三、解答题(共40分)
11.(8分)如图,在$△ ABC$中,$AB=AC$,$BE$平分$∠ ABC$,交$AC$于点$E$,$DE// BC$,交$AB$于点$D$.
(1)求证:$BD=DE$;
(2)若$∠ DEB=30°$,且$DE=3$,求$AD$的长度.

11.(8分)如图,在$△ ABC$中,$AB=AC$,$BE$平分$∠ ABC$,交$AC$于点$E$,$DE// BC$,交$AB$于点$D$.
(1)求证:$BD=DE$;
(2)若$∠ DEB=30°$,且$DE=3$,求$AD$的长度.
答案:11.(1)证明:
∵BE平分∠ABC,
∴∠ABE=∠EBC.
∵DE//BC,
∴∠DEB=∠EBC,
∴∠DBE=∠DEB,
∴BD=DE.
(2)解:
∵∠DEB=∠DBE=∠EBC=30°,
∴∠ABC=60°.
∵AB=AC,
∴△ABC是等边三角形,
∴∠ABC=∠ACB=∠A=60°.
∵DE//BC,
∴∠ADE=∠ABC=60°,∠AED=∠C=60°,
∴△ADE是等边三角形,
∴AD=DE=3.
∵BE平分∠ABC,
∴∠ABE=∠EBC.
∵DE//BC,
∴∠DEB=∠EBC,
∴∠DBE=∠DEB,
∴BD=DE.
(2)解:
∵∠DEB=∠DBE=∠EBC=30°,
∴∠ABC=60°.
∵AB=AC,
∴△ABC是等边三角形,
∴∠ABC=∠ACB=∠A=60°.
∵DE//BC,
∴∠ADE=∠ABC=60°,∠AED=∠C=60°,
∴△ADE是等边三角形,
∴AD=DE=3.
解析:
【分析】
(1)要证明$BD=DE$,可通过证明$△ BDE$为等腰三角形实现,即推导$∠ DBE=∠ DEB$:首先根据角平分线定义可得$∠ ABE=∠ EBC$,再结合平行线内错角相等的性质,得到$∠ DEB=∠ EBC$,等量代换后即可得到等角,利用等角对等边即可得证。
(2)首先结合(1)的结论和已知$∠ DEB=30°$,可推出$∠ ABC=60°$,结合$AB=AC$可判定$△ ABC$是等边三角形,再根据$DE// BC$推导$△ ADE$为等边三角形,利用等边三角形三边相等即可求出$AD$的长度。
【解析】
(1)证明:
$\because BE$平分$∠ ABC$,
$\therefore ∠ ABE=∠ EBC$,
$\because DE// BC$,
$\therefore ∠ DEB=∠ EBC$(两直线平行,内错角相等),
$\therefore ∠ DBE=∠ DEB$,
$\therefore BD=DE$(等角对等边)。
(2)解:
$\because ∠ DEB=30°$,由(1)可知$∠ DBE=∠ DEB=∠ EBC=30°$,
$\therefore ∠ ABC=∠ DBE+∠ EBC=30°+30°=60°$,
$\because AB=AC$,
$\therefore △ ABC$是等边三角形(有一个角为$60°$的等腰三角形是等边三角形),
$\therefore ∠ A=∠ ABC=∠ ACB=60°$,
$\because DE// BC$,
$\therefore ∠ ADE=∠ ABC=60°$,$∠ AED=∠ ACB=60°$,
$\therefore △ ADE$三个内角均为$60°$,即$△ ADE$是等边三角形,
$\therefore AD=DE=3$。
【答案】
(1)$BD=DE$得证;(2)$AD$的长度为$\boldsymbol{3}$。
【知识点】
平行线的性质;等腰三角形的判定;等边三角形的判定与性质
【点评】
本题属于几何基础综合题,核心考查角平分线、平行线性质与特殊三角形判定的综合应用,其中“角平分线+平行线”推导等腰三角形是几何中常见的模型,熟练掌握该模型可快速找到解题突破口。
【难度系数】
0.7
(1)要证明$BD=DE$,可通过证明$△ BDE$为等腰三角形实现,即推导$∠ DBE=∠ DEB$:首先根据角平分线定义可得$∠ ABE=∠ EBC$,再结合平行线内错角相等的性质,得到$∠ DEB=∠ EBC$,等量代换后即可得到等角,利用等角对等边即可得证。
(2)首先结合(1)的结论和已知$∠ DEB=30°$,可推出$∠ ABC=60°$,结合$AB=AC$可判定$△ ABC$是等边三角形,再根据$DE// BC$推导$△ ADE$为等边三角形,利用等边三角形三边相等即可求出$AD$的长度。
【解析】
(1)证明:
$\because BE$平分$∠ ABC$,
$\therefore ∠ ABE=∠ EBC$,
$\because DE// BC$,
$\therefore ∠ DEB=∠ EBC$(两直线平行,内错角相等),
$\therefore ∠ DBE=∠ DEB$,
$\therefore BD=DE$(等角对等边)。
(2)解:
$\because ∠ DEB=30°$,由(1)可知$∠ DBE=∠ DEB=∠ EBC=30°$,
$\therefore ∠ ABC=∠ DBE+∠ EBC=30°+30°=60°$,
$\because AB=AC$,
$\therefore △ ABC$是等边三角形(有一个角为$60°$的等腰三角形是等边三角形),
$\therefore ∠ A=∠ ABC=∠ ACB=60°$,
$\because DE// BC$,
$\therefore ∠ ADE=∠ ABC=60°$,$∠ AED=∠ ACB=60°$,
$\therefore △ ADE$三个内角均为$60°$,即$△ ADE$是等边三角形,
$\therefore AD=DE=3$。
【答案】
(1)$BD=DE$得证;(2)$AD$的长度为$\boldsymbol{3}$。
【知识点】
平行线的性质;等腰三角形的判定;等边三角形的判定与性质
【点评】
本题属于几何基础综合题,核心考查角平分线、平行线性质与特殊三角形判定的综合应用,其中“角平分线+平行线”推导等腰三角形是几何中常见的模型,熟练掌握该模型可快速找到解题突破口。
【难度系数】
0.7
12.(10分)如图,在平面直角坐标系中,已知$A(0,8),B(4,8)$,C是x轴正半轴上一点,点P满足下面两个条件:①点P到$∠AOC$两边的距离相等;②$PA=PB$.
(1)利用尺规,作出点P;(不写作法,保留作图痕迹)
(2)求点P的坐标.

(1)利用尺规,作出点P;(不写作法,保留作图痕迹)
(2)求点P的坐标.
答案:
12.解:(1)如答图,点P即为所求.
(2)
∵A(0,8),B(4,8),
∴AB//x轴.
由作图知点P在线段AB的垂直平分线上,
∴点P的横坐标为2.
∵点P到∠AOC两边的距离相等,
∴点P在第一象限的角平分线上,
∴P(2,2).
12.解:(1)如答图,点P即为所求.
(2)
∵A(0,8),B(4,8),
∴AB//x轴.
由作图知点P在线段AB的垂直平分线上,
∴点P的横坐标为2.
∵点P到∠AOC两边的距离相等,
∴点P在第一象限的角平分线上,
∴P(2,2).
解析:
【分析】
解题思路:首先明确点P的两个约束条件对应的几何轨迹:①到∠AOC两边距离相等的点在∠AOC的角平分线上,∠AOC为直角,其角平分线是第一象限的角平分线;②到A、B两点距离相等的点在线段AB的垂直平分线上。因此点P为两条轨迹的交点,第一问作这两条线取交点即可完成尺规作图。第二问先根据A、B的坐标特征确定AB平行于x轴,求出AB垂直平分线的位置,再结合角平分线的坐标特征即可求出P点坐标。
【解析】
(1) 先作∠AOC的角平分线,再作线段AB的垂直平分线,两条线的交点即为所求点P,作图痕迹如答图所示。
(2)
∵A(0,8),B(4,8),两点纵坐标相同,
∴AB//x轴。
∵PA=PB,
∴点P在线段AB的垂直平分线上,AB中点的横坐标为$\frac{0+4}{2}=2$,因此AB的垂直平分线为直线x=2,即点P的横坐标为2。
∵点P到∠AOC两边的距离相等,
∴点P在∠AOC的角平分线上,第一象限角平分线上的点横、纵坐标相等,即y=x。
将x=2代入y=x,得y=2,因此点P的坐标为(2,2)。
【答案】
(1) 如答图,点P即为所求.
(2) $\boldsymbol{(2,2)}$
【知识点】
角平分线的判定、线段垂直平分线的性质、坐标与图形性质
【点评】
本题结合尺规作图和平面直角坐标系知识,考查了角平分线、线段垂直平分线判定的应用,解题关键是将点满足的条件转化为对应的几何轨迹,再结合坐标特征求解,能较好地考查几何性质与代数坐标结合的应用能力。
【难度系数】
0.7
解题思路:首先明确点P的两个约束条件对应的几何轨迹:①到∠AOC两边距离相等的点在∠AOC的角平分线上,∠AOC为直角,其角平分线是第一象限的角平分线;②到A、B两点距离相等的点在线段AB的垂直平分线上。因此点P为两条轨迹的交点,第一问作这两条线取交点即可完成尺规作图。第二问先根据A、B的坐标特征确定AB平行于x轴,求出AB垂直平分线的位置,再结合角平分线的坐标特征即可求出P点坐标。
【解析】
(1) 先作∠AOC的角平分线,再作线段AB的垂直平分线,两条线的交点即为所求点P,作图痕迹如答图所示。
(2)
∵A(0,8),B(4,8),两点纵坐标相同,
∴AB//x轴。
∵PA=PB,
∴点P在线段AB的垂直平分线上,AB中点的横坐标为$\frac{0+4}{2}=2$,因此AB的垂直平分线为直线x=2,即点P的横坐标为2。
∵点P到∠AOC两边的距离相等,
∴点P在∠AOC的角平分线上,第一象限角平分线上的点横、纵坐标相等,即y=x。
将x=2代入y=x,得y=2,因此点P的坐标为(2,2)。
【答案】
(1) 如答图,点P即为所求.
(2) $\boldsymbol{(2,2)}$
【知识点】
角平分线的判定、线段垂直平分线的性质、坐标与图形性质
【点评】
本题结合尺规作图和平面直角坐标系知识,考查了角平分线、线段垂直平分线判定的应用,解题关键是将点满足的条件转化为对应的几何轨迹,再结合坐标特征求解,能较好地考查几何性质与代数坐标结合的应用能力。
【难度系数】
0.7
13.(10分)如图,A,B为海中的两座小岛,C为海岸上的信号塔.已知小岛A在信号塔C的北偏西$54°$方向80海里处,小岛B在信号塔C的南偏西$36°$方向60海里处.
(1)求小岛A与小岛B之间的距离;
(2)一艘轮船从小岛A出发,沿直线向小岛B航行.若信号塔的信号有效覆盖半径为50海里,问:轮船在航行过程中,能否收到信号塔C的信号?

(1)求小岛A与小岛B之间的距离;
(2)一艘轮船从小岛A出发,沿直线向小岛B航行.若信号塔的信号有效覆盖半径为50海里,问:轮船在航行过程中,能否收到信号塔C的信号?
答案:
13.解:(1)如答图,由题意,得∠ACM=54°,∠BCN=36°,
∴∠ACB=180°-54°-36°=90°.
∵AC=80海里,BC=60海里,
∴AB=√(AC²+BC²)=100海里.
答:小岛A与小岛B之间的距离是100海里.
(2)如答图,过点C作CH⊥AB于点H.
∵1/2 AB·CH=1/2 AC·BC,
∴100CH=80×60,
∴CH=48海里.
∵信号塔的信号有效覆盖半径为50海里,
∴轮船在航行过程中,能收到信号塔C的信号.
13.解:(1)如答图,由题意,得∠ACM=54°,∠BCN=36°,
∴∠ACB=180°-54°-36°=90°.
∵AC=80海里,BC=60海里,
∴AB=√(AC²+BC²)=100海里.
答:小岛A与小岛B之间的距离是100海里.
(2)如答图,过点C作CH⊥AB于点H.
∵1/2 AB·CH=1/2 AC·BC,
∴100CH=80×60,
∴CH=48海里.
∵信号塔的信号有效覆盖半径为50海里,
∴轮船在航行过程中,能收到信号塔C的信号.
解析:
【分析】
解决第(1)问时,先根据方位角的度数计算∠ACB的大小,判断出△ACB是直角三角形,再结合已知的两条直角边长度,用勾股定理即可求出AB的长度;解决第(2)问时,要判断轮船能否收到信号,本质是求点C到直线AB的最短距离,过C作AB的垂线段CH,CH就是最短距离,利用同一个三角形面积的两种计算方法求出CH的长度,再和信号覆盖半径50海里比较大小即可得出结论。
【解析】
(1) 由题意得∠ACM=54°,∠BCN=36°,
∴∠ACB=180°-54°-36°=90°,即△ACB为直角三角形。
已知AC=80海里,BC=60海里,在Rt△ACB中,根据勾股定理:
$AB=\sqrt{AC^2+BC^2}=\sqrt{80^2+60^2}=\sqrt{10000}=100$(海里)。
(2) 过点C作CH⊥AB于点H,CH为点C到AB的最短距离。
∵△ABC的面积可表示为$\frac{1}{2}AC· BC$,也可表示为$\frac{1}{2}AB· CH$,
∴$\frac{1}{2}AB· CH=\frac{1}{2}AC· BC$,
代入数值得$100CH=80×60$,解得$CH=48$海里。
∵48海里<50海里,即最短距离小于信号覆盖半径,
∴轮船在航行过程中能收到信号塔C的信号。
【答案】
(1) 小岛A与小岛B之间的距离是100海里;
(2) 轮船在航行过程中能收到信号塔C的信号。

【知识点】
方位角的应用,勾股定理,面积法求高
【点评】
本题结合实际航海场景命题,考查了将实际问题转化为几何问题的转化思想,解题关键是先通过方位角判定直角三角形,再结合勾股定理、点到直线距离的性质求解,贴近生活实际,能锻炼学生的知识应用能力。
【难度系数】
0.7
解决第(1)问时,先根据方位角的度数计算∠ACB的大小,判断出△ACB是直角三角形,再结合已知的两条直角边长度,用勾股定理即可求出AB的长度;解决第(2)问时,要判断轮船能否收到信号,本质是求点C到直线AB的最短距离,过C作AB的垂线段CH,CH就是最短距离,利用同一个三角形面积的两种计算方法求出CH的长度,再和信号覆盖半径50海里比较大小即可得出结论。
【解析】
(1) 由题意得∠ACM=54°,∠BCN=36°,
∴∠ACB=180°-54°-36°=90°,即△ACB为直角三角形。
已知AC=80海里,BC=60海里,在Rt△ACB中,根据勾股定理:
$AB=\sqrt{AC^2+BC^2}=\sqrt{80^2+60^2}=\sqrt{10000}=100$(海里)。
(2) 过点C作CH⊥AB于点H,CH为点C到AB的最短距离。
∵△ABC的面积可表示为$\frac{1}{2}AC· BC$,也可表示为$\frac{1}{2}AB· CH$,
∴$\frac{1}{2}AB· CH=\frac{1}{2}AC· BC$,
代入数值得$100CH=80×60$,解得$CH=48$海里。
∵48海里<50海里,即最短距离小于信号覆盖半径,
∴轮船在航行过程中能收到信号塔C的信号。
【答案】
(1) 小岛A与小岛B之间的距离是100海里;
(2) 轮船在航行过程中能收到信号塔C的信号。
【知识点】
方位角的应用,勾股定理,面积法求高
【点评】
本题结合实际航海场景命题,考查了将实际问题转化为几何问题的转化思想,解题关键是先通过方位角判定直角三角形,再结合勾股定理、点到直线距离的性质求解,贴近生活实际,能锻炼学生的知识应用能力。
【难度系数】
0.7
14.(12分)如图,在平面直角坐标系$xOy$中,一次函数$y=2x-4$的图象与$x$轴,$y$轴分别交于点$A$,$B$,$P(m,n)(m>0,n<0)$为一次函数$y=2x-4$的图象上一点.
(1)求$A$,$B$两点的坐标;
(2)若$k=m+n$,求$k$的取值范围;
(3)若$Q$为一次函数$y=2x-4$图象上第一象限内一点,且满足$OP=OQ$,$∠ POQ=90°$,求$m+n$的值;
(4)一次函数$y=-3x+1$的图象与一次函数$y=2x-4$的图象交于点$C$,与$y$轴交于点$D$,直线$OP$与直线$AB$,直线$CD$不能围成三角形,求出符合条件的点$P$的坐标.

(1)求$A$,$B$两点的坐标;
(2)若$k=m+n$,求$k$的取值范围;
(3)若$Q$为一次函数$y=2x-4$图象上第一象限内一点,且满足$OP=OQ$,$∠ POQ=90°$,求$m+n$的值;
(4)一次函数$y=-3x+1$的图象与一次函数$y=2x-4$的图象交于点$C$,与$y$轴交于点$D$,直线$OP$与直线$AB$,直线$CD$不能围成三角形,求出符合条件的点$P$的坐标.
答案:
14.解:(1)在y=2x-4中,当x=0时,y=-4,
则B(0,-4).
当y=0时,2x-4=0,解得x=2,则A(2,0).
(2)由题意知,n=2m-4<0,则m<2,
∵k=m+n=m+2m-4=3m-4,且0<m<2,
∴-4<k<2.
(3)如答图①,过点P作PM⊥y轴于点M,过点Q作QN⊥y轴于点N,
则∠PMO=∠ONQ=90°,
∴∠POM+∠OPM=90°.
∵∠POQ=90°,
∴∠POM+∠QON=90°,
∴∠OPM=∠QON.
又
∵OP=OQ,
∴△POM≌△OQN(AAS).
由题意知,P(m,2m-4),且2m-4<0,
∴PM=m,OM=4-2m,
∴ON=PM=m,NQ=OM=4-2m,
∴Q(4-2m,m).
∵点Q在直线y=2x-4上,
∴2(4-2m)-4=m,
解得m=4/5,
∴n=2m-4=-12/5,
则m+n=4/5 -12/5 = -8/5.
(4)设直线OP的函数表达式为y=ax,如答图②.
∵直线OP与直线AB,直线CD不能围成三角形,
∴直线OP//直线CD或直线OP过点C.
①若直线OP//直线CD,则a=-3,
∴直线OP的函数表达式为y=-3x,
由$\begin{cases} y=-3x, \\ y=2x-4 \end{cases}$得$\begin{cases} x=\dfrac{4}{5}, \\ y=-\dfrac{12}{5}, \end{cases}$即$P(\dfrac{4}{5},-\dfrac{12}{5})$;
②若直线OP过点C,
由$\begin{cases} y=2x-4, \\ y=-3x+1 \end{cases}$得$\begin{cases} x=1, \\ y=-2, \end{cases}$
即点C(1,-2),此时点P(1,-2).
综上,符合条件的点P的坐标为$(\dfrac{4}{5},-\dfrac{12}{5})$或$(1,-2)$.
14.解:(1)在y=2x-4中,当x=0时,y=-4,
则B(0,-4).
当y=0时,2x-4=0,解得x=2,则A(2,0).
(2)由题意知,n=2m-4<0,则m<2,
∵k=m+n=m+2m-4=3m-4,且0<m<2,
∴-4<k<2.
(3)如答图①,过点P作PM⊥y轴于点M,过点Q作QN⊥y轴于点N,
则∠PMO=∠ONQ=90°,
∴∠POM+∠OPM=90°.
∵∠POQ=90°,
∴∠POM+∠QON=90°,
∴∠OPM=∠QON.
又
∵OP=OQ,
∴△POM≌△OQN(AAS).
由题意知,P(m,2m-4),且2m-4<0,
∴PM=m,OM=4-2m,
∴ON=PM=m,NQ=OM=4-2m,
∴Q(4-2m,m).
∵点Q在直线y=2x-4上,
∴2(4-2m)-4=m,
解得m=4/5,
∴n=2m-4=-12/5,
则m+n=4/5 -12/5 = -8/5.
(4)设直线OP的函数表达式为y=ax,如答图②.
∵直线OP与直线AB,直线CD不能围成三角形,
∴直线OP//直线CD或直线OP过点C.
①若直线OP//直线CD,则a=-3,
∴直线OP的函数表达式为y=-3x,
由$\begin{cases} y=-3x, \\ y=2x-4 \end{cases}$得$\begin{cases} x=\dfrac{4}{5}, \\ y=-\dfrac{12}{5}, \end{cases}$即$P(\dfrac{4}{5},-\dfrac{12}{5})$;
②若直线OP过点C,
由$\begin{cases} y=2x-4, \\ y=-3x+1 \end{cases}$得$\begin{cases} x=1, \\ y=-2, \end{cases}$
即点C(1,-2),此时点P(1,-2).
综上,符合条件的点P的坐标为$(\dfrac{4}{5},-\dfrac{12}{5})$或$(1,-2)$.
解析:
【分析】
(1)求一次函数与坐标轴的交点坐标,利用x轴上点纵坐标为0、y轴上点横坐标为0的特点,分别代入解析式计算即可得到A、B的坐标。
(2)点P在一次函数图象上,可将n用含m的式子表示,代入k=m+n得到k关于m的一次函数;再根据P的取值范围m>0、n<0求出m的取值范围,代入k的表达式即可求出k的范围。
(3)针对OP=OQ且∠POQ=90°的条件,通过作y轴的垂线构造全等三角形,利用同角的余角相等证明三角形全等,用m表示出Q点的坐标,再将Q点坐标代入一次函数解析式求出m的值,进而计算m+n。
(4)三条直线不能围成三角形有两种情况:一是其中两条直线平行,二是三条直线交于同一点。本题即直线OP平行于CD,或者直线OP经过AB和CD的交点C,分两种情况分别求出直线OP的解析式,再与AB的解析式联立求解即可得到P点坐标。
【解析】
(1)在一次函数$y=2x-4$中:
令$x=0$,得$y=-4$,$\therefore B(0,-4)$;
令$y=0$,得$2x-4=0$,解得$x=2$,$\therefore A(2,0)$。
(2)$\because P(m,n)$在$y=2x-4$上,$\therefore n=2m-4$,
由$m>0$,$n<0$得$2m-4<0$,解得$0<m<2$,
则$k=m+n=m+2m-4=3m-4$,
将$0<m<2$代入得:$3×0-4 < k < 3×2-4$,即$-4<k<2$。
(3)过点$P$作$PM⊥ y$轴于$M$,过点$Q$作$QN⊥ y$轴于$N$,
$\therefore ∠ PMO=∠ ONQ=90°$,$\therefore ∠ POM+∠ OPM=90°$,
$\because ∠ POQ=90°$,$\therefore ∠ POM+∠ QON=90°$,$\therefore ∠ OPM=∠ QON$,
在$△ POM$和$△ OQN$中:
$\begin{cases}∠ PMO=∠ ONQ \\∠ OPM=∠ QON \\OP=OQ\end{cases}$
$\therefore △ POM≌△ OQN(\mathrm{AAS})$,
$\because P(m,2m-4)$,$n<0$,$\therefore PM=m$,$OM=4-2m$,
由全等得$ON=PM=m$,$NQ=OM=4-2m$,
$\because Q$在第一象限,$\therefore Q(4-2m,m)$,
将$Q$代入$y=2x-4$得:$2(4-2m)-4=m$,
解得$m=\frac{4}{5}$,
$\therefore n=2×\frac{4}{5}-4=-\frac{12}{5}$,
$\therefore m+n=\frac{4}{5}-\frac{12}{5}=-\frac{8}{5}$。
(4)设直线$OP$的解析式为$y=ax$,分两种情况讨论:
①当$OP// CD$时,直线$y=-3x+1$的一次项系数为$-3$,$\therefore a=-3$,即$OP$解析式为$y=-3x$,
联立$\begin{cases}y=-3x \\ y=2x-4 \end{cases}$,解得$\begin{cases}x=\frac{4}{5} \\ y=-\frac{12}{5} \end{cases}$,即$P(\frac{4}{5},-\frac{12}{5})$;
②当$OP$经过$AB$与$CD$的交点$C$时,
联立$\begin{cases}y=2x-4 \\ y=-3x+1 \end{cases}$,解得$\begin{cases}x=1 \\ y=-2 \end{cases}$,即$C(1,-2)$,此时$P$与$C$重合,$\therefore P(1,-2)$。
综上,符合条件的$P$点坐标为$(\frac{4}{5},-\frac{12}{5})$或$(1,-2)$。
【答案】
14.解:(1)在y=2x-4中,当x=0时,y=-4,
则B(0,-4).
当y=0时,2x-4=0,解得x=2,则A(2,0).
(2)由题意知,n=2m-4<0,则m<2,
∵k=m+n=m+2m-4=3m-4,且0<m<2,
∴-4<k<2.
(3)如答图①,过点P作PM⊥y轴于点M,过点Q作QN⊥y轴于点N,
则∠PMO=∠ONQ=90°,
∴∠POM+∠OPM=90°.
∵∠POQ=90°,
∴∠POM+∠QON=90°,
∴∠OPM=∠QON.
又
∵OP=OQ,
∴△POM≌△OQN(AAS).
由题意知,P(m,2m-4),且2m-4<0,
∴PM=m,OM=4-2m,
∴ON=PM=m,NQ=OM=4-2m,
∴Q(4-2m,m).
∵点Q在直线y=2x-4上,
∴2(4-2m)-4=m,
解得m=4/5,
∴n=2m-4=-12/5,
则m+n=4/5 -12/5 = -8/5.
(4)设直线OP的函数表达式为y=ax,如答图②.
∵直线OP与直线AB,直线CD不能围成三角形,
∴直线OP//直线CD或直线OP过点C.
①若直线OP//直线CD,则a=-3,
∴直线OP的函数表达式为y=-3x,
由$\begin{cases} y=-3x, \\ y=2x-4 \end{cases}$得$\begin{cases} x=\dfrac{4}{5}, \\ y=-\dfrac{12}{5}, \end{cases}$即$P(\dfrac{4}{5},-\dfrac{12}{5})$;
②若直线OP过点C,
由$\begin{cases} y=2x-4, \\ y=-3x+1 \end{cases}$得$\begin{cases} x=1, \\ y=-2, \end{cases}$
即点C(1,-2),此时点P(1,-2).
综上,符合条件的点P的坐标为$(\dfrac{4}{5},-\dfrac{12}{5})$或$(1,-2)$.
【知识点】
一次函数的图象与性质,全等三角形的判定与性质,两直线的位置关系
【点评】
本题是一次函数综合题,覆盖了一次函数与坐标轴交点求解、参数范围计算、几何与函数结合的坐标求解、多条直线位置关系判断等考点,需要熟练掌握一次函数的基本性质,会运用分类讨论思想和数形结合思想解决问题,对综合运用知识的能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
(1)求一次函数与坐标轴的交点坐标,利用x轴上点纵坐标为0、y轴上点横坐标为0的特点,分别代入解析式计算即可得到A、B的坐标。
(2)点P在一次函数图象上,可将n用含m的式子表示,代入k=m+n得到k关于m的一次函数;再根据P的取值范围m>0、n<0求出m的取值范围,代入k的表达式即可求出k的范围。
(3)针对OP=OQ且∠POQ=90°的条件,通过作y轴的垂线构造全等三角形,利用同角的余角相等证明三角形全等,用m表示出Q点的坐标,再将Q点坐标代入一次函数解析式求出m的值,进而计算m+n。
(4)三条直线不能围成三角形有两种情况:一是其中两条直线平行,二是三条直线交于同一点。本题即直线OP平行于CD,或者直线OP经过AB和CD的交点C,分两种情况分别求出直线OP的解析式,再与AB的解析式联立求解即可得到P点坐标。
【解析】
(1)在一次函数$y=2x-4$中:
令$x=0$,得$y=-4$,$\therefore B(0,-4)$;
令$y=0$,得$2x-4=0$,解得$x=2$,$\therefore A(2,0)$。
(2)$\because P(m,n)$在$y=2x-4$上,$\therefore n=2m-4$,
由$m>0$,$n<0$得$2m-4<0$,解得$0<m<2$,
则$k=m+n=m+2m-4=3m-4$,
将$0<m<2$代入得:$3×0-4 < k < 3×2-4$,即$-4<k<2$。
(3)过点$P$作$PM⊥ y$轴于$M$,过点$Q$作$QN⊥ y$轴于$N$,
$\therefore ∠ PMO=∠ ONQ=90°$,$\therefore ∠ POM+∠ OPM=90°$,
$\because ∠ POQ=90°$,$\therefore ∠ POM+∠ QON=90°$,$\therefore ∠ OPM=∠ QON$,
在$△ POM$和$△ OQN$中:
$\begin{cases}∠ PMO=∠ ONQ \\∠ OPM=∠ QON \\OP=OQ\end{cases}$
$\therefore △ POM≌△ OQN(\mathrm{AAS})$,
$\because P(m,2m-4)$,$n<0$,$\therefore PM=m$,$OM=4-2m$,
由全等得$ON=PM=m$,$NQ=OM=4-2m$,
$\because Q$在第一象限,$\therefore Q(4-2m,m)$,
将$Q$代入$y=2x-4$得:$2(4-2m)-4=m$,
解得$m=\frac{4}{5}$,
$\therefore n=2×\frac{4}{5}-4=-\frac{12}{5}$,
$\therefore m+n=\frac{4}{5}-\frac{12}{5}=-\frac{8}{5}$。
(4)设直线$OP$的解析式为$y=ax$,分两种情况讨论:
①当$OP// CD$时,直线$y=-3x+1$的一次项系数为$-3$,$\therefore a=-3$,即$OP$解析式为$y=-3x$,
联立$\begin{cases}y=-3x \\ y=2x-4 \end{cases}$,解得$\begin{cases}x=\frac{4}{5} \\ y=-\frac{12}{5} \end{cases}$,即$P(\frac{4}{5},-\frac{12}{5})$;
②当$OP$经过$AB$与$CD$的交点$C$时,
联立$\begin{cases}y=2x-4 \\ y=-3x+1 \end{cases}$,解得$\begin{cases}x=1 \\ y=-2 \end{cases}$,即$C(1,-2)$,此时$P$与$C$重合,$\therefore P(1,-2)$。
综上,符合条件的$P$点坐标为$(\frac{4}{5},-\frac{12}{5})$或$(1,-2)$。
【答案】
14.解:(1)在y=2x-4中,当x=0时,y=-4,
则B(0,-4).
当y=0时,2x-4=0,解得x=2,则A(2,0).
(2)由题意知,n=2m-4<0,则m<2,
∵k=m+n=m+2m-4=3m-4,且0<m<2,
∴-4<k<2.
(3)如答图①,过点P作PM⊥y轴于点M,过点Q作QN⊥y轴于点N,
则∠PMO=∠ONQ=90°,
∴∠POM+∠OPM=90°.
∵∠POQ=90°,
∴∠POM+∠QON=90°,
∴∠OPM=∠QON.
又
∵OP=OQ,
∴△POM≌△OQN(AAS).
由题意知,P(m,2m-4),且2m-4<0,
∴PM=m,OM=4-2m,
∴ON=PM=m,NQ=OM=4-2m,
∴Q(4-2m,m).
∵点Q在直线y=2x-4上,
∴2(4-2m)-4=m,
解得m=4/5,
∴n=2m-4=-12/5,
则m+n=4/5 -12/5 = -8/5.
(4)设直线OP的函数表达式为y=ax,如答图②.
∵直线OP与直线AB,直线CD不能围成三角形,
∴直线OP//直线CD或直线OP过点C.
①若直线OP//直线CD,则a=-3,
∴直线OP的函数表达式为y=-3x,
由$\begin{cases} y=-3x, \\ y=2x-4 \end{cases}$得$\begin{cases} x=\dfrac{4}{5}, \\ y=-\dfrac{12}{5}, \end{cases}$即$P(\dfrac{4}{5},-\dfrac{12}{5})$;
②若直线OP过点C,
由$\begin{cases} y=2x-4, \\ y=-3x+1 \end{cases}$得$\begin{cases} x=1, \\ y=-2, \end{cases}$
即点C(1,-2),此时点P(1,-2).
综上,符合条件的点P的坐标为$(\dfrac{4}{5},-\dfrac{12}{5})$或$(1,-2)$.
【知识点】
一次函数的图象与性质,全等三角形的判定与性质,两直线的位置关系
【点评】
本题是一次函数综合题,覆盖了一次函数与坐标轴交点求解、参数范围计算、几何与函数结合的坐标求解、多条直线位置关系判断等考点,需要熟练掌握一次函数的基本性质,会运用分类讨论思想和数形结合思想解决问题,对综合运用知识的能力有一定要求。
【难度系数】
0.6