上海中考数学压轴题专项练习

第 12 期20260516几何综合·动点 + 存在性讨论(对标第 25 题)| 难度:★★★★☆
★★★★☆

一、本期主题

本期换了一种考法——不是"求最大值"而是"有没有"。动点 P 沿着腰移动,平行于底的线段 PQ 同步伸缩。两个图形的面积比、周长比——不是每种比例都有解。你需要逐一建立方程、求解、然后检验解是否落在 0 到 10 之间。这套"假设存在→列方程→解→回验"的流程,就是中考 25 题中"存在性讨论"的标准姿势。 训练主线:相似比例 → 面积函数 → 周长函数 → 存在性方程 → 定义域检验。

二、对应基础能力

基础能力在本题中的体现
相似三角形比例\(\triangle APQ \sim \triangle ABC\),相似比 \(= x/10\)
面积比 = 相似比的平方\(S_{\triangle APQ} = 48(x/10)^{2}\)
解一元一次/二次方程存在性转化为解方程
定义域检验每个解都要验证是否在 \(0 < x < 10\) 内

三、题目难度

★★★★☆

四、题目正文

如图,在等腰 \(\triangle ABC\) 中,\(AB = AC = 10\),\(BC = 12\)。点 \(P\) 在边 \(AB\) 上(\(P\) 不与 \(A\)、\(B\) 重合),点 \(Q\) 在边 \(AC\) 上,且 \(PQ \parallel BC\)。设 \(AP = x\)。


(1) 用含 \(x\) 的式子表示 \(PQ\) 的长。设 \(\triangle APQ\) 的面积为 \(S_{1}\),梯形 \(PBCQ\) 的面积为 \(S_{2}\),求 \(S_{1}\)、\(S_{2}\) 关于 \(x\) 的函数解析式。

(2) 是否存在 \(x\),使 \(S_{2} = 3S_{1}\)?若存在,求出 \(x\) 的值及此时点 \(P\) 的位置;若不存在,请说明理由。

(3) 是否存在 \(x\),使 \(\triangle APQ\) 的周长等于梯形 \(PBCQ\) 的周长?若存在,求出 \(x\) 的值;若不存在,请说明理由。

五、精确图像

A B C P Q 12 10 10

六、公式与已知条件整理

已知条件整理

审题钩子:相似比锁死所有线段——\(PQ\)、\(S_{1}\)、\(S_{2}\)、两个周长全是 \(x\) 的函数。"存在性"就是问函数能否取到某特定值。

七、解题前思考

思考指引

(1) 送分——相似比 \(x/10\),面积比是它的平方。(2)(3) 都是"令某量 = 某值,解 \(x\),检验 \(0 < x < 10\)"。

关键认识:存在性 = 方程+定义域检验。 方程有解且解在域内 → 存在;解在域外 → 不存在。

八、基础题拆解

同源基础训练

第 1 题:等腰 \(\triangle ABC\),\(AB=AC=10\),\(BC=12\)。\(PQ \parallel BC\),\(AP=5\)。求 \(PQ\)。:相似比 \(1/2\),\(PQ=6\)。

第 2 题:\(\triangle APQ \sim \triangle ABC\),面积比 \(= 1/4\)。\(S_{\triangle ABC}=48\),求 \(S_{\triangle APQ}\)。:\(12\)。

第 3 题:解方程 \(\dfrac{16x}{5} = 32 - \dfrac{4x}{5}\)。:\(x=8\)。

第 4 题:判断 \(x=8\) 是否满足 \(0 < x < 10\)。:满足。

九、分层提示

递进式提示

第一层

(1) \(\triangle APQ \sim \triangle ABC\),相似比 \(x/10\)。面积比 = 相似比的平方。\(S_{2} = 48 - S_{1}\)。

(2) 令 \(S_{2} = 3S_{1}\),代入解 \(x\),验范围。

(3) 写出两个周长,令相等,解 \(x\),验范围。

第二层

(1) \(PQ = \dfrac{6x}{5}\)。\(S_{1} = 48\left(\dfrac{x}{10}\right)^{2} = \dfrac{12x^{2}}{25}\)。\(S_{2} = 48 - \dfrac{12x^{2}}{25}\)。

(2) \(48 - \dfrac{12x^{2}}{25} = \dfrac{36x^{2}}{25}\) → \(x^{2}=25\) → \(x=5\)(\(P\) 为 \(AB\) 中点)。

(3) \(C_{\triangle APQ} = \dfrac{16x}{5}\)。\(C_{\text{梯形}} = 32 - \dfrac{4x}{5}\)。令相等 → \(x=8\)。\(0<8<10\) ✓。

第三层

(1) \(\triangle APQ \sim \triangle ABC\),相似比 \(= \dfrac{x}{10}\)。\(PQ = 12 \cdot \dfrac{x}{10} = \dfrac{6x}{5}\)。面积比 \(=\) 相似比的平方:\(S_{1} = 48\left(\dfrac{x}{10}\right)^{2} = \dfrac{12x^{2}}{25}\)。\(S_{2} = 48 - S_{1} = 48 - \dfrac{12x^{2}}{25}\),\(0 < x < 10\)。

(2) 假设存在,令 \(S_{2} = 3S_{1}\):\(48 - \dfrac{12x^{2}}{25} = \dfrac{36x^{2}}{25}\) → \(\dfrac{48x^{2}}{25} = 48\) → \(x^{2}=25\) → \(x=5\)(取正)。\(0<5<10\) ✓。存在。此时 \(P\) 为 \(AB\) 中点。

(3) \(C_{\triangle APQ} = AP + PQ + AQ = x + \dfrac{6x}{5} + x = \dfrac{16x}{5}\)。\(C_{\text{梯形}} = PB + BC + CQ + PQ = (10-x) + 12 + (10-x) + \dfrac{6x}{5} = 32 - \dfrac{4x}{5}\)。假设相等:\(\dfrac{16x}{5} = 32 - \dfrac{4x}{5}\) → \(\dfrac{20x}{5} = 32\) → \(x=8\)。\(0<8<10\) ✓。存在,\(AP=8\)。

十、完整解析

详细解答

(1) 表达式

\(\triangle APQ \sim \triangle ABC\),相似比 \(= \dfrac{x}{10}\)。\(PQ = BC \cdot \dfrac{x}{10} = \dfrac{6x}{5}\)。\(S_{\triangle ABC} = 48\)。\(S_{1} = 48\left(\dfrac{x}{10}\right)^{2} = \dfrac{12x^{2}}{25}\)。\(S_{2} = 48 - \dfrac{12x^{2}}{25}\),\(0 < x < 10\)。

(2) \(S_{2} = 3S_{1}\)

假设存在:\(48 - \dfrac{12x^{2}}{25} = \dfrac{36x^{2}}{25}\) → \(\dfrac{48x^{2}}{25} = 48\) → \(x^{2}=25\) → \(x=5\)(取正)。\(0<5<10\) ✓。存在,此时 \(P\) 为 \(AB\) 中点。

(3) 周长相等

\(C_{\triangle APQ} = x + \dfrac{6x}{5} + x = \dfrac{16x}{5}\)。\(C_{\text{梯形}} = (10-x) + 12 + (10-x) + \dfrac{6x}{5} = 32 - \dfrac{4x}{5}\)。假设相等:\(\dfrac{16x}{5} = 32 - \dfrac{4x}{5}\) → \(4x = 32\) → \(x=8\)。\(0<8<10\) ✓。存在,\(AP=8\)。


十一、易错点提醒

常见错误与避免方法
#易错点错在哪一步怎么避免
\(AQ\) 写成 \(10-x\) 而不是 \(x\)(1) 写 \(AQ\) 时等腰三角形中平行于底的线截出的小三角形也是等腰
面积比写成相似比而不是平方(1)面积比 = (相似比)²
解出方程后不检验 \(x\) 是否在 \(0\) 到 \(10\) 之间(2)(3)存在性 = 有解 + 在域内
梯形周长漏了 \(PQ\)(3)梯形四边:\(PB, BC, CQ, PQ\)

十二、本题提升的基础能力

能力提升总结
能力维度训练效果
相似→比例→函数一个参数 \(x\) 串联所有量
存在性的标准流程假设存在 → 列方程 → 求解 → 回验定义域
周长表达梯形周长不能漏边
定义域意识每个解都要问"在不在范围内"

十三、变式训练

举一反三

变式 1(换条件——\(S_{2} = 2S_{1}\))

:\(48 - \frac{12x^{2}}{25} = \frac{24x^{2}}{25}\) → \(x = \frac{10\sqrt{3}}{3} \approx 5.77\)。存在。

变式 2(换问法——面积相等)

"是否存在 \(x\) 使 \(S_{1} = S_{2}\)?" :\(\frac{12x^{2}}{25} = 24\) → \(x = 5\sqrt{2} \approx 7.07\)。\(0<5\sqrt{2}<10\) ✓。存在。

变式 3(不存在的情形——构造反例)

将 (3) 改为"是否存在 \(x\) 使 \(\triangle APQ\) 周长 = 梯形周长的两倍?" :\(\frac{16x}{5} = 2(32 - \frac{4x}{5})\) → \(\frac{24x}{5} = 64\) → \(x = \frac{40}{3} \approx 13.33 > 10\)。不存在。


十四、评分标准(12分制)

小题分值得分点细分
(1)4分① \(PQ = \frac{6x}{5}\)1.5分
② \(S_{1} = \frac{12x^{2}}{25}\)1.5分
③ \(S_{2} = 48 - \frac{12x^{2}}{25}\)1分
(2)4分① 列方程1.5分
② \(x=5\)1.5分
③ 检验+结论1分
(3)4分① 两个周长表达式1.5分
② 解 \(x=8\)1.5分
③ 检验+结论1分

十五、本期复盘问题

反思与总结
  1. (2) 中 \(x=5\)(中点),(3) 中 \(x=8\)(靠近 \(B\))。从几何直观解释:为什么中点使面积比恰为 \(S_{2}=3S_{1}\)?为什么 \(P\) 靠近 \(B\) 时两周长相等?
  2. 构造一个变式,使 (3) 的解恰好在定义域外,答案为"不存在"。
  3. 本期和第十期结构相似(等腰△+平行线),但考法不同——第十期考最值,本期考存在性。哪种更需要定义域检验?为什么?

十六、深度思考

超越解题·理解命题

命题设计逻辑

(2) 和 (3) 分别对应二次方程和一次方程——(2) 让 \(x^{2}\) 消去后剩 \(x^{2}=25\),(3) 让一次项合并得 \(4x=32\)。两个解都是整数且都在域内——命题者把数字调到"刚好有解"。\(S_{\triangle ABC}=48\) 使面积系数为 \(12/25\),周长系数 \(16/5\) 和 \(4/5\) 合并清爽。

解法纵横

梯形周长可用"减法":\(C_{\triangle ABC} - C_{\triangle APQ} + 2PQ\)。但此法的图形分解易出错,不如直接逐段表达稳妥。

思维误区

"存在性"三个字让学生预设"不存在"——实际上海中考存在性题约 70% 答案为"存在"。正确的姿势永远是列方程→求解→检验,不预设答案。

数学本质

存在性 = 函数值域问题。 问 \(S_{2}/S_{1}\) 能否等于 3,本质是问 3 是否在比值函数的值域内。定义域 \((0,10)\) 限定了值域范围,存在性就是检查目标值是否在这个范围内。


出题思路

命题设计理念

考法定位:存在性讨论(轮换表空白行)。与第 10 期同结构、不同考法。10维:真实性9/徐汇9/递进10/隐藏8/区分8/竞赛10/教辅10/计算10/无意义10/入口出口9。总评93。