专题：因动点产生的相切问题答案

1/13专题2：因动点产生的相切问题12013年上海市杨浦区中考模拟第25题如图1，已知⊙O的半径长为3，点A是⊙O上一定点，点P为⊙O上不同于点A的动点．（1）当1tan2A时，求AP的长；（2）如果⊙Q过点P、O，且点Q在直线AP上（如图2），设AP＝x，QP＝y，求y关于x的函数关系式，并写出函数的定义域；（3）在（2）的条件下，当4tan3A时（如图3），存在⊙M与⊙O相内切，同时与⊙Q相外切，且OM⊥OQ，试求⊙M的半径的长．图1图2图3动感体验请打开几何画板文件名“13杨浦25”，拖动点P在⊙O上运动，可以体验到，等腰三角形QPO与等腰三角形OAP保持相似，y与x成反比例．⊙M、⊙O和⊙Q三个圆的圆心距围成一个直角三角形．请打开超级画板文件名“13杨浦25”，拖动点P在⊙O上运动，可以体验到，y与x成反比例．拖动点P使得52QP，拖动点M使得⊙M的半径约为0.82，⊙M与⊙O相内切，同时与⊙Q相外切．拖动点P使得52QP，拖动点M使得⊙M的半径约为9，⊙M与⊙O、⊙Q都内切．思路点拨1．第（1）题的计算用到垂径定理和勾股定理．2．第（2）题中有一个典型的图，有公共底角的两个等腰三角形相似．3．第（3）题先把三个圆心距罗列出来，三个圆心距围成一个直角三角形，根据勾股定理列方程．2/13满分解答（1）如图4，过点O作OH⊥AP，那么AP＝2AH．在Rt△OAH中，OA＝3，1tan2A，设OH＝m，AH＝2m，那么m2＋(2m)2＝32．解得355m．所以125245APAHm．（2）如图5，联结OQ、OP，那么△QPO、△OAP是等腰三角形．又因为底角∠P公用，所以△QPO∽△OAP．因此QPOPPOPA，即33yx．由此得到9yx．定义域是0＜x≤6．图4图5（3）如图6，联结OP，作OP的垂直平分线交AP于Q，垂足为D，那么QP、QO是⊙Q的半径．在Rt△QPD中，1322PDPO，4tantan3PA，因此52QP．如图7，设⊙M的半径为r．由⊙M与⊙O内切，3Or，可得圆心距OM＝3－r．由⊙M与⊙Q外切，52QrQP，可得圆心距52QMr．在Rt△QOM中，52QO，OM＝3－r，52QMr，由勾股定理，得22255()(3)()22rr．解得911r．3/13图6图7图8考点伸展如图8，在第（3）题情景下，如果⊙M与⊙O、⊙Q都内切，那么⊙M的半径是多少？同样的，设⊙M的半径为r．由⊙M与⊙O内切，3Or，可得圆心距OM＝r－3．由⊙M与⊙Q内切，52QrQP，可得圆心距52QMr．在Rt△QOM中，由勾股定理，得22255()(3)()22rr．解得r＝9．22012年河北省中考第25题如图1，A(－5,0)，B(－3,0)，点C在y轴的正半轴上，∠CBO＝45°，CD//AB，∠CDA＝90°．点P从点Q(4,0)出发，沿x轴向左以每秒1个单位长的速度运动，运动时间为t秒．（1）求点C的坐标；（2）当∠BCP＝15°时，求t的值；（3）以点P为圆心，PC为半径的⊙P随点P的运动而变化，当⊙P与四边形ABCD的边（或边所在的直线）相切时，求t的值．图1动感体验请打开几何画板文件名“12河北25”，拖动圆心P在点Q左侧运动，可以体验到，⊙P可以与直线BC、直线DC、直线AD相切，不能与直线AB相切．答案（1）点C的坐标为(0,3)．（2）如图2，当P在B的右侧，∠BCP＝15°时，∠PCO＝30°，43t；4/13如图3，当P在B的左侧，∠BCP＝15°时，∠CPO＝30°，433t．图2图3（3）如图4，当⊙P与直线BC相切时，t＝1；如图5，当⊙P与直线DC相切时，t＝4；如图6，当⊙P与直线AD相切时，t＝5.6．图4图5图632012年无锡市中考模拟第28题如图1，菱形ABCD的边长为2厘米，∠DAB＝60°．点P从A出发，以每秒3厘米的速度沿AC向C作匀速运动；与此同时，点Q也从点A出发，以每秒1厘米的速度沿射线作匀速运动．当点P到达点C时，P、Q都停止运动．设点P运动的时间为t秒．（1）当P异于A、C时，请说明PQ//BC；（2）以P为圆心、PQ长为半径作圆，请问：在整个运动过程中，t为怎样的值时，⊙P与边BC分别有1个公共点和2个公共点？图1动感体验请打开几何画板文件名“12无锡28”，拖动点P由A向C运动，可以体验到，⊙P与线段BC的位置关系依次是相离没有公共点，相切只有1个公共点，相交有2个公共点，相交只有1个公共点，线段在圆的内部没有公共点．请打开超级画板文件名“12无锡28”，拖动点P由A向C运动，可以体验到，⊙P与线段5/13BC的位置关系依次是相离没有公共点，相切只有1个公共点，相交有2个公共点，相交只有1个公共点，线段在圆的内部没有公共点．答案（1）因为2AQtAB，3223APttAC，所以AQAPABAC．因此PQ//BC．（2）如图2，由PQ＝PH＝12PC，得1(233)2tt．解得436t．如图3，由PQ＝PB，得等边三角形PBQ．所以Q是AB的中点，t＝1．如图4，由PQ＝PC，得233tt．解得33t．如图5，当P、C重合时，t＝2．因此，当436t或1＜t≤33或t＝2时，⊙P与边BC有1个公共点．当436＜t≤1时，⊙P与边BC有2个公共点．图2图3图4图5专题3：因动点产生的面积问题12013年苏州市中考第29题如图1，已知抛物线212yxbxc（b、c是常数，且c＜0）与x轴交于A、B两点（点A在点B的左侧），与y轴的负半轴交于点C，点A的坐标为(－1,0)．（1）b＝______，点B的横坐标为_______（上述结果均用含c的代数式表示）；（2）连结BC，过点A作直线AE//BC，与抛物线交于点E．点D是x轴上一点，坐标为(2,0)，当C、D、E三点在同一直线上时，求抛物线的解析式；（3）在（2）的条件下，点P是x轴下方的抛物线上的一动点，连结PB、PC．设△PBC的面积为S．①求S的取值范围；②若△PBC的面积S为正整数，则这样的△PBC共有_____个．6/13图1动感体验请打开几何画板文件名“13苏州29”，拖动点C在y轴负半轴上运动，可以体验到，△EHA与△COB保持相似．点击按钮“C、D、E三点共线”，此时△EHD∽△COD．拖动点P从A经过C到达B，数一数面积的正整数值共有11个．请打开超级画板文件名“13苏州29”，拖动点C在y轴负半轴上运动，可以体验到，△EHA与△COB保持相似．点击按钮“C、D、E三点共线”，此时△EHD∽△COD．拖动点P从A经过C到达B，数一数面积的正整数值共有11个．思路点拨1．用c表示b以后，把抛物线的一般式改写为两点式，会发现OB＝2OC．2．当C、D、E三点共线时，△EHA∽△COB，△EHD∽△COD．3．求△PBC面积的取值范围，要分两种情况计算，P在BC上方或下方．4．求得了S的取值范围，然后罗列P从A经过C运动到B的过程中，面积的正整数值，再数一数个数．注意排除点A、C、B三个时刻的值．满分解答（1）b＝12c，点B的横坐标为－2c．（2）由2111()(1)(2)222yxcxcxxc，设E1(,(1)(2))2xxxc．过点E作EH⊥x轴于H．由于OB＝2OC，当AE//BC时，AH＝2EH．所以1(1)(2)xxxc．因此12xc．所以(12,1)Ecc．当C、D、E三点在同一直线上时，EHCODHDO．所以1212ccc．整理，得2c2＋3c－2＝0．解得c＝－2或12c（舍去）．所以抛物线的解析式为213222yxx．7/13（3）①当P在BC下方时，过点P作x轴的垂线交BC于F．直线BC的解析式为122yx．设213(,2)22Pmmm，那么1(,2)2Fmm，2122FPmm．所以S△PBC＝S△PBF＋S△PCF＝221()24(2)42BCFPxxFPmmm．因此当P在BC下方时，△PBC的最大值为4．当P在BC上方时，因为S△ABC＝5，所以S△PBC＜5．综上所述，0＜S＜5．②若△PBC的面积S为正整数，则这样的△PBC共有11个．考点伸展点P沿抛物线从A经过C到达B的过程中，△PBC的面积为整数，依次为（5），4，3，2，1，（0），1，2，3，4，3，2，1，（0）．当P在BC下方，S＝4时，点P在BC的中点的正下方，F是BC的中点．22012年菏泽市中考第21题如图1，在平面直角坐标系中放置一直角三角板，其顶点为A(0,1)、B(2,0)、O(0,0)，将此三角板绕原点O逆时针旋转90°，得到三角形A′B′O．（1）一抛物线经过点A′、B′、B，求该抛物线的解析式；（2）设点P是第一象限内抛物线上的一个动点，是否存在点P，使四边形PB′A′B的面积是△A′B′O面积的4倍？若存在，请求出点P的坐标；若不存在，请说明理由；（3）在（2）的条件下，试指出四边形PB′A′B是哪种形状的四边形？并写出它的两条性质．8/13图1动感体验请打开几何画板文件名“12菏泽21”，拖动点P在第一象限内的抛物线上运动，可以体验到，当四边形PB′A′B是等腰梯形时，四边形PB′A′B的面积是△A′B′O面积的4倍．请打开超级画板文件名“12菏泽21”，拖动点P在第一象限内的抛物线上运动，可以体验到，当四边形PB′A′B是等腰梯形时，四边形PB′A′B的面积是△A′B′O面积的4倍．思路点拨1．四边形PB′A′B的面积是△A′B′O面积的4倍，可以转化为四边形PB′OB的面积是△A′B′O面积的3倍．2．联结PO，四边形PB′OB可以分割为两个三角形．3．过点向x轴作垂线，四边形PB′OB也可以分割为一个直角梯形和一个直角三角形．满分解答（1）△AOB绕着原点O逆时针旋转90°，点A′、B′的坐标分别为(－1,0)、(0,2)．因为抛物线与x轴交于A′(－1,0)、B(2,0)，设解析式为y＝a(x＋1)(x－2)，代入B′(0,2)，得a＝1．所以该抛物线的解析式为y＝－(x＋1)(x－2)＝－x2＋x＋2．（2）S△A′B′O＝1．如果S四边形PB′A′B＝4S△A′B′O＝4，那么S四边形PB′OB＝3S△A′B′O＝3．如图2，作PD⊥OB，垂足为D．设点P的坐标为(x，－x2＋x＋2)．232'1111(')(22)22222PBODSDOBOPDxxxxxx梯形．2321113(2)(2)22222PDBSDBPDxxxxx．所以2'''2+2PDBPBADPBODSSSxx四边形梯形．解方程－x2＋2x＋2＝3，得x1＝x2＝1．9/13所以点P的坐标为(1，2)．图2图3图4（3）如图3，四边形PB′A′B是等腰梯形，它的性质有：等腰梯形的对角线相等；等腰梯形同以底上的两个内角相等；等腰梯形是轴对称图形，对称轴是经过两底中点的直线．考点伸展第（2）题求四边形PB′OB的面积，也可以如图4那样分割图形，这样运算过程更简单．'11'222PBOPSBOxxx．22112(2)222PBOPSBOyxxxx．所以2'''2+2PBOPBOPBADSSSxx四边形．甚至我们可以更大胆地根据抛物线的对称性直接得到点P：作△A′OB′关于抛物线的对称轴对称的△BOE，那么点E的坐标为(1，2)．而矩形EB′OD与△A′OB′、△BOP是等底等高的，所以四边形EB′A′B的面积是△A′B′O面积的4倍．因此点E就是要探求的点P．32012年河南省中考第23题如图1，在平面直角坐标系中，直线112yx与抛物线y＝ax2＋bx－3交于A、B两点，点A在x轴上，点B的纵坐标为3．点P是直线AB下方的抛物线上的一动点（不与点A、B重合），过点P作x轴的垂线交直线A