16. 新素养 抽象能力 荡秋千是小朋友非常喜爱的一种运动.有一天,小明在公园里游玩,他发现秋千静止时,踏板离地的垂直高度$DE=1\ \mathrm{m}$,将它往前推送6 m(水平距离$BC=6\ \mathrm{m}$)时(如图),秋千的踏板离地的垂直高度$BF=CE=3\ \mathrm{m}$.若秋千的绳索始终拉得很直,则绳索AD的长为

10
m.答案:16. 10
解析:
【分析】
解题时首先抓住秋千绳索长度不变的特点,即AD=AB。先求出CD的长度,再将AC、BC、AB的长度用含未知数的式子表示,放入直角三角形ACB中,利用勾股定理列方程求解即可。具体思路:1. 设绳索AD长为x m;2. 计算CD=CE-DE=2m,得到AC=(x-2)m;3. 在Rt△ACB中用勾股定理列方程,解方程得到x的值。
【解析】
设秋千绳索AD的长为x m,则AB=AD=x m。
由题意可知,CE=3m,DE=1m,因此CD=CE - DE=3-1=2m,所以AC=AD - CD=(x-2)m。
因为BC⊥AE,所以△ACB是直角三角形,∠ACB=90°,已知BC=6m,根据勾股定理可得:
$AC^2 + BC^2 = AB^2$
代入得:$(x-2)^2 + 6^2 = x^2$
展开计算:$x^2 -4x +4 +36 = x^2$
化简得:$-4x + 40 = 0$
解得:$x=10$
【答案】
10
【知识点】
勾股定理的应用;一元一次方程的应用
【点评】
本题结合生活中的荡秋千场景考查勾股定理的实际应用,解题的关键是抓住绳索长度不变的隐含条件,将实际问题转化为直角三角形的计算问题,通过列方程即可快速求解。
【难度系数】
0.7
解题时首先抓住秋千绳索长度不变的特点,即AD=AB。先求出CD的长度,再将AC、BC、AB的长度用含未知数的式子表示,放入直角三角形ACB中,利用勾股定理列方程求解即可。具体思路:1. 设绳索AD长为x m;2. 计算CD=CE-DE=2m,得到AC=(x-2)m;3. 在Rt△ACB中用勾股定理列方程,解方程得到x的值。
【解析】
设秋千绳索AD的长为x m,则AB=AD=x m。
由题意可知,CE=3m,DE=1m,因此CD=CE - DE=3-1=2m,所以AC=AD - CD=(x-2)m。
因为BC⊥AE,所以△ACB是直角三角形,∠ACB=90°,已知BC=6m,根据勾股定理可得:
$AC^2 + BC^2 = AB^2$
代入得:$(x-2)^2 + 6^2 = x^2$
展开计算:$x^2 -4x +4 +36 = x^2$
化简得:$-4x + 40 = 0$
解得:$x=10$
【答案】
10
【知识点】
勾股定理的应用;一元一次方程的应用
【点评】
本题结合生活中的荡秋千场景考查勾股定理的实际应用,解题的关键是抓住绳索长度不变的隐含条件,将实际问题转化为直角三角形的计算问题,通过列方程即可快速求解。
【难度系数】
0.7
17. 如图,在$△ ABC$中,$∠ ABC=45°$,过点$C$作$CD⊥ AB$于点$D$,过点$B$作$BM⊥ AC$于点$M$,连接$MD$,过点$D$作$DN⊥ MD$,交$BM$于点$N$,$CD$与$BM$相交于点$E$,且$E$是$CD$的中点.有下列结论:① $∠ AMD=45°$;② $NE - EM = MC$;③ $EM:MC:NE=1:2:3$;④ $S_{△ CDA}=2S_{△ DNE}$.其中正确的有________.(填序号)

答案:17. ①②③ 解析: 因为 $CD ⊥ AB, DN ⊥ DM, BM ⊥ AC$, 所以 $∠ BDC = ∠ ADC = ∠ MDN = ∠ BMC = ∠ BMA = 90°$, 即 $∠ BDN + ∠ NDE = ∠ CDM + ∠ NDE = ∠ DBE + ∠ DEB = ∠ MEC + ∠ DCA = 90°$. 所以 $∠ BDN = ∠ CDM$. 又 $∠ DEB = ∠ MEC$, 所以 $∠ DBE = ∠ DCA$. 又 $∠ ABC = 45°, ∠ ABC + ∠ BCD = 90°$, 所以 $∠ BCD = 45°$, 即 $∠ BCD = ∠ ABC$. 所以 $BD = CD$. 所以 $△ BDE ≌ △ CDA(\mathrm{ASA}), △ BDN ≌ △ CDM(\mathrm{ASA})$. 所以 $S_{△ BDE}=S_{△ CDA}, DN = DM, BN = CM$. 所以 $△ DMN$ 是等腰直角三角形, 即 $∠ DMN = 45°$. 所以 $∠ AMD = ∠ BMA - ∠ DMN = 45°$. 故①正确; 过点 $D$ 作 $DF ⊥ MN$ 于点 $F$, 则 $∠ DFM = 90°, DF = NF = MF = \frac{1}{2}MN$. 所以 $∠ DFM = ∠ CME$. 又 $E$ 为 $CD$ 的中点, 所以 $DE = CE$. 又 $∠ DEF = ∠ CEM$, 所以 $△ DEF ≌ △ CEM(\mathrm{AAS})$. 所以 $DF = CM, EF = EM$, 即 $CM = NF = MF, EF = EM = \frac{1}{2}MF$. 所以 $NE - EM = NE - EF = NF = CM$. 故②正确; 又 $NE = NF + EF = \frac{3}{2}MF$, 所以 $EM:MC:NE = (\frac{1}{2}MF):MF:(\frac{3}{2}MF) = 1:2:3$. 故③正确; 又 $BN = CM, CM:NE = 2:3$, 所以 $BN:NE = 2:3$, 即 $NE = \frac{3}{5}BE$. 所以 $S_{△ DNE} = \frac{3}{5}S_{△ BDE}$, 即 $S_{△ DNE} = \frac{3}{5}S_{△ CDA}$. 所以 $S_{△ CDA} = \frac{5}{3}S_{△ DNE}$. 故④错误. 综上, 正确的有①②③.
解析:
【分析】
解题时先从已知的垂直、45°角入手,首先由CD⊥AB,∠ABC=45°可推出△BDC是等腰直角三角形,得BD=CD;再结合多个垂直关系找等角,证明三角形全等,依次推导每个结论:
1. 证明△BDN≌△CDM,得DN=DM,推出△MDN是等腰直角三角形,结合BM⊥AC即可判断①;
2. 过D作DF⊥MN,证明△DEF≌△CEM,将线段转化即可验证②;
3. 利用全等得到的线段相等关系,将EM、MC、NE用同一线段表示,即可求出比例判断③;
4. 结合线段比例求出△DNE和△BDE的面积关系,再结合△BDE和△CDA面积相等的结论,即可判断④是否正确。
【解析】
∵ CD⊥AB,DN⊥DM,BM⊥AC,
∴ $∠ BDC=∠ ADC=∠ MDN=∠ BMC=∠ BMA=90°$,
∴ $∠ BDN+∠ NDE=∠ CDM+∠ NDE=90°$,$∠ DBE+∠ DEB=∠ MEC+∠ DCA=90°$,
∴ $∠ BDN=∠ CDM$,
又
∵ $∠ DEB=∠ MEC$,
∴ $∠ DBE=∠ DCA$,
∵ $∠ ABC=45°$,$∠ ABC+∠ BCD=90°$,
∴ $∠ BCD=45°$,即$∠ BCD=∠ ABC$,
∴ $BD=CD$,
∴ $△ BDN≌△ CDM(\mathrm{ASA})$,$△ BDE≌△ CDA(\mathrm{ASA})$,
∴ $S_{△ BDE}=S_{△ CDA}$,$DN=DM$,$BN=CM$,
∴ $△ DMN$是等腰直角三角形,$∠ DMN=45°$,
∴ $∠ AMD=∠ BMA-∠ DMN=90°-45°=45°$,故①正确;
过点D作$DF⊥ MN$于点F,则$∠ DFM=90°$,等腰直角三角形斜边上的高等于斜边的一半,故$DF=NF=MF=\frac{1}{2}MN$,
∴ $∠ DFM=∠ CME$,
∵ E是CD中点,
∴ $DE=CE$,
又
∵ $∠ DEF=∠ CEM$,
∴ $△ DEF≌△ CEM(\mathrm{AAS})$,
∴ $DF=CM$,$EF=EM$,即$CM=NF=MF$,$EF=EM=\frac{1}{2}MF$,
∴ $NE-EM=NE-EF=NF=CM$,故②正确;
∵ $NE=NF+EF=MF+\frac{1}{2}MF=\frac{3}{2}MF$,
∴ $EM:MC:NE=(\frac{1}{2}MF):MF:(\frac{3}{2}MF)=1:2:3$,故③正确;
∵ $BN=CM$,$CM:NE=2:3$,
∴ $BN:NE=2:3$,即$NE=\frac{3}{5}BE$,
∴ $S_{△ DNE}=\frac{3}{5}S_{△ BDE}=\frac{3}{5}S_{△ CDA}$,即$S_{△ CDA}=\frac{5}{3}S_{△ DNE}$,故④错误。
【答案】
①②③
【知识点】
1.全等三角形的判定与性质 2.等腰直角三角形的性质 3.三角形面积计算
【点评】
本题属于三角形综合题,需要结合多个垂直条件推导等角,多次构造并证明三角形全等,完成线段、角度、面积的转化,对几何逻辑推理能力和全等模型的应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.4
解题时先从已知的垂直、45°角入手,首先由CD⊥AB,∠ABC=45°可推出△BDC是等腰直角三角形,得BD=CD;再结合多个垂直关系找等角,证明三角形全等,依次推导每个结论:
1. 证明△BDN≌△CDM,得DN=DM,推出△MDN是等腰直角三角形,结合BM⊥AC即可判断①;
2. 过D作DF⊥MN,证明△DEF≌△CEM,将线段转化即可验证②;
3. 利用全等得到的线段相等关系,将EM、MC、NE用同一线段表示,即可求出比例判断③;
4. 结合线段比例求出△DNE和△BDE的面积关系,再结合△BDE和△CDA面积相等的结论,即可判断④是否正确。
【解析】
∵ CD⊥AB,DN⊥DM,BM⊥AC,
∴ $∠ BDC=∠ ADC=∠ MDN=∠ BMC=∠ BMA=90°$,
∴ $∠ BDN+∠ NDE=∠ CDM+∠ NDE=90°$,$∠ DBE+∠ DEB=∠ MEC+∠ DCA=90°$,
∴ $∠ BDN=∠ CDM$,
又
∵ $∠ DEB=∠ MEC$,
∴ $∠ DBE=∠ DCA$,
∵ $∠ ABC=45°$,$∠ ABC+∠ BCD=90°$,
∴ $∠ BCD=45°$,即$∠ BCD=∠ ABC$,
∴ $BD=CD$,
∴ $△ BDN≌△ CDM(\mathrm{ASA})$,$△ BDE≌△ CDA(\mathrm{ASA})$,
∴ $S_{△ BDE}=S_{△ CDA}$,$DN=DM$,$BN=CM$,
∴ $△ DMN$是等腰直角三角形,$∠ DMN=45°$,
∴ $∠ AMD=∠ BMA-∠ DMN=90°-45°=45°$,故①正确;
过点D作$DF⊥ MN$于点F,则$∠ DFM=90°$,等腰直角三角形斜边上的高等于斜边的一半,故$DF=NF=MF=\frac{1}{2}MN$,
∴ $∠ DFM=∠ CME$,
∵ E是CD中点,
∴ $DE=CE$,
又
∵ $∠ DEF=∠ CEM$,
∴ $△ DEF≌△ CEM(\mathrm{AAS})$,
∴ $DF=CM$,$EF=EM$,即$CM=NF=MF$,$EF=EM=\frac{1}{2}MF$,
∴ $NE-EM=NE-EF=NF=CM$,故②正确;
∵ $NE=NF+EF=MF+\frac{1}{2}MF=\frac{3}{2}MF$,
∴ $EM:MC:NE=(\frac{1}{2}MF):MF:(\frac{3}{2}MF)=1:2:3$,故③正确;
∵ $BN=CM$,$CM:NE=2:3$,
∴ $BN:NE=2:3$,即$NE=\frac{3}{5}BE$,
∴ $S_{△ DNE}=\frac{3}{5}S_{△ BDE}=\frac{3}{5}S_{△ CDA}$,即$S_{△ CDA}=\frac{5}{3}S_{△ DNE}$,故④错误。
【答案】
①②③
【知识点】
1.全等三角形的判定与性质 2.等腰直角三角形的性质 3.三角形面积计算
【点评】
本题属于三角形综合题,需要结合多个垂直条件推导等角,多次构造并证明三角形全等,完成线段、角度、面积的转化,对几何逻辑推理能力和全等模型的应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.4
18. 如图,在平面直角坐标系中,Q是直线$y=\frac{1}{2}x+3$上的一个动点,将点Q绕点P(0,1)按顺时针方向旋转$90°$得到点$Q'$,连接$OQ'$,则$OQ'$的长的最小值为

√5
。答案:18. $\sqrt{5}$ 解析: 过点 $Q$ 作 $QM ⊥ y$ 轴于点 $M$, 过点 $Q'$ 作 $Q'N ⊥ y$ 轴于点 $N$, 则 $∠ PMQ = ∠ Q'NP = 90°$. 又 $∠ QPQ' = 90°$, 所以 $∠ QPM + ∠ NPQ' = 90°$. 又 $∠ PQ'N + ∠ NPQ' = 90°$, 所以 $∠ QPM = ∠ PQ'N$. 又 $QP = PQ'$, 所以 $△ PQM ≌ △ Q'PN(\mathrm{AAS})$. 所以 $QM = PN, PM = Q'N$. 设 $Q(m,\frac{1}{2}m+3)$. 因为 $P(0,1)$, 所以 $PM = \left|\frac{1}{2}m+3-1\right| = \left|\frac{1}{2}m+2\right|$, $QM = |m|$, 即 $PN = |m|, Q'N = \left|\frac{1}{2}m+2\right|$. 所以 $ON = |1-m|$. 在 $\mathrm{Rt}△ OQ'N$ 中, 由勾股定理, 得 $OQ'^2 = Q'N^2 + ON^2 = (\frac{1}{2}m+2)^2 + (1-m)^2 = \frac{5}{4}m^2 + 5$. 易得当 $m=0$ 时, $OQ'^2$ 取最小值, 且最小值为 5. 所以 $OQ'$ 的长的最小值为 $\sqrt{5}$.
解析:
【分析】
遇到点绕定点旋转90°的问题,首先考虑构造全等三角形转化线段关系:我们可以过Q和Q'分别作y轴的垂线,结合旋转90°的性质,证明两个直角三角形全等,得到对应边相等的关系。接着设出点Q的坐标,用含参数的式子表示出Q'的坐标,再根据勾股定理写出OQ'长度的平方关于参数的代数式,最后利用平方的非负性求出代数式的最小值,即可得到OQ'的最小长度。
【解析】
过点 $Q$ 作 $QM ⊥ y$ 轴于点 $M$, 过点 $Q'$ 作 $Q'N ⊥ y$ 轴于点 $N$, 则 $∠ PMQ = ∠ Q'NP = 90°$.
因为 $∠ QPQ' = 90°$, 所以 $∠ QPM + ∠ NPQ' = 90°$.
又 $∠ PQ'N + ∠ NPQ' = 90°$, 所以 $∠ QPM = ∠ PQ'N$.
在$△ PQM$和$△ Q'PN$中:
$\begin{cases}∠PMQ=∠Q'NP \\∠QPM=∠PQ'N \\QP=PQ'\end{cases}$
所以 $△ PQM ≌ △ Q'PN(\mathrm{AAS})$.
所以 $QM = PN, PM = Q'N$.
设 $Q(m,\frac{1}{2}m+3)$,因为 $P(0,1)$,所以 $PM = \left|\frac{1}{2}m+3-1\right| = \left|\frac{1}{2}m+2\right|$, $QM = |m|$,即 $PN = |m|, Q'N = \left|\frac{1}{2}m+2\right|$.
所以 $ON = |1-m|$.
在 $\mathrm{Rt}△ OQ'N$ 中, 由勾股定理, 得:
$OQ'^2 = Q'N^2 + ON^2 = (\frac{1}{2}m+2)^2 + (1-m)^2$
展开整理得:$OQ'^2 = \frac{5}{4}m^2 + 5$
因为$\frac{5}{4}m^2 ≥ 0$,所以当 $m=0$ 时, $OQ'^2$ 取最小值,最小值为 5.
所以 $OQ'$ 的长的最小值为 $\sqrt{5}$.
【答案】
$\sqrt{5}$
【知识点】
旋转的性质、全等三角形的判定与性质、勾股定理
【点评】
本题是几何与代数结合的综合题,解题核心是通过构造全等三角形实现线段的转化,用参数表示出旋转后点的坐标,再结合勾股定理和非负性求最值,较好地考查了逻辑推理能力和代数运算能力。
【难度系数】
0.3
遇到点绕定点旋转90°的问题,首先考虑构造全等三角形转化线段关系:我们可以过Q和Q'分别作y轴的垂线,结合旋转90°的性质,证明两个直角三角形全等,得到对应边相等的关系。接着设出点Q的坐标,用含参数的式子表示出Q'的坐标,再根据勾股定理写出OQ'长度的平方关于参数的代数式,最后利用平方的非负性求出代数式的最小值,即可得到OQ'的最小长度。
【解析】
过点 $Q$ 作 $QM ⊥ y$ 轴于点 $M$, 过点 $Q'$ 作 $Q'N ⊥ y$ 轴于点 $N$, 则 $∠ PMQ = ∠ Q'NP = 90°$.
因为 $∠ QPQ' = 90°$, 所以 $∠ QPM + ∠ NPQ' = 90°$.
又 $∠ PQ'N + ∠ NPQ' = 90°$, 所以 $∠ QPM = ∠ PQ'N$.
在$△ PQM$和$△ Q'PN$中:
$\begin{cases}∠PMQ=∠Q'NP \\∠QPM=∠PQ'N \\QP=PQ'\end{cases}$
所以 $△ PQM ≌ △ Q'PN(\mathrm{AAS})$.
所以 $QM = PN, PM = Q'N$.
设 $Q(m,\frac{1}{2}m+3)$,因为 $P(0,1)$,所以 $PM = \left|\frac{1}{2}m+3-1\right| = \left|\frac{1}{2}m+2\right|$, $QM = |m|$,即 $PN = |m|, Q'N = \left|\frac{1}{2}m+2\right|$.
所以 $ON = |1-m|$.
在 $\mathrm{Rt}△ OQ'N$ 中, 由勾股定理, 得:
$OQ'^2 = Q'N^2 + ON^2 = (\frac{1}{2}m+2)^2 + (1-m)^2$
展开整理得:$OQ'^2 = \frac{5}{4}m^2 + 5$
因为$\frac{5}{4}m^2 ≥ 0$,所以当 $m=0$ 时, $OQ'^2$ 取最小值,最小值为 5.
所以 $OQ'$ 的长的最小值为 $\sqrt{5}$.
【答案】
$\sqrt{5}$
【知识点】
旋转的性质、全等三角形的判定与性质、勾股定理
【点评】
本题是几何与代数结合的综合题,解题核心是通过构造全等三角形实现线段的转化,用参数表示出旋转后点的坐标,再结合勾股定理和非负性求最值,较好地考查了逻辑推理能力和代数运算能力。
【难度系数】
0.3
三、耐心解一解(共66分)
19. (6分)新素养 运算能力
(1) 计算:$\sqrt[3]{0} - (π + 2026)^0 + (\frac{1}{2})^{-1} + (\sqrt{2})^2$;
(2) 解方程:$8(x+1)^3 -27=0$。
19. (6分)新素养 运算能力
(1) 计算:$\sqrt[3]{0} - (π + 2026)^0 + (\frac{1}{2})^{-1} + (\sqrt{2})^2$;
(2) 解方程:$8(x+1)^3 -27=0$。
答案:19. (1) 原式$=0-1+2+2=3$.
(2) $x=\frac{1}{2}$.
(2) $x=\frac{1}{2}$.
解析:
【分析】
(1)本题为实数混合运算题,解题时先分别识别每一项的运算类型,根据对应法则算出每一项的结果,再按有理数加减法则计算最终结果:①立方根运算中$\sqrt[3]{0}$的结果为0;②非零数的0次幂等于1,因此$(π+2026)^0=1$;③负整数指数幂等于对应正指数幂的倒数,因此$(\frac{1}{2})^{-1}=2$;④$(\sqrt{a})^2=a(a≥0)$,因此$(\sqrt{2})^2=2$,最后代入计算即可。
(2)本题是含立方的一元方程,解题时先通过移项、系数化为1,将方程变形为$(x+a)^3=b$的形式,再对两边同时开立方转化为一元一次方程,最后求解即可。
【解析】
(1) 分别计算每一项:
$\sqrt[3]{0}=0$,$(π+2026)^0=1$($π+2026≠0$,非零数的0次幂为1),$(\frac{1}{2})^{-1}=2$,$(\sqrt{2})^2=2$
代入原式得:
原式$=0 - 1 + 2 + 2 = 3$
(2) 解方程$8(x+1)^3 -27=0$:
移项得:$8(x+1)^3=27$
系数化为1得:$(x+1)^3=\frac{27}{8}$
两边同时开立方得:$x+1=\frac{3}{2}$
移项计算得:$x=\frac{3}{2}-1=\frac{1}{2}$
【答案】
(1) $\boxed{3}$;(2) $\boxed{x=\dfrac{1}{2}}$
【知识点】
实数混合运算,幂的运算性质,利用立方根解方程
【点评】
本题属于基础运算类题目,重点考察运算能力,涉及的运算规则都是常考基础知识点,解题时注意不要混淆零指数幂、负整数指数幂的运算规则,开立方时注意立方根的唯一性,计算细心即可拿到满分。
【难度系数】
0.85
(1)本题为实数混合运算题,解题时先分别识别每一项的运算类型,根据对应法则算出每一项的结果,再按有理数加减法则计算最终结果:①立方根运算中$\sqrt[3]{0}$的结果为0;②非零数的0次幂等于1,因此$(π+2026)^0=1$;③负整数指数幂等于对应正指数幂的倒数,因此$(\frac{1}{2})^{-1}=2$;④$(\sqrt{a})^2=a(a≥0)$,因此$(\sqrt{2})^2=2$,最后代入计算即可。
(2)本题是含立方的一元方程,解题时先通过移项、系数化为1,将方程变形为$(x+a)^3=b$的形式,再对两边同时开立方转化为一元一次方程,最后求解即可。
【解析】
(1) 分别计算每一项:
$\sqrt[3]{0}=0$,$(π+2026)^0=1$($π+2026≠0$,非零数的0次幂为1),$(\frac{1}{2})^{-1}=2$,$(\sqrt{2})^2=2$
代入原式得:
原式$=0 - 1 + 2 + 2 = 3$
(2) 解方程$8(x+1)^3 -27=0$:
移项得:$8(x+1)^3=27$
系数化为1得:$(x+1)^3=\frac{27}{8}$
两边同时开立方得:$x+1=\frac{3}{2}$
移项计算得:$x=\frac{3}{2}-1=\frac{1}{2}$
【答案】
(1) $\boxed{3}$;(2) $\boxed{x=\dfrac{1}{2}}$
【知识点】
实数混合运算,幂的运算性质,利用立方根解方程
【点评】
本题属于基础运算类题目,重点考察运算能力,涉及的运算规则都是常考基础知识点,解题时注意不要混淆零指数幂、负整数指数幂的运算规则,开立方时注意立方根的唯一性,计算细心即可拿到满分。
【难度系数】
0.85
20. (6分)如图,在边长为1的小正方形组成的网格中建立平面直角坐标系,△ABC三个顶点的坐标分别为A(1,3),B(-1,1),C(4,1).
(1) 将A,B,C三点的纵坐标保持不变,横坐标分别乘-1,得到A',B',C'三点,请在图中作出△A'B'C',则△A'B'C'与△ABC关于
(2) 在y轴的负半轴上找一点P,使得△PAB的面积与△ABC的面积相等,则点P的坐标为

(1) 将A,B,C三点的纵坐标保持不变,横坐标分别乘-1,得到A',B',C'三点,请在图中作出△A'B'C',则△A'B'C'与△ABC关于
y
轴对称;(2) 在y轴的负半轴上找一点P,使得△PAB的面积与△ABC的面积相等,则点P的坐标为
(0,-3)
.答案:20. (1) 图略. y
(2) $(0,-3)$
(2) $(0,-3)$
解析:
【分析】
(1) 解决第一问时,先回忆坐标对称的规律:若两点纵坐标不变,横坐标互为相反数,则两点关于y轴对称。题目要求将三点横坐标乘-1、纵坐标不变,得到的点恰好是原三点关于y轴的对称点,因此变换后的三角形与原三角形关于y轴对称,按得到的新坐标描点连线即可画出△A'B'C'。
(2) 解决第二问时,首先计算△ABC的面积:观察B、C纵坐标相同,可知BC为水平线段,先算BC长度,再算A到BC的高,即可求出面积。接着设P点坐标为(0,t)(t<0),先求出直线AB与y轴的交点,将△PAB拆分为两个共底的三角形,底为y轴上交点到P的距离,两个三角形的高分别为A、B到y轴的水平距离,根据面积相等列方程求解,即可得到t的值,得到P的坐标。
【解析】
(1) 由题意得A'(-1,3)、B'(1,1)、C'(-4,1),在图中描出三点后顺次连线,即可得到△A'B'C'。根据点的坐标变换规律:横坐标互为相反数、纵坐标相同的点关于y轴对称,因此△A'B'C'与△ABC关于y轴对称。
(2) 先计算△ABC的面积:
∵B(-1,1),C(4,1),两点纵坐标相同,
∴BC的长度为$4 - (-1) = 5$,BC边上的高为A点纵坐标减去BC的纵坐标,即$3 - 1 = 2$,
∴$S_{△ ABC}=\frac{1}{2} × 5 × 2 = 5$。
设直线AB的解析式为$y=kx+b$,将A(1,3)、B(-1,1)代入得:
$\begin{cases} k + b = 3 \\ -k + b = 1 \end{cases}$
解得$\begin{cases} k=1 \\ b=2 \end{cases}$,即直线AB的解析式为$y=x+2$,
∴直线AB与y轴的交点坐标为(0,2)。
设P点坐标为(0,t),其中t<0,△PAB的面积可表示为以两点(0,2)和(0,t)的距离为底,A、B到y轴的距离之和为高的三角形面积:
$S_{△ PAB}=\frac{1}{2} × |2 - t| × (1 + 1) = |2 - t|$
令$S_{△ PAB}=5$,即$|2 - t|=5$,
∵t<0,
∴$2 - t>0$,
∴$2 - t=5$,解得$t=-3$,
∴P点坐标为(0,-3)。
【答案】
(1) y;(2) $(0,-3)$
【知识点】
坐标对称变换、三角形面积计算、一次函数应用
【点评】
本题是平面直角坐标系与几何结合的基础题型,既考查了坐标对称变换的规律,又考查了利用坐标计算图形面积的方法,解题时要善于观察坐标特征简化计算,拆分法求三角形面积是这类题的常用技巧。
【难度系数】
0.7
(1) 解决第一问时,先回忆坐标对称的规律:若两点纵坐标不变,横坐标互为相反数,则两点关于y轴对称。题目要求将三点横坐标乘-1、纵坐标不变,得到的点恰好是原三点关于y轴的对称点,因此变换后的三角形与原三角形关于y轴对称,按得到的新坐标描点连线即可画出△A'B'C'。
(2) 解决第二问时,首先计算△ABC的面积:观察B、C纵坐标相同,可知BC为水平线段,先算BC长度,再算A到BC的高,即可求出面积。接着设P点坐标为(0,t)(t<0),先求出直线AB与y轴的交点,将△PAB拆分为两个共底的三角形,底为y轴上交点到P的距离,两个三角形的高分别为A、B到y轴的水平距离,根据面积相等列方程求解,即可得到t的值,得到P的坐标。
【解析】
(1) 由题意得A'(-1,3)、B'(1,1)、C'(-4,1),在图中描出三点后顺次连线,即可得到△A'B'C'。根据点的坐标变换规律:横坐标互为相反数、纵坐标相同的点关于y轴对称,因此△A'B'C'与△ABC关于y轴对称。
(2) 先计算△ABC的面积:
∵B(-1,1),C(4,1),两点纵坐标相同,
∴BC的长度为$4 - (-1) = 5$,BC边上的高为A点纵坐标减去BC的纵坐标,即$3 - 1 = 2$,
∴$S_{△ ABC}=\frac{1}{2} × 5 × 2 = 5$。
设直线AB的解析式为$y=kx+b$,将A(1,3)、B(-1,1)代入得:
$\begin{cases} k + b = 3 \\ -k + b = 1 \end{cases}$
解得$\begin{cases} k=1 \\ b=2 \end{cases}$,即直线AB的解析式为$y=x+2$,
∴直线AB与y轴的交点坐标为(0,2)。
设P点坐标为(0,t),其中t<0,△PAB的面积可表示为以两点(0,2)和(0,t)的距离为底,A、B到y轴的距离之和为高的三角形面积:
$S_{△ PAB}=\frac{1}{2} × |2 - t| × (1 + 1) = |2 - t|$
令$S_{△ PAB}=5$,即$|2 - t|=5$,
∵t<0,
∴$2 - t>0$,
∴$2 - t=5$,解得$t=-3$,
∴P点坐标为(0,-3)。
【答案】
(1) y;(2) $(0,-3)$
【知识点】
坐标对称变换、三角形面积计算、一次函数应用
【点评】
本题是平面直角坐标系与几何结合的基础题型,既考查了坐标对称变换的规律,又考查了利用坐标计算图形面积的方法,解题时要善于观察坐标特征简化计算,拆分法求三角形面积是这类题的常用技巧。
【难度系数】
0.7