中考热点两圆一线破解一类函数存在性问题

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存在性问题是一个比较重要的数学问题,通常作为中考的压轴题出现,解决这类问题的一般步骤是:首先假设其存在,画出相应的图形;然后根据所画图形进行解答,得出某些结论;最后,如果结论符合题目要求或是定义定理,则假设成立;如果出现与题目要求或是定义定理相悖的情况,则假设错误,不存在.

有关等腰三角形的存在性问题,一般都是放在平面直角坐标系中和抛物线结合起来考察,求解这类问题往往需要分类讨论,涉及几何及代数知识众多,有时不知从何下手或考虑不周答案有所遗漏,弄不好运算量很大,造成解题顾此失彼,

其实这类问题题的解法是有套路一的,同学们在学习的过程中只需要牢固掌握等腰三角形存在的基本模型:两圆一线,多加练习,这类问题就可以轻松掌握。

所谓“两圆一线”模型,具体理解可以结合下边简单的引例

这样通过两个圆和一条线确定了满足条件的点P的位置,简称“两圆一线”模型。在平面直角坐标系中遇到等腰三角形的相关问题后,通常是以顶点作为分类标准,这样就可以“两圆一线”来解决满足条件的点的具体位置。

类型1网格作图背景下等腰三角形的存在性问题

例1.如图,方格纸中的每个小方格都是边长为1个单位的正方形,在建立平面直角坐标系后,△ABC的三个顶点的坐标分别是:A(2,2),B(1,0),C(3,1).

(1)画出△ABC关于x轴对称的△A′B′C′,并求出点A′、B′、C′的坐标.

(2)在坐标平面内是否存在点D,使得△COD为等腰三角形?若存在,直接写出点D的坐标(找出满足条件的两个点即可);若不存在,请说明理由.

(1)如图△A′B′C′即为所做的三角形;

其中A′(2,﹣2),B′(1,0),C′(3,﹣1);

(2)采用“两圆一线”模型,分别以点O、点C为圆心,以OC的长度为半径画圆,圆上的点都是符合条件的点D.

存在点D使得△COD为等腰三角形,(答案不唯一),

本题考查了利用轴对称变换作图,等腰三角形的判定,熟练掌握网格结构准确找出对应点的位置是解题的关键.

类型2直角坐标系背景下等腰三角形的存在性问题

例2.(秋海陵区校级期中)如图1,在平面直角坐标系中,点A、点B的坐标分别为(4,0)、(0,3).

(1)求AB的长度.

(2)在x轴上是否存一点P,使得△ABP是等腰三角形?若存在,直接写出点P的坐标;若不存在,请说明理由.

(1)∵A(4,0),B(0,3),

∴OA=4,OB=3,

∴利用勾股定理可得AB=5,

(2)采用“两圆一线”模型,先表示出PA=

a﹣4

,PB2=a2+9,AB=5,再分三种情况①当PA=AB时.②当PA=PB时,③当PB=AB时,讨论计算即可.

设P(a,0),

∵A(4,0),B(0,3),

∴PA=

a﹣4

,PB2=a2+9,AB=5,

∵△ABP是等腰三角形,

∴①当PA=AB时,

a﹣4

=5,

∴a=﹣1或9,

∴P(﹣1,0)或(9,0),

②当PA=PB时,

∴(a﹣4)2=a2+9,

∴a=7/8,

∴P(7/8,0),

③当PB=AB时,

∴a2+9=25,

∴a=4(舍)或a=﹣4,

∴P(﹣4,0).

即:满足条件的点P的坐标为(﹣1,0)、(﹣4,0)、(9,0)、(7/8,0).

本题主要考查了勾股定理,等腰三角形的性质,分类讨论和用方程思想解决问题是解本题的关键.

类型3一次函数背景下等腰三角形的存在性问题

例3.如图,直线l1的解析表达式为y=x+1,且l1与x轴交于点B(﹣1,0),与y轴交于点D.l2与y轴的交点为C(0,﹣3),直线l1、l2相交于点A(2,3),结合图象解答下列问题:

(1)S△ADC=______,直线l2表示的一次函数的解析式_________;

(2)当x为何值时,l1、l2表示的两个函数的函数值都大于0.

(3)在x轴的正半轴上是否存在点P,使得△ADP为等腰三角形?若存在,直接写出所有点P的坐标;若不存在说明理由.

(1)∵直线AB解析式为y=x+1,∴D(0,1),

又∵C(0,﹣3),∴CD=1﹣(﹣3)=4,

∴S△ADC=1/2×4×2=4,

设直线l2的解析式为y=kx+b,

将A(2,3),C(0,﹣3)两点代入,得

2k+b=3,b=-3,解得k=3b=-3,

所以,直线l2的解析式为y=3x﹣3,

故答案为:4,y=3x﹣3;

(2)由直线l1的解析式y=x+1,得B(﹣1,0),

由直线l2的解析式y=3x﹣3,得E(1,0),

所以,当x>1时,l1、l2表示的两个函数的函数值都大于0;

本题考查了一次函数的综合运用.关键是利用待定系数法求一次函数解析式,根据解析式求图象与坐标轴的交点,形数结合.利用等腰三角形的性质,采用“两圆一线”模型画弧,作垂直平分线的方法,在x轴上找等腰三角形的顶点坐标.

类型4反比例函数背景下等腰三角形的存在性问题

例4.如图,已知反比例函数y=k/2x和一次函数y=2x﹣1图象交于A(1,b)点,且一次函数的图象经过(2,b+k)点.

(1)求A点坐标及反比例函数的解析式;

(2)请问:在x轴上是否存在点P,使△AOP为等腰三角形?若存在,把符合条件的P点坐标都求出来;若不存在,请说明理由.

(1)由题意得b=2×1-1,b+k=2×2-1,

解得b=1,k=2,∴点A的坐标为(1,1)

∴反比例函数的解析式为y=1/x;

(2)首先根据A点坐标计算出AO的长,然后采用“两圆一线”模型分情况讨论:①当OA为腰时,由OA=OP,由OA=AP;②当OA为底时分别求出坐标即可.

∵A(1,1),

此题主要考查了反比例函数综合,以及等腰三角形的判定,关键是正确求出A点坐标,在使△AOP为等腰三角形时,要注意分情况讨论,不要漏解.

类型5二次函数背景下等腰三角形的存在性问题

例5.如图,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),与y轴交于点C.

(1)求抛物线的解析式;

(2)设抛物线的对称轴与x轴交于点M,问在对称轴上是否存在点P,使△CMP为等腰三角形?若存在,请直接写出所有符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由;

(1)∵抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),

∴a+b+3=0,9a-3b+3=0,

解得:a=-1,b=-2

∴所求抛物线解析式为:

y=﹣x2﹣2x+3;

(2)可根据(1)的函数解析式得出抛物线的对称轴,也就得出了M点的坐标,由于C是抛物线与y轴的交点,因此C的坐标为(0,3),根据M、C的坐标可求出CM的距离.然后采用“两圆一线”模型分三种情况进行讨论:

∵抛物线解析式为:y=﹣x2﹣2x+3,

练习1.如图,已知直线l:y=kx+b(k≠0)的图象与x轴、y轴交于A、B两点,A(﹣2,0),B(0,1).

(1)求直线l的函数表达式;

(2)若P是x轴上的一个动点,请直接写出当△PAB是等腰三角形时P的坐标;

(3)在y轴上有点C(0,3),点D在直线l上,若△ACD面积等于4,求点D的坐标.

2.如图,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的对称轴为x=1,且抛物线经过A(﹣1,0)、C(0,﹣3)两点,与x轴交于另一点B.

(1)求这条抛物线所对应的函数关系式;

(2)在抛物线的对称轴直线x=1上找到一点M,使△ACM周长最小,请求出此时点M的坐标;

(3)在(2)的条件下,在x轴上找一点P,使得△APM是等腰三角形,请直接写出所有符合条件的点P的坐标.

宏观上讲抛物线上存在点的探究常用方法是虚拟检验的方法:欲探究抛物线是否存满足条件A、B的点,先虚拟出符合条件A的点,然后再检验点是否满足条件B.满足即存在,反之不存在;分类探究的方法:欲探究抛物线上符合某条件的P点是否存在,可借助图形特殊点位置进行分类讨论;求解探索的方法:欲探索抛物线上满足条件A、B的点P是否存在,根据条件A、B列出关于P点坐标的方程(组),有解则存在,反之则不存在.

微观上说等腰三角形存在性问题,通过“两圆一线”模型,精准的找出相应的点,然后设出点M的坐标,分别表示出MA,MB和MA的平方,那么通过上面的讨论,分三种情况得到三个方程,分别解出来,然后根据具体情况排除不符合题意的答案就可以了。浓缩一下这类存在性问题的解题步骤:(1)画图再找点;(2)设元求长度;(3)分类解方程




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