本题选自2022年湖北省鄂州市中考数学压轴题,考查特殊角有关的坐标问题,瓜豆模型等。问题比较多,有一定难度,不过还是比较典型常见的问题。需要好好研究。
【题目】
(2022鄂州)如图1,在平面直角坐标系中,的直角边在轴的正半轴上,且,斜边,点为线段上一动点.
(1)请直接写出点的坐标;(2)若动点满足,求此时点的坐标;(3)如图2,若点为线段的中点,连接,以为折痕,在平面内将折叠,点的对应点为,当时,求此时点的坐标;
(4)如图3,若为线段上一点,且,连接,将线段绕点顺时针方向旋转得线段,连接,当取最小值时,请直接写出的最小值和此时线段扫过的面积.
【分析】
(1)根据勾股定理由OA与OB的长得AB的长,进而得到点B的坐标为(8,6)。
(2)遇到特殊角,一般都考虑构造特殊三角形。过点P作OP的垂线,交OB于点M,再过点M作AB的垂线。
则△OPM为等腰直角三角形,那么就可以得到△APO≌△NMP(ASA),可以得到AP=MN,OA=PN。
那么设AP=3x,则MN=3x,那么根据相似可以得到BN=4x,
所以可以得到AP+PN+BN=3x+6+4x=8,解得x=2/7,
那么就可以得到AP=3x=6/7。
点P的坐标也就出来了,就是(6/7,6)
【思路二】
当然,如下图方式构造也可以,设OM=PM=3y,那么就可以得到BM=4y,BP=5y。也可以得到结论。
(3)本题的关键在于PA′⊥OB,有了这个条件,就可以考虑相似和勾股、三角等知识。
如上图,设PH=3x,则BH=4x,BP=5x,进而在Rt△A′EH中,得到EH=5-4x,A′H=8-8x,A′E=5,根据勾股定理可以得到:
(5-4x)+(8-8x)=5,解得x1=1/2,x2=8/5(舍去),
8-5x=11/2。
那么就可以得到点P的坐标为(11/2,6)。
【思路二】
当然,根据相似会更简便一些。
由于A′E=AE=5,那么就可以得到HE=3,HA′=4,那么就可以得到BH=2,进而得到PB=5/2,所以可以得到AP=11/2。
(4)如图,连接PQ,再以AF为边在右侧构造等边三角形AFQ,进而可以得到一组手拉手的全等。
如上图所示,可以得到△AFP≌△QFG(SAS),那么就可以得到AP=QG,∠FQG=∠FAP=90°。由于∠AQF=60°,那么可以得到∠AQG始终为150°,也就是说点G始终在直线上运动。那么当OG与QG垂直时根据垂线段最短得到最小值。
那么可以发现,GQ的延长线与y轴始终交于定点R,可以得到△ARQ为等腰三角形,AR=AQ=AF=2,而且∠ARQ=30°,那么就可以得到OG的最小值为OG=1/2OR=4。
进而得到GR=4√3,那么可以算出RQ=GQ=2√3,此时可以得到AP=GQ=2√3,那么可以得到FP=4,由于FP扫过的图形就是一个扇形,那么就可以得到扫过图形的面积为16π/6=8π/3。
【思路二】
除了可以以AF为边构造等边三角形之外,还可以将FO绕点F逆时针旋转60°进行构造。
与上面的方法类似,可以得到一组手拉手的模型,得到△FOG≌△FO′P(SAS),那么求OG的最小值就转化为求O′P的最小值了,也就是当O′P与AB垂直时最小。由于FO′=FO=4,所以可以得到点O′ 的坐标为(2√3,2),那么可以得到O′P的最小值为4,此时AP=2√3,进而易得FP=4。
下面的动图可以展示点G的运动轨迹。
本题的解法是多样的,本质上还是利用特殊三角形的性质进行转化。
【总结】
遇到特殊角,就考虑构造特殊三角形。
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