微专题二 分类讨论思想
方法指导
在我们所遇到的数学问题中,有的问题条件、结论不明确,有的则图形不确定或题中含有参数等,有些问题的结论在解题中不能以统一的形式进行研究,把所有研究的问题根据题目的特点和要求,分成若干类,转化成若干个小问题来解决,这种按不同情况分类,然后再逐一研究解决的数学思想,称之为分类讨论思想。
核心内容
分类讨论以一下三个原则展开:
(1)标准同一性原则:每一次分类的标准必须是同一的.
(2)不遗漏原则:分类必须是完整的,不能出现遗漏.
(3)不重复原则:所有分类之间必须是互斥的.所分的各类别之间不能有交叉、重叠,一个对象只能归属于一类.
考法1 平行四边形中分类讨论
考法指导
在平行四边形的分类讨论中,典型的是近年来的存在性平行四边形问题,此类题型大多保证至少平行四边形有两个定点,问是否存在某点,使得四边形是平行四边形。此类问题分类基本以固定两点形成的线段是平行四边形的边,还是对角线从而展开分类讨论。完成此类问题只需理解下面三问即可:
1.已知A、B、C三点,以A、B、C、D为顶点的平行四边形有几个,怎么画?
2.在坐标平面内,如何理解平行四边形ABCD的对边AB与DC平行且相等?
3.在坐标平面内,如何理解平行四边形ABCD的对角线互相平分?
图1 图2 图3
如图1,过△ABC的每个顶点画对边的平行线,三条直线两两相交,产生三个点D.此时做法就是以AB为边,则过点C,作CD’’∥AB或者CD’∥AB,或者以AB为对角线,过点A,B分别作AD∥BC,BD∥AC。
如图2,已知A(0, 3),B(-2, 0),C(3, 1),如果四边形ABCD是平行四边形,怎样求点D的坐标呢?
点B先向右平移2个单位,再向上平移3个单位与点A重合,因为BA与CD平行且相等,所以点C(3, 1) 先向右平移2个单位,再向上平移3个单位得到点D(5, 4).
如图3,如果平行四边形ABCD的对角线交于点G,那么过点G画任意一条直线(一般与坐标轴垂直),点A、C到这条直线的距离相等,点B、D到这条直线的距离相等.
关系式xA+xC=xB+xD和yA+yC=yB+yD有时候用起来很方便.
【典例精析】
例题1.(2019·甘肃中考真题)如图,已知二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于点A(1,0)、B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求二次函数的解析式;
(2)若点P为抛物线上的一点,点F为对称轴上的一点,且以点A、B、P、F为顶点的四边形为平行四边形,求点P的坐标;
(3)点E是二次函数第四象限图象上一点,过点E作x轴的垂线,交直线BC于点D,求四边形AEBD面积的最大值及此时点E的坐标.
【答案】(1)y=x2﹣4x+3;(2)点P(4,3)或(0,3)或(2,﹣1);(3)最大值为 ,E(,﹣).
【详解】
解:(1)用交点式函数表达式得:y=(x﹣1)(x﹣3)=x2﹣4x+3;
故二次函数表达式为:y=x2﹣4x+3;
(2)①当AB为平行四边形一条边时,如图1,
则AB=PE=2,
则点P坐标为(4,3),
当点P在对称轴左侧时,即点C的位置,点A、B、P、F为顶点的四边形为平行四边形,
故:点P(4,3)或(0,3);
②当AB是四边形的对角线时,如图2,
AB中点坐标为(2,0)
设点P的横坐标为m,点F的横坐标为2,其中点坐标为: ,
即:=2,解得:m=2,
故点P(2,﹣1);
故:点P(4,3)或(0,3)或(2,﹣1);
(3)直线BC的表达式为:y=﹣x+3,
设点E坐标为(x,x2﹣4x+3),则点D(x,﹣x+3),
S四边形AEBD=AB(yD﹣yE)=﹣x+3﹣x2+4x﹣3=﹣x2+3x,
∵﹣1<0,故四边形AEBD面积有最大值,
当x=,其最大值为,此时点E(,﹣).
【针对训练】
1.(2019·山西中考真题)综合与探究
如图,抛物线经过点A(-2,0),B(4,0)两点,与轴交于点C,点D是抛物线上一个动点,设点D的横坐标为.连接AC,BC,DB,DC,
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)△BCD的面积等于△AOC的面积的时,求的值;
(3)在(2)的条件下,若点M是轴上的一个动点,点N是抛物线上一动点,试判断是否存在这样的点M,使得以点B,D,M,N为顶点的四边形是平行四边形,若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)3;(3).
【详解】
(1)抛物线经过点A(-2,0),B(4,0),
∴,
解得,
∴抛物线的函数表达式为;
(2)作直线DE⊥轴于点E,交BC于点G,作CF⊥DE,垂足为F,
∵点A的坐标为(-2,0),∴OA=2,
由,得,∴点C的坐标为(0,6),∴OC=6,
∴S△OAC=,
∵S△BCD=S△AOC,
∴S△BCD =,
设直线BC的函数表达式为,
由B,C两点的坐标得,解得,
∴直线BC的函数表达式为,
∴点G的坐标为,
∴,
∵点B的坐标为(4,0),∴OB=4,
∵S△BCD=S△CDG+S△BDG=,
∴S△BCD =,
∴,
解得(舍),,
∴的值为3;
(3)存在,如下图所示,以BD为边或者以BD为对角线进行平行四边形的构图,
以BD为边时,有3种情况,
∵D点坐标为,∴点N点纵坐标为±,
当点N的纵坐标为时,如点N2,
此时,解得:(舍),
∴,∴;
当点N的纵坐标为时,如点N3,N4,
此时,解得:
∴,,
∴,;
以BD为对角线时,有1种情况,此时N1点与N2点重合,
∵,D(3,),
∴N1D=4,
∴BM1=N1D=4,
∴OM1=OB+BM1=8,
∴M1(8,0),
综上,点M的坐标为:.
2.(2019·山东中考真题)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过点A(3,0),B(﹣1,0),C(0,﹣3).
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若以点A为圆心的圆与直线BC相切于点M,求切点M的坐标;
(3)若点Q在x轴上,点P在抛物线上,是否存在以点B,C,Q,P为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=x2﹣2x﹣3;(2)M(﹣,﹣);(3)存在以点B,C,Q,P为顶点的四边形是平行四边形,P的坐标为(1+,3)或(1﹣,3)或(2,﹣3).
【详解】
(1)把A(3,0),B(﹣1,0),C(0,﹣3)代入抛物线解析式得:,
解得:,
则该抛物线解析式为y=x2﹣2x﹣3;
(2)设直线BC解析式为y=kx﹣3,
把B(﹣1,0)代入得:﹣k﹣3=0,即k=﹣3,
∴直线BC解析式为y=﹣3x﹣3,
∴直线AM解析式为y=x+m,
把A(3,0)代入得:1+m=0,即m=﹣1,
∴直线AM解析式为y=x﹣1,
联立得:,
解得:,
则M(﹣,﹣);
(3)存在以点B,C,Q,P为顶点的四边形是平行四边形,
分两种情况考虑:
设Q(x,0),P(m,m2﹣2m﹣3),
当四边形BCQP为平行四边形时,由B(﹣1,0),C(0,﹣3),
根据平移规律得:﹣1+x=0+m,0+0=﹣3+m2﹣2m﹣3,
解得:m=1±,x=2±,
当m=1+时,m2﹣2m﹣3=8+2﹣2﹣2﹣3=3,即P(1+,3);
当m=1﹣时,m2﹣2m﹣3=8﹣2﹣2+2﹣3=3,即P(1﹣,3);
当四边形BCPQ为平行四边形时,由B(﹣1,0),C(0,﹣3),
根据平移规律得:﹣1+m=0+x,0+m2﹣2m﹣3=﹣3+0,
解得:m=0或2,
当m=0时,P(0,﹣3)(舍去);当m=2时,P(2,﹣3),
综上,存在以点B,C,Q,P为顶点的四边形是平行四边形,P的坐标为(1+,3)或(1﹣,3)或(2,﹣3).
3.(2018·贵州中考真题)如图,在平面直角坐标系xOy中,点A是反比例函数y=(x>0,m>1)图象上一点,点A的横坐标为m,点B(0,﹣m)是y轴负半轴上的一点,连接AB,AC⊥AB,交y轴于点C,延长CA到点D,使得AD=AC,过点A作AE平行于x轴,过点D作y轴平行线交AE于点E.
(1)当m=3时,求点A的坐标;
(2)DE= ,设点D的坐标为(x,y),求y关于x的函数关系式和自变量的取值范围;
(3)连接BD,过点A作BD的平行线,与(2)中的函数图象交于点F,当m为何值时,以A、B、D、F为顶点的四边形是平行四边形?
【答案】(1)点A坐标为(3,6);(2)1,y=(x>2);(3)m=2时,以A、B、D、F为顶点的四边形是平行四边形.
【详解】(1)当m=3时,y=,
∴当x=3时,y=6,
∴点A坐标为(3,6);
(2)如图,延长EA交y轴于点F,
∵DE∥x轴
∴∠FCA=∠EDA,∠CFA=∠DEA,
∵AD=AC,
∴△FCA≌△EDA,
∴DE=CF,
∵A(m,m2﹣m),B(0,﹣m),
∴BF=m2﹣m﹣(﹣m)=m2,AF=m,
∵Rt△CAB中,AF⊥x轴,
∴△AFC∽△BFA,
∴AF2=CF?BF,
∴m2=CF?m2,
∴CF=1,
∴DE=1,
故答案为:1;
由上面步骤可知,点E坐标为(2m,m2﹣m),
∴点D坐标为(2m,m2﹣m﹣1),
∴x=2m,
y=m2﹣m﹣1,
∴把m=代入y=m2﹣m﹣1,
∴y=(x>2);
(3)由题意可知,AF∥BD
当AD、BF为平行四边形对角线时,
由平行四边形对角线互相平分可得A、D和B、F的横坐标、纵坐标之和分别相等
设点F坐标为(a,b)
∴a+0=m+2m
b+(﹣m)=m2﹣m+m2﹣m﹣1
∴a=3m,b=2m2﹣m﹣1
代入y=,得
2m2﹣m﹣1=,
解得m1=2,m2=0(舍去)
当FD、AB为平行四边形对角线时,
同理设点F坐标为(a,b),
则a=﹣m,b=1﹣m,则F点在y轴左侧,由(2)可知,点D所在图象不能在y轴左侧
∴此情况不存在,
综上当m=2时,以A、B、D、F为顶点的四边形是平行四边形.
考法2 三角形中分类讨论
考法指导
三角形中分类讨论,主要分为以下三种题型:
1. 与等腰三角形有关的分类讨论
例如在求解典型的等腰三角形的存在性问题时,一般都要先分类.
在平面上有两定点B,C,问平面上是否存在一动点A,使得B,C.A三点构成图形是等腰三角形?
先根据三角形类别分为是直角,钝角,还是锐角三角形,后根据边不确定性分类,根据边不确定有两类做法:
(1)直接可以根据边分类讨论,讨论①AB=AC,②BA=BC,③CA=CB三种情况.
(2)可以作图,①分别B,C两点为圆心,以BC长为半径画弧,弧上任意一点均满足条件。
②作BC线段的垂直平分线,垂直平分线上任意一点均可满足条件
解等腰三角形的存在性问题,有几何法和代数法,把几何法和代数法相结合,可以使得解题又好又快.
几何法一般分三步:分类、画图、计算
如果△ABC的∠A(的余弦值)是确定的,夹∠A的两边AB和AC可以用含x的式子表示出来,那么就用几何法.
①如图1,如果AB=AC,直接列方程;②如图2,如果BA=BC,那么;③如图3,如果CA=CB,那么.
代数法一般也分三步:罗列三边长,分类列方程,解方程并检验.
如果三角形的三个角都是不确定的,而三个顶点的坐标可以用含x的式子表示出来,那么根据两点间的距离公式,三边长(的平方)就可以罗列出来.
图1 图2 图3
2:与直角三角形有关的分类讨论
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.
如图1,已知A(3, 0),B(1,-4),如果直角三角形ABC的顶点C在y轴上,求点C的坐标.
我们可以用几何的方法,作AB为直径的圆,快速找到两个符合条件的点C.
如果作BD⊥y轴于D,那么△AOC∽△CDB.
设OC=m,那么.
这个方程有两个解,分别对应图中圆与y轴的两个交点.
图1
3:与相似三角形有关的分类讨论
相似三角形的判定定理有3个,其中判定定理1和判定定理2都有对应角相等的条件,因此探求两个三角形相似的动态问题,一般情况下首先寻找一组对应角相等.
判定定理2是最常用的解题依据,一般分三步:寻找一组等角,分两种情况列比例方程,解方程并检验.
如果已知∠A=∠D,探求△ABC与△DEF相似,只要把夹∠A和∠D的两边表示出来,按照对应边成比例,分和两种情况列方程.
应用判定定理1解题,先寻找一组等角,再分两种情况讨论另外两组对应角相等.
应用判定定理3解题不多见,根据三边对应成比例列连比式解方程(组).
题型1:等腰三角形分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·黑龙江省中考真题)等腰中,,垂足为点,且,则等腰底角的度数为_______.
【答案】或或
【详解】
解:①如图1,点是顶点时,
,,
,
,
,
在中,;
②如图2,点是底角顶点,且在外部时,
,,
,
,
;
③如图3,点是底角顶点,且在内部时,
,,
,
,
;
故答案为:或或.
【针对训练】
1.(2019·四川省中考真题)一个等腰三角形的底边长是6,腰长是一元二次方程的一根,则此三角形的周长是( )
A.16 B.12 C.14 D.12或16
【答案】A
【详解】
解方程,得:或,
若腰长为3,则三角形的三边为3、3、6,显然不能构成三角形;
若腰长为5,则三角形三边长为5、5、6,此时三角形的周长为16,
故选:A.
2.(2019·江苏省中考真题)如图,在矩形中,,点是的中点,点在上,,点、在线段上.若是等腰三角形且底角与相等,则_____.
【答案】6或
【详解】
分两种情况:①MN为等腰△PMN的底边时,作于,如图所示:
则,
四边形是矩形,
,,,
,,
点是的中点,
,
,
,
,即,
解得:,
,
,
,
,
是等腰三角形且底角与相等,,
,,
,
,
,
,
;
②MN为等腰△PMN的腰时,作PF⊥BD于F,如图所示,
由①得:,,
设,则,
在中,,
解得:,即,
综上所述,MN的长为6或.
3.(2019·四川中考真题)在中,若,,,则的面积是______.
【答案】75或25
【详解】
解:过点作,垂足为,如图所示.
在中,,;
在中,,,
∴,
∴或,
∴或25.
故答案为:75或25.
4.(2019·湖北省中考真题)如图,已知抛物线与轴交于、两点,,交轴于点,对称轴是直线.
(1)求抛物线的解析式及点的坐标;
(2)连接,是线段上一点,关于直线的对称点正好落在上,求点的坐标;
(3)动点从点出发,以每秒2个单位长度的速度向点运动,过作轴的垂线交抛物线于点,交线段于点.设运动时间为秒.
①若与相似,请直接写出的值;
②能否为等腰三角形?若能,求出的值;若不能,请说明理由.
【答案】(1);;(2);(3)①;②秒或秒.
【详解】
解:(1))∵点、关于直线对称,,
∴,,
代入中,得:,解得,
∴抛物线的解析式为,
∴点坐标为;
(2)如图,连接BC,
设直线的解析式为,
则有:,解得,
∴直线的解析式为,
∵点、关于直线对称,
又到对称轴的距离为1,
∴,
∴点的横坐标为2,将代入中,
得:,
∴;
(3)①如下图,
,,
与相似,则或,
即:或,
解得:或或3或1(舍去、、3),
故:;
②∵,轴,
∴,
∵为等腰三角形,
∴分三种情况讨论,
第一种,当时,
∵,
∴,
∴,
∴;
第二种,当时,在中,
∵,
∴,
∴,
即,
∴;
第三种,当时,
则点、重合,此时,
而,故不符合题意,
综上述,当秒或秒时,为等腰三角形.
5.(2018·内蒙古自治区中考真题)已知抛物线的图象如图所示:
(1)将该抛物线向上平移2个单位,分别交x轴于A、B两点,交y轴于点C,则平移后的解析式为 .
(2)判断△ABC的形状,并说明理由.
(3)在抛物线对称轴上是否存在一点P,使得以A、C、P为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1);(2)△ABC是直角三角形;(3)存在,、、.
【详解】
(1)将该抛物线向上平移2个单位,得:yx2x+2.
故答案为yx2x+2;
(2)当y=0时,x2x+2=0,解得:x1=﹣4,x2=1,即B(﹣4,0),A(1,0).
当x=0时,y=2,即C(0,2).
AB=1﹣(﹣4)=5,AB2=25,AC2=(1﹣0)2+(0﹣2)2=5,BC2=(﹣4﹣0)2+(0﹣2)2=20.
∵AC2+BC2=AB2,∴△ABC是直角三角形;
(3)yx2x+2的对称轴是x,设P(,n),AP2=(1)2+n2n2,CP2(2﹣n)2,AC2=12+22=5.分三种情况讨论:
①当AP=AC时,AP2=AC2,n2=5,方程无解;
②当AP=CP时,AP2=CP2,n2(2﹣n)2,解得:n=0,即P1(,0);
③当AC=CP时,AC2=CP2,(2﹣n)2=5,解得:n1=2,n2=2,P2(,2),P3(,2).
综上所述:在抛物线对称轴上存在一点P,使得以A、C、P为顶点的三角形是等腰三角形,点P的坐标(,0),(,2),(,2).
题型2:直角三角形分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·黑龙江中考真题)在中,,,点在边上,连接,若为直角三角形,则的度数为_______________度.
【答案】或
【详解】
解:分两种情况:
①如图1,当时,
∵,
∴;
②如图2,当时,
∵,,
∴,
∴,
综上,则的度数为或;
故答案为:或;
【针对训练】
1.(2019·黑龙江省中考真题)一张直角三角形纸片,,,,点为边上的任一点,沿过点的直线折叠,使直角顶点落在斜边上的点处,当是直角三角形时,则的长为_____.
【答案】或
【详解】
分两种情况:
①若,则, ,
连接,则,
,,
设,则,
中,
,
解得,
;
②若,则,,
四边形是正方形,
,,
,
,
设,则,,,
,
解得,
,
综上所述,的长为或,
故答案为:或.
2.(2019·江西中考真题)在平面直角坐标系中,三点的坐标分别为,,,点在轴上,点在直线上,若,于点,则点的坐标为__________________.
【答案】
【详解】
解:,两点的坐标分别为,
轴
点在直线上,
,
如图:
(Ⅰ)当点在处时,要使,即使
即
解得:
(Ⅱ)当点在处时,
,
的中点
点为以为圆心,长为半径的圆与轴的交点
设,则
即
解得:
,,,
综上所述:点的坐标为或,或,.
3.(2019·辽宁省中考真题)如图1,抛物线与x轴交于点,,与y轴交于点C,顶点为D,直线AD交y轴于点E.
(1)求抛物线的解析式.
(2)如图2,将沿直线AD平移得到.
①当点M落在抛物线上时,求点M的坐标.
②在移动过程中,存在点M使为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点M的坐标.
【答案】(1);(2)①或;②或或或
【详解】
解:(1)抛物线的表达式为:,
即:,解得:,
故抛物线的表达式为:,
令,解得:或,故点,
函数的对称轴为:,故点;
(2)将点A、D的坐标代入一次函数表达式:得:,解得:,
故直线AD的表达式为:,
设点,
,则点,
①将点M的坐标代入抛物线表达式得:,
解得:,
故点M的坐标为或;
②点,点B、D的坐标分别为、,
则,,,
当为直角时,
由勾股定理得:,
解得:,
当为直角时,
同理可得:,
当为直角时,
同理可得:,
故点M的坐标为:或或或.
4.(2018·河南)如图,抛物线交x轴于A,B两点,交y轴于点C.直线经过点A,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是抛物线上一动点,过点P作x轴的垂线,交直线AC于点M,设点P的横坐标为m.
①当是直角三角形时,求点P的坐标;
②作点B关于点C的对称点,则平面内存在直线l,使点M,B,到该直线的距离都相等.当点P在y轴右侧的抛物线上,且与点B不重合时,请直接写出直线的解析式.(k,b可用含m的式子表示)
【答案】(1)(2)①或,②直线l的解析式为,或.
【详解】
解:(1)当时,,
点C的坐标为;
当时,,
解得:,
点A的坐标为.
将,代入,得:
,解得:,
抛物线的解析式为.
(2)①轴,
,
分两种情况考虑,如图1所示.
(i)当时,轴,
点P的纵坐标为﹣2.
当时,,
解得:,,
点P的坐标为;
(ii)当时,设PC与x轴交于点D.
,,
.
又,
,
,即,
,
点D的坐标为.
设直线PC的解析式为,
将,代入,得:
,解得:,
直线PC的解析式为.
联立直线PC和抛物线的解析式成方程组,得:,
解得:,,
点P的坐标为.
综上所述:当是直角三角形时,点P的坐标为或.
②当y=0时,,
解得:x1=-4,x2=2,
∴点B的坐标为(2,0).
∵点C的坐标为(0,-2),点B,B′关于点C对称,
∴点B′的坐标为(-2,-4).
∵点P的横坐标为m(m>0且m≠2),
∴点M的坐标为,
利用待定系数法可求出:直线BM的解析式为,直线B′M的解析式为,直线BB′的解析式为y=x-2.
分三种情况考虑,如图2所示:
当直线l∥BM且过点C时,直线l的解析式为,
当直线l∥B′M且过点C时,直线l的解析式为,
当直线l∥BB′且过线段CM的中点时,直线l的解析式为,
综上所述:直线l的解析式为,或.
题型3:相似三角形分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·浙江中考真题)在直角三角形ABC中,若,则_______.
【答案】或.
【详解】
如图所示,分两种情况讨论,AC可以是直角边,也可以是斜边
①当AC是斜边,设AB=x,则AC=2x,由勾股定理可得:
BC=x,则
②当AC是直角边,设AB=x,则AC=2x,由勾股定理可得:
BC=x,则
综上所述,或.
【针对训练】
1.(2019·陕西中考真题)在平面直角坐标系中,已知抛物线L:经过点A(-3,0)和点B(0,-6),L关于原点O对称的抛物线为.
(1)求抛物线L的表达式;
(2)点P在抛物线上,且位于第一象限,过点P作PD⊥y轴,垂足为D.若△POD与△AOB相似,求符合条件的点P的坐标.
【答案】(1) y=-x2-5x-6;(2)符合条件的点P的坐标为(1,2)或(6,12)或(,)或(4,2)。
【详解】
(1)由题意,得,
解得:,
∴L:y=-x2-5x-6;
(2)∵抛物线L关于原点O对称的抛物线为,
∴点A(-3,0)、B(0,-6)在L′上的对应点分别为A′(3,0)、B′(0,6),
∴设抛物线L′的表达式y=x2+bx+6,
将A′(3,0)代入y=x2+bx+6,得b=-5,
∴抛物线L′的表达式为y=x2-5x+6,
∵A(-3,0),B(0,-6),
∴AO=3,OB=6,
设P(m,m2-5m+6)(m>0),
∵PD⊥y轴,
∴点D的坐标为(0,m2-5m+6),
∵PD=m,OD=m2-5m+6,
∵Rt△PDO与Rt△AOB相似,
∴有Rt△PDO∽Rt△AOB或Rt△ODP∽Rt△AOB两种情况,
①当Rt△PDO∽Rt△AOB时,则,即,
解得m1=1,m2=6,
∴P1(1,2),P2(6,12);
②当Rt△ODP∽Rt△AOB时,则,即,
解得m3=,m4=4,
∴P3(,),P4(4,2),
∵P1、P2、P3、P4均在第一象限,
∴符合条件的点P的坐标为(1,2)或(6,12)或(,)或(4,2).
2.(2019·贵州省中考真题)如图,抛物线与直线分别相交于,两点,且此抛物线与轴的一个交点为,连接,.已知,.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线对称轴上找一点,使的值最大,并求出这个最大值;
(3)点为轴右侧抛物线上一动点,连接,过点作交轴于点,问:是否存在点使得以,,为顶点的三角形与相似?若存在,请求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)点M的坐标为(,)时,取最大值为;(3)存在点.
【详解】
解:(1)将,代入得:
,解得:,
∴抛物线的解析式是;
(2)解方程组:,得,,
∵,∴
当点、、三点不共线时,根据三角形三边关系得,
当点、、三点共线时,,
∴当点、、三点共线时,取最大值,即为的长,
如图,过点作BE⊥x轴于点,则在中,由勾股定理得:,∴取最大值为;
易求得直线BC的解析式为:y=-x-3,抛物线的对称轴是直线,当时,,∴点M的坐标为(,);
∴点M的坐标为(,)时,取最大值为;
(3)存在点,使得以、、为顶点的三角形与相似.
设点坐标为,
在中,∵,∴,
在中,∵,∴,
∴,,
过点作于点,过点作轴于点,如图,
∵,,∴∽,
∵,
∴①当时,∽,
∴,解得,,(舍去)
∴点的纵坐标为,∴点为;
②当时,∽,
∴,解得(舍去),(舍去),
∴此时无符合条件的点;
综上所述,存在点.
3.(2019·湖南省中考真题)如图,抛物线与x轴交于点,点,与y轴交于点C,且过点.点P、Q是抛物线上的动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P在直线OD下方时,求面积的最大值.
(3)直线OQ与线段BC相交于点E,当与相似时,求点Q的坐标.
【答案】(1)抛物线的表达式为:;(2)有最大值,当时,其最大值为;(3)点或.
【详解】
解:(1)函数的表达式为:,将点D坐标代入上式并解得:,
故抛物线的表达式为:…①;
(2)设直线PD与y轴交于点G,设点,
将点P、D的坐标代入一次函数表达式:并解得,直线PD的表达式为:,则,
,
∵,故有最大值,当时,其最大值为;
(3)∵,∴,
∵,故与相似时,分为两种情况:
①当时,,,,
过点A作AH⊥BC与点H,
,解得:,
∴CH=
则,
则直线OQ的表达式为:…②,
联立①②并解得:(舍去负值),
故点;
②时,
,
则直线OQ的表达式为:…③,
联立①③并解得:(舍去负值),
故点;
综上,点或.
4.(2019·广东中考真题)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点、(点在点右侧),点为抛物线的顶点.点在轴的正半轴上,交轴于点,绕点顺时针旋转得到,点恰好旋转到点,连接.
(1)求点、、的坐标;
(2)求证:四边形是平行四边形;
(3)如图2,过顶点作轴于点,点是抛物线上一动点,过点作轴,点为垂足,使得与相似(不含全等).
①求出一个满足以上条件的点的横坐标;
②直接回答这样的点共有几个?
【答案】(1),,;(2)证明见解析;(3)①点P的横坐标为,,,②点P共有3个.
【详解】
(1)令,
解得或,
故,,
配方得,故;
(2)∵,CO⊥AF,
∴OF=OA=1,
如图,DD1⊥轴,∴DD1//CO,
∴,
∴,
即,
∴,
∴CF==2,
∴,
即为等边三角形,
∴∠AFC=∠ACF=60°,
∵∠ECF=∠ACF,
∴,
∴,
∵CF:DF=OF:FD1=1:2,
∴DF=4,∴CD=6,
又∵,,
∴,
∴四边形是平行四边形;
(3)①设点的坐标为,
(ⅰ)当点在点左侧时,
因为与相似,
则1),
即,
∴(舍),x2=-11;
2),
即,
∴(舍),;
(ⅱ)当点在点右侧时,
因为与相似,
则3),
即,
∴(舍),(舍);
4),
即,
∴(舍),(舍);
(ⅲ)当点在之间时,
∵与相似,
则5),
即,
∴(舍),(舍);
6),
即,
∴(舍),;
综上所述,点的横坐标为,,;
②由①可得这样的点P共有3个.
考法3 点与线段及直线关系中分类讨论
考法指导
此类点与线段及直线的关系中的分类讨论,主要是由于线段及端点位置的不确定性,或者在图形变换过程中导致点与直线位置不确定性,从而展开的分类讨论,此类题型虽无固定性解法,但大部分题目多为两种类型分类:
为点在线段上,或者在点在线段的延长线上展开分类讨论
点在直线上方,点在直线下方从而展开分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·云南中考真题)在平行四边形ABCD中,∠A=30°,AD=,BD=4,则平行四边形ABCD的面积等于 ______________.
【答案】或
【详解】
过点D作DE⊥AB,垂足为E,
如图1,点E在AB上,
∵∠A=30°,∴DE=ADsin30°=,AE=ADcos30°=6,
在Rt△DBE中,BE=,
∴AB=AE+BE=8,
∴平行四边形ABCD的面积为;
如图2,点E在AB的延长线上,
∵∠A=30°,∴DE=ADsin30°=,AE=ADcos30°=6,
在Rt△DBE中,BE=,
∴AB=AE-BE=4,
∴平行四边形ABCD的面积为,
故答案为:或.
【针对训练】
1.(2019·河南中考真题)如图,在矩形ABCD中,,,点E在边BC上,且.连接AE,将沿AE折叠,若点B的对应点落在矩形ABCD的边上,则 a的值为________.
【答案】或
【详解】
解:分两种情况:
①当点落在AD边上时,如图1.
四边形ABCD是矩形,
,
将沿AE折叠,点B的对应点落在AD边上,
,
,
,
;
②当点落在CD边上时,如图2.
∵四边形ABCD是矩形,
,.
将沿AE折叠,点B的对应点落在CD边上,
,,,
,.
在与中,
,
,
,即,
解得,(舍去).
综上,所求a的值为或.
故答案为或.
2.(2019·广东中考真题)已知在平面直角坐标系中,点,以线段为直径作圆,圆心为,直线交于点,连接.
(1)求证:直线是的切线;
(2)点为轴上任意一动点,连接交于点,连接:
①当时,求所有点的坐标 (直接写出);
②求的最大值.
【答案】(1)见解析;(2)①,;② 的最大值为.
【解析】
【分析】
(1)连接,证明∠EDO=90°即可;
(2)①分“位于上”和“位于的延长线上”结合相似三角形进行求解即可;
②作于点,证明,得,从而得解.
【详解】
(1)证明:连接,则:
∵为直径
∴
∴
∵
∴
∴
∵
∴
∴
即:
∵轴
∴
∴
∴直线为的切线.
(2)①如图1,当位于上时:
∵
∴
∴设,则
∴
∴,解得:
∴
即
如图2,当位于的延长线上时:
∵
∴设,则
∴
∴
解得:
∴
即
②如图,作于点,
∵是直径
∴
∴
∴
∵半径
∴
∴的最大值为.
3.(2019·海南中考真题)如图,已知抛物线经过,两点,与x轴的另一个交点为C,顶点为D,连结CD.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)点P为该抛物线上一动点(与点B、C不重合),设点P的横坐标为t.
①当点P在直线BC的下方运动时,求的面积的最大值;
②该抛物线上是否存在点P,使得若存在,求出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)①;②存在,或.
【详解】
解:(1)将点A、B坐标代入二次函数表达式得:,解得:,
故抛物线的表达式为:…①,
令,则或,
即点;
(2)①如图1,过点P作y轴的平行线交BC于点G,
将点B、C的坐标代入一次函数表达式并解得:
直线BC的表达式为:…②,
设点,则点,
,
,有最大值,当时,其最大值为;
②设直线BP与CD交于点H,
当点P在直线BC下方时,
,点H在BC的中垂线上,
线段BC的中点坐标为,
过该点与BC垂直的直线的k值为﹣1,
设BC中垂线的表达式为:,将点代入上式并解得:
直线BC中垂线的表达式为:…③,
同理直线CD的表达式为:…④,
联立③④并解得:,即点,
同理可得直线BH的表达式为:…⑤,
联立①⑤并解得:或(舍去),
故点;
当点在直线BC上方时,
,,
则直线BP′的表达式为:,将点B坐标代入上式并解得:,
即直线BP′的表达式为:…⑥,
联立①⑥并解得:或(舍去),
故点;
故点P的坐标为或.
4.(2019·河南中考真题)在,,.点P是平面内不与点A,C重合的任意一点.连接AP,将线段AP绕点P逆时针旋转α得到线段DP,连接AD,BD,CP.
(1)观察猜想
如图1,当时,的值是 ,直线BD与直线CP相交所成的较小角的度数是 .
(2)类比探究
如图2,当时,请写出的值及直线BD与直线CP相交所成的小角的度数,并就图2的情形说明理由.
(3)解决问题
当时,若点E,F分别是CA,CB的中点,点P在直线EF上,请直接写出点C,P,D在同一直线上时的值.
【答案】(1)1,(2)45°(3),
【详解】
解:(1)如图1中,延长CP交BD的延长线于E,设AB交EC于点O.
,
,
,,
,
,,
,
,
,线BD与直线CP相交所成的较小角的度数是,
故答案为1,.
(2)如图2中,设BD交AC于点O,BD交PC于点E.
,
,
,
,
,,
,
,
直线BD与直线CP相交所成的小角的度数为.
(3)如图3﹣1中,当点D在线段PC上时,延长AD交BC的延长线于H.
,,
,
,
,
,
,
,
,,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
A,D,C,B四点共圆,
,,
,
,设,则,,
c.
如图3﹣2中,当点P在线段CD上时,同法可证:,设,则,,
,
.
考法4函数中含参问题分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·辽宁中考真题)把函数的图象绕点旋转,得到新函数的图象,我们称是关于点的相关函数.的图象的对称轴与轴交点坐标为.
(1)填空:的值为 (用含的代数式表示)
(2)若,当时,函数的最大值为,最小值为,且,求的解析式;
(3)当时,的图象与轴相交于两点(点在点的右侧).与轴相交于点.把线段原点逆时针旋转,得到它的对应线段,若线与的图象有公共点,结合函数图象,求的取值范围.
【答案】(1);(2);(3)或或
【详解】
解:(1)
顶点围绕点旋转180°的对称点为,
,函数的对称轴为:,
,
故答案为:;
(2)时,
,
①当时,
时,有最小值,
时,有最大值,
则,无解;
②时,
时,有最大值,
时,有最小值,
(舍去);
③当时,
时,有最大值,
时,有最小值,
,
解得:或2(舍去0),
故;
(3),
,
点的坐标分别为,
当时,越大,则越大,则点越靠左,
当过点时,,解得:,
当过点时,同理可得:,
故:或;
当时,
当过点时,,解得:,
故:;
综上,故:或或.
【针对训练】
1.(2019·吉林省中考真题)如图,抛物线与x轴相交于两点(点在点的左侧),与轴相交于点.为抛物线上一点,横坐标为,且.
⑴求此抛物线的解析式;
⑵当点位于轴下方时,求面积的最大值;
⑶设此抛物线在点与点之间部分(含点和点)最高点与最低点的纵坐标之差为.
①求关于的函数解析式,并写出自变量的取值范围;
②当时,直接写出的面积.
【答案】(1);(2)8;(3)①(),(),();②6.
【详解】
解:(1)因为抛物线与轴交于点,
把代入,得
,
解得,
所以此抛物线的解析式为,
即;
(2)令,得,
解得,
所以,
所以;
解法一:
由(1)知,抛物线顶点坐标为,
由题意,当点位于抛物线顶点时,的面积有最大值,
最大值为;
解法二
由题意,得,
所以
,
所以当时,有最大值8;
(3)①当时,;
当时,;
当时,;
②当h=9时
若-m2+2m=9,此时△<0,m无解;
若m2-2m+1=9,则m=4,
∴P(4,5),
∵B(3,0),C(0,-3),
∴△BCP的面积=(4+1)×3=6;
2.(2019·湖北省中考真题)在平面直角坐标系中,已知抛物线和直线l:y=kx+b,点A(-3,-3),B(1,-1)均在直线l上.
(1)若抛物线C与直线l有交点,求a的取值范围;
(2)当a=-1,二次函数的自变量x满足m≤x≤m+2时,函数y的最大值为-4,求m的值;
(3)若抛物线C与线段AB有两个不同的交点,请直接写出a的取值范围.
【答案】(1)a≤且a≠0;(2)m=-3或m=3;(3)或a≤-2;
【详解】
解:(1)点,代入,
,
,
;
联立与,则有,
抛物线与直线有交点,
,
a≤且a≠0;
(2)根据题意可得,,
,
抛物线开口向下,对称轴,
时,有最大值,
∴当时,有,
或,
①在左侧,随的增大而增大,
时,有最大值,
;
②在对称轴右侧,随最大而减小,
时,有最大值;
综上所述:m=-3或m=3;
(3)①时,时,,
即;
②时,时,,
即,
直线的解析式为,
抛物线与直线联立:,
,
,
,
的取值范围为或a≤-2.
【点睛】
本题考查二次函数的图象及性质,一次函数的图象及性质;熟练掌握待定系数法求解析式,数形结合,分类讨论函数在给定范围内的最大值是解题的关键.
3.(2019·山东省中考真题)如图,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,且.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若,是抛物线上的两点,当,时,均有,求的取值范围;
(3)抛物线上一点,直线与轴交于点,动点在线段上,当时,求点的坐标.
【答案】(1)(2)(3)
【详解】
(1)函数的对称轴为:,而且,
将上述两式联立并解得:,,
则函数的表达式为:,
即:,解得:,
故抛物线的表达式为:;
(2)当时,,
①当时(即:),
,则,
解得:,而,
故:;
②当(即)时,
则,
同理可得:,
故的取值范围为:;
(3)∵当,为等腰三角形,
故取的中点,过点作线段的中垂线交直线与点,则点为符合条件的点,
点,
将点、坐标代入一次函数表达式:并解得:
直线的表达式为:,
同理可得:直线的表达式为:①,
直线,则直线表达式中的值为,
同理可得直线的表达式为:②,
联立①②并解得:,
故点.
4.(2017·贵州省中考真题)已知函数,,k、b为整数且.
(1)讨论b,k的取值.
(2)分别画出两种函数的所有图象.(不需列表)
(3)求与的交点个数.
【答案】(1);(2)详见解析;(3)4.
【详解】
(1)∵k、b为整数且
∴
(2)如图:
(3)当k=1时,一次函数和反比例函数的图象如图1,此时交点的个数为4个.
当k=-1时,当k=1时,一次函数和反比例函数的图象如图2,此时交点的个数为4个.
综上所述,函数和的交点个数为4个.
5.(2016·福建省中考真题)已知,抛物线( a≠0)经过原点,顶点为A(h,k)(h≠0).
(1)当h=1,k=2时,求抛物线的解析式;
(2)若抛物线(t≠0)也经过A点,求a与t之间的关系式;
(3)当点A在抛物线上,且-2≤h<1时,求a的取值范围.
【答案】(1);(2);(3)或.
【详解】
(1)根据题意,设抛物线的解析式为:(a≠0),∵h=1,k=2,∴.∵抛物线过原点,∴,∴,∴,即;
(2)∵抛物线经过点A(h,k),∴,∴,∵抛物线经过原点,∴,∵h≠0,∴;
(3)∵点A(h,k)在抛物线上,∴,∴,∵抛物线经过原点,∴,∵h≠0,∴;
分两种情况讨论:
①当-2≤h<0时,由反比例函数性质可知:,∴;
②当0<h<1时,由反比例函数性质可知:,∴;
综上所述,a的取值范围是或.
考法5 圆中分类讨论
题型1:周角的顶点位置不确定需分类讨论。
【典例精析】
例题1.(2019·江苏初三期中)⊙O的半径是2,弦AB=2,点C为⊙O上的一点(不与点A、B重合),则∠ACB的度数为_____°.
【答案】30°或150°
【详解】
∵AO=BO=2,AB=2,
∴△ABO是等边三角形,
∴∠AOB=60°.
若点C在优弧上,则∠BCA=30°;
若点C在劣弧上,则∠BCA=(360°?∠AOB)=150°;
综上所述:∠BCA的度数为30°或150°.
【针对训练】
1.(2019·北京西城区外国语学校初三期中)如图,A,B是⊙O上的两点,C是⊙O上不与A,B重合的任意一点.如果∠AOB=140°,那么∠ACB的度数为___.
【答案】70°或110°.
【详解】
如图1,当点C在优弧ACB上时,
∵∠ACB和∠AOB分别是所对的圆周角和圆心角,
∴∠ACB=∠AOB=70°.
如图2,当点C在劣弧AB上时,在优弧AB上取一点D,连接AD、BD,
∵∠ADB和∠AOB分别是所对的圆周角和圆心角,
∴∠ADB=∠AOB=70°,
∵四边形ACBD是⊙O的内接四边形,
∴∠ADB+∠ACB=180°,
∴∠ACB=110°.
综上所述:∠ACB的度数为70°或110°.
故答案为70°或110°.
2.(2019·江苏泰州中学附属初中初三月考)如图,在半径为4的⊙O中,弦AB长为4.
(1)求圆心O到弦AB的距离;
(2)若点C为⊙O上一点(不与点A,B重合),求∠ACB的度数.
【答案】(1)2;(2)45°或135°
【详解】
(1)过点O作OD⊥AB于点D,连接AO,BO.如图1所示:
∵OD⊥AB且过圆心,AB=4.,
∴AD=AB=2.,∠ADO=90°,
在Rt△ADO中,∠ADO=90°,AO=4,AD=2.,
∴OD==2.
即点O到AB的距离为2.
(2)如图2所示:
∵AO=BO=4,AB=4,
∴△ABO是等腰直角三角形,
∴∠AOB=90°.?
若点C在优弧上,则∠BCA=45°;
若点C在劣弧上,则∠BCA=(360°-∠AOB)=135°;
综上所述:∠BCA的度数为45°或135°.
题型2:两平行弦相对于圆心的位置不确定需分类讨论。
【典例精析】
例题 1.(2018·全国初三课时练习)⊙O的直径为10cm,弦AB∥CD,且AB=8cm,CD=6cm,则弦AB与CD之间的距离为___________.
【答案】7cm或1cm
【详解】
分两种情况考虑:
当两条弦位于圆心O一侧时,如图1所示,
过O作OE⊥AB,交AB于点E,交CD于点F,连接OA,OC,
∵AB∥CD,∴OE⊥CD,
∴E、F分别为AB、CD的中点,
∴AE=BE=AB=4m,CF=DF=CD=6m,
在Rt△COF中,OC=5cm,C34cm,
根据勾股定理得:OF=4m,
在Rt△AOE中,OA=5cm,AE=4m,
根据勾股定理得:OE═3m,
则EF=OF-OE=4-3=1cm;
当两条弦位于圆心O两侧时,如图2所示,同理可得EF=4+3=7cm,
综上,弦AB与CD的距离为7cm或1cm,
故答案为:7cm或1cm.
【针对训练】
1.(2018·山东初三期末)已知⊙O的直径CD=10cm,AB是⊙O的弦,AB=8cm,且AB⊥CD,则AC的长度为_____.
【答案】2cm或4cm.
【详解】
解:连接OA,
∵⊙O的直径CD=10cm,AB是⊙O的弦,AB=8cm,且AB⊥CD,
∴OD=OC=OA=5cm,AM=AB=4cm,
∴OM===3(cm),
∴MC=5﹣3=2cm,
∴AC===2cm,
同理可得:A′C==4cm.
故答案为:2cm或4cm.
2.(2018·中国农业大学附属中学初三专题练习)已知⊙O的半径为13cm,弦AB//CD,AB=24cm,CD=10cm,则AB、CD之间的距离为________.
【答案】AB与CD的距离是17 cm或7 cm.
【详解】
第一种情况:两弦在圆心的同侧时,已知CD=10cm,
∴由垂径定理得DE=5.
∵OD=13,
∴利用勾股定理可得:OE=12.
同理可求OF=5,
∴EF=7.
第二种情况:只是EF=OE+OF=17.其它和第一种一样.
故答案为7cm或17cm.
微专题二 分类讨论思想
方法指导
在我们所遇到的数学问题中,有的问题条件、结论不明确,有的则图形不确定或题中含有参数等,有些问题的结论在解题中不能以统一的形式进行研究,把所有研究的问题根据题目的特点和要求,分成若干类,转化成若干个小问题来解决,这种按不同情况分类,然后再逐一研究解决的数学思想,称之为分类讨论思想。
核心内容
分类讨论以一下三个原则展开:
(1)标准同一性原则:每一次分类的标准必须是同一的.
(2)不遗漏原则:分类必须是完整的,不能出现遗漏.
(3)不重复原则:所有分类之间必须是互斥的.所分的各类别之间不能有交叉、重叠,一个对象只能归属于一类.
考法1 平行四边形中分类讨论
考法指导
在平行四边形的分类讨论中,典型的是近年来的存在性平行四边形问题,此类题型大多保证至少平行四边形有两个定点,问是否存在某点,使得四边形是平行四边形。此类问题分类基本以固定两点形成的线段是平行四边形的边,还是对角线从而展开分类讨论。完成此类问题只需理解下面三问即可:
1.已知A、B、C三点,以A、B、C、D为顶点的平行四边形有几个,怎么画?
2.在坐标平面内,如何理解平行四边形ABCD的对边AB与DC平行且相等?
3.在坐标平面内,如何理解平行四边形ABCD的对角线互相平分?
图1 图2 图3
如图1,过△ABC的每个顶点画对边的平行线,三条直线两两相交,产生三个点D.此时做法就是以AB为边,则过点C,作CD’’∥AB或者CD’∥AB,或者以AB为对角线,过点A,B分别作AD∥BC,BD∥AC。
如图2,已知A(0, 3),B(-2, 0),C(3, 1),如果四边形ABCD是平行四边形,怎样求点D的坐标呢?
点B先向右平移2个单位,再向上平移3个单位与点A重合,因为BA与CD平行且相等,所以点C(3, 1) 先向右平移2个单位,再向上平移3个单位得到点D(5, 4).
如图3,如果平行四边形ABCD的对角线交于点G,那么过点G画任意一条直线(一般与坐标轴垂直),点A、C到这条直线的距离相等,点B、D到这条直线的距离相等.
关系式xA+xC=xB+xD和yA+yC=yB+yD有时候用起来很方便.
【典例精析】
例题1.(2019·甘肃中考真题)如图,已知二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于点A(1,0)、B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求二次函数的解析式;
(2)若点P为抛物线上的一点,点F为对称轴上的一点,且以点A、B、P、F为顶点的四边形为平行四边形,求点P的坐标;
(3)点E是二次函数第四象限图象上一点,过点E作x轴的垂线,交直线BC于点D,求四边形AEBD面积的最大值及此时点E的坐标.
【针对训练】
1.(2019·山西中考真题)综合与探究
如图,抛物线经过点A(-2,0),B(4,0)两点,与轴交于点C,点D是抛物线上一个动点,设点D的横坐标为.连接AC,BC,DB,DC,
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)△BCD的面积等于△AOC的面积的时,求的值;
(3)在(2)的条件下,若点M是轴上的一个动点,点N是抛物线上一动点,试判断是否存在这样的点M,使得以点B,D,M,N为顶点的四边形是平行四边形,若存在,请直接写出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
2.(2019·山东中考真题)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过点A(3,0),B(﹣1,0),C(0,﹣3).
(1)求该抛物线的解析式;
(2)若以点A为圆心的圆与直线BC相切于点M,求切点M的坐标;
(3)若点Q在x轴上,点P在抛物线上,是否存在以点B,C,Q,P为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
3.(2018·贵州中考真题)如图,在平面直角坐标系xOy中,点A是反比例函数y=(x>0,m>1)图象上一点,点A的横坐标为m,点B(0,﹣m)是y轴负半轴上的一点,连接AB,AC⊥AB,交y轴于点C,延长CA到点D,使得AD=AC,过点A作AE平行于x轴,过点D作y轴平行线交AE于点E.
(1)当m=3时,求点A的坐标;
(2)DE= ,设点D的坐标为(x,y),求y关于x的函数关系式和自变量的取值范围;
(3)连接BD,过点A作BD的平行线,与(2)中的函数图象交于点F,当m为何值时,以A、B、D、F为顶点的四边形是平行四边形?
考法2 三角形中分类讨论
考法指导
三角形中分类讨论,主要分为以下三种题型:
1. 与等腰三角形有关的分类讨论
例如在求解典型的等腰三角形的存在性问题时,一般都要先分类.
在平面上有两定点B,C,问平面上是否存在一动点A,使得B,C.A三点构成图形是等腰三角形?
先根据三角形类别分为是直角,钝角,还是锐角三角形,后根据边不确定性分类,根据边不确定有两类做法:
(1)直接可以根据边分类讨论,讨论①AB=AC,②BA=BC,③CA=CB三种情况.
(2)可以作图,①分别B,C两点为圆心,以BC长为半径画弧,弧上任意一点均满足条件。
②作BC线段的垂直平分线,垂直平分线上任意一点均可满足条件
解等腰三角形的存在性问题,有几何法和代数法,把几何法和代数法相结合,可以使得解题又好又快.
几何法一般分三步:分类、画图、计算
如果△ABC的∠A(的余弦值)是确定的,夹∠A的两边AB和AC可以用含x的式子表示出来,那么就用几何法.
①如图1,如果AB=AC,直接列方程;②如图2,如果BA=BC,那么;③如图3,如果CA=CB,那么.
代数法一般也分三步:罗列三边长,分类列方程,解方程并检验.
如果三角形的三个角都是不确定的,而三个顶点的坐标可以用含x的式子表示出来,那么根据两点间的距离公式,三边长(的平方)就可以罗列出来.
图1 图2 图3
2:与直角三角形有关的分类讨论
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.
如图1,已知A(3, 0),B(1,-4),如果直角三角形ABC的顶点C在y轴上,求点C的坐标.
我们可以用几何的方法,作AB为直径的圆,快速找到两个符合条件的点C.
如果作BD⊥y轴于D,那么△AOC∽△CDB.
设OC=m,那么.
这个方程有两个解,分别对应图中圆与y轴的两个交点.
图1
3:与相似三角形有关的分类讨论
相似三角形的判定定理有3个,其中判定定理1和判定定理2都有对应角相等的条件,因此探求两个三角形相似的动态问题,一般情况下首先寻找一组对应角相等.
判定定理2是最常用的解题依据,一般分三步:寻找一组等角,分两种情况列比例方程,解方程并检验.
如果已知∠A=∠D,探求△ABC与△DEF相似,只要把夹∠A和∠D的两边表示出来,按照对应边成比例,分和两种情况列方程.
应用判定定理1解题,先寻找一组等角,再分两种情况讨论另外两组对应角相等.
应用判定定理3解题不多见,根据三边对应成比例列连比式解方程(组).
题型1:等腰三角形分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·黑龙江省中考真题)等腰中,,垂足为点,且,则等腰底角的度数为_______.
【针对训练】
1.(2019·四川省中考真题)一个等腰三角形的底边长是6,腰长是一元二次方程的一根,则此三角形的周长是( )
A.16 B.12 C.14 D.12或16
2.(2019·江苏省中考真题)如图,在矩形中,,点是的中点,点在上,,点、在线段上.若是等腰三角形且底角与相等,则_____.
3.(2019·四川中考真题)在中,若,,,则的面积是______.
4.(2019·湖北省中考真题)如图,已知抛物线与轴交于、两点,,交轴于点,对称轴是直线.
(1)求抛物线的解析式及点的坐标;
(2)连接,是线段上一点,关于直线的对称点正好落在上,求点的坐标;
(3)动点从点出发,以每秒2个单位长度的速度向点运动,过作轴的垂线交抛物线于点,交线段于点.设运动时间为秒.
①若与相似,请直接写出的值;
②能否为等腰三角形?若能,求出的值;若不能,请说明理由.
5.(2018·内蒙古自治区中考真题)已知抛物线的图象如图所示:
(1)将该抛物线向上平移2个单位,分别交x轴于A、B两点,交y轴于点C,则平移后的解析式为 .
(2)判断△ABC的形状,并说明理由.
(3)在抛物线对称轴上是否存在一点P,使得以A、C、P为顶点的三角形是等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
题型2:直角三角形分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·黑龙江中考真题)在中,,,点在边上,连接,若为直角三角形,则的度数为_______________度.
【针对训练】
1.(2019·黑龙江省中考真题)一张直角三角形纸片,,,,点为边上的任一点,沿过点的直线折叠,使直角顶点落在斜边上的点处,当是直角三角形时,则的长为_____.
2.(2019·江西中考真题)在平面直角坐标系中,三点的坐标分别为,,,点在轴上,点在直线上,若,于点,则点的坐标为__________________.
3.(2019·辽宁省中考真题)如图1,抛物线与x轴交于点,,与y轴交于点C,顶点为D,直线AD交y轴于点E.
(1)求抛物线的解析式.
(2)如图2,将沿直线AD平移得到.
①当点M落在抛物线上时,求点M的坐标.
②在移动过程中,存在点M使为直角三角形,请直接写出所有符合条件的点M的坐标.
4.(2018·河南)如图,抛物线交x轴于A,B两点,交y轴于点C.直线经过点A,C.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点P是抛物线上一动点,过点P作x轴的垂线,交直线AC于点M,设点P的横坐标为m.
①当是直角三角形时,求点P的坐标;
②作点B关于点C的对称点,则平面内存在直线l,使点M,B,到该直线的距离都相等.当点P在y轴右侧的抛物线上,且与点B不重合时,请直接写出直线的解析式.(k,b可用含m的式子表示)
题型3:相似三角形分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·浙江中考真题)在直角三角形ABC中,若,则_______.
【针对训练】
1.(2019·陕西中考真题)在平面直角坐标系中,已知抛物线L:经过点A(-3,0)和点B(0,-6),L关于原点O对称的抛物线为.
(1)求抛物线L的表达式;
(2)点P在抛物线上,且位于第一象限,过点P作PD⊥y轴,垂足为D.若△POD与△AOB相似,求符合条件的点P的坐标.
2.(2019·贵州省中考真题)如图,抛物线与直线分别相交于,两点,且此抛物线与轴的一个交点为,连接,.已知,.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线对称轴上找一点,使的值最大,并求出这个最大值;
(3)点为轴右侧抛物线上一动点,连接,过点作交轴于点,问:是否存在点使得以,,为顶点的三角形与相似?若存在,请求出所有符合条件的点的坐标;若不存在,请说明理由.
3.(2019·湖南省中考真题)如图,抛物线与x轴交于点,点,与y轴交于点C,且过点.点P、Q是抛物线上的动点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)当点P在直线OD下方时,求面积的最大值.
(3)直线OQ与线段BC相交于点E,当与相似时,求点Q的坐标.
4.(2019·广东中考真题)如图1,在平面直角坐标系中,抛物线与轴交于点、(点在点右侧),点为抛物线的顶点.点在轴的正半轴上,交轴于点,绕点顺时针旋转得到,点恰好旋转到点,连接.
(1)求点、、的坐标;
(2)求证:四边形是平行四边形;
(3)如图2,过顶点作轴于点,点是抛物线上一动点,过点作轴,点为垂足,使得与相似(不含全等).
①求出一个满足以上条件的点的横坐标;②直接回答这样的点共有几个?
考法3 点与线段及直线关系中分类讨论
考法指导
此类点与线段及直线的关系中的分类讨论,主要是由于线段及端点位置的不确定性,或者在图形变换过程中导致点与直线位置不确定性,从而展开的分类讨论,此类题型虽无固定性解法,但大部分题目多为两种类型分类:
为点在线段上,或者在点在线段的延长线上展开分类讨论
点在直线上方,点在直线下方从而展开分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·云南中考真题)在平行四边形ABCD中,∠A=30°,AD=,BD=4,则平行四边形ABCD的面积等于 ______________.
【针对训练】
1.(2019·河南中考真题)如图,在矩形ABCD中,,,点E在边BC上,且.连接AE,将沿AE折叠,若点B的对应点落在矩形ABCD的边上,则 a的值为________.
2.(2019·广东中考真题)已知在平面直角坐标系中,点,以线段为直径作圆,圆心为,直线交于点,连接.
(1)求证:直线是的切线;
(2)点为轴上任意一动点,连接交于点,连接:
①当时,求所有点的坐标 (直接写出);
②求的最大值.
3.(2019·海南中考真题)如图,已知抛物线经过,两点,与x轴的另一个交点为C,顶点为D,连结CD.
(1)求该抛物线的表达式;
(2)点P为该抛物线上一动点(与点B、C不重合),设点P的横坐标为t.
①当点P在直线BC的下方运动时,求的面积的最大值;
②该抛物线上是否存在点P,使得若存在,求出所有点P的坐标;若不存在,请说明理由.
4.(2019·河南中考真题)在,,.点P是平面内不与点A,C重合的任意一点.连接AP,将线段AP绕点P逆时针旋转α得到线段DP,连接AD,BD,CP.
(1)观察猜想
如图1,当时,的值是 ,直线BD与直线CP相交所成的较小角的度数是 .
(2)类比探究
如图2,当时,请写出的值及直线BD与直线CP相交所成的小角的度数,并就图2的情形说明理由.
(3)解决问题
当时,若点E,F分别是CA,CB的中点,点P在直线EF上,请直接写出点C,P,D在同一直线上时的值.
考法4函数中含参问题分类讨论
【典例精析】
例题1.(2019·辽宁中考真题)把函数的图象绕点旋转,得到新函数的图象,我们称是关于点的相关函数.的图象的对称轴与轴交点坐标为.
(1)填空:的值为 (用含的代数式表示)
(2)若,当时,函数的最大值为,最小值为,且,求的解析式;
(3)当时,的图象与轴相交于两点(点在点的右侧).与轴相交于点.把线段原点逆时针旋转,得到它的对应线段,若线与的图象有公共点,结合函数图象,求的取值范围.
【针对训练】
1.(2019·吉林省中考真题)如图,抛物线与x轴相交于两点(点在点的左侧),与轴相交于点.为抛物线上一点,横坐标为,且.
⑴求此抛物线的解析式;
⑵当点位于轴下方时,求面积的最大值;
⑶设此抛物线在点与点之间部分(含点和点)最高点与最低点的纵坐标之差为.
①求关于的函数解析式,并写出自变量的取值范围;
②当时,直接写出的面积.
2.(2019·湖北省中考真题)在平面直角坐标系中,已知抛物线和直线l:y=kx+b,点A(-3,-3),B(1,-1)均在直线l上.
(1)若抛物线C与直线l有交点,求a的取值范围;
(2)当a=-1,二次函数的自变量x满足m≤x≤m+2时,函数y的最大值为-4,求m的值;
(3)若抛物线C与线段AB有两个不同的交点,请直接写出a的取值范围.
3.(2019·山东省中考真题)如图,抛物线与轴交于,两点,与轴交于点,且.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若,是抛物线上的两点,当,时,均有,求的取值范围;
(3)抛物线上一点,直线与轴交于点,动点在线段上,当时,求点的坐标.
4.(2017·贵州省中考真题)已知函数,,k、b为整数且.
(1)讨论b,k的取值.
(2)分别画出两种函数的所有图象.(不需列表)
(3)求与的交点个数.
5.(2016·福建省中考真题)已知,抛物线( a≠0)经过原点,顶点为A(h,k)(h≠0).
(1)当h=1,k=2时,求抛物线的解析式;
(2)若抛物线(t≠0)也经过A点,求a与t之间的关系式;
(3)当点A在抛物线上,且-2≤h<1时,求a的取值范围.
考法5 圆中分类讨论
题型1:周角的顶点位置不确定需分类讨论。
【典例精析】
例题1.(2019·江苏初三期中)⊙O的半径是2,弦AB=2,点C为⊙O上的一点(不与点A、B重合),则∠ACB的度数为_____°.
【针对训练】
1.(2019·北京西城区外国语学校初三期中)如图,A,B是⊙O上的两点,C是⊙O上不与A,B重合的任意一点.如果∠AOB=140°,那么∠ACB的度数为___.
2.(2019·江苏泰州中学附属初中初三月考)如图,在半径为4的⊙O中,弦AB长为4.
(1)求圆心O到弦AB的距离;
(2)若点C为⊙O上一点(不与点A,B重合),求∠ACB的度数.
题型2:两平行弦相对于圆心的位置不确定需分类讨论。
【典例精析】
例题 1.(2018·全国初三课时练习)⊙O的直径为10cm,弦AB∥CD,且AB=8cm,CD=6cm,则弦AB与CD之间的距离为___________.
【针对训练】
1.(2018·山东初三期末)已知⊙O的直径CD=10cm,AB是⊙O的弦,AB=8cm,且AB⊥CD,则AC的长度为_____.
2.(2018·中国农业大学附属中学初三专题练习)已知⊙O的半径为13cm,弦AB//CD,AB=24cm,CD=10cm,则AB、CD之间的距离为________.