【324294】2024八年级数学下册 专题突破 第05讲 平行四边形存在性问题专题复习(含解析)(新
第5讲平行四边形存在性问题专题复习
知识点睛:
平行四边形存在性问题
1.知识储备:①平行四边形是中心对称图形
②
中心对称图形的性质:对称中心平分中心对称图形内通过该点的任意线段,且使中心对称图形的面积被平分
③中点公式:
2.方法策略:
(1)有3个定点,找第4个点形成平行四边形时:
①设第4个点的坐标
②以3个定点组成的3条线段为对角线分类讨论
③以中心对称图形的性质为等量关系列式求解
例
,如图所示,平面直角坐标系内有A、B、C三点,在平面内找第4个点,构成平行四边形;
有2个定点,且另外两个动点均在特殊的位置上时,方法策略同上。
如,当A、B已知,点C在直线y=x上,点D在另一直线上,则设C(a,a);分类还分别分①以AB为对角线,②以AC为对角线,③以BC为对角线;依其性质分别表示出D点坐标;将点D坐标再分别带入另一直线解析式,即可求出a的值,C、D坐标就都能求出来了。
类型一几何背景下的平行四边形存在性问题
1.如图,在平行四边形ABCD中,AC与BD交于点M,点F在AD上,AF=6cm,BF=12cm,∠FBM=∠CBM,点E是BC的中点,若点P以1cm/秒的速度从点A出发,沿AD向点F运动;点Q同时以2cm/秒的速度从点C出发,沿CB向点B运动.点P运动到F点时停止运动,点Q也同时停止运动.当点P运动 秒时,以点P、Q、E、F为顶点的四边形是平行四边形.
【分析】由四边形ABCD是平行四边形得出:AD∥BC,AD=BC,∠ADB=∠CBD,证得FB=FD,求出AD的长,得出CE的长,设当点P运动t秒时,点P、Q、E、F为顶点的四边形是平行四边形,根据题意列出方程并解方程即可得出结果.
【解答】解:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD∥BC,AD=BC,
∴∠ADB=∠CBD,
∵∠FBM=∠CBM,
∴∠FBD=∠FDB,
∴FB=FD=12cm,
∵AF=6cm,
∴AD=18cm,
∵点E是BC的中点,
∴CE=
BC=
AD=9cm,
要使点P、Q、E、F为顶点的四边形是平行四边形,则PF=EQ即可,
设当点P运动t秒时,点P、Q、E、F为顶点的四边形是平行四边形,
根据题意得:6﹣t=9﹣2t或6﹣t=2t﹣9,
解得:t=3或t=5.
故答案为:3或5.
2.(遂宁期末)如图,平行四边形ABCD中,AB=8cm,AD=12cm,点P在AD边上以每秒1cm的速度从点A向点D运动,点Q在BC边上,以每秒4cm的速度从点C出发,在CB间往返运动,两个点同时出发,当点P到达点D时停止(同时点Q也停止).在运动以后,当t= 时以P、D、Q、B四点组成的四边形为平行四边形.
【分析】根据平行四边形的判定可得当DP=BQ时,以点P、D、Q、B为顶点组成平行四边形,然后分情况讨论,再列出方程,求出方程的解即可.
【解答】解:设经过t秒,以点P、D、Q、B为顶点组成平行四边形,
∵以点P、D、Q、B为顶点组成平行四边形,
∴
DP=BQ,
分为以下情况:①点Q的运动路线是C﹣B,方程为12﹣4t=12﹣t,
此时方程t=0,此时不符合题意;
②点Q的运动路线是C﹣B﹣C,方程为4t﹣12=12﹣t,
解得:t=4.8;
③点Q的运动路线是C﹣B﹣C﹣B,方程为12﹣(4t﹣24)=12﹣t,
解得:t=8;
④点Q的运动路线是C﹣B﹣C﹣B﹣C,方程为4t﹣36=12﹣t,
解得:t=9.6;
综上所述,t=4.8s或8s或9.6s时,以P、D、Q、B四点组成的四边形为平行四边形,
故答案为:4.8s或8s或9.6s.
3.(丹东期末)如图,四边形ABCD中,AB∥DC,DC=6cm,AB=9cm.点P以1cm/s的速度由A点向B点运动,同时点Q以2cm/s的速度由C点向D点运动,其中一点到达终点时,另一点也停止运动,当线段PQ将四边形ABCD截出一个平行四边形时,此时的运动时间为 s.
【分析】设运动时间为t,由题意可得AP=tcm,PB=(9﹣t)cm,CQ=2tcm,DQ=(6﹣2t)cm,分两种情况列出方程则可得出答案.
【解答】解:设运动时间为ts,由题意可得AP=tcm,PB=(9﹣t)cm,CQ=2tcm,DQ=(6﹣2t)cm,
∵DQ∥AP,
∴当DQ=AP时,四边形APQD为平行四边形,
∴6﹣2t=t,
∴t=2.
∵CQ∥PB,
∴当CQ=PB时,四边形CQPB为平行四边形,
∴2t=9﹣t,
∴t=3.
综合以上可得t=2或3s时,线段PQ将四边形ABCD截出一个平行四边形.
故答案为2或3.
4.(宁波期中)如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,∠C=90°,BC=16,DC=12,AD=21.动点P从点D出发,沿线段DA的方向以每秒2个单位长的速度运动,动点Q从点C出发,在线段CB上以每秒1个单位长的速度向点B运动,点P,Q分别从点D,C同时出发,当点P运动到点A时,点Q随之停止运动.设运动的时间为t(秒).
(1)当t=2时,求△BPQ的面积;
(2)若四边形ABQP为平行四边形,求运动时间t;
(3)当t为何值时,以B,P,Q三点为顶点的三角形是等腰三角形?
【分析】(1)若过点P作PM⊥BC于M,则四边形PDCM为矩形,得出PM=DC=12,由QB=16﹣t,可知:S=
PM×QB=96﹣6t;
(2)当四边形ABQP为平行四边形时,AP=BQ,即21﹣2t=16﹣t,可将t求出;
(3)本题应分三种情况进行讨论,①若PQ=BQ,在Rt△PQM中,由PQ2=PM2+MQ2,PQ=QB,将各数据代入,可将时间t求出;
②若BP=BQ,在Rt△PMB中,由PB2=BM2+PM2,BP=BQ,将数据代入,可将时间t求出;
③若PB=PQ,PB2=PM2+BM2,PB=PQ,将数据代入,可将时间t求出.
【解答】解:(1)过点P作PM⊥BC于M,则四边形PDCM为矩形.
∴
PM=DC=12,
∵QB=16﹣t,
∴S=
QB•PM=
(16﹣t)×12=96﹣6t(0≤t≤
).
把t=2代入得到:S=96﹣12=84;
(2)当四边形ABQP是平行四边形时,AP=BQ,
即21﹣2t=16﹣t,
解得:t=5,
∴当t=5时,四边形ABQP是平行四边形.
(3)由图可知,CM=PD=2t,CQ=t,若以B、P、Q为顶点的三角形是等腰三角形,可以分三种情况:
①若PQ=BQ,在Rt△PMQ中,PQ2=t2+122,由PQ2=BQ2得t2+122=(16﹣t)2,解得t=
;
②若BP=BQ,在Rt△PMB中,PB2=(16﹣2t)2+122,由PB2=BQ2得(16﹣2t)2+122=(16﹣t)2,即3t2﹣32t+144=0,
此时,△=(﹣32)2﹣4×3×144=﹣704<0,
所以此方程无解,∴BP≠BQ.
③若PB=PQ,由PB2=PQ2得t2+122=(16﹣2t)2+122得t1=
,t2=16(不合题意,舍去).
综上所述,当t=
或t=
时,以B,P,Q三点为顶点的三角形是等腰三角形.
类型二“三定一动”求平行四边形的顶点坐标
1.(婺城区校级模拟)把▱ABCD放入平面直角坐标系中,已知对角线的交点为原点,点A的坐标为(2,﹣3),点C的坐标为( )
A.(﹣3,2) B.(3,2) C.(﹣2,3) D.(2,3)
【分析】因为平行四边形是中心对称图形,若对角线的交点为原点时,则A点与C点关于原点对称,从而根据A点坐标可求C点坐标.
【解答】解:∵平行四边形是中心对称图形,
所以当其对角线的交点为原点时,则A点与C点关于原点对称,
∵A(2,﹣3),
∴C(﹣2,3).
故选:C.
2
.(绵阳期末)如图,在平行四边形OABC中,对角线相交于点E,OA边在x轴上,点O为坐标原点,已知点A(4,0),E(3,1),则点C的坐标为( )
A.(1,1) B.(1,2) C.(2,1) D.(2,2)
【分析】分别过E,C两点作EF⊥x轴,CG⊥x轴,垂足分别为F,G,由平行四边形的性质可得CG=2EF,AG=2AF,结合A,E两点坐标可求解CG,OG的长,进而求解C点坐标.
【解答】解:分别过E,C两点作EF⊥x轴,CG⊥x轴,垂足分别为F,G,
∴
EF∥CG,
∵四边形ABCD为平行四边形,
∴AE=CE,
∴AG=2AF,CG=2EF,
∵A(4,0),E(3,1),
∴OA=4,OF=3,EF=1,
∴AF=OA﹣OF=4﹣3=1,CG=2,
∴AG=2,
∴OG=OA﹣OG=4﹣2=2,
∴C(2,2).
故选:D.
3
.(天津)如图,▱ABCD的顶点A,B,C的坐标分别是(0,1),(﹣2,﹣2),(2,﹣2),则顶点D的坐标是( )
A.(﹣4,1) B.(4,﹣2)
C.(4,1) D.(2,1)
【分析】首先根据B、C两点的坐标确定线段BC的长,然后根据A点向右平移线段BC的长度得到D点,即可由A点坐标求得点D的坐标.
【解答】解:∵B,C的坐标分别是(﹣2,﹣2),(2,﹣2),
∴BC=2﹣(﹣2)=2+2=4,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD=BC=4,
∵点A的坐标为(0,1),
∴点D的坐标为(4,1),
故选:C.
4.(思明区校级月考)【阅读】在平面直角坐标系中,以任意两点P(x1,y1)、Q(x2,y2)为端点的线段中点坐标为(
,
)
【运用】(1)已知O为▱ABCD的对角线AC与BD交点,点B的坐标为(4,3),则点D的坐标为(﹣1,1),则O的坐标为 ;
(2)在直角坐标系中,有A(﹣1,2),B(3,1),C(1,4)三点,另有一点D与点A,B,C构成平行四边形的顶点,求点D的坐标.(提示:运用阅读材料完成)
【分析】(1)由平行四边形的性质得出O是BD的中点,利用中点坐标公式代入可得M的坐标;
(2)存在三种情况:①当AC和BC为平行四边形的边时,
②当BC和CD2为平行四边形的边时,
③当AC和AB为平行四边形的边时;分别根据平行四边形对角线互相平分,即对角线的交点即为对角线的中点,由中点坐标公式代入可得结论.
【解答】解:(1)∵O为▱ABCD的对角线AC与BD交点,
∴OB=OD,即O为BD的中点,
∴点O的横坐标为
=
,纵坐标为
=2,
∴点O的坐标为(
,2);
故答案为:(
,2);
(2)如图所示:
①当AC和BC为平行四边形的边时,连接对角线AB、CD1交于E,
∴
AE=EB,CE=ED1,
∵A(﹣1,2),B(3,1),
∴E(1,
),
∵C(1,4),
∴D1(1,﹣1);
②当BC和CD2为平行四边形的边时,连接对角线BD2和AC交于G,
同理可得D2(﹣3,5);
③当AC和AB为平行四边形的边时,连接AD3和BC交于F,
同理可得D3(5,3);
综上所述,点D的坐标为(1,﹣1)或(﹣3,5)或(5,3).
5.(玄武区校级月考)已知坐标系中有O、A、B、C四个点,其中点O(0,0),A(3,0),B(1,1),若以O、A、B、C为顶点的四边形是平行四边形,则C的坐标是 .
【
分析】由平行四边形的判定,分三种情况进行讨论即可.
【解答】解:如图所示:
分三种情况:①AB为对角线时,点C的坐标为(4,1);
②OB为对角线时,点C的坐标为(﹣2,1);
③OA为对角线时,点C的坐标为(2,﹣1);
综上所述,点C的坐标为(4,1)或(﹣2,1)或(2,﹣1),
故答案为:(4,1)或(﹣2,1)或(2,﹣1).
6.(南岸区期末)如图,平面直角坐标系中,已知点A(﹣3,1),B(4,3),且CD是x轴上一条长度为3的线段.
(1)求AC+CD+DB的最小值,并求出此时点D的坐标;
(2)在(1)的条件下,当AC+CD+DB取得最小值时,平面直角坐标系内是否存在一点E,使得点B,C,D,E构成的四边形为平行四边形,若存在,请直接写出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)如图,把点A(﹣3,1)向右平移3个单位,得到点A'(0,1).点B关于x轴的对称点B'(4,﹣3),连接A'B',与x轴的交点为D.此时AC+CD+DB取得最小值,最小值为CD+A'B',根据两点间的距离公式得到CD+A'B'=
,过点B'作B'F⊥y轴,垂足为F,则B'F=A'F=4,于是得到结论;
(2)当CD=BE=3,CD∥BE,点B,C,D,E构成的四边形为平行四边形,当CD为对角线,即E(﹣5,﹣3),根据平行四边形的性质即可得到结论.
【解答】解:(1)如图,把点A(﹣3,1)向右平移3个单位,得到点A'(0,1).
点B关于x轴的对称点B'(4,﹣3),连接A'B',与x轴的交点为D.
此时AC+CD+DB取得最小值,最小值为CD+A'B',
即最小值为CD+A'B'=
,
过
点B'作B'F⊥y轴,垂足为F,则B'F=A'F=4,
∴∠OA'D=45°,
∵OD⊥A'O,
∴∠A'OD=90°,
∴A'O=DO=1,
∴D(1,0);
(2)存在,
理由:当CD=BE=3,CD∥BE,点B,C,D,E构成的四边形为平行四边形,
∵B(4,3),
∴E点的坐标为(7,3)或(1,3).
当CD为对角线,即E(﹣5,﹣3),
综上所述,点E的坐标为(7,3)或(1,3)或(﹣5,﹣3).
7.(岳麓区校级期中)如图,在平面直角坐标系中,矩形OABC的三个顶点A,O,C在坐标轴上,矩形的面积为12,对角线AC所在直线的解析式为y=kx﹣4k(k≠0).
(1)求A,C的坐标;
(2)若D为AC中点,过D的直线交y轴负半轴于E,交BC于F,且OE=1,求直线EF的解析式;
(3)在(2)的条件下,在坐标平面内是否存在一点G,使以C,D,F,G为顶点的四边形为平行四边形?若存在,请直接写出点G的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)对于y=kx﹣4k,令y=0,即kx﹣4k=0,解得x=4,则点C(4,0),则OC=4,而矩形的面积=AO•OC=4OA=12,解得OA=3,即可求解;
(2)若D为AC中点,则点D(2,
),而点E(0,﹣1),用待定系数法即可求解;
(3)分CD是边、CD为对角线两种情况,利用平移的性质和中点公式分别求解即可.
【解答】解:(1)对于y=kx﹣4k,令y=0,即kx﹣4k=0,解得x=4,
故点A(4,0),则OA=4,
而矩形的面积=AO•OC=4OA=12,解得OC=3,
故点C(0,3);
(2)若D为AC中点,则点D(2,
),
∵OE=1,故点E(0,﹣1),
设直线EF的表达式为y=mx+n,则
,解得
,
故直线EF的表达式为y=
x﹣1;
(3)存在,理由:
对于y=
x﹣1,令y=3=
x﹣1,解得x=
,故点F(
,3),
而点C,D的坐标分别为(0,3)、(2,
),设点G(a,b),
①当CD是边时,
点C向右平移2个单位向下平移
个单位得到点D,同样,点F(G)向右平移2个单位向下平移
个单位得到点G(F),
则
+2=a且3﹣
=b或
﹣2=a且3+
=b,
解得
,
故点G的坐标为(
,
)或(
,
);
②当CD为对角线时,
由中点公式得:
(0+2)=
(a+
)且
(3+
)=
(b+3),解得
,
故点G的坐标为(﹣
,
);
故点G的坐标为(
,
)或(
,
)或(﹣
,
).
8.如图,已知A、B两点是直线AB与x轴的正半轴,y轴的正半轴的交点,如果OA,OB的长分别是x2﹣14x+48=0的两个根(OA>OB),射线BC平分∠ABO交x轴于C点,
(1)求OA,OB的长.
(2)求点C的坐标.
(3)在坐标平面内找点Q,使A,B,C,Q四个点为顶点的四边形是平行四边形,求出符合条件的点Q的坐标.
【分析】(1)首先根据x2﹣14x+48=0,求出方程的两个根是多少;然后根据OA>OB,求出OA,OB的长各是多少即可.
(2)首先根据射线BC平分∠ABO交x轴于C点,设∠OBC=∠ABC=α,则tan2α=
=
,据此求出tanα的值是多少;然后求出OC的值是多少,即可确定出点C的坐标.
(3)根据题意,分三种情况:①当AC、BQ为四边形ABCQ的两条对角线时;②当AQ、BC为四边形ABCQ的两条对角线时;③当AB、CQ为四边形ABCQ的两条对角线时;然后根据平行四边形的性质,分类讨论,求出符合条件的点Q的坐标是多少即可.
【解答】解:(1)由x2﹣14x+48=0,
解得x=6或x=8,
∵OA>OB,
∴OA=8,0B=6,
即OA的长是8,OB的长是6.
(2)∵射线BC平分∠ABO交x轴于C点,
∴设∠OBC=∠ABC=α,
则tan2α=
=
,
整理,可得
2tan2α+3tanα﹣2=0,
解得tanα=
或tanα=﹣2,
∵α为锐角,
∴tanα=﹣2舍去,
∴tanα=
,
即
,
∴
,
解
得OC=3,
∴点C的坐标是(3,0).
(3)①如图1,AC、BQ交于点D,
设点Q的坐标是(a,b),
∵AB∥CQ,
∴
=﹣
…(1),
∵四边形ABCQ是平行四边形,
∴点D是AC、BQ的中点,
∴
…(2),
由(1)(2),可得
∴
点Q的坐标是(11,﹣6).
②如图2,AQ、BC交于点E,
设点Q的坐标是(c,d),
∵AC∥BQ,
∴d=6,
∵四边形ABCQ是平行四边形,
∴点E是AQ、BC的中点,
∴
,
解得c=﹣5,
∴点Q的坐标是(﹣5,6).
③
如图3,AB、CQ交于点F,
设点Q的坐标是(e,f),
∵AC∥BQ,
∴f=6,
∵四边形ABCQ是平行四边形,
∴点F是AB、CQ的中点,
∴
,
解得e=5,
∴点Q的坐标是(5,6).
综上,可得点Q的坐标是(11,﹣6)、(﹣5,6)或(5,6).
类型三“两定两动”求平行四边形的顶点坐标
1.如图,在平面直角坐标系xOy,直线y=x+1与y=﹣2x+4交于点A,两直线与x轴分别交于点B和点C,D是直线AC上的一个动点,直线AB上是否存在点E,使得以E,D,O,A为顶点的四边形是平行四边形?若存在,求出点E的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】当OE∥AC时,由相互平行的两条直线的一次项系数相同,可得到直线OE的解析式,然后将OE和AB的解析式联立,组成方程组从而可求得点E的坐标;
当DE∥OA时,OD∥AB时,先求得OD的解析式,然后联立OD、AC,求得点D的坐标,然后再求得DE的解析式,将DE和AB联立,组成方程组可解得点E的坐标.
【
解答】解:①如下图:当OE∥AD时,
∵OE∥AC,
所以直线OE的解析式为y=﹣2x,
联立OE、AB,得
,
解得
,
即E1(﹣
,
);
②如下图:当DE∥OA时,OD∥AB时,
∵OD∥AB,
∴直线OD的解析式为y=x,
联立OD、AC,得
,
解得
,
D(
,
).
联立AB、AC得
,
解得
,
A(1,2).
OA的解析式为y=2x,
∵DE∥OA,
∴设直线DE的解析式为y=2x+b,
将点D的坐标代入直线的解析式得:y=2x﹣
联立DE、AB得
,
解得
,
E2(
,
).
③当OA为对角线时,
∵A(1,2),
∴OA的中点坐标为(
,1),
∵点D在直线y=﹣2x+4上,
∴设D(m,﹣2m+4),
∵点E在直线y=x+1上,
∴设E(n,n+1),
∴DE的中点坐标为(
,
),
∴
=
,
=1,
∴m=
,n=﹣
,
∴E(﹣
,
)
综上所述:E1(﹣
,
),E2(
,
).
2.(高明区期末)如图,在平面直角坐标系中,直线y=﹣
x+3与x轴、y轴相交于A、B两点,点C在线段OA上,将线段CB绕着点C顺时针旋转90°得到线段CD,此时点D恰好落在直线AB上,过点D作DE⊥x轴于点E.
(1)求证:△BOC≌△CED;
(2)请直接写出点D的坐标,并求出直线BC的函数关系式;
(3)若点P是x轴上的一个动点,点Q是线段CB上的点(不与点B、C重合),是否存在以C、D、P、Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出所有满足条件的P点坐标.若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用同角的余角相等可得出∠OBC=∠ECD,由旋转的性质可得出BC=CD,结合∠BOC=∠CED=90°即可证出△BOC≌△CED(AAS);
(2)利用一次函数图象上点的坐标特征可求出点B的坐标,设OC=m,则点D的坐标为(m+3,m),利用一次函数图象上点的坐标特征可求出m值,进而可得出点C,D的坐标,由点B,C的坐标,利用待定系数法可求出直线BC的解析式;
(3)设点Q(x,﹣3x+3),由题意得DQ∥PC,DQ=PC,则点Q的纵坐标=点D的纵坐标=1,求出x=
,则PC=DQ=
,设点P的坐标为(a,0),分两种情况,由平行四边形的性质得出方程,解方程即可.
【解答】(1)证明:∵∠BOC=∠BCD=∠CED=90°,
∴∠OCB+∠OBC=90°,∠OCB+∠ECD=90°,
∴∠OBC=∠ECD,
∵将线段CB绕着点C顺时针旋转90°得到CD,
∴BC=CD,
在△BOC和△CED中,
,
∴△BOC≌△CED(AAS);
(2)解:在y=﹣
x+3中,令x=0,则y=3;
令y=0,则x=6,
∴点B的坐标为(0,3),点A的坐标为(6,0),
设OC=m,
由(1)得:△BOC≌△CED,
∴OC=ED=m,BO=CE=3,
∴点D的坐标为(m+3,m),
∵点D在直线y=﹣
x+3上,
∴m=﹣
(m+3)+3,
解得:m=1,
∴点D的坐标为(4,1),点C的坐标为(1,0),
设直线BC的解析式为y=kx+b,
将B(0,3)、C(1,0)代入解析式得:
,
解得:
,
∴直线BC的解析式为y=﹣3x+3;
(3)解:存在,理由如下:
∵点Q在线段CB上,直线BC的解析式为y=﹣3x+3,
∴设点Q(x,﹣3x+3),
∵点P在x轴上,以C、D、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,
∴DQ∥PC,DQ=PC,
∴点Q的纵坐标=点D的纵坐标=1,
∴﹣3x+3=1,
解
得:x=
,
∴PC=DQ=4﹣
=
,
设点P的坐标为(a,0),分两种情况:
①如图1所示:
则1﹣a=
,
解
得:a=﹣
,
∴P(﹣
,0);
②如图2所示:
则a﹣1=
,
则a=
,
∴P(
,0);
综上所述,存在以C、D、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,P点坐标为(﹣
,0)或(
,0).
3.(渝中区校级期末)如图,Rt△OAC是一张放在平面直角坐标系中的直角三角形纸片,点O与原点重合,点A在x轴上,点C在y轴上,OA=6,∠CAO=30°,将Rt△OAC折叠,使OC边落在AC边上,点O与点D重合,折痕为CE.
(1)求点D的坐标;
(2)在线段AC上有一动点P,连接EP和OP,求当△OPE周长最小时,点P的坐标,若M,N是x轴上两动点(M在点N左侧)且MN=1,求当四边形CMNP周长最小时,M点的坐标;
(3)设点M为直线CE上的一点,过点M作AC的平行线,交y轴于点N,是否存在这样的点M,使得以M、N、D、C为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请求出符合条件的点M的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)利用翻折的性质以及直角三角形的性质即可求解;
(2)如图2中,作点E关于AC的对称点E′,连接OE′交AC于点P,此时PE+OP的值最小,即△OPE的周长最小.求出直线AC,OE′的解析式,构建方程组求出交点P的坐标;过点P关于x轴的对称点P',作P'K∥x轴,且P'K=1,连接CK交AO于点M,根据点P坐标,由对称性可得P'的坐标,K的坐标,可求直线CK的解析式,即可求点M的坐标;
(3)因为MN∥CD,所以当CD=MN时,四边形CDMN是平行四边形,推出点M的横坐标为3,由直线EC的解析式为y=﹣
x+2
,可得点M的纵坐标为y=﹣3
+2
=﹣
,推出M(3,﹣
),根据对称性可知的M根源点C的对称点M′也满足条件.
【
解答】解:(1)如图1,过点D作DH⊥OA于H,
在Rt△AOC中,
∵∠OAC=30°,∠AOC=90°,OA=6,
∴∠ACO=60°,OC=OA•tan30°=2
,AC=4
,
由翻折可知:∠ECA=∠ECO=30°,
∴OC=CD=2
,∠AOC=∠CDE=90°,
∴AD=AC﹣CD=2
,且∠OAC=30°,DH⊥AO
∴DH=
,AH=
DH=3,
∴OH=OA﹣AH=3,
∴D(3,
);
(2)如图2中,作点E关于AC的对称点E′,连接OE′交AC于点P,此时PE+OP的值最小,即△
OPE的周长最小,过E′作E′F⊥OA于F.
由(1)知,AD=2
,∠CDE=90°,∠CAO=30°,
∴DE=2,∠DEA=60°,AE=4,
∴EE′=4,OE=OA﹣AE=2,
∵E′F⊥OA.
∴EF=2,E′F=2
,
∴OF=OE+EF=4,
E′(4,2
),
∴直线OE′的解析式为y=
x,
∵OA=6,OC=2
,
直线AC的解析式为y=﹣
x+2
,
由
,解得
,
∴P(
,
);
过点P关于x轴的对称点P',作P'K∥x轴,且P'K=1,连接CK交AO于点M,此时四边形CMNP周长最小.
∵点P关于x轴的对称点P',
∴P'(
,﹣
);
∵P'K∥OA,P'K=1
∴K(
,﹣
),
设直线CK的解析式为:y=kx+2
,过点K(
,﹣
),
∴﹣
=
k+2
,
∴k=﹣
,
∴直线CK的解析式为:y=﹣
x+2
,
∴当y=0时,x=
,
∴
点M(
,0);
(3)如图3中,连接QD.
∵MN∥CD,
∴当CD=MN时,四边形CDMN是平行四边形,
∴点M的横坐标为3,
∵直线EC的解析式为y=﹣
x+2
,
∴点Q的纵坐标为y=﹣3
+2
=﹣
,
∴Q(3,﹣
),
根据对称性可知点Q关于点C的对称点Q′也满足条件,可得Q′(﹣3,5
),
综上所述,满足条件的点Q的坐标为(3,﹣
)或(﹣3,5
).
4.(杭州期中)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知点A(a,2),B(b,0),且a,b满足
+b2﹣8b+16=0.
(1)求a,b的值;
(2)在坐标轴上是否存在点C,使△ABC是以线段AB为底的等腰三角形?若存在,试求出点C的坐标:若不存在,试说明理由.
(3)点A关于点(0,﹣1)对称的点D坐标为 ;
是否存在点P、Q,满足点P在x轴上,点Q在y轴上,且以A,D,P,Q为顶点的四边形是平行四边形?若存在,试求出点P、Q的坐标;若不存在,试说明理由.
【分析】(1)由二次根式及偶次方非负,即可求出a、b的值;
(2)由(1)可得出A、B的坐标,作线段AB的垂直平分线CF,交x轴于点C1,交y轴于点C2,交线段AB于点F,过点A作AE⊥x轴于点E,易证△ABE∽△C1BF,利用相似三角形的性质可求出点C1的坐标,根据点C1、F的坐标,利用待定系数法可求出直线CF的解析式,利用一次函数图象上点的坐标特征即可得出点C2的坐标,综上即可得出结论;
(3)由点A的坐标可求出点D的坐标,假设存在,设点P的坐标为(m,0),点Q的坐标为(0,n).分AD为边及为对角线两种情况考虑,①当AD为边时,根据平行四边形的性质可得出关于m、n的二元一次方程组,解之即可得出点P、Q的坐标;②当AD为对角线时,根据对角线互相平分,即可得出关于m、n的二元一次方程组,解之即可得出点P、Q的坐标.综上即可得出结论.
【解答】解:(1)∵a,b满足
+b2﹣8b+16=0,即
+(b﹣4)2=0,
∴a﹣
=0,b﹣4=0,
∴a=
,b=4.
(
2)∵a=
,b=4,
∴点A的坐标为(
,2),点B的坐标为(4,0).
作线段AB的垂直平分线CF,交x轴于点C1,交y轴于点C2,交线段AB于点F,过点A作AE⊥x轴于点E,如图1所示.
∵A(
,2),B(4,0),
∴AE=2,BE=
,AB=
=
,
∴BF=
AB=
.
∵∠ABE=∠C1BF,∠AEB=∠C1FB=90°,
∴△ABE∽△C1BF,
∴
=
,即
=
,
∴C1B=
,
∴点C1的坐标为(
,0).
∵点F为线段AB的中点,
∴点F的坐标为(
,1).
设直线CF的解析式为y=kx+b(k≠0),
将C1(
,0)、F(
,1)代入y=kx+b,得:
,解得:
,
∴直线CF的解析式为y=
x﹣
,
∴点C2的坐标为(0,﹣
).
综上,在坐标轴上存在点C,使△ABC是以线段AB为底的等腰三角形,点C的坐标为(
,0)或(0,﹣
).
(3)∵点A、点D关于点(0,﹣1)对称
∴点D的坐标为(﹣
,﹣4).
故答案为:(﹣
,﹣4).
假设存在,设点P的坐标为(m,0),点Q的坐标为(0,n).
分AD为边及为对角线两种情况考虑(如图2):
①
当AD为边时,四边形ADP1Q1为平行四边形,
∵A(
,2),D(﹣
,﹣4),
∴
,
解得:
,
∴点P1的坐标为(﹣5,0),点Q1的坐标为(0,6);
当AD为边时,四边形ADQ2P2为平行四边形,
∵A(
,2),D(﹣
,﹣4),
∴
,
解得:
,
∴点P2的坐标为(5,0),点Q2的坐标为(0,﹣6);
②当AD为对角线时,四边形AP3DQ3为平行四边形,
∵A(
,2),D(﹣
,﹣4),
∴
,
解得:
,
∴点P3的坐标为(0,0),点Q3的坐标为(0,﹣2).
综上所述:存在点P、Q,满足点P在x轴上,点Q在y轴上,且以A,D,P,Q为顶点的四边形是平行四边形,点P1(﹣5,0)、Q1(0,6)或P2(5,0)、Q2(0,﹣6)或P3(0,0)、Q3(0,﹣2).
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