专题04 图形的变换
一、选择题
1.(2017四川省南充市)如图由7个小正方体组合而成的几何体,它的主视图是( )
A. B. C. D.
【答案】A.
考点:简单组合体的三视图.
二、填空题
2.(2017四川省南充市)如图,正方形ABCD和正方形CEFG边长分别为a和b,正方形CEFG绕点C旋转,给出下列结论:①BE=DG;②BE⊥DG;③,其中正确结论是 (填序号)
【答案】①②③.
【解析】
试题分析:设BE,DG交于O,∵四边形ABCD和EFGC都为正方形,∴BC=CD,CE=CG,∠BCD=∠ECG=90°,∴∠BCE+∠DCE=∠ECG+∠DCE=90°+∠DCE,即∠BCE=∠DCG,在△BCE和△DCG中,∵BC=DC,∠BCE=∠DCG,CE=CG,∴△BCE≌△DCG(SAS),∴BE=DG,∴∠1=∠2,∵∠1+∠4=∠3+∠1=90°,∴∠2+∠3=90°,∴∠BOC=90°,∴BE⊥DG;故①②正确;
连接BD,EG,如图所示,∴DO2+BO2=BD2=BC2+CD2=2a2,EO2+OG2=EG2=CG2+CE2=b2,则BG2+DE2=DO2+BO2+EO2+OG2=2a2+b2,故③正确.
故答案为:①②③.
考点:1.旋转的性质;2.全等三角形的判定与性质;3.正方形的性质.
三、解答题
3.(2017四川省广安市)在4×4的方格内选5个小正方形,让它们组成一个轴对称图形,请在图中画出你的4种方案.(每个4×4的方格内限画一种)
要求:
(1)5个小正方形必须相连(有公共边或公共顶点式为相连)
(2)将选中的小正方行方格用黑色签字笔涂成阴影图形.(每画对一种方案得2分,若两个方案的图形经过反折、平移、旋转后能够重合,均视为一种方案)
【答案】(1)答案见解析;(2)答案见解析.
【解析】
试题分析:利用轴对称图形的性质用5个小正方形组成一个轴对称图形即可.
试题解析:如图.
.
考点:1.利用旋转设计图案;2.利用轴对称设计图案;3.利用平移设计图案.
4.(2017四川省眉山市)在如图的正方形网格中,每一个小正方形的边长为1.格点三角形ABC(顶点是网格线交点的三角形)的顶点A、C的坐标分别是(﹣4,6),(﹣1,4).
(1)请在图中的网格平面内建立平面直角坐标系;
(2)请画出△ABC关于x轴对称的△A1B1C1;
(3)请在y轴上求作一点P,使△PB1C的周长最小,并写出点P的坐标.
【答案】(1)答案见解析;(2)答案见解析;(3)P(0,2).
【解析】
试题分析:(1)根据A点坐标建立平面直角坐标系即可;
(2)分别作出各点关于x轴的对称点,再顺次连接即可;
(3)作出点B关于y轴的对称点B2,连接B2交y轴于点P,则P点即为所求.
试题解析:(1)如图所示;
(2)如图,即为所求;
(3)作点C关于y轴的对称点C′,连接B1C′交y轴于点P,则点P即为所求.
设直线B1C′的解析式为y=kx+b(k≠0),∵B1(﹣2,-2),C′(1,4),∴,解得:,∴直线AB2的解析式为:y=2x+2,∴当x=0时,y=2,∴P(0,2).
考点:1.作图﹣轴对称变换;2.勾股定理;3.轴对称﹣最短路线问题;4.最值问题.
5.(2017山东省枣庄市)如图,在平面直角坐标系中,已知△ABC三个顶点的坐标分别是A(2,2),B(4,0),C(4,﹣4).
(1)请在图中,画出△ABC向左平移6个单位长度后得到的△A1B1C1;
(2)以点O为位似中心,将△ABC缩小为原来的,得到△A2B2C2,请在图中y轴右侧,画出△A2B2C2,并求出∠A2C2B2的正弦值.
【答案】(1)作图见解析;(2)作图见解析,sin∠A2C2B2=.
【解析】
试题分析:(1)直接利用平移的性质得出对应点位置进而得出答案;
(2)利用位似图形的性质得出对应点位置,再利用锐角三角三角函数关系得出答案.
试题解析:(1)如图所示:△A1B1C1,即为所求;
(2)如图所示:△A2B2C2,即为所求,由图形可知,∠A2C2B2=∠ACB,过点A作AD⊥BC交BC的延长线于点
D,由A(2,2),C(4,﹣4),B(4,0),易得D(4,2),故AD=2,CD=6,AC==,∴sin∠ACB===,即sin∠A2C2B2=.
考点:1.作图﹣位似变换;2.作图﹣平移变换;3.解直角三角形.
6.(2017广西四市)如图,在平面直角坐标系中,△ABC的三个顶点分别为A(﹣1,﹣2),B(﹣2,﹣4),C(﹣4,﹣1).
(1)把△ABC向上平移3个单位后得到△A1B1C1,请画出△A1B1C1并写出点B1的坐标;
(2)已知点A与点A2(2,1)关于直线l成轴对称,请画出直线l及△ABC关于直线l对称的△A2B2C2,并直接写出直线l的函数解析式.
【答案】(1)作图见解析;(2)y=﹣x.
【解析】
试题分析:(1)根据图形平移的性质画出△A1B1C1并写出点B1的坐标即可;
(2)连接AA2,作线段AA2的垂线l,再作△ABC关于直线l对称的△A2B2C2即可.
试题解析:(1)如图,△A1B1C1即为所求,B1(﹣2,﹣1);
(2)如图,△A2B2C2即为所求,直线l的函数解析式为y=﹣x.
考点:1.作图﹣轴对称变换;2.待定系数法求一次函数解析式;3.作图﹣平移变换.
7.(2017江苏省连云港市)如图,在平面直角坐标系xOy中,过点A(﹣2,0)的直线交y轴正半轴于点B,将直线AB绕着点顺时针旋转90°后,分别与x轴、y轴交于点D.C.
(1)若OB=4,求直线AB的函数关系式;
(2)连接BD,若△ABD的面积是5,求点B的运动路径长.
【答案】(1)y=2x+4;(2).
【解析】
试题分析:(1)依题意求出点B坐标,然后用待定系数法求解析式;
(2)设OB=m,则AD=m+2,根据三角形面积公式得到关于m的方程,解方程求得m的值,然后根据弧长公式即可求得.
试题解析:(1)∵OB=4,∴B(0,4).∵A(﹣2,0),设直线AB的解析式为y=kx+b,则,解得,∴直线AB的解析式为y=2x+4;
(2)设OB=m,则AD=m+2,∵△ABD的面积是5,∴AD•OB=5,∴(m+2)•m=5,即 ,解得或(舍去),∵∠BOD=90°,∴点B的运动路径长为:
.
考点:1.一次函数图象与几何变换;2.轨迹;3.弧长的计算.
8.(2017河北省)如图,AB=16,O为AB中点,点C在线段OB上(不与点O,B重合),将OC绕点O逆时针旋转270°后得到扇形COD,AP,BQ分别切优弧于点P,Q,且点P,Q在AB异侧,连接OP.
(1)求证:AP=BQ;
(2)当BQ=时,求的长(结果保留π);
(3)若△APO的外心在扇形COD的内部,求OC的取值范围.
【答案】(1)见解析;(2);(3)4<OC<8.
【解析】
试题分析:(1)连接OQ.只要证明Rt△APO≌Rt△BQO即可解决问题;
(2)求出优弧DQ的圆心角以及半径即可解决问题;
(3)由△APO的外心是OA的中点,OA=8,推出△APO的外心在扇形COD的内部时,OC的取值范围为4<OC<8;
试题解析:(1)证明:连接OQ.
∵AP、BQ是⊙O的切线,∴OP⊥AP,OQ⊥BQ,∴∠APO=∠BQO=90°,在Rt△APO和Rt△BQO中,∵OA=OB,OP=OQ,∴Rt△APO≌Rt△BQO,∴AP=BQ;
(2)∵Rt△APO≌Rt△BQO,∴∠AOP=∠BOQ,∴P、O、Q三点共线,∵在Rt△BOQ
中,cosB=,∴∠B=30°,∠BOQ=60°,∴OQ=OB=4,∵∠COD=90°,∴∠QOD=90°+60°=150°,∴优弧的长==;
(3)∵△APO的外心是OA的中点,OA=8,∴△APO的外心在扇形COD的内部时,OC的取值范围为4<OC<8.
考点:1.切线的性质;2.弧长的计算;3.旋转的性质.
9.(2017湖北省襄阳市)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,CD是中线,AC=BC,一个以点D为顶点的45°角绕点D旋转,使角的两边分别与AC、BC的延长线相交,交点分别为点E,F,DF与AC交于点M,DE与BC交于点N.
(1)如图1,若CE=CF,求证:DE=DF;
(2)如图2,在∠EDF绕点D旋转的过程中:
①探究三条线段AB,CE,CF之间的数量关系,并说明理由;
②若CE=4,CF=2,求DN的长.
【答案】(1)证明见解析;(2)①AB2=4CE•CF;②.
【解析】
试题分析:(1)根据等腰直角三角形的性质得到∠BCD=∠ACD=45°,∠BCE=∠ACF=90°,于是得到∠DCE=∠DCF=135°,根据全等三角形的性质即可的结论;
(2)①证得△CDF∽△CED,根据相似三角形的性质得到,即CD2=CE•CF,根据等腰直角三角形的性质得到CD=AB,于是得到AB2=4CE•CF;②如图,过D作DG⊥BC于G,于是得到∠DGN=∠ECN=90°,CG=DG,当CE=4,CF=2时,求得CD=,推出△CEN∽△GDN,根据相似三角形的性质得到
=2,根据勾股定理即可得到结论.
试题解析:(1)证明:∵∠ACB=90°,AC=BC,AD=BD,∴∠BCD=∠ACD=45°,∠BCE=∠ACF=90°,∴∠DCE=∠DCF=135°,在△DCE与△DCF中,∵CE=CF,∠DCE=∠DCF,CD=CD,∴△DCE≌△DCF,∴DE=DF;
考点:1.几何变换综合题;2.探究型;3.和差倍分;4.综合题.
10.(2017山东省济宁市)实验探究:
(1)如图1,对折矩形纸片ABCD,使AD与BC重合,得到折痕EF,把纸片展开;再一次折叠纸片,使点A落在EF上,并使折痕经过点B,得到折痕BM,同时得到线段BN,MN.请你观察图1,猜想∠MBN的度数是多少,并证明你的结论.
(2)将图1中的三角形纸片BMN剪下,如图2,折叠该纸片,探究MN与BM的数量关系,写出折叠方案,并结合方案证明你的结论.
【答案】(1)∠MBN=30°;(2)MN=BM.
【解析】
试题分析:(1)猜想:∠MBN=30°.只要证明△ABN是等边三角形即可;
(2)结论:MN=BM.
折纸方案:如图2中,折叠△BMN,使得点N落在BM上O处,折痕为MP,连接OP.
理由:由折叠可知△MOP≌△MNP,∴MN=OM,∠OMP=∠NMP=∠OMN=30°=∠B,∠MOP=∠MNP=90°,∴∠BOP=∠MOP=90°,∵OP=OP,∴△MOP≌△BOP,∴MO=BO=BM,∴MN=BM.
考点:1.翻折变换(折叠问题);2.矩形的性质;3.剪纸问题.
11.(2017广西四市)如图,已知抛物线与坐标轴交于A,B,C三点,其中C(0,3),∠BAC的平分线AE交y轴于点D,交BC于点E,过点D的直线l与射线AC,AB分别交于点M,N.
(1)直接写出a的值、点A的坐标及抛物线的对称轴;
(2)点P为抛物线的对称轴上一动点,若△PAD为等腰三角形,求出点P的坐标;
(3)证明:当直线l绕点D旋转时,均为定值,并求出该定值.
【答案】(1)a=,A(﹣,0),抛物线的对称轴为x=;(2)点P的坐标为(,2)或(,0)或(,﹣4);(3).
【解析】
试题分析:(1)由点C的坐标为(0,3),可知﹣9a=3,故此可求得a的值,然后令y=0得到关于x的方程,解关于x的方程可得到点A和点B的坐标,最后利用抛物线的对称性可确定出抛物线的对称轴;
(3)设直线MN的解析式为y=kx+1,接下来求得点M和点N的横坐标,于是可得到AN的长,然后利用特殊锐角三角函数值可求得AM的长,最后将AM和AN的长代入化简即可.
试题解析:(1)∵C(0,3),∴﹣9a=3,解得:a=.
令y=0得:,∵a≠0,∴,解得:x=﹣或x=,∴点A的坐标为(﹣,0),B(,0),∴抛物线的对称轴为x=.
(2)∵OA=,OC=3,∴tan∠CAO=,∴∠CAO=60°.
∵AE为∠BAC的平分线,∴∠DAO=30°,∴DO=AO=1,∴点D的坐标为(0,1).
设点P的坐标为(,a).
依据两点间的距离公式可知:AD2=4,AP2=12+a2,DP2=3+(a﹣1)2.
当AD=PA时,4=12+a2,方程无解.
当AD=DP时,4=3+(a﹣1)2,解得a=2或a=0,∴点P的坐标为(,2)或(,0).
当AP=DP时,12+a2=3+(a﹣1)2,解得a=﹣4,∴点P的坐标为(,﹣4).
综上所述,点P的坐标为(,2)或(,0)或(,﹣4).
(3)设直线AC的解析式为y=mx+3,将点A的坐标代入得:,解得:m=,∴直线AC的解析式为.
设直线MN的解析式为y=kx+1.
把y=0代入y=kx+1得:kx+1=0,解得:x=,∴点N的坐标为(,0),∴AN==.
将与y=kx+1联立解得:x=,∴点M的横坐标为.
过点M作MG⊥x轴,垂足为G.则AG=.
∵∠MAG=60°,∠AGM=90°,∴AM=2AG==,∴= == =.
考点:1.二次函数综合题;2.旋转的性质;3.定值问题;4.动点型;5.分类讨论;6.压轴题.
12.(2017四川省南充市)如图1,已知二次函数(a、b、c为常数,a≠0)的图象过点O(0,0)和点A(4,0),函数图象最低点M的纵坐标为,直线l的解析式为y=x.
(1)求二次函数的解析式;
(2)直线l沿x轴向右平移,得直线l′,l′与线段OA相交于点B,与x轴下方的抛物线相交于点C,过点C作CE⊥x轴于点E,把△BCE沿直线l′折叠,当点E恰好落在抛物线上点E′时(图2),求直线l′的解析式;
(3)在(2)的条件下,l′与y轴交于点N,把△BON绕点O逆时针旋转135°得到△B′ON′,P为l′上的动点,当△PB′N′为等腰三角形时,求符合条件的点P的坐标.
【答案】(1);(2)y=x﹣3;(3)P坐标为(0,﹣3)或(,)或(,).
【解析】
试题分析:(1)由题意抛物线的顶点坐标为(2,),设抛物线的解析式为,把(0,0)代入得到a=,即可解决问题;
(3)分两种情形求解即可①当P1与N重合时,△P1B′N′是等腰三角形,此时P1(0,﹣3).②当N′=N′B′时,设P(m,m﹣3),列出方程解方程即可;
试题解析:(1)由题意抛物线的顶点坐标为(2,),设抛物线的解析式为,把(0,0)代入得到a=,∴抛物线的解析式为,即.
(2)如图1中,设E(m,0),则C(m,),B(,0),
∵E′在抛物线上,∴E、B关于对称轴对称,∴ =2,解得m=1或6(舍弃),∴B(3,0),C(1,﹣2),∴直线l′的解析式为y=x﹣3.
(3)如图2中,①当P1与N重合时,△P1B′N′是等腰三角形,此时P1(0,﹣3).
②当N′=N′B′时,设P(m,m﹣3),则有,解得m=或,∴P2(,),P3(,).
综上所述,满足条件的点P坐标为(0,﹣3)或(,)或(,).
考点:1.二次函数综合题;2.几何变换综合题;3.分类讨论;4.压轴题.
13.(2017四川省达州市)如图1,点A坐标为(2,0),以OA为边在第一象限内作等边△OAB,点C为x轴上一动点,且在点A右侧,连接BC,以BC为边在第一象限内作等边△BCD,连接AD交BC于E.
(1)①直接回答:△OBC与△ABD全等吗?
②试说明:无论点C如何移动,AD始终与OB平行;
(2)当点C运动到使AC2=AE•AD时,如图2,经过O、B、C三点的抛物线为y1.试问:y1上是否存在动点P,使△BEP为直角三角形且BE为直角边?若存在,求出点P坐标;若不存在,说明理由;
(3)在(2)的条件下,将y1沿x轴翻折得y2,设y1与y2组成的图形为M,函数的图象l与M有公共点.试写出:l与M的公共点为3个时,m的取值.
【答案】(1)①△OBC与△ABD全等;②证明见解析;(2)P(3,)或(﹣2,);(3)﹣≤m<0.
【解析】
试题分析:(1)①利用等边三角形的性质证明△OBC≌△ABD;
②证明∠OBA=∠BAD=60°,可得OB∥AD;
(2)首先证明DE⊥BC,再求直线AE与抛物线的交点就是点P,所以分别求直线AE和抛物线y1的解析式组成方程组,求解即可;
(3)先画出如图3,根据图形画出直线与图形M有个公共点时,两个边界的直线,上方到,将向下平移即可满足l与图形M有3个公共点,一直到直线l与y2相切为止,主要计算相切时,列方程组,确定△≥0时,m的值即可.
试题解析:(1)①△OBC与△ABD全等,理由是:如图1,∵△OAB和△BCD是等边三角形,∴∠OBA=∠CBD=60°,OB=AB,BC=BD,∴∠OBA+∠ABC=∠CBD+∠ABC,即∠OBC=∠ABD,∴△OBC≌△ABD(SAS);
②∵△OBC≌△ABD,∴∠BAD=∠BOC=60°,∴∠OBA=∠BAD,∴OB∥AD,∴无论点C如何移动,AD始终与OB
平行;
(2)如图2,∵AC2=AE•AD,∴,∵∠EAC=∠DAC,∴△AEC∽△ACD,∴∠ECA=∠ADC,∵∠BAD=∠BAO=60°,∴∠DAC=60°,∵∠BED=∠AEC,∴∠ACB=∠ADB,∴∠ADB=∠ADC,∵BD=CD,∴DE⊥BC,Rt△ABE中,∠BAE=60°,∴∠ABE=30°,∴AE=AB=×2=1,Rt△AEC中,∠EAC=60°,∴∠ECA=30°,∴AC=2AE=2,∴C(4,0),等边△OAB中,过B作BH⊥x轴于H,∴BH= =,∴B(1,),设y1的解析式为:y=ax(x﹣4),把B(1,)代入得: =a(1﹣4),a=﹣,∴设y1的解析式为:y1=﹣x(x﹣4)=,过E作EG⊥x轴于G,Rt△AGE中,AE=1,∴AG=AE=,EG==,∴E(,),设直线AE的解析式为:y=kx+b,把A(2,0)和E(,)代入得:,解得:,∴直线AE的解析式为:,则,解得:,,∴P(3,)或(﹣2,);
(3)如图3,y1==,顶点(2,),∴抛物线y2的顶点为(2,﹣),∴y2=,当m=0时,与图形M两公共点,当y2与l相切时,即有一个公共点,l与图形M有3个公共点,则:,,x2﹣7x﹣3m=0,△=(﹣7)2﹣4×1×(﹣3m)≥0,m≥﹣,∴当l与M的公共点为3个时,m的取值是:﹣≤m<0.
考点:1.二次函数综合题;2.翻折变换(折叠问题);3.动点型;4.存在型;5.分类讨论;6.压轴题.
14.(2017江苏省连云港市)如图,已知二次函数(a≠0)的图象经过点A(3,0),B(4,1),且与y轴交于点C,连接AB、AC、BC.
(1)求此二次函数的关系式;
(2)判断△ABC的形状;若△ABC的外接圆记为⊙M,请直接写出圆心M的坐标;
(3)若将抛物线沿射线BA方向平移,平移后点A、B、C的对应点分别记为点A1、B1、C1,△A1B1C1的外接圆记为⊙M1,是否存在某个位置,使⊙M1经过原点?若存在,求出此时抛物线的关系式;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)直角三角形,M(2,2);(3)或.
【解析】
试题分析:(1)直接利用待定系数法求出a,b的值进而得出答案;
(2)首先得出∠OAC=45°,进而得出AD=BD,求出∠OAC=45°,即可得出答案;
(2)△ABC是直角三角形,过点B作BD⊥x轴于点D,易知点C坐标为:(0,3),所以OA=OC,所以∠OAC=45°,又∵点B坐标为:(4,1),∴AD=BD,∴∠OAC=45°,∴∠BAC=180°﹣45°﹣45°=90°,∴△ABC是直角三角形,圆心M的坐标为:(2,2);
(3)存在.取BC的中点M,过点M作ME⊥y轴于点E,∵M的坐标为:(2,2),∴MC=,OM=,∴∠MOA=45°,又∵∠BAD=45°,∴OM∥AB,∴要使抛物线沿射线BA方向平移,且使⊙M1经过原点,则平移的长度为:或;
∵∠BAD=45°,∴抛物线的顶点向左、向下均分别平移个单位长度
或个单位长度,∵,∴平移后抛物线的关系式为:,即
或,即.
综上所述,存在一个位置,使⊙M1经过原点,此时抛物线的关系式为:
或.
考点:1.二次函数综合题;2.平移的性质;3.动点型;4.存在型;5.压轴题.
15.(2017浙江省绍兴市)如图,已知□ABCD,AB∥x轴,AB=6,点A 的坐标为(1,-4),点D的坐标为(-3,4),点B在第四象限,点P是□ABCD边上一个动点.
(1) 若点P在边BC上,PD=CD,求点P的坐标.
(2)若点P在边AB、AD上,点P关于坐标轴对称的点Q ,落在直线上,求点P的坐标.
(3) 若点P在边AB,AD,CD上,点G是AD与y轴的交点,如图,过点作y轴的平行线PM,过点G作x轴的平行线GM,它们相交于点M,将△PGM沿直线PG翻折,当点M的对应点落在坐标轴上时,求点P的坐标(直接写出答案).
【答案】(1)P(3,4);(2)(-3,4)或(-1,0)或(5,-4)或(3,-4);(3)P(2,-4)或(-,3)或(-,4)或(,4).
【解析】
试题分析:(1)点P在BC上,要使PD=CD,只有P与C重合;
(2)首先要分点P在边AB,AD上时讨论,根据“点P关于坐标轴对称的点Q”,即还要细分“点P关于x轴的对称点Q和点P关于y轴的对称点Q”讨论,根据关于x轴、y轴对称点的特征(关于x轴对称时,点的横坐标不变,纵坐标变成相反数;关于y轴对称时,相反;)将得到的点Q的坐标代入直线y=x-1
,即可解答;
(3)在不同边上,根据图象,点M翻折后,点M’落在x轴还是y轴,可运用相似求解.
试题解析:(1)∵CD=6,∴点P与点C重合,∴点P的坐标是(3,4).
(3)因为直线AD为y=-2x-2,所以G(0,-2).
①如图,当点P在CD边上时,可设P(m,4),且-3≤m≤3,则可得M′P=PM=4+2=6,M′G=GM=|m|,易证得△OGM′∽△HM′P,则,即,则OM′=,在Rt△OGM′中,由
勾股定理得, ,解得m=-或 ,则P( -,4)或( ,4);
②如下图,当点P在AD边上时,设P(m,-2m-2),则PM′=PM=|-2m|,GM′=MG=|m|,易证得△OGM′∽△HM′P,则,即,则OM′=,在Rt△OGM′中,由勾股定理得, ,整理得m= -,则P(-,3);
如下图,当点P在AB边上时,设P(m,-4),此时M′在y轴上,则四边形PM′GM是正方形,所以GM=PM=4-2=2,则P(2,-4).
综上所述,点P的坐标为(2,-4)或(-,3)或(-,4)或(,4).
考点:1.一次函数综合题;2.平行四边形的性质;3.翻折变换(折叠问题);4.动点型;5.分类讨论;6.压轴题.