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以2018年山西省中考23题为例 谈谈等腰三角形的存在性问题

2021-01-06 23:20:01
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前言:中考高频考点系列是笔者根据近两年中考的趋势及热点,结合《新课标》的要求,对中考经常出现的题型,进行了归纳总结,要想在中考时取得好成绩,这些都是必须要掌握的知识。

本篇重点讲解“等腰三角形的存在性问题”。(已推出的旋转结构、直角结构、中点结构、半角结构、一线三等角模型等内容,请关注“胡不归数学课堂”查看)

等腰三角形的存在性问题一直是近年中考热点之一,常出现在综合题中,属于难度大知识点覆盖面广的一种题型,常用的解决方法有以下三种:

方法一:几何法“两圆一线”

如下图,已知点A、B和直线l,在l上是否存在点P,使以A、B、P为顶点的三角形是等腰三角形,若存在,有几个符合条件的点P?

方法:分别以点A、B为圆心,以线段AB长为半径作圆,然后作AB的中垂线,两圆和中垂线与l的所有交点即为P点,共5个,如下图所示:

方法二:“分情况讨论法”

题中给出的条件不明确,哪个是三角形的腰无法确定,这时要分不同情况求解,表示出三角形三个顶点A、B、P的坐标,再表示出线段AB、BP、AP的长度,分三种情况讨论:①AB=AP;②BA=BP;③PB=PA,分别列方程解出坐标。

方法三:作等腰三角形底边的高,用勾股定理或相似建立等量关系求解。

在实战中,找点的位置和个数适合用第一种“两圆一线”法,第二、三种方法更适合求点的坐标。

我们来研究今年山西的一道中考题:

( 1) 求 A、 B 、C 三点的坐标;

( 2) 试探究在点 P 的 运 动 的 过 程 中,是 否 存 在 这 样 的 点 Q,使 得 以 A ,C ,Q 为 顶 点 的 三 角 形是等腰三角形 .若 存 在,请直接写出此时点 Q 的 坐 标; 若 不 存 在,请 说明理由.

解析:

第一问令y=0,求出方程的两个根,即可得到A、B的横坐标,进而可求得点A、B的坐标,令x=0,得y=-4,即可得到C点的坐标,答案为:A(-3,0),B( 4,0),C( 0, -4).

第二问求点的坐标,不妨选择“分情况讨论法”,解答如下:

依题意分3种情况求解:

反思:“分情况讨论法”的解答过程中,要经常用到勾股定理,甚至是两点间距离公式,提醒大家注意。

下面再举几个例子:

【典例1】在平面直角坐标系中,如下图,O为原点,已知A(2,-1),P是x轴上的一个动点,如果以P,O,A为顶点的三角形是等腰三角形,那么符合条件的动点P的个数为( )

A.2 B.3 C.4 D.5

解析:求点的个数就用“两圆一线”法,很容易得到答案,如下图所示,符合要求的P点共有5个。

反思:等腰三角形存在性问题,根据点的特征又可分为“两定一动型”和“两动一定型”,“分情况讨论法”是通用的一种求解方法,而“两圆一线”更适用于“两定一动型”的求交点位置或个数的问题。

【典例2】如下图,已知△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4,P、Q分别为AB、BC上的动点,PB=CQ=x。求:当x为何值时,△PBQ为等腰三角形?

解析:本题是两个动点(P和Q)一个定点(B),需分3种情况讨论:

① 当BP=BQ时,易得4-x=x x=2.

② 当PQ=PB时,如下图,过点P作PM⊥BC于点M,易证△BPM∽△BAC,再由相似比可算出答案。

③当QP=QB时,如下图,则由△BQM∽△BAC可得答案。

反思:当有两个点是动点,一个是定点时,需要分3种情况讨论,此时一般考虑后两种方法,而作等腰三角形底边的高,由 “三线合一”走相似路线一般很好使。

求解点的坐标过程中,往往要用到勾股定理或者两点间距离公式,甚至要用上“若两直线垂直则斜率的积为-1” 得到答案 ,而这些知识课本上是没有的,其实中考最后的压轴题一般不需要过程,只需求出正确的答案即可,因此,如果作为学有余力的同学,可以拓宽视野,适当掌握一些有用的公式,也是必要的。

以下是坐标系背景下的求解题可能用得上的3个公式,供参考:

① 线段的中点坐标公式:如果线段AB的两个端点坐标分别为 (x,y),(x,y) ,中点M的坐标记作(x, y),则x =1/2(x+x),y =1/2(y+y) 即线段的中点坐标等于它的两个端点坐标之和的一半;

②若直线y=kx+b与直线y=kx+b互相垂直,则有k·k=-1;

③两点间距离公式:设A(x,y),B(x,y)是平面直角坐标系中的两个点,则

【精品练习题】

1、如下图,在长方形ABCD中,AB=4,AD=10,点Q是BC的中点,点P在AD边上运动,若△BPQ是腰长为5的等腰三角形,则满足题意的点P有( )

A.2个 B.3个 C.4个 D.5个

2、已知:如下图,线段AB的端点A在直线l上,AB与l的夹角为60°,请在直线l上另找一点C,使△ABC是等腰三角形.这样的点有( )

A.1个 B.2个 C.3个 D.4个

3、如下图,在△ABC中,∠ABC=90°,AB=3cm,BC=4cm.动点Q从点A出发沿AC向终点C匀速运动,速度2cm/s;同时,点P从点B出发沿BA向终点A匀速运动,速度1cm/s.求当t为何值时,△APQ为等腰三角形?

(1)求抛物线的解析式;

(2)点P为抛物线对称轴上的动点,当△PBC为等腰三角形时,求点P的坐标。

【答案】

1、B

2、B(注意:特殊三角形作两圆一线时,有些点是重合的)

3、当t为1s或9/8s或15/17s时,△APQ为等腰三角形.

(2)方法一:分别以点B、C为圆心,线段BC长为半径作圆,交对称轴于点P2、P3、P4、P5,再作BC的垂直平分线交对称轴于点P1,故符合要求的P点共5个,利用勾股定理及已知的B和C坐标,可求出P2、P3、P4、P5,求P1时需用中点坐标公式,以及两直线垂直其斜率的积为-1求得。

方法二:通过二次函数解析式求出点B、C的坐标;然后利用勾股定理求得线段BC的长,当△PBC为等腰三角形时,需分PB=PC,CP=CB,BP=BC三种情况讨论,得到答案。

综上,当△PBC为等腰三角形时,点P的坐标为(-1,0)或(-1,√3+√11)或(-1,√3-√11)或(-1,2√2)或(-1,-2√2 )

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