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因动点产生的面积问题
2025-09-28 19:41:08 责编:小OO
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因动点产生的面积问题

1.(2010年广州市中考第25题)如图1,四边形OABC是矩形,点A、C的坐标分别为(3,0),(0,1).点D是线段BC上的动点(与端点B、C不重合),过点D作直线交折线OAB于点E.

(1)记△ODE的面积为S,求S与b的函数关系式;

(2)当点E在线段OA上时,若矩形OABC关于直线DE的对称图形为四边形O1A1B1C1,试探究四边形O1A1B1C1与矩形OABC的重叠部分的面积是否发生变化?若不变,求出重叠部分的面积;若改变,请说明理由.

图1

2. (2010年湖州市中考第24题)如图1,已知直角梯形OABC的边OA在y轴的正半轴上,OC在x轴的正半轴上,OA=AB=2,OC=3,过点B作BD⊥BC,交OA于点D.将∠DBC绕点B按顺时针方向旋转,角的两边分别交y轴的正半轴、x轴的正半轴于E和F.

(1)求经过点A、B、C三点的抛物线的解析式;

(2)当BE经过(1)中抛物线的顶点时,求CF的长;

(3)连结EF,设△BEF与△BFC的面积之差为S,问当CF为何值时S最小,并求出最小值.

3. (2010年扬州市中考第28题)如图1,在△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4,CD是斜边AB上的高,点E在斜边AB上,过点E作直线与△ABC的直角边相交于点F,设AE=x,△AEF的面积为y.

(1)求线段AD的长;

(2)若EF⊥AB,当点E在斜边AB上移动时,

①求y与x的函数关系式(写出自变量x的取值范围);

②当x取何值时,y有最大值?并求出最大值.

(3)若点F在直角边AC上(点F与A、C不重合),点E在斜边AB上移动,试问,是否存在直线EF将△ABC的周长和面积同时平分?若存在直线EF,求出x的值;若不存在直线EF,请说明理由.

 

图1备用图

4. (2011年上海市闵行区中考模拟第24题)如图1,已知:抛物线y=x2+bx-3与x轴相交于A、B两点,与y轴相交于点C,并且OA = OC.

(1)求这条抛物线的解析式;(2)过点C作CE // x轴,交抛物线于点E,设抛物线的顶点为点D,试判断△CDE的形状,并说明理由;(3)设点M在抛物线的对称轴l上,且△MCD的面积等于△CDE的面积,请写出点M的坐标(无需写出解题步骤).

图1

5. (2011年上海市松江区中考模拟第24题)如图1,在平面直角坐标系xOy中,直角梯形OABC的顶点O为坐标原点,顶点A、C分别在x轴、y轴的正半轴上,CB∥OA,OC=4,BC=3,OA=5,点D在边OC上,CD=3,过点D作DB的垂线DE,交x轴于点E. 

(1)求点E的坐标;

(2)二次函数y=-x2+bx+c的图像经过点B和点E.

①求二次函数的解析式和它的对称轴;

②如果点M在它的对称轴上且位于x轴上方,满足S△CEM=2S△ABM,求点M的坐标.

图1

6. (2011年南通市中考第28题)如图1,直线l经过点A(1,0),且与双曲线(x>0)交于点B(2,1).过点(p>1)作x轴的平行线分别交曲线(x>0)和(x<0)于M、N两点.

(1)求m的值及直线l的解析式;

(2)若点P在直线y=2上,求证:△PMB∽△PNA;

(3)是否存在实数p,使得S△AMN=4S△AMP?若存在,请求出所有满足条件的p的值;若不存在,请说明理由.

图1

因动点产生的面积问题

1.(2010年广州市中考第25题)如图1,四边形OABC是矩形,点A、C的坐标分别为(3,0),(0,1).点D是线段BC上的动点(与端点B、C不重合),过点D作直线交折线OAB于点E.

(1)记△ODE的面积为S,求S与b的函数关系式;

(2)当点E在线段OA上时,若矩形OABC关于直线DE的对称图形为四边形O1A1B1C1,试探究四边形O1A1B1C1与矩形OABC的重叠部分的面积是否发生变化?若不变,求出重叠部分的面积;若改变,请说明理由.

图1

动感体验

请打开几何画板文件名“10广州25”,拖动点D由C向B运动,观察S随b变化的函数图像,可以体验到,E在OA上时,S随b的增大而增大;E在AB上时,S随b的增大而减小.双击按钮“第(3)题”,拖动点D由C向B运动,可以观察到,E在OA上时,重叠部分的形状是菱形,面积不变.双击按钮“第(2)题”可以切换.

思路点拨

1.数形结合,用b表示线段OE、CD、AE、BE的长.

2.求△ODE的面积,要分两种情况.当E在OA上时,OE边对应的高等于OC;当E在AB边上时,要利用割补法求△ODE的面积.

3.第(2)题中的重叠部分是邻边相等的平行四边形.

4.图形翻折、旋转等运动中,计算菱形的边长一般用勾股定理.

满分解答

(1)①如图2,当E在OA上时,,由可知,点E的坐标为(2b,0),OE=2b.

此时S=S△ODE=.

②如图3,当E在AB上时,,把y=1代入可知,点D的坐标为(2b-2,1),CD=2b-2,BD=5-2b.把x=3代入可知,点E的坐标为,AE=,BE=.此时S=S矩形OABC-S△OAE- S△BDE -S△OCD

 =.

(2)如图4,因为四边形O1A1B1C1与矩形OABC关于直线DE对称,因此DM=DN,

那么重叠部分是邻边相等的平行四边形,即四边形DMEN是菱形.

作DH⊥OA,垂足为H.由于CD=2b-2,OE=2b,所以EH=2.

设菱形DMEN的边长为m.在Rt△DNH中,DH=1,NH=2-m,DN=m,所以12+(2-m)2=m2.解得.所以重叠部分菱形DMEN的面积为.

    

图2图3图4

考点伸展

把本题中的矩形OABC绕着它的对称中心旋转,如果重叠部分的形状是菱形(如图5),那么这个菱形的最小面积为1,如图6所示;最大面积为,如图7所示.

    

图5图6图7

2. 2010年湖州市中考第24题

如图1,已知直角梯形OABC的边OA在y轴的正半轴上,OC在x轴的正半轴上,OA=AB=2,OC=3,过点B作BD⊥BC,交OA于点D.将∠DBC绕点B按顺时针方向旋转,角的两边分别交y轴的正半轴、x轴的正半轴于E和F.

(1)求经过点A、B、C三点的抛物线的解析式;

(2)当BE经过(1)中抛物线的顶点时,求CF的长;

(3)连结EF,设△BEF与△BFC的面积之差为S,问当CF为何值时S最小,并求出最小值.

 

图1图2

动感体验

请打开几何画板文件名“10湖州24”,拖动点F在OC上运动,可以体验到,△BMF与△ENB保持全等.观察S随CF变化的图像,可以体验到,S是CF的二次函数,当CF=2时,S取得最小值.

思路点拨

1.过点B向坐标轴作垂线,图形中就构造出丰富的余角,从而构造出相似三角形.本题中因为点B的坐标特殊,因此构造出全等三角形.

2.用CF表示△BEF与△BFC的面积之差,首先要判断△BEF是等腰直角三角形,这样△BEF的面积就转化为求BF2的问题.

满分解答

(1)根据题意可得A(0,2),B(2,2),C(3,0).设抛物线的解析式为y=ax2+bx+c,

那么  解得,,.所以抛物线的解析式为.

(2)由,得抛物线的顶点G的坐标为().

如图2,过点B作x轴的垂线,垂足为M,过点E作y轴的垂线,交BM于N.

因为∠BEN与∠FBM都是∠EBN的余角,所以∠BEN=∠FBM.

又因为BM=EN=2,所以△BMF≌△ENB.因此BE=BF,BN=FM.

当BE经过抛物线的顶点G时,.此时.

(3)设CF的长为a.在Rt△BFM中,.

因为△BEF是等腰直角三角形,所以.

因此.

所以当CF=2时,S取得最小值,最小值为.

考点伸展:图2是一个典型图,在这个图形中,△BMC≌△BAD,△BFC≌△BED,△BFM≌△BEA≌△ENB,△BEF与△BDC、△BAM都是等腰直角三角形.

如果把本题中的条件“角的两边分别交y轴的正半轴、x轴的正半轴于E和F”改为“角的两边分别交y轴、x轴于E和F”,那么上述结论依然成立(如图3,图4).

 

图3图4

3. (2010年扬州市中考第28题)如图1,在△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4,CD是斜边AB上的高,点E在斜边AB上,过点E作直线与△ABC的直角边相交于点F,设AE=x,△AEF的面积为y.

(1)求线段AD的长;(2)若EF⊥AB,当点E在斜边AB上移动时,

①求y与x的函数关系式(写出自变量x的取值范围);②当x取何值时,y有最大值?并求出最大值.

(3)若点F在直角边AC上(点F与A、C不重合),点E在斜边AB上移动,试问,是否存在直线EF将△ABC的周长和面积同时平分?若存在直线EF,求出x的值;若不存在直线EF,请说明理由.

 

图1备用图

动感体验

请打开几何画板文件名“10扬州28”,拖动点E在AB上运动,从y随x变化的图像可以体验到,当F在AC上时,y随x的增大而增大;当F在BC上时,y随x变化的图像是开口向下的抛物线的一部分,y的最大值对应抛物线的顶点.双击按钮“第(3)题”,我们已经设定好了EF平分△ABC的周长,拖动点E,观察图像,可以体验到,“面积AEF”的值可以等于3,也就是说,存在直线EF将△ABC的周长和面积同时平分.双击按钮“第(2)题”可以切换。

思路点拨

1.第(1)题求得的AD的长,就是第(2)题分类讨论x的临界点.

2.第(2)题要按照点F的位置分两种情况讨论.

3.第(3)题的一般策略是:先假定平分周长,再列关于面积的方程,根据方程的解的情况作出判断.

满分解答

(1) 在Rt△ABC中, AC=3,BC=4,所以AB=5.在Rt△ACD中,.

(2) ①如图2,当F在AC上时,.在Rt△AEF中,.所以.如图3,当F在BC上时,.在Rt△BEF中,.所以.②当时,的最大值为;

当时,的最大值为.

因此,当时,y的最大值为.

  

图2图3图4

(3)△ABC的周长等于12,面积等于6.

先假设EF平分△ABC的周长,那么AE=x,AF=6-x,x的变化范围为3<x≤5.因此.解方程,得.因为在3<x≤5范围内(如图4),因此存在直线EF将△ABC的周长和面积同时平分.

考点伸展

如果把第(3)题的条件“点F在直角边AC上”改为“点F在直角边BC上”,那么就不存在直线EF将△ABC的周长和面积同时平分.

先假设EF平分△ABC的周长,那么AE=x,BE=5-x,BF=x+1.

因此.

解方程.整理,得.此方程无实数根.

4. (2011年上海市闵行区中考模拟第24题)如图1,已知:抛物线y=x2+bx-3与x轴相交于A、B两点,与y轴相交于点C,并且OA = OC.(1)求这条抛物线的解析式;

(2)过点C作CE // x轴,交抛物线于点E,设抛物线的顶点为点D,试判断△CDE的形状,并说明理由;(3)设点M在抛物线的对称轴l上,且△MCD的面积等于△CDE的面积,请写出点M的坐标(无需写出解题步骤).

动感体验

请打开几何画板文件名“11闵行24”,拖动点A在x轴的负半轴上运动,可以体验到,△DCE的形状保持DC=DE,当OA=OC时,△DCE是等腰直角三角形.拖动点M在抛物线的对称轴上运动,可以体验到,△MCD与△ECD是同底的三角形,当M落在与CD平行的两条直线上时,两个三角形的面积相等,这两个点M关于点D中心对称.

思路点拨

1.求抛物线的解析式,关键是求点A的坐标,根据已知条件,数形结合.

2.判断△CDE的形状是等腰直角三角形,可以方便第(3)求解点M的坐标.

满分解答

(1)因为抛物线y=x2+bx-3与y轴交于点C(0,-3),OA=OC,所以点A的坐标为(-3,0).

将A (-3,0)代入y=x2+bx-3,解得b=2.因此抛物线的解析式为y=x2+2x-3.(2)由y=x2+2x-3=(x+1) 2-4,得顶点D的坐标为(-1,-4) .因为CE // x轴所以点C与点E关于抛物线的对称轴对称.因此CE=2,DE=DC.由两点间的距离公式,求得DC=.于是可得DE2+DC2=CE2.

所以△CDE是等腰直角三角形.(3)M1(-1,-2),M2(-1,-6).

考点伸展

第(3)题的解题思路是这样的:

如图2,如图3,因为△MCD与△CDE是同底的两个三角形,如果面积相等,那么过点E作CD的平行线,与抛物线的对称轴的交点就是要探求的点M.再根据对称性,另一个符合条件的点M在点D的下方,这两个点M关于点D对称.

还有更简单的几何说理方法:

因为△CDE是等腰直角三角形,对于点D上方的点M,四边形CDEM是正方形,容易得到点M的坐标为(-1,-2).再根据对称性,得到另一个点M的坐标为(-1,-6).

图2图3

5. (2011年上海市松江区中考模拟第24题)如图1,在平面直角坐标系xOy中,直角梯形OABC的顶点O为坐标原点,顶点A、C分别在x轴、y轴的正半轴上,CB∥OA,OC=4,BC=3,OA=5,点D在边OC上,CD=3,过点D作DB的垂线DE,交x轴于点E.(1)求点E的坐标;(2)二次函数y=-x2+bx+c的图像经过点B和点E.①求二次函数的解析式和它的对称轴;

②如果点M在它的对称轴上且位于x轴上方,满足S△CEM=2S△ABM,求点M的坐标.

图1

动感体验

请打开几何画板文件名“11松江24”,拖动点M在抛物线的对称轴上运动,观察面积比的度量值,可以体验到,有两个时刻,面积的比值等于2.

思路点拨

1.这三道题目步步为赢,错一道题目,就要影响下一道的计算.

2.点M在抛物线的对称轴上且位于x轴上方,要分两种情况讨论,分别为点M在线段FB和FB的延长线上.因为用点M的纵坐标表示△ABM的底边长,因点M的位置不同而不同.

满分解答(1)因为BC∥OA,所以BC⊥CD.因为CD=CB=3,所以△BCD是等腰直角三角形.因此∠BCD=45°.又因为BC⊥CD,所以∠ODE=45°.所以△ODE是等腰直角三角形,OE=OD=1.所以点E的坐标是(1,0).

(2)①因为抛物线y=-x2+bx+c经过点B(3,4)和点E(1,0),所以  解得所以二次函数的解析式为y=-x2+6x-5,抛物线的对称轴为直线x=3.

②如图2,如图3,设抛物线的对称轴与x轴交于点F,点M的坐标为(3,t).

(ⅰ)如图2,当点M位于线段BF上时,.

解方程,得.此时点M的坐标为(3,).

(ⅱ)如图3,当点M位于线段FB延长线上时,.

解方程,得.此时点M的坐标为(3,8).

图2                           图3

考点伸展

对于图2,还有几个典型结论:此时,C、M、A三点在同一条直线上;△CEM的周长最小.可以求得直线AC的解析式为,当x=3时,.因此点M(3,)在直线AC上.因为点A、E关于抛物线的对称轴对称,所以ME+MC=MA+MC.当A、M、C三点共线时,ME+MC最小,△CEM的周长最小.

6. (2011年南通市中考第28题)如图1,直线l经过点A(1,0),且与双曲线(x>0)交于点B(2,1).过点(p>1)作x轴的平行线分别交曲线(x>0)和(x<0)于M、N两点.

(1)求m的值及直线l的解析式;(2)若点P在直线y=2上,求证:△PMB∽△PNA;

(3)是否存在实数p,使得S△AMN=4S△AMP?若存在,请求出所有满足条件的p的值;若不存在,请说明理由.

动感体验

请打开几何画板文件名“11南通28”,拖动点P在射线AB上运动,可以体验到,当直线MN经过(0,2)点时,图形中的三角形都是等腰直角三角形;△AMN和△AMP是两个同高的三角形,MN=4MP存在两种情况.

思路点拨

1.第(2)题准确画图,点的位置关系尽在图形中.

2.第(3)题把S△AMN=4S△AMP转化为MN=4MP,按照点M与线段NP的位置关系分两种情况讨论.

满分解答(1)因为点B(2,1)在双曲线上,所以m=2.设直线l的解析式为,代入点A(1,0)和点B(2,1),得 解得 所以直线l的解析式为.

(2)由点(p>1)的坐标可知,点P在直线上x轴的上方.

如图2,当y=2时,点P的坐标为(3,2).此时点M的坐标为(1,2),点N的坐标为(-1,2).

由P(3,2)、M(1,2)、B(2,1)三点的位置关系,可知△PMB为等腰直角三角形.

由P(3,2)、N(-1,2)、A(1,0)三点的位置关系,可知△PNA为等腰直角三角形.

所以△PMB∽△PNA.

图2                        图3                     图4

(3)△AMN和△AMP是两个同高的三角形,底边MN和MP在同一条直线上.

当S△AMN=4S△AMP时,MN=4MP.

①如图3,当M在NP上时,xM-xN=4(xP-xM).因此.

解得或(此时点P在x轴下方,舍去).此时.

②如图4,当M在NP的延长线上时,xM-xN=4(xM-xP).因此.

解得或(此时点P在x轴下方,舍去).此时.

考点伸展

在本题情景下,△AMN能否成为直角三角形?

情形一,如图5,∠AMN=90°,此时点M的坐标为(1,2),点P的坐标为(3,2).

情形二,如图6,∠MAN=90°,此时斜边MN上的中线等于斜边的一半.

不存在∠ANM=90°的情况.

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