx 轴于点 D,延长 PD 交抛物线 l 于点 F,作 QEx 轴于 E,则 PDQE,由对称性得:DF=PD,S ABQ=2SABP, ABQE=2 ABPD,QE=2PD ,PDQE,PAD QAE, ,AE=2AD,设 AD=a,则 OD=1+a,OE=1+2a ,P(1+a, (1+a 3) 22) ,点 F、Q 在抛物线 l 上,PD=DF= (1+a 3) 22,QE= (1+2a3) 22, (1+2a3) 22=2 (1+a3) 22,解得:a= 或 a=0(舍) , P( , ) ;综上所述,当 3h4 或 h0

13、 时,函数 f 的值随 x 的增大而增大学科#网【变式训练】(2017 河南第 10 题)如图,将半径为 2,圆心角为 的扇形 绕点 逆时针旋转 ,点 , 的120OAB60OB对应点分别为 , ,连接 ,则图中阴影部分的面积是( )OBA B C. D232323243【答案】C.考点:扇形的面积计算.2. (2017 湖南长沙第 12 题)如图,将正方形 折叠,使顶点 与 边上的一点 重合( 不与ABCDACDH端点 重合) ,折痕交 于点 ,交 于点 ,边 折叠后与边 交于点 ,设正方形DC,AEFBG的周长为 , 的周长为 ,则 的值为( )ABmCHGnmA B C D随 点位置的变

14、化而变化21215H【答案】BCMG 的周长为 CM+CG+MG= 24axy在 RtDEM 中, DM2+DE2=EM2即(2a-x ) 2+y2=(2a-y) 2整理得 4ax-x2=4ayCM+MG+CG= =n244axya所以 12nm故选:B考点:1、正方形,2、相似三角形的判定与性质,3、勾股定理3. 2017 辽宁沈阳第 16 题)如图,在矩形 中, ,将矩形 绕点 按顺时针方向旋转ABCD53BC, ABD得到矩形 ,点 落在矩形 的边 上,连接 ,则 的长是 .GBEFAE【答案】 .3105考点:四边形与旋转的综合题.4. (2017 浙江台州第 16 题)如图,有一个边

15、长不定的正方形 ABCD,它的两个相对的顶点 ,AC分别在边长为 1 的正六边形一组平行的对边上,另外两个顶点 ,BD在正六边形内部(包括边界) ,则正方形边长a的取值范围是 【答案】 ( )632a23+1a当正方形四个顶点都在正六边形的边上时,a 最大(如下图所示).设 A( t, )时,正方形边长最大.32OBOA.B(- ,t)32设直线 MN 解析式为:y=kx+b,M (-1,0) ,N (- , - ) (如下图)123考点:1、勾股定理,2、正多边形和圆,3、计算器三角函数,4、解直角三角形5. (2017 山东潍坊第 18 题)如图,将一张矩形纸片 的边 斜着向 边对折,使点

16、 落在 上,ABCDADBD记为 ,折痕为 ;再将 边斜向下对折,使点 落在 上,记为 ,折痕为 , ,BCEDCG2.则矩形纸片 的面积为 .31AB【答案】15考点:1、翻折变换(折叠问题) ;2、矩形的性质6. (2017 辽宁营口第 9 题)如图,在 中, ,点 在 上,ABC0,9ACBDBC,点 是 上的动点,则 的最小值为( )3,1BDCPPDA 4 B5 C. 6 D7【答案】B.【解析】试题分析:过点 C 作 COAB 于 O,延长 CO 到 C,使 OC=OC,连接 DC,交 AB 于 P,连接 CP,此时考点:轴对称最短路线问题;等腰直角三角形 .7.(2017 贵州遵

17、义第 26 题)边长为 2 的正方形 ABCD 中,P 是对角线 AC 上的一个动点(点 P 与A、C 不重合) ,连接 BP,将 BP 绕点 B 顺时针旋转 90到 BQ,连接 QP,QP 与 BC 交于点 E,QP 延长线与 AD(或 AD 延长线)交于点 F(1)连接 CQ,证明:CQ=AP ;(2)设 AP=x,CE=y,试写出 y 关于 x 的函数关系式,并求当 x 为何值时,CE= BC;38(3)猜想 PF 与 EQ 的数量关系,并证明你的结论【答案】 (1)证明见解析;(2)当 x=3 或 1 时,CE= BC; (3). 结论:PF=EQ,理由见解析.8【解析】试题解析:(1

18、)证明:如图 1,线段 BP 绕点 B 顺时针旋转 90得到线段 BQ,BP=BQ,PBQ=90四边形 ABCD 是正方形,BA=BC,ABC=90 ABC= PBQ ABCPBC=PBQPBC,即ABP=CBQ在BAP 和 BCQ 中, ,BACPQBAP BCQ(SAS) CQ=AP;(2)解:如图 1,四边形 ABCD 是正方形,BAC= BAD=45,BCA= BCD=45,12APB+ABP=180 45=135,DC=AD=2 ,2由勾股定理得:AC= ,22()()4AP=x,PC=4x,PBQ 是等腰直角三角形,BPQ=45,APB+CPQ=180 45=135,CPQ=ABP

19、,BAC=ACB=45, APBCEP, ,APBCE ,y= x( 4x)= (0x4) ,24xy122由 CE= BC= ,y= ,38323x24x=3=0, (x3) (x 1)=0,x=3 或 1,当 x=3 或 1 时,CE= BC;8考点:四边形综合题学科#网8. (2017 年山东省泰安市第 29 题)如图,四边形 ABCD是平行四边形, ADC, A, E是AB的中点, F是 AC延长线上一点(1)若 EDF,求证: EF;(2)在(1)的条件下,若 C的延长线与 B交于点 P,试判定四边形 ACPE是否为平行四边形?并证明你的结论(请先补全图形,再解答 );(3)若 ,

20、与 垂直吗?若垂直给出证明,若不垂直说明理由【答案】 (1)证明见解析(2)四边形 ACPE 为平行四边形(3)垂直试题解析:(1)在ABCD 中,AD=AC,AD AC ,AC=BC,ACBC,连接 CE,E 是 AB 的中点,AE=EC,CEAB,ACE=BCE=45,ECF=EAD=135 ,EDEF,CEF=AED=90 CED ,在CEF 和AED 中, ,CEFADCEFAED,ED=EF;(3)垂直,理由:过 E 作 EMDA 交 DA 的延长线于 M,过 E 作 ENFC 交 FC 的延长线于 N,考点:四边形综合题9. (2017 吉林第 26 题)函数的图象与性质拓展学习片

21、段展示:【问题】如图,在平面直角坐标系中,抛物线 y=a(x2) 2 经过原点 O,与 x 轴的另一个交点为 A,则a= 【操作】将图中抛物线在 x 轴下方的部分沿 x 轴折叠到 x 轴上方,将这部分图象与原抛物线剩余部分的图象组成的新图象记为 G,如图 直接写出图象 G 对应的函数解析式【探究】在图中,过点 B( 0,1)作直线 l 平行于 x 轴,与图象 G 的交点从左至右依次为点C,D,E,F,如图求图象 G 在直线 l 上方的部分对应的函数 y 随 x 增大而增大时 x 的取值范围【应用】P 是图中图象 G 上一点,其横坐标为 m,连接 PD,PE 直接写出PDE 的面积不小于 1 时

22、 m的取值范围【答案】 【问题】:a=13;【操作】:y=214( )(0或 )3( 3xx;【探究】:当 1x2或 x2+ 7时,函数 y 随 x 增大而增大;【应用】:m=0 或 m=4 或 m2 或 m2+ 【应用】:先求 DE 的长,根据三角形面积求高的取值 h1;分三部分进行讨论:当 P 在 C 的左侧或 F 的右侧部分时,设 P(m, 214( )3m),根据 h1,列不等式解出即可;如图,作对称轴由最大面积小于 1 可知:点 P 不可能在 DE 的上方;P 与 O 或 A 重合时,符合条件,m=0 或 m=4试题解析:【问题】抛物线 y=a(x2) 2 43经过原点 O,0=a(

23、0 2) 2 43,a= 1;【操作】:如图,抛物线:y= 1(x2) 2 ,对称轴是:直线 x=2,由对称性得:A(4,0) ,沿 x 轴折叠后所得抛物线为:y= 13(x2) 2+ 4如图,图象 G 对应的函数解析式为: y=2( )(0或 4)31( xx;【应用】:D(1,1) ,E( 3,1) ,DE=31=2,S PDE= 2DEh1,h1;当 P 在 C 的左侧或 F 的右侧部分时,设 Pm, 214( )3m,h= 13(m2) 2 411, (m2) 210,m2 0或 m2 ,即 m2+ 10或 m2 ,如图,作对称轴交抛物线 G 于 H,交直线 CD 于 M,交 x 轴于

24、 N,H(2, 43) ,HM= 1= 131,当点 P 不可能在 DE 的上方;MN=1,且 O(0,0) ,a(4,0) ,P 与 O 或 A 重合时,符合条件,m=0 或 m=4;综上所述,PDE 的面积不小于 1 时,m 的取值范围是:m=0 或 m=4 或 m2 10或 m2+ 考点:二次函数综合题学科#网10. (2017 江苏南通市第 28 题)已知直线 y=kx+b 与抛物线 y=ax2(a0)相交于 A、B 两点(点 A 在点B 的左侧) ,与 y 轴正半轴相交于点 C,过点 A 作 ADx 轴,垂足为 D(1)若AOB=60,ABx 轴,AB=2,求 a 的值;(2)若AO

25、B=90,点 A 的横坐标为4,AC=4BC,求点 B 的坐标;(3)延长 AD、BO 相交于点 E,求证:DE=CO【答案】 (1) ;(2)B( 1, ) ;(3)证明见解析.32试题解析:(1)如图 1,(2)如图 2,过 B 作 BEx 轴于 E,过 A 作 AGBE,交 BE 延长线于点 G,交 y 轴于 F,CF BG, , AFCBGAC=4BC, =4,AF=4FG,A 的横坐标为-4,B 的横坐标为 1,A (-4,16a) ,B(1,a) ,AOB=90,AOD+ BOE=90,AOD+DAO=90,BOE=DAO,ADO=OEB=90,ADOOEB, , ,16a 2=4,a= ,ODAEB164a 1a0,a= ;B (1, ) ;2(3)如图 3,OCAE,BCO BAE, , ,1OB CEAn221namCOCO= =am2n,DE=CO2a考点:二次函数综合题

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