中考数学函数与等腰三角形经典题型分析报告

中考数学函数与等腰三角形经典题型分析报告中考数学函数与等腰三角形经典题型分析例1如图1，已知正方形OABC的边长为2，顶点A、C分别在x、y轴的正半轴上，M是BC的中点．P(0,m)是线段OC上一动点（C点除外），直线PM交AB的延长线于点D．（1）求点D的坐标（用含m的代数式表示）；（2）当△APD是等腰三角形时，求m的值；（3）设过P、M、B三点的抛物线与x轴正半轴交于点E，过点O作直线ME的垂线，垂足为H（如图2）．当点P从O向C运动时，点H也随之运动．请直接写出点H所经过的路长（不必写解答过程）．图1图2动感体验请打开几何画板文件名“11湖州24”，拖动点P在OC上运动，可以体验到，△APD的三个顶点有四次机会可以落在对边的垂直平分线上．双击按钮“第(3)题”，拖动点P由O向C运动，可以体验到，点H在以OM为直径的圆上运动．双击按钮“第(2)题”可以切换．思路点拨1．用含m的代数式表示表示△APD的三边长，为解等腰三角形做好准备．2．探求△APD是等腰三角形，分三种情况列方程求解．3．猜想点H的运动轨迹是一个难题．不变的是直角，会不会找到不变的线段长呢？Rt△OHM的斜边长OM是定值，以OM为直径的圆过点H、C．满分解答（1）因为PC//DB，所以1CPPMMCBDDMMB===．因此PM＝DM，CP＝BD＝2－m．所以AD＝4－m．于是得到点D的坐标为(2，4－m)．（2）在△APD中，22(4)ADm=-，224APm=+，222(2)44(2)PDPMm==+-．①当AP＝AD时，2(4)m-24m=+．解得32m=（如图3）．②当PA＝PD时，24m+244(2)m=+-．解得43m=（如图4）或4m=（不合题意，舍去）．③当DA＝DP时，2(4)m-244(2)m=+-．解得23m=（如图5）或2m=（不合题意，舍去）．综上所述，当△APD为等腰三角形时，m的值为32，43或23．图3图4图5（3）点H所经过的路径长为54π．考点伸展第（2）题解等腰三角形的问题，其中①、②用几何说理的方法，计算更简单：①如图3，当AP＝AD时，AM垂直平分PD，那么△PCM∽△MBA．所以12PCMBCMBA==．因此12PC=，32m=．②如图4，当PA＝PD时，P在AD的垂直平分线上．所以DA＝2PO．因此42mm-=．解得43m=．第（2）题的思路是这样的：如图6，在Rt△OHM中，斜边OM为定值，因此以OM为直径的⊙G经过点H，也就是说点H在圆弧上运动．运动过的圆心角怎么确定呢？如图7，P与O重合时，是点H运动的起点，∠COH＝45°，∠CGH＝90°．图6图7例2如图1，已知一次函数y＝－x＋7与正比例函数43yx=的图象交于点A，且与x轴交于点B．（1）求点A和点B的坐标；（2）过点A作AC⊥y轴于点C，过点B作直线l//y轴．动点P从点O出发，以每秒1个单位长的速度，沿O—C—A的路线向点A运动；同时直线l从点B出发，以相同速度向左平移，在平移过程中，直线l交x轴于点R，交线段BA或线段AO于点Q．当点P到达点A时，点P和直线l都停止运动．在运动过程中，设动点P运动的时间为t秒．①当t为何值时，以A、P、R为顶点的三角形的面积为8？②是否存在以A、P、Q为顶点的三角形是等腰三角形？若存在，求t的值；若不存在，请说明理由．图1动感体验请打开几何画板文件名“11盐城28”，拖动点R由B向O运动，从图像中可以看到，△APR的面积有一个时刻等于8．观察△APQ，可以体验到，P在OC上时，只存在AP＝AQ的情况；P在CA上时，有三个时刻，△APQ是等腰三角形．思路点拨1．把图1复制若干个，在每一个图形中解决一个问题．2．求△APR的面积等于8，按照点P的位置分两种情况讨论．事实上，P在CA上运动时，高是定值4，最大面积为6，因此不存在面积为8的可能．3．讨论等腰三角形APQ，按照点P的位置分两种情况讨论，点P的每一种位置又要讨论三种情况．满分解答（1）解方程组7,4,3yxyx=-+???=??得3,4.xy=??=?所以点A的坐标是(3，4)．令70yx=-+=，得7x=．所以点B的坐标是(7，0)．（2）①如图2，当P在OC上运动时，0≤t＜4．由8APRACPPORCORASSSS=--=△△△梯形，得1113+7)44(4)(7)8222tttt-?-??--?-=（．整理，得28120tt-+=．解得t＝2或t＝6（舍去）．如图3，当P在CA上运动时，△APR的最大面积为6．因此，当t＝2时，以A、P、R为顶点的三角形的面积为8．图2图3图4②我们先讨论P在OC上运动时的情形，0≤t＜4．如图1，在△AOB中，∠B＝45°，∠AOB＞45°，OB＝7，42AB=，所以OB＞AB．因此∠OAB＞∠AOB＞∠B．如图4，点P由O向C运动的过程中，OP＝BR＝RQ，所以PQ//x轴．因此∠AQP＝45°保持不变，∠PAQ越来越大，所以只存在∠APQ＝∠AQP的情况．此时点A在PQ的垂直平分线上，OR＝2CA＝6．所以BR＝1，t＝1．我们再来讨论P在CA上运动时的情形，4≤t＜7．在△APQ中，3cos5A∠=为定值，7APt=-，5520333AQOAOQOAORt=-=-=-．如图5，当AP＝AQ时，解方程520733tt-=-，得418t=．如图6，当QP＝QA时，点Q在PA的垂直平分线上，AP＝2(OR－OP)．解方程72[(7)(4)]ttt-=---，得5t=．如7，当PA＝PQ时，那么12cosAQAAP∠=．因此2cosAQAPA=?∠．解方程52032(7)335tt-=-?，得22643t=．综上所述，t＝1或418或5或22643时，△APQ是等腰三角形．图5图6图7考点伸展当P在CA上，QP＝QA时，也可以用2cos=?∠来求解APAQA．例3如图1，在直角坐标平面内有点A(6,0)，B(0,8)，C(－4,0)，点M、N分别为线段AC和射线AB上的动点，点M以2个单位长度/秒的速度自C向A方向作匀速运动，点N以5个单位长度/秒的速度自A向B方向作匀速运动，MN交OB于点P．(1)求证：MN∶NP为定值；(2)若△BNP与△MNA相似，求CM的长；(3)若△BNP是等腰三角形，求CM的长．图1动感体验请打开几何画板文件名“10闸北25”，拖动点M在CA上运动，可以看到△BNP与△MNA的形状随M的运动而改变．双击按钮“△BNP∽△MNA”，可以体验到，此刻两个三角形都是直角三角形．分别双击按钮“BP＝BN，N在AB上”、“NB＝NP”和“BP＝BN，N在AB的延长线上”，可以准确显示等腰三角形BNP的三种情况．思路点拨1．第（1）题求证MN∶NP的值要根据点N的位置分两种情况．这个结论为后面的计算提供了方便．2．第（2）题探求相似的两个三角形有一组邻补角，通过说理知道这两个三角形是直角三角形时才可能相似．3．第（3）题探求等腰三角形，要两级（两层）分类，先按照点N的位置分类，再按照顶角的顶点分类．注意当N在AB的延长线上时，钝角等腰三角形只有一种情况．4．探求等腰三角形BNP，N在AB上时，∠B是确定的，把夹∠B的两边的长先表示出来，再分类计算．满分解答(1)如图2，图3，作NQ⊥x轴，垂足为Q．设点M、N的运动时间为t秒．在Rt△ANQ中，AN＝5t，NQ＝4t，AQ＝3t．在图2中，QO＝6－3t，MQ＝10－5t，所以MN∶NP＝MQ∶QO＝5∶3．在图3中，QO＝3t－6，MQ＝5t－10，所以MN∶NP＝MQ∶QO＝5∶3．(2)因为△BNP与△MNA有一组邻补角，因此这两个三角形要么是一个锐角三角形和一个钝角三角形，要么是两个直角三角形．只有当这两个三角形都是直角三角形时才可能相似．如图4，△BNP∽△MNA，在Rt△AMN中，35ANAM=，所以531025tt=-．解得3031t=．此时CM6031=．图2图3图4(3)如图5，图6，图7中，OPMPQNMN=，即245OPt=．所以85OPt=．①当N在AB上时，在△BNP中，∠B是确定的，885BPt=-，105BNt=-．(Ⅰ)如图5，当BP＝BN时，解方程881055tt-=-，得1017t=．此时CM2021=．(Ⅱ)如图6，当NB＝NP时，45BEBN=．解方程()1848105255tt??-=-???，得54t=．此时CM52=．(Ⅲ)当PB＝PN时，1425BNBP=．解方程()1481058255tt??-=-???，得t的值为负数，因此不存在PB＝PN的情况．②如图7，当点N在线段AB的延长线上时，∠B是钝角，只存在BP＝BN的可能，此时510BNt=-．解方程885105tt-=-，得3011t=．此时CM6011=．图5图6图7考点伸展如图6，当NB＝NP时，△NMA是等腰三角形，1425BNBP=，这样计算简便一些．例4如图1，在矩形ABCD中，AB＝m（m是大于0的常数），BC＝8，E为线段BC上的动点（不与B、C重合）．连结DE，作EF⊥DE，EF与射线BA交于点F，设CE＝x，BF＝y．（1）求y关于x的函数关系式；（2）若m＝8，求x为何值时，y的值最大，最大值是多少？（3）若12ym=，要使△DEF为等腰三角形，m的值应为多少？图1动感体验请打开几何画板文件名“10南通27”，拖动点E在BC上运动，观察y随x变化的函数图像，可以体验到，y是x的二次函数，抛物线的开口向下．对照图形和图像，可以看到，当E是BC的中点时，y取得最大值．双击按钮“m＝8”，拖动E到BC的中点，可以体验到，点F是AB的四等分点．拖动点A可以改变m的值，再拖动图像中标签为“y随x”的点到射线y＝x上，从图形中可以看到，此时△DCE≌△EBF．思路点拨1．证明△DCE∽△EBF，根据相似三角形的对应边成比例可以得到y关于x的函数关系式．2．第（2）题的本质是先代入，再配方求二次函数的最值．3．第（3）题头绪复杂，计算简单，分三段表达．一段是说理，如果△DEF为等腰三角形，那么得到x＝y；一段是计算，化简消去m，得到关于x的一元二次方程，解出x的值；第三段是把前两段结合，代入求出对应的m的值．满分解答(1)因为∠EDC与∠FEB都是∠DEC的余角，所以∠EDC＝∠FEB．又因为∠C＝∠B＝90°，所以△DCE∽△EBF．因此DCEBCEBF=，即8mxxy-=．整理，得y关于x的函数关系为218yxxmm=-+．(2)如图2，当m＝8时，2211(4)288yxxx=-+=--+．因此当x＝4时，y取得最大值为2．(3)若12ym=，那么21218xxmmm=-+．整理，得28120xx-+=．解得x＝2或x＝6．要使△DEF为等腰三角形，只存在ED＝EF的情况．因为△DCE∽△EBF，所以CE＝BF，即x＝y．将x＝y＝2代入12ym=，得m＝6（如图3）；将x＝y＝6代入12ym=，得m＝2（如图4）．图2图3图4考点伸展本题中蕴涵着一般性与特殊性的辩证关系，例如：由第（1）题得到218yxxmm=-+221116(8)(4)xxxmmm=--=--+，那么不论m为何值，当x＝4时，y都取得最大值．对应的几何意义是，不论AB边为多长，当E是BC的中点时，BF都取得最大值．第（2）题m＝8是第（1）题一般性结论的一个特殊性．再如，不论m为小于8的任何值，△DEF都可以成为等腰三角形，这是因为方程218xxxmm=-+总有一个根8xm=-的．第（3）题是这个一般性结论的一个特殊工作中是付出了很多，但我也清醒地认识到自己存在的一些不足之处。在学生工作方面，我与其他辅导员相比经验还显欠缺，与主要学生干部在工作方面的交流做的还不是很到位，同时在大型活动的组织方面，考虑还不够周全，学生活动的指导工作也需要在自我不断学习的基础上进一步加强，并逐步提升自我对于理论的实际应用能力。要及时认真地总结工作经验，探索规律，锐意改革，勇于创新，开拓进取，使自己的工作更上一层楼！