-03解答题(提升题)知识点分类
一.根与系数的关系(共1小题)
1.(2022秋•西城区期末)已知关于x的方程x2﹣2mx+m2﹣9=0.(1)求证:方程有两个不相等的实数根;
(2)设此方程的两个根分别为x1,x2,且x1>x2,若2x1=x2+5,求m的值.二.二次函数的性质(共1小题)
2.(2022秋•西城区期末)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的对称轴为直线x=t,且3a+2b+c=0.(1)当c=0时,求t的值;
(2)点(﹣2,y1),(1,y2),(3,y3)在抛物线上,若a>c>0,判断y1,y2与y3的大小关系,并说明理由.三.二次函数的应用(共1小题)
3.(2022秋•西城区期末)跳台滑雪是冬季奥运会的比赛项目之一.如图,运动员通过助滑道后在点A处起跳经空中飞行后落在着陆坡BC上的点P处,他在空中飞行的路线可以看作抛物线的一部分.这里OA表示起跳点A到地面OB的距离,OC表示着陆坡BC的高度,OB表示着陆坡底端B到点O的水平距离.建立如图所示的平面直角坐标系,从起跳到着陆的过程中,运动员的竖直高度y(单位:m)与水平距离x(单位:m)近似满足函数关系y=﹣40m,竖直高度是30m.(1)点A的坐标是 (2)求满足的函数关系y=﹣
,点P的坐标是 +bx+c;
;
+bx+c.已知OA=70m,OC=60m,落点P的水平距离是
(3)运动员在空中飞行过程中,当他与着陆坡BC竖直方向上的距离达到最大时,直接写出此时的水平距离.
四.二次函数综合题(共1小题)
4.(2021秋•西城区期末)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=a(x﹣h)2﹣8a的顶点为A,0<h<.(1)若a=1,
①点A到x轴的距离为 ;②求此抛物线与x轴的两个交点之间的距离;
(2)已知点A到x轴的距离为4,此抛物线与直线y=﹣2x+1的两个交点分别为B(x1,y1),C(x2,y2),其中x1<x2,若点D(xD,yD)在此抛物线上,当x1<xD<x2时,yD总满足y2<yD<y1,求a的值和h的取值范围.五.三角形综合题(共2小题)
5.(2021秋•西城区期末)如图1,在△ABC中,∠ACB=90°,CA=CB,点D,E分别在边CA,CB上,CD=CE,连接DE,AE,BD.点F在线段BD上,连接CF交AE于点H.
(1)①比较∠CAE与∠CBD的大小,并证明;②若CF⊥AE,求证:AE=2CF;
(2)将图1中的△CDE绕点C逆时针旋转α(0°<α<90°),如图2.若F是BD的中点,判断AE=2CF是否仍然成立.如果成立,请证明;如果不成立,请说明理由.
6.(2022秋•西城区期末)如图,在△ABC中,AC=BC,∠ACB=90°,∠APB=45°,连接CP,将线段CP绕点C顺时针旋转90°得到线段CQ,连接AQ.(1)依题意,补全图形,并证明:AQ=BP;(2)求∠QAP的度数;
(3)若N为线段AB的中点,连接NP,请用等式表示线段NP与CP之间的数量关系,并证明.
六.四边形综合题(共1小题)
7.(2020秋•西城区期末)如图,正方形ABCD的边长为4,点E在AB边上,BE=1,F为BC边的中点.将正方形截去一个角后得到一个五边形AEFCD,点P在线段EF上运动(点P可与点E,点F重合),作矩形PMDN,其中M,N两点分别在CD,AD边上.
设CM=x,矩形PMDN的面积为S.(1)DM=
(用含x的式子表示),x的取值范围是
;
(2)求S与x的函数关系式;
(3)要使矩形PMDN的面积最大,点P应在何处?并求最大面积.
七.切线的性质(共1小题)
8.(2021秋•西城区期末)如图,AB,AC是⊙O的两条切线,切点分别为B,C,连接CO并延长交⊙O于点D,过点D作⊙O的切线交AB的延长线于点E,EF⊥AC于点F.(1)求证:四边形CDEF是矩形;(2)若CD=2
,DE=2,求AC的长.
八.切线的判定与性质(共2小题)
9.(2021秋•西城区期末)如图,AB是⊙O的直径,四边形ABCD内接于⊙O,D是中点,DE⊥BC交BC的延长线于点E.(1)求证:DE是⊙O的切线;(2)若AB=10,BC=8,求BD的长.
的
10.(2022秋•西城区期末)如图,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=90°,点O是AC上一点,以O为圆心,OA长为半径作圆,使⊙O与BC相切于点D,与AC相交于点E.过
点B作BF∥AC,交ED的延长线于点F.(1)若AB=4,求⊙O的半径;
(2)连接BO,求证:四边形BFEO是平行四边形.
九.圆的综合题(共3小题)
11.(2020秋•西城区期末)对于平面内的图形G1和图形G2,记平面内一点P到图形G1上各点的最短距离为d1,点P到图形G2上各点的最短距离为d2,若d1=d2,就称点P是图形G1和图形G2的一个“等距点”.
在平面直角坐标系xOy中,已知点A(6,0),B(0,2(1)在R(3,0),S(2,0),T(1,(2)已知直线y=﹣2.
①若点A和直线y=﹣2的等距点在x轴上,则该等距点的坐标为 ②若直线y=a上存在点A和直线y=﹣2的等距点,求实数a的取值范围;(3)记直线AB为直线l1,直线l2:y=﹣
x,以原点O为圆心作半径为r的⊙O.若
;).
;
)三点中,点A和点B的等距点是
⊙O上有m个直线l1和直线l2的等距点,以及n个直线l1和y轴的等距点(m≠0,n≠0),当m≠n时,求r的取值范围.
12.(2021秋•西城区期末)在平面直角坐标系xOy中,⊙O的半径为1,点A在⊙O上,点P在⊙O内,给出如下定义:连接AP并延长交⊙O于点B,若AP=kAB,则称点P是点A关于⊙O的k倍特征点.(1)如图,点A的坐标为(1,0).
①若点P的坐标为(﹣,0),则点P是点A关于⊙O的 点;
②在C1(0,),C2(,0),C3(,﹣)这三个点中,点 的倍特征点;
倍特征 是点A关于⊙O
③直线l经过点A,与y轴交于点D,∠DAO=60°.点E在直线l上,且点E是点A关于⊙O的倍特征点,求点E的坐标;
(2)若当k取某个值时,对于函数y=﹣x+1(0<x<1)的图象上任意一点M,在⊙O上都存在点N,使得点M是点N关于⊙O的k倍特征点,直接写出k的最大值和最小值.
13.(2022秋•西城区期末)给定图形W和点P,Q,若图形W上存在两个不重合的点M,N,使得点P关于点M的对称点与点Q关于点N的对称点重合,则称点P与点Q关于图形W双对合.在平面直角坐标系xOy中,已知点A(﹣1,﹣2),B(5,﹣2),C(﹣1,4).
(1)在点D(﹣4,0),E(2,2),F(6,0)中,与点O关于线段AB双对合的点是
;
(2)点K是x轴上一动点,⊙K的直径为1,
①若点A与点T(0,t)关于⊙K双对合,求t的取值范围;
②当点K运动时,若△ABC上存在一点与⊙K上任意一点关于⊙K双对合,直接写出点K的横坐标k的取值范围.一十.作图—复杂作图(共2小题)
14.(2021秋•西城区期末)问题:如图,AB是⊙O的直径,点C在⊙O内,请仅用无刻度的直尺,作出△ABC中AB边上的高.
小芸解决这个问题时,结合圆以及三角形高线的相关知识,设计了如下作图过程.作法:如图,
①延长AC交⊙O于点D,延长BC交⊙O于点E;②分别连接AE,BD并延长相交于点F;③连接FC并延长交AB于点H.
所以线段CH即为△ABC中AB边上的高.(1)根据小芸的作法,补全图形;(2)完成下面的证明.
证明:∵AB是⊙O的直径,点D,E在⊙O上,∴∠ADB=∠AEB= ∴AE⊥BE,BD⊥AD.∴AE,
是△ABC的两条高线.
°.(
)(填推理的依据)
∵AE,BD所在直线交于点F,∴直线FC也是△ABC的高所在直线.∴CH是△ABC中AB边上的高.
15.(2022秋•西城区期末)已知:点A,B,C在⊙O上,且∠BAC=45°.求作:直线l,使其过点C,并与⊙O相切.作法:①连接OC;
②分别以点B,点C为圆心,OC长为半径作弧,两弧交于⊙O外一点D;③作直线CD.
直线CD就是所求作直线l.
(1)使用直尺和圆规,依作法补全图形(保留作图痕迹);(2)完成下面的证明.证明:连接OB,BD,∵OB=OC=BD=CD,∴四边形OBDC是菱形.
∵点A,B,C在⊙O上,且∠BAC=45°,∴∠BOC=
°(
)(填推理的依据).
∴四边形OBDC是正方形.∴∠OCD=90°,即OC⊥CD.∵OC为⊙O半径,
∴直线CD为⊙O的切线(
)(填推理的依据).
一十一.作图—应用与设计作图(共1小题)16.(2020秋•西城区期末)借助网格画图并说理:
如图所示的网格是正方形网格,△ABC的三个顶点是网格线的交点,点A在BC边的上方,AD⊥BC于点D,BD=4,CD=2,AD=3.以BC为直径作⊙O,射线DA交⊙O于点E,连接BE,CE.(1)补全图形;
(2)填空:∠BEC=
°,理由是
;
(3)判断点A与⊙O的位置关系并说明理由;
(4)∠BAC ∠BEC(填“>”,“=”或“<”).
一十二.旋转的性质(共2小题)
17.(2021秋•西城区期末)如图,在正方形ABCD中,射线AE与边CD交于点E,将射线AE绕点A顺时针旋转,与CB的延长线交于点F,BF=DE,连接FE.(1)求证:AF=AE;
(2)若∠DAE=30°,DE=2,直接写出△AEF的面积.
18.(2022秋•西城区期末)如图,在四边形ABCD中,AC,BD是对角线,将点B绕点C逆时针旋转60°得到点E,连接AE,BE,CE.(1)求∠CBE的度数;
(2)若△ACD是等边三角形,且∠ABC=30°,AB=3,BD=5,求BE的长.
一十三.作图-旋转变换(共1小题)
19.(2020秋•西城区期末)在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠ABC=30°,BC=
.将△
ABC绕点B顺时针旋转α(0°<α≤120°)得到△A'BC',点A,点C旋转后的对应点分别为点A',点C'.
(1)如图1,当点C'恰好为线段AA'的中点时,α=
°,AA'= ;
(2)当线段AA'与线段CC'有交点时,记交点为点D.
①在图2中补全图形,猜想线段AD与A'D的数量关系并加以证明;②连接BD,请直接写出BD的长的取值范围.
一十四.列表法与树状图法(共1小题)
20.(2021秋•西城区期末)有甲、乙两个不透明的口袋,甲口袋中装有两个相同的球,它们分别写有数﹣2,2;乙口袋中装有三个相同的球,它们分别写有数﹣5,m,5.小明和小刚进行摸球游戏,规则如下:先从甲口袋中随机取出一个球,其上的数记为a;再从乙口袋中随机取出一个球,其上的数记为b.若a<b,小明胜;若a=b,为平局;若a>b,小刚胜.
(1)若m=﹣2,用树状图或列表法分别求出小明、小刚获胜的概率;
(2)当m为何值时,小明和小刚获胜的概率相同?直接写出一个符合条件的整数m的值.
一十五.利用频率估计概率(共1小题)
21.(2022秋•西城区期末)在学习《用频率估计概率》时,小明和他的伙伴们设计了一个摸球试验:在一个不透明帆布袋中装有白球和红球共4个,这4个球除颜色外无其他差别.每次摸球前先将袋中的球搅匀,然后从袋中随机摸出1个球,观察该球的颜色并记录,再把它放回.在老师的帮助下,小明和他的伙伴们用计算机模拟这个摸球试验.如图显示的是这个试验中摸出一个球是红球的结果.
(1)根据所学的频率与概率关系的知识,估计从这个不透明的帆布袋中随机摸出一个球是红球的概率是
,其中红球的个数是 ;
(2)如果从这个不透明的帆布袋中同时摸出两个球,用列举法求摸出的两个球刚好一个是红球和一个是白球的概率.
北京市西城区三年(2020-2022)九年级上学期期末数学试题汇编
-03解答题(提升题)知识点分类
参考答案与试题解析
一.根与系数的关系(共1小题)
1.(2022秋•西城区期末)已知关于x的方程x2﹣2mx+m2﹣9=0.(1)求证:方程有两个不相等的实数根;
(2)设此方程的两个根分别为x1,x2,且x1>x2,若2x1=x2+5,求m的值.【答案】(1)证明见解析;(2)m=﹣4.
【解答】(1)证明:∵Δ=(﹣2m)2﹣4×1×(m2﹣9)=4m2﹣4m2+36=36>0,
∴方程有两个不相等的实数根;(2)解:解方程,得∵x1>x2,
∴x1=m+3,x2=m﹣3,∵2x1=x2+5,
∴2(m+3)=m﹣3+5,∴m=﹣4.
二.二次函数的性质(共1小题)
2.(2022秋•西城区期末)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)的对称轴为直线x=t,且3a+2b+c=0.(1)当c=0时,求t的值;
(2)点(﹣2,y1),(1,y2),(3,y3)在抛物线上,若a>c>0,判断y1,y2与y3的大小关系,并说明理由.【答案】(1)t=;(2)y2<y3<y1.
【解答】解:(1)∵3a+2b+c=0,
,
∴当c=0时,得3a+2b=0,∴b=﹣
,
∵y=ax2+bx,对称轴为直线x=t,
∴t=﹣=﹣=;
(2)y2<y3<y1,理由:∵3a+2b+c=0,∴b=﹣
,
∴t=﹣=﹣=+,
∵a>c>0,∴0<∴
<,
,
∵点(﹣2,y1)关于直线x=t的对称点的坐标是(2t+2,y1),∴
∴1<3<2t+2.∵a>0,
∴当x>t时,y随x的增大而增大,∴y2<y3<y1.
三.二次函数的应用(共1小题)
3.(2022秋•西城区期末)跳台滑雪是冬季奥运会的比赛项目之一.如图,运动员通过助滑道后在点A处起跳经空中飞行后落在着陆坡BC上的点P处,他在空中飞行的路线可以看作抛物线的一部分.这里OA表示起跳点A到地面OB的距离,OC表示着陆坡BC的高度,OB表示着陆坡底端B到点O的水平距离.建立如图所示的平面直角坐标系,从起跳到着陆的过程中,运动员的竖直高度y(单位:m)与水平距离x(单位:m)近似满足函数关系y=﹣40m,竖直高度是30m.
(1)点A的坐标是 (0,70) ,点P的坐标是 (40,30) ;
+bx+c.已知OA=70m,OC=60m,落点P的水平距离是
.
(2)求满足的函数关系y=﹣+bx+c;
(3)运动员在空中飞行过程中,当他与着陆坡BC竖直方向上的距离达到最大时,直接写出此时的水平距离.
【答案】(1)(0,70),(40,30);(2)二次函数的表达式为y=﹣
x2+x+70;
(3)运动员到坡面BC竖直方向上的最大距离时水平距离是18m.【解答】解:(1)根据题意得,A(0,70),P(40,30),故答案为:(0,70),(40,30);
(2)把A(0,70),P(40,30)代入y=﹣
+bx+c得:
,
解得,
x2+x+70;
所以二次函数的表达式为y=﹣
(3)如图,作MN∥y轴分别交抛物线和BC于M、N两点,
∵OC=60m,
∴C(0,60),
设线段BC的关系式为y=kx+m,则
,
解得:,
所以线段BC的关系式为y=﹣x+60,设M(a,﹣则MN=﹣∵﹣
<0,
a2+a+70),则N(a,﹣a+60),a2+a+70+a﹣60=﹣
a2+a+10=﹣
(a﹣18)2+30.25,
∴当a=18时,MN有最大值,最大值为30.25,
答:运动员到坡面BC竖直方向上的最大距离时水平距离是18m.四.二次函数综合题(共1小题)
4.(2021秋•西城区期末)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=a(x﹣h)2﹣8a的顶点为A,0<h<.(1)若a=1,
①点A到x轴的距离为 8 ;②求此抛物线与x轴的两个交点之间的距离;
(2)已知点A到x轴的距离为4,此抛物线与直线y=﹣2x+1的两个交点分别为B(x1,y1),C(x2,y2),其中x1<x2,若点D(xD,yD)在此抛物线上,当x1<xD<x2时,yD总满足y2<yD<y1,求a的值和h的取值范围.【答案】(1)①8.②4(2)≤h<.
【解答】解:(1)①把a=1代入y=a(x﹣h)2﹣8a得y=(x﹣h)2﹣8,∴抛物线顶点坐标为(h,﹣8),∴点A到x轴的距离为|﹣8|=8,故答案为:8.
②把y=0代入y=(x﹣h)2﹣8得0=(x﹣h)2﹣8,
.
解得x1=h+2∵x1﹣x2=h+2
,x2=h﹣2﹣(h﹣2
,)=4
,
.
∴抛物线与x轴的两个交点之间的距离为4(2)∵y=a(x﹣h)2﹣8a,∴点A坐标为(h,﹣8a),∴|﹣8a|=4,
解得a=或a=﹣,
当a=时,如图,当抛物线开口向上,
∴a=,y=(x﹣h)2﹣4,∴点A坐标为(h,﹣4),
把x=h代入y=﹣2x+1得y=﹣2h+1,当﹣2h+1≤﹣4时,解得h≥,∵0<h<,∴≤h<.
当a=﹣时,y=﹣(x﹣h)2+4,令﹣2x+1=﹣(x﹣h)2+4,整理得x2﹣(2h+4)x+h2﹣6=0,∴Δ=(﹣2h﹣4)2﹣4(h2﹣6)>0,
整理得h<﹣,与题干不符,舍去;综上,h的取值范围为≤h<.五.三角形综合题(共2小题)
5.(2021秋•西城区期末)如图1,在△ABC中,∠ACB=90°,CA=CB,点D,E分别在边CA,CB上,CD=CE,连接DE,AE,BD.点F在线段BD上,连接CF交AE于点H.
(1)①比较∠CAE与∠CBD的大小,并证明;②若CF⊥AE,求证:AE=2CF;
(2)将图1中的△CDE绕点C逆时针旋转α(0°<α<90°),如图2.若F是BD的中点,判断AE=2CF是否仍然成立.如果成立,请证明;如果不成立,请说明理由.
【答案】(1)①∠CAE=∠CBD.理由见解析;②证明见解析;(2)若F是BD的中点,AE=2CF仍然成立.理由见解析.
【解答】解:(1)①∠CAE=∠CBD.理由:在△ACE和△BCD中,
,
∴△ACE≌△BCD(SAS).∴∠CAE=∠CBD.②证明:∵∠ACB=90°,∴∠ACH+∠ECH=90°.∵CF⊥AE,
∴∠ACH+∠CAH=90°.∴∠CAH=∠ECH.由①知:∠CAE=∠CBD,∴∠ECH=∠CBD.∴CF=BF.∵∠DCB=90°,
∴∠DCF+∠ECF=90°,∠CDF+∠CBD=90°.∴∠CDF=∠DCF,∴CF=DF.∴BD=2CF.
由①知:△ACE≌△BCD,∴AE=BD.∴AE=2CF.
解:(2)若F是BD的中点,AE=2CF仍然成立.理由:延长CF至点G,使FG=FC,连接BG,如图,
∴F是BD的中点,∴FD=FB.
在△DCF和△BGF中,
,
∴△DCF≌△BGF(SAS).∴CD=BG,∠DCF=∠G.∴CD∥BG.
∴∠DCB+∠GBC=180°.
∵将图1中的△CDE绕点C逆时针旋转α,∴∠ACD=∠BCE=α.
∴∠DCB=90°﹣∠ACD=90°﹣α,∠ACE=∠ACB+∠BCE=90°+α.∴∠CBG=180°﹣∠BCD=180°﹣(90°﹣α)=90°+α.∴∠ACE=∠CBG.∵CD=CE,∴CE=BG.
在△ACE和△CBG中,
,
∴△ACE≌△CBG(SAS).∴AE=CG.∵FG=FC,∴CG=2CF.∴AE=2CF.
∴若F是BD的中点,AE=2CF仍然成立.
6.(2022秋•西城区期末)如图,在△ABC中,AC=BC,∠ACB=90°,∠APB=45°,连接CP,将线段CP绕点C顺时针旋转90°得到线段CQ,连接AQ.(1)依题意,补全图形,并证明:AQ=BP;(2)求∠QAP的度数;
(3)若N为线段AB的中点,连接NP,请用等式表示线段NP与CP之间的数量关系,并证明.
【答案】(1)证明见解析部分;
(2)135°;(3)PC=
PN.
【解答】(1)证明:∵∠QCP=∠ACB=90°,∴∠QCA=∠PCB,在△QCA和△PCQ中,
,
∴△QCA≌△PCB(SAS),∴AQ=BP;
(2)解:∵△QCA≌△PCB,∴∠CQA=∠CPB,∵∠APB=∠CPQ=45°,∴∠APQ=∠CPB,
∴∠AQP+∠APQ=∠AQP+∠CQA=∠CQP=45°,∴∠QAP=180°﹣45°=135°;
(3)解:结论:PC=PN.
理由:如图,延长PN到T,使得NT=NP,连接AT.在△ANT和△BNP中,
,
∴△ANT≌△BNP(SAS),∴AT=PB,∵∠T=∠NPB,∴AT∥PB,
∴∠TAP+∠APB=180°,∵∠APB=45°,
∴∠TAP=135°=∠QAP,∵AQ=PB,PB=AT,
∴AT=AQ,
在△PAT和△PAQ中,
,
∴△PAT≌△PAQ(SAS),∴PT=PQ=∴2PN=∴PC=
PC,
PC,PN.
六.四边形综合题(共1小题)
7.(2020秋•西城区期末)如图,正方形ABCD的边长为4,点E在AB边上,BE=1,F为BC边的中点.将正方形截去一个角后得到一个五边形AEFCD,点P在线段EF上运动(点P可与点E,点F重合),作矩形PMDN,其中M,N两点分别在CD,AD边上.
设CM=x,矩形PMDN的面积为S.
(1)DM= 4﹣x (用含x的式子表示),x的取值范围是 0≤x≤1 ;(2)求S与x的函数关系式;
(3)要使矩形PMDN的面积最大,点P应在何处?并求最大面积.
【答案】(1)4﹣x,0≤x≤1;(2)S=﹣2x2+6x+8(0≤x≤1);
(3)当x=1时,矩形PMDN的面积最大,此时点P与点E重合,此时最大面积为12.
【解答】解:(1)∵正方形ABCD的边长为4,CM=x,BE=1,∴DM=DC﹣CM=4﹣x,其中0≤x≤1.故答案为:4﹣x,0≤x≤1;
(2)如图,延长MP交AB于G,
∵正方形ABCD的边长为4,F为BC边的中点,四边形PMDN是矩形,CM=x,BE=1,
∴PM∥BC,BF=FC=BC=2,BG=MC=x,GM=BC=4,∴△EGP∽△EBF,EG=1﹣x,∴
=
,即
=
.
∴PG=2﹣2x,
∴DN=PM=GM﹣PG=4﹣(2﹣2x)=2+2x,
∴S=DM•DN=(4﹣x)(2x+2)=﹣2x2+6x+8,其中0≤x≤1.
(3)由(2)知,S=﹣2x2+6x+8,∵a=﹣2<0,
∴此抛物线开口向下,对称轴为x=﹣∴当x<时,y随x的增大而增大.∵x的取值范围为0≤x≤1,
∴当x=1时,矩形PMDN的面积最大,此时点P与点E重合,此时最大面积为12.
=,即
,
七.切线的性质(共1小题)
8.(2021秋•西城区期末)如图,AB,AC是⊙O的两条切线,切点分别为B,C,连接CO并延长交⊙O于点D,过点D作⊙O的切线交AB的延长线于点E,EF⊥AC于点F.(1)求证:四边形CDEF是矩形;(2)若CD=2
,DE=2,求AC的长.
【答案】(1)见解析;(2)5.
【解答】(1)证明:∵AC、DE是⊙O的切线,CD是⊙的直径,∴AC⊥CD,DE⊥CD,∴AC∥DE,∠ACD=90°,∵EF⊥AC,∴EF∥CD,
∴四边形CDEF是矩形;
(2)解:∵AB,AC,DE是⊙O的切线,∴AB=AC,BE=DE=2,
由(1)知,四边形CDEF是矩形,∴CF=DE=2,EF=CD=2∵EF⊥AC,∴∠AFE=90°,∴AE2=AF2+EF2,
∴(AC+2)2=(AC﹣2)2+(2解得AC=5,故AC的长为5.
八.切线的判定与性质(共2小题)
)2,,
9.(2021秋•西城区期末)如图,AB是⊙O的直径,四边形ABCD内接于⊙O,D是中点,DE⊥BC交BC的延长线于点E.(1)求证:DE是⊙O的切线;(2)若AB=10,BC=8,求BD的长.
的
【答案】(1)证明过程见解答;(2)3
.
【解答】(1)证明:连接OD,
∵DE⊥BC,∴∠DEC=90°,∵D是∴
=
的中点,,
∴∠ABD=∠CBD,∵OD=OB,∴∠ODB=∠OBD,∴∠ODB=∠CBD,
∴OD∥BC,
∴∠ODE=180°﹣∠DEC=90°,∴OD⊥DE,∵OD是⊙O的半径,∴DE是⊙O的切线;
(2)解:过点D作DF⊥AB,垂足为F,
由(1)得:∠ABD=∠CBD,∴BD平分∠ABC,∵DF⊥AB,DE⊥BC,∴DF=DE,
∵四边形ABCD内接于⊙O,∴∠A+∠DCB=180°,∵∠DCB+∠DCE=180°,∴∠A=∠DCE,
∵∠DFA=∠DEC=90°,∴△ADF≌△CDE(AAS),∴AF=EC,
∵∠DFB=∠DEC=90°,BD=BD,∴△BDF≌△BDE(AAS),∴BF=BE,
设AF=EC=x,则BE=BF=8+x,∵AB=10,∴AF+BF=10,
∴x+8+x=10,∴x=1,∴BF=9,
∵AB是⊙O的直径,∴∠ADB=90°,∵∠ABD=∠DBF,∴△BFD∽△BDA,∴BD2=BF•BA,∴BD2=90,∴BD=3
.
10.(2022秋•西城区期末)如图,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=90°,点O是AC上一点,以O为圆心,OA长为半径作圆,使⊙O与BC相切于点D,与AC相交于点E.过点B作BF∥AC,交ED的延长线于点F.(1)若AB=4,求⊙O的半径;
(2)连接BO,求证:四边形BFEO是平行四边形.
【答案】(1)⊙O的半径为4(2)见解析.
【解答】(1)解:连接OD,∵AB=AC=4,∠BAC=90°,∴∠C=∠ABC=45°,∵⊙O与BC相切于点D,
﹣4;
∴∠ODC=90°,
∴△ODC是等腰直角三角形,∴OC=
OD,
OD=AC=4,
∴OA+OC=OD+∴OD=4
﹣4,
故⊙O的半径为4﹣4;
(2)证明:在Rt△AOB与Rt△DOB中,
,
∴Rt△AOB≌Rt△DOB(HL),∴∠AOB=∠DOB,∴∠AOB=∵∠OED=
,AOD,
∴∠AOB=∠OED,∴OB∥EF,∵BF∥AC,
∴四边形BFEO是平行四边形.
九.圆的综合题(共3小题)
11.(2020秋•西城区期末)对于平面内的图形G1和图形G2,记平面内一点P到图形G1上各点的最短距离为d1,点P到图形G2上各点的最短距离为d2,若d1=d2,就称点P是
图形G1和图形G2的一个“等距点”.
在平面直角坐标系xOy中,已知点A(6,0),B(0,2(1)在R(3,0),S(2,0),T(1,0) ;(2)已知直线y=﹣2.
①若点A和直线y=﹣2的等距点在x轴上,则该等距点的坐标为 (4,0)或(8,0) ;②若直线y=a上存在点A和直线y=﹣2的等距点,求实数a的取值范围;(3)记直线AB为直线l1,直线l2:y=﹣
x,以原点O为圆心作半径为r的⊙O.若
).
)三点中,点A和点B的等距点是 S(2,
⊙O上有m个直线l1和直线l2的等距点,以及n个直线l1和y轴的等距点(m≠0,n≠0),当m≠n时,求r的取值范围.【答案】(1)S(2,0);(2)(4,0)或(8,0);(3)
或r≥3.
),R(3,0),S(2,0),T(1,,BT=2,
),
【解答】解:(1)∵点A(6,0),B(0,2∴AR=3,BR=∴AS=BS,
∴点A和点B的等距点是S(2,0),故答案为:S(2,0);
(2)①设等距点的坐标为(x,0),∴2=|x﹣6|,∴x=4或8,
∴等距点的坐标为(4,0)或(8,0),故答案为:(4,0)或(8,0);
,AS=4,BS=4,AT=2
②如图1,设直线y=a上的点Q为点A相直线y=﹣2的等距点,连接QA,过点Q作直线y=﹣2的垂线,垂足为点C,
∵点Q为点A和直线y=﹣2的等距点,∴QA=QC,∴QA2=QC2
∵点Q在直线y=a上,∴可设点Q的坐标为Q(x,a)∴(x﹣6)2+a2=[a﹣(﹣2)]2.整理得x2﹣12x+32﹣4a=0,
由题意得关于x的方程x2﹣12x+32﹣4a=0有实数根.∴△=(﹣12)2﹣4×1×(32﹣4a)=16(a+1)≥0.解得a≥﹣1;(3)如图2,
直线l1和直线l2的等距点在直线l3:直线l1和y轴的等距点在直线l4:由题意得
或r≥3.
上.或l5:y=
x+2
上.
12.(2021秋•西城区期末)在平面直角坐标系xOy中,⊙O的半径为1,点A在⊙O上,点P在⊙O内,给出如下定义:连接AP并延长交⊙O于点B,若AP=kAB,则称点P
是点A关于⊙O的k倍特征点.(1)如图,点A的坐标为(1,0).
①若点P的坐标为(﹣,0),则点P是点A关于⊙O的 倍特征点;②在C1(0,),C2(,0),C3(,﹣)这三个点中,点 C3 是点A关于⊙O的倍特征点;
③直线l经过点A,与y轴交于点D,∠DAO=60°.点E在直线l上,且点E是点A关于⊙O的倍特征点,求点E的坐标;
(2)若当k取某个值时,对于函数y=﹣x+1(0<x<1)的图象上任意一点M,在⊙O上都存在点N,使得点M是点N关于⊙O的k倍特征点,直接写出k的最大值和最小值.
【答案】(1)①;②C3;③E(小值为
.
)或();(2)最大值为,最
【解答】解:(1)①∵A(1,0),P(﹣∴AP=OA+OP=1+=,∵B(﹣1,0),∴AB=2,∵AP=kAB,∴k=
,
),
故答案为:;
②∵C1(0,),A(1,0),∴OC1=∴AC1=
,
=
,
假设点C1是点A关于⊙O的倍特征点,
∴∴AE=
,
>2OA=2,不符合题意,
∴点C1不是点A关于⊙O的倍特征点,同理可求出AC3=
=
=
,
假设点C3是点A关于⊙O的倍特征点,∴
,
∴C3为AF的中点,∴F(0,﹣1),∵F在圆上,
∴点C3是点A关于⊙O的倍特征点,∵C2(∴AC2=,
),
∴,
∴点C2不是点A关于⊙O的倍特征点,故答案为:C3;
③如图,当点D在y轴正半轴上时,设直线AD交⊙O于B,连接OE,过点E作EF⊥x轴于点F,
∵点E点A关于⊙O的倍特征点,∴
,
∴E是AB的中点,∴OE⊥AB,∵∠EAO=60°,∴∠EOA=30°,∴AE=OE=∴EF=∴E(
,
),
),
,EF==
,
,
当点D在y轴负半轴上时,同理可得E(综上:E(
)或(
);
(2)设直线y=﹣x+1与x轴,y轴的交点分别为C,D,过点N作NP⊥CD交CD于P,交⊙O于B,过点O作直线EF⊥CD交⊙O于E,F,
∴MN≥NP,AM≤BP,
∵AM=AN﹣MN=(1﹣k)AN,∴
,
∵k越大,1﹣k的值越小,∴﹣1+∴当
的值越小,
的值越大,k的值越大,
∴AM=BP,MN=NP时,k的值最小,∴A与E重合,N与F重合时,k的值最小,∵C,D是直线y=﹣x+1与x轴,y轴的交点,∴C(1,0),D(0,1),∵O到C和D的距离都是1,∴OC=OD=1,∴CD=∵OG⊥CD,∴CG=DG=∴OG=
,=
,
=
,
∴FG=OF﹣OG=1﹣,
∴k=
∴k的最小值为
,
,
当点N在E点,A在F点时,k有最大值为.
13.(2022秋•西城区期末)给定图形W和点P,Q,若图形W上存在两个不重合的点M,N,使得点P关于点M的对称点与点Q关于点N的对称点重合,则称点P与点Q关于图形W双对合.在平面直角坐标系xOy中,已知点A(﹣1,﹣2),B(5,﹣2),C(﹣1,4).
(1)在点D(﹣4,0),E(2,2),F(6,0)中,与点O关于线段AB双对合的点是 D,F ;(2)点K是x轴上一动点,⊙K的直径为1,
①若点A与点T(0,t)关于⊙K双对合,求t的取值范围;
②当点K运动时,若△ABC上存在一点与⊙K上任意一点关于⊙K双对合,直接写出点K的横坐标k的取值范围.【答案】(1)D、F;(2)①﹣2﹣②
≤k≤或
≤t≤﹣2+
≤k≤
;
.
【解答】解:(1)当A点是D点的中点时,对应点为(2,﹣4);当B点是D点的中点时,对应点为(14,﹣4);
当A点是E点的中点时,对应点为(﹣4,﹣6);当B点是E点的中点时,对应点为(8,﹣6);
当A点是F点的中点时,对应点为(﹣8,﹣4);当B点是F点的中点时,对应点为(4,﹣4);
当A点是O点的中点时,对应点为(﹣2,﹣4);当B点是O点的中点时,对应点为(10,﹣4);
∴D、F与点O关于线段AB双对合,
故答案为:D、F;(2)①设K(k,0),∵A(﹣1,﹣2),T(0,t),
∴A点关于K点对称点G为(2k+1,2),T点关于K点对称点H为(2k,﹣t),∵点A与点T(0,t)关于⊙K双对合,∴A点关于点K的对称点在以G为圆心,∵⊙K的直径为1,
∴点A关于点K的对称点在以G点为圆心,2为半径的圆上,点T关于点K的对称点在以H为圆心,2为半径的圆上,如图所示,∵点A与点T(0,t)关于⊙K双对合,∴当圆G与圆H有交点,∵GH=∴解得﹣2﹣
,≤4,≤t≤﹣2+
;
②∵A(﹣1,﹣2),B(5,﹣2),C(﹣1,4),K(k,0),
∴A点关于K点的对称点F(2k+1,2),B点关于K点的对称点E(2k﹣5,2),C点关于K点的对称点G(2k+1,﹣4),
∴△ABC上任意一点关于K点对称点在阴影区域,∵△ABC上存在一点与⊙K上任意一点关于⊙K双对合,∴阴影区域与圆K有公共交点,
∵阴影部分是由△EGF边上任意一点为圆心,1为半径的圆构成的区域,如图1时,k﹣(2k+1)=+1,解得k=﹣;如图2时,2k+1﹣k=+1,解得k=;
∴﹣≤k≤时,△ABC上存在一点与⊙K上任意一点关于⊙K双对合;
过点K作KN⊥EG交于N,直线EG交x轴于点M,设直线EG的解析式为y=k'x+b,∴,
解得
,
∴y=﹣x+2k﹣3,∴M(2k﹣3,0),
∵直线y=﹣x与y=﹣x+2k﹣3平行,∴∠KMN=45°,
∴KM=KN=,
,解得k=3﹣,解得k=3+
,
,
如图3时,k﹣(2k﹣3)=如图4时,2k﹣3﹣k=∴
≤k≤
时,△ABC上存在一点与⊙K上任意一点关于⊙K双对合;
≤k≤
时,△ABC上存在一点与⊙K上任意一
综上所述:≤k≤或
点关于⊙K双对合.
一十.作图—复杂作图(共2小题)
14.(2021秋•西城区期末)问题:如图,AB是⊙O的直径,点C在⊙O内,请仅用无刻度的直尺,作出△ABC中AB边上的高.
小芸解决这个问题时,结合圆以及三角形高线的相关知识,设计了如下作图过程.作法:如图,
①延长AC交⊙O于点D,延长BC交⊙O于点E;②分别连接AE,BD并延长相交于点F;③连接FC并延长交AB于点H.
所以线段CH即为△ABC中AB边上的高.(1)根据小芸的作法,补全图形;(2)完成下面的证明.
证明:∵AB是⊙O的直径,点D,E在⊙O上,
∴∠ADB=∠AEB= 90 °.( 直径所对的圆周角是直角 )(填推理的依据)∴AE⊥BE,BD⊥AD.
∴AE, BD 是△ABC的两条高线.∵AE,BD所在直线交于点F,∴直线FC也是△ABC的高所在直线.∴CH是△ABC中AB边上的高.
【答案】(1)作图见解析部分.
(2)90,直径所对的圆周角是直角,BD.【解答】解:(1)如图,线段CH即为所求.
(2)∵AB是⊙O的直径,点D,E在⊙O上,
∴∠ADB=∠AEB=90°.(直径所对的圆周角是直角),∴AE⊥BE,BD⊥AD.
∴AE,BD是△ABC的两条高线.∵AE,BD所在直线交于点F,∴直线FC也是△ABC的高所在直线.∴CH是△ABC中AB边上的高.
故答案为:90,直径所对的圆周角是直角,BD.
15.(2022秋•西城区期末)已知:点A,B,C在⊙O上,且∠BAC=45°.求作:直线l,使其过点C,并与⊙O相切.作法:①连接OC;
②分别以点B,点C为圆心,OC长为半径作弧,两弧交于⊙O外一点D;③作直线CD.
直线CD就是所求作直线l.
(1)使用直尺和圆规,依作法补全图形(保留作图痕迹);(2)完成下面的证明.证明:连接OB,BD,∵OB=OC=BD=CD,∴四边形OBDC是菱形.
∵点A,B,C在⊙O上,且∠BAC=45°,
∴∠BOC= 90 °( 一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半 )(填推理的依据).
∴四边形OBDC是正方形.∴∠OCD=90°,即OC⊥CD.∵OC为⊙O半径,
∴直线CD为⊙O的切线( 经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线 )(填推理的依据).
【答案】(1)作图见解答过程;
(2)90,一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半,经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线.
【解答】解:(1)补全图形,如图所示:
(2)证明:连接OB,BD,如图:
∵OB=OC=BD=CD,∴四边形OBDC是菱形.
∵点A,B,C在⊙O上,且∠BAC=45°,
∴∠BOC=90°(一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半).∴四边形OBDC是正方形.∴∠OCD=90°,即OC⊥CD.∵OC为⊙O半径,
∴直线CD为⊙O的切线(经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线).故答案为:90,一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半,经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线.一十一.作图—应用与设计作图(共1小题)16.(2020秋•西城区期末)借助网格画图并说理:
如图所示的网格是正方形网格,△ABC的三个顶点是网格线的交点,点A在BC边的上方,AD⊥BC于点D,BD=4,CD=2,AD=3.以BC为直径作⊙O,射线DA交⊙O于点E,连接BE,CE.(1)补全图形;
(2)填空:∠BEC= 90 °,理由是 直径所对的圆周角是直角 ;(3)判断点A与⊙O的位置关系并说明理由;(4)∠BAC < ∠BEC(填“>”,“=”或“<”).
【答案】(1)作图见解析部分.(2)90,直径所对的圆周角是直角.(3)点A在⊙O外.(4)<.
【解答】解:(1)补全图形见图1.
(2)∵BC是直径,
∴∠BEC=90°(直径所对的圆周角是直角).故答案为:90,直径所对的圆周角是直角.
(3)点A在⊙O外.理由如下:连接OA.∵BD=4,CD=2,∴BC=BD+CD=6,r=∵AD⊥BC,∴∠ODA=90°,
在Rt△AOD中,AD=3,OD=BD﹣OB=1,∴
.
=3.
∵∴OA>r,
,
∴点A在⊙O外.
(4)观察图象可知:∠BAC<∠BEC.故答案为:<.
一十二.旋转的性质(共2小题)
17.(2021秋•西城区期末)如图,在正方形ABCD中,射线AE与边CD交于点E,将射线AE绕点A顺时针旋转,与CB的延长线交于点F,BF=DE,连接FE.(1)求证:AF=AE;
(2)若∠DAE=30°,DE=2,直接写出△AEF的面积.
【答案】(1)见解析;(2)8.
【解答】(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,∴AB=AD,∠ABC=∠D=∠BAD=90°,∴∠ABF=90°,在△ABF与△ADE中,
,
∴△ABF≌△ADE(SAS),∴AF=AE;
(2)解:由(1)知,△ABF≌△ADE,∴∠BAF=∠DAE,
∴∠BAF+∠BAE=∠DAE+∠BAE=90°,∴∠FAE=90°,
∴△AEF是等腰直角三角形,
在Rt△ADE中,∠D=90°,∠DAE=30°,DE=2,∴AE=2DE=4,
∴△AEF的面积=×4×4=8.
18.(2022秋•西城区期末)如图,在四边形ABCD中,AC,BD是对角线,将点B绕点C逆时针旋转60°得到点E,连接AE,BE,CE.(1)求∠CBE的度数;
(2)若△ACD是等边三角形,且∠ABC=30°,AB=3,BD=5,求BE的长.
【答案】(1)∠CBE的度数为60°;(2)BE的长为4.
【解答】解:(1)∵将点B绕点C逆时针旋转60°得到点E,∴CB=CE,∠BCE=60°,∴△BCE是等边三角形,∴∠CBE=60°,∴∠CBE的度数为60°;(2)∵△ACD是等边三角形,∴AC=DC,∠ACD=60°,∵∠ACD=∠BCE=60°,∴∠ACD+∠ACB=∠BCE+∠ACB,∴∠ACE=∠DCB,∵CB=CE,
∴△ACE≌△DCB(SAS),∴AE=BD=5,
∵∠CBE=60°,∠ABC=30°,∴∠ABE=∠CBE+∠ABC=90°,在Rt△ABE中,AB=3,∴BE=∴BE的长为4.
一十三.作图-旋转变换(共1小题)
19.(2020秋•西城区期末)在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠ABC=30°,BC=
.将△
=
=4,
ABC绕点B顺时针旋转α(0°<α≤120°)得到△A'BC',点A,点C旋转后的对应点分别为点A',点C'.
(1)如图1,当点C'恰好为线段AA'的中点时,α= 60 °,AA'= 2 ;(2)当线段AA'与线段CC'有交点时,记交点为点D.
①在图2中补全图形,猜想线段AD与A'D的数量关系并加以证明;②连接BD,请直接写出BD的长的取值范围.
【答案】(1)60,2.
(2)①作图见解析部分.结论AD=A'D.证明见解析部分.②1≤BD≤
.
,∠ABC=30°,
【解答】解:(1)∵∠C=90°,BC=∴AC=BC•tan30°=1,∴AB=2AC=2,
∵BA=BA′,AC′=A′C′,∴∠ABC′=∠A′BC′=30°,∴△ABA′是等边三角形,
∴α=60°,AA′=AB=2.故答案为:60,2.
(2)①补全图形如图所示:结论:AD=A'D.
理由:如图2,过点A作A'C'的平行线,交CC'于点E,记∠1=β.∵将Rt△ABC绕点B顺时针旋转α得到Rt△A'BC',∴∠A'C'B=∠ACB=90°,A'C'=AC,BC'=BC.∴∠2=∠1=β.
∴∠3=∠ACB﹣∠1=90°﹣β,∠A'C'D=∠A'C'B+∠2=90°+β.∵AE∥A'C'
∴∠AED=∠A'C'D=90°+β.
∴∠4=180°﹣∠AED=180°﹣(90°+β)=90°﹣β.∴∠3=∠4.∴AE=AC.∴AE=A'C'.
在△ADE和△A'DC'中,
,
∴△ADE≌△A'DC'(AAS),∴AD=A'D.
②如图1中,当α=60°时,BD的值最大,最大值为.
当α=120°时,BD的值最小,最小值BD=AB•sin30°=2×=1,∴1≤BD≤
.
一十四.列表法与树状图法(共1小题)
20.(2021秋•西城区期末)有甲、乙两个不透明的口袋,甲口袋中装有两个相同的球,它们分别写有数﹣2,2;乙口袋中装有三个相同的球,它们分别写有数﹣5,m,5.小明和小刚进行摸球游戏,规则如下:先从甲口袋中随机取出一个球,其上的数记为a;再从乙口袋中随机取出一个球,其上的数记为b.若a<b,小明胜;若a=b,为平局;若a>b,小刚胜.
(1)若m=﹣2,用树状图或列表法分别求出小明、小刚获胜的概率;
(2)当m为何值时,小明和小刚获胜的概率相同?直接写出一个符合条件的整数m的值.
【答案】(1)小明获胜的概率为,小刚获胜的概率为;(2)0.
【解答】解:(1)画树状图如下:
共有6种等可能的结果,其中a<b的结果有2种,a>b的结果有3种,∴小明获胜的概率为=,小刚获胜的概率为=;(2)m为0时,小明和小刚获胜的概率相同,理由如下:画树状图如下:
共有6种等可能的结果,其中a<b的结果有3种,a>b的结果有3种,∴小明获胜的概率=小刚获胜的概率==.一十五.利用频率估计概率(共1小题)
21.(2022秋•西城区期末)在学习《用频率估计概率》时,小明和他的伙伴们设计了一个
摸球试验:在一个不透明帆布袋中装有白球和红球共4个,这4个球除颜色外无其他差别.每次摸球前先将袋中的球搅匀,然后从袋中随机摸出1个球,观察该球的颜色并记录,再把它放回.在老师的帮助下,小明和他的伙伴们用计算机模拟这个摸球试验.如图显示的是这个试验中摸出一个球是红球的结果.
(1)根据所学的频率与概率关系的知识,估计从这个不透明的帆布袋中随机摸出一个球是红球的概率是 0.75 ,其中红球的个数是 3 ;
(2)如果从这个不透明的帆布袋中同时摸出两个球,用列举法求摸出的两个球刚好一个是红球和一个是白球的概率.
【答案】(1)0.75,3;(2).
【解答】解:(1)从这个不透明的帆布袋中随机摸出一个球是红球的概率是0.75,4×0.75=3(个),答:红球的个数是3个.故答案为:0.75,3;
(2)由(1)可知帆布袋中有3个红球和1个白球.列表如下:
白
白
红1白,红1
红2白,红2
红3白,红3
红1红2红3
红1,红2红1,红3红2,红3
可以看出,从帆布袋中同时摸出两个球,所有可能出现的结果共有6种,即(白,红1),(白,红2),(白,红3),(红1,红2),(红1,红3),(红2,红3),且这些结果出现的可能性相等,其中摸出的两个球刚好一个是红球和一个是白球(记为事件A)共有3种结果,即(白,红1),(白,红2),(白,红3),
所以摸出的两个球刚好一个是红球和一个是白球的概率是=.
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