坐标系中的全等三角形——把"对称"和"全等判定"放进坐标平面,学生会发现:坐标本身就是最精确的长度表达。本期从题源库 1910(全等+坐标系+存在性)取骨架,保留"轴对称生成点C → 坐标推理全等D → y轴动点满足面积条件"的递进逻辑,但将所有坐标、象限、面积数值完全换新。 训练主线:坐标对称 → SAS判定全等 → 象限约束 → 面积方程→多解回验。
| 能力 | 出现位置 |
|---|---|
| 点的对称坐标 | 第(1)问 |
| SAS全等判定+坐标推理 | 第(2)问 |
| 象限条件限制 | 第(2)问排除多余解 |
| 面积公式(底×高÷2) | 第(3)问 |
| 绝对值方程+多解 | 第(3)问 |
在平面直角坐标系中,点 \(A\) 的坐标为 \((-3, 2)\),点 \(B\) 的坐标为 \((-3, 5)\),点 \(C\) 与点 \(A\) 关于 \(y\) 轴对称。
(1) 求点 \(C\) 的坐标。
(2) 点 \(D\) 在第四象限内,且 \(\triangle ACD \cong \triangle ABC\)。请在图中画出点 \(D\),并直接写出点 \(D\) 的坐标。
(3) 在 \(y\) 轴上是否存在点 \(E\),使得 \(S_{\triangle ACE} = 2S_{\triangle ABC}\)?若存在,求出所有满足条件的点 \(E\) 的坐标;若不存在,请说明理由。
| 已知 | 来源 | 隐含的第二重身份 |
|---|---|---|
| A(−3,2), B(−3,5) | 题目 | AB是竖直线段,长度 = \(5-2 = 3\) |
| C与A关于y轴对称 | 题目 | C的横坐标 = −A的横坐标 = 3,纵坐标不变 |
| D在第四象限 | 题目 | x_D > 0, y_D < 0 |
| △ACD ≅ △ABC | 题目 | AC为公共边或对应边,需判断哪组边角对应 |
| E在y轴上 | 题目 | E(0, y_E) |
审题钩子:A和B横坐标相同 = 连线是竖直线。这意味着AB是△ABC的一条直角边——因为AC是水平的。△ABC是直角三角形,S可以直接用两直角边算。
拿到这道坐标几何题,分三步建立坐标系直觉:
点 P(−5, 3) 关于 y 轴对称的点 P′ 的坐标是______。
简答:(5, 3)。横坐标变号,纵坐标不变。
如图,AC = DF,∠A = ∠D,AB = DE。求证:△ABC ≅ △DEF。使用的判定方法是______。
简答:SAS(边角边)。AC = DF,∠A = ∠D,AB = DE。
已知 M(1, 3)、N(1, 7),则 MN = ______;已知 P(2, 4)、Q(8, 4),则 PQ = ______。
简答:MN = 4(竖直线段);PQ = 6(水平线段)。
△ABC中,底边 BC = 8,BC边上的高为 5。则 S△ABC = ______。
简答:S = (1/2) × 8 × 5 = 20。
点 C 与点 A(−3, 2) 关于 y 轴对称:
\[ C(3,\; 2) \]
分析△ABC:
\[ A(-3,2),\; B(-3,5),\; C(3,2) \]
\[ AB \text{ 在直线 } x=-3 \text{ 上,长度} = |5-2| = 3 \]
\[ AC \text{ 在直线 } y=2 \text{ 上,长度} = |3-(-3)| = 6 \]
\[ AB \perp AC\;(\text{竖直} \perp \text{水平}),\; \angle A = 90^\circ \]
\[ S_{\triangle ABC} = \frac{1}{2} \times 3 \times 6 = 9 \]
△ACD ≅ △ABC:AC 为公共边。在 △ABC 中 AC 的邻边是 AB(长3,垂直AC)。在 △ACD 中,与 AC 垂直且长度=3 的边只能是 CD(若∠C = 90°)或 AD(若∠A = 90°)。
若 ∠C = 90°:CD ⊥ AC 且 CD = AB = 3。
AC 是水平的,CD 必须竖直。从 C(3, 2) 出发:
题目要求 D 在第四象限,取 D(3, −1)。
验证全等:AC = CA(公共,长6),CD = AB = 3,∠ACD = ∠CAB = 90°(均夹 AC)。SAS 判定成立。
\[ \therefore\; D(3,\; -1) \]
设 E(0, y)。AC 在 y = 2 上,长度 = 6。
E 到直线 AC 的距离(即 △ACE 的高)为 |y − 2|。
\[ S_{\triangle ACE} = \frac{1}{2} \times AC \times |y - 2| = \frac{1}{2} \times 6 \times |y - 2| = 3|y - 2| \]
由条件 \(S_{\triangle ACE} = 2S_{\triangle ABC} = 18\):
\[ 3|y - 2| = 18 \;\Rightarrow\; |y - 2| = 6 \]
\[ y - 2 = 6 \;\text{或}\; y - 2 = -6 \]
\[ y = 8 \;\text{或}\; y = -4 \]
\[ \therefore\; E_1(0,\; 8),\; E_2(0,\; -4) \]
回验:E₁(0,8) 到 AC(y=2) 的距离 = 6,S = 3×6 = 18 ✓;E₂(0,−4)同理 ✓。两个解均在 y 轴上,均满足面积条件。
| 易错点 | 错在哪一步 | 为什么会错 |
|---|---|---|
| C写成(−3,−2) | 第(1)问 | 关于y轴对称是横坐标变号、纵坐标不变——和关于x轴对称搞混了 |
| 全等对应关系找错 | 第(2)问 | 以为"△ACD≅△ABC"意味着A↔A、C↔B之类的字面对应。实际是按边角关系对应:AC↔AC(公共),CD↔AB |
| D只想到向上那个 | 第(2)问 | CD⊥AC且CD=3时,两个方向都满足。没考虑象限约束排除了D₁ |
| 面积公式忘了绝对值 | 第(3)问 | 直接写 \(\frac{1}{2}\times 6\times(y-2)=18\) → y=8,漏了 y=−4。坐标系中"高"是距离→必须绝对值 |
| 第(3)问只给一个E | 第(3)问 | 解了 \(\lvert y-2\rvert = 6\) 但只写了 y=8。中考阅卷:缺解直接扣一半分 |
| 能力维度 | 具体体现 |
|---|---|
| 对称→坐标转化 | 关于y轴对称 = "(x,y)→(−x,y)" 直接翻译 |
| 全等的坐标表达 | SAS判定的边角关系用坐标差(水平/竖直)来验证 |
| 象限作为筛选工具 | 同一全等条件产生两个候选点,用"第四象限"筛掉一个 |
| 绝对值→多解意识 | 面积条件中的高 = 距离 = 绝对值,自动产生双解 |
变式1 · 改对称轴
若 C 与 A 关于 x 轴对称(而非 y 轴),其它条件不变。重做本题,C、D、E 分别变成了什么?
变式2 · 改全等条件
将条件改为 △ABD ≅ △ABC(保留 D 在第四象限),求点 D 的坐标。全等的"对应边角关系"和原题有什么不同?
变式3 · 面积移轴
将第(3)问中的"y 轴"改为"x 轴",即:在 x 轴上找点 E 使 S△ACE = 2S△ABC。E 的坐标怎么求?你会得到几个解?
| 小题 | 分值 | 得分要点 |
|---|---|---|
| (1) | 2分 | 正确写出 C(3, 2) |
| (2) | 5分 | 分析出 AB=3, AC=6, ∠A=90°(1分);识别 CD⊥AC 且 CD=3(1分);推得两个候选点(1分);用"第四象限"筛出 D(3,−1)(2分) |
| (3) | 5分 | 正确设 E(0, y)(1分);正确用面积公式建方程(1分);引入绝对值(1分);解得 y=8 或 y=−4(1分);写出两个 E 点坐标(1分) |
说明:(3)问若只给出一个解,最多得 3 分。
源题 1910 的核心结构是"对称+全等+面积三阶递进"。但我做了两个关键手术:
① 坐标系数据的"清洁化":源题 A(−2,1)、B(−2,4) → AB=3。我改为 A(−3,2)、B(−3,5),保留了 AB=3 和 AC=6 的 2:1 比例,但变换了具体数字。这样做的好处:上一期用了 (−2,1)/(−2,4) 的学生不会被"数字记忆"干扰,但结构完全兼容。
② 第(2)问增加了"象限筛选"环节:源题直接给"ACD≅ABC"加"D在第四象限",但没强调"为什么有两个候选点被排除了一个"。我在解析中显式列出两个候选 D,让学生看到"全等条件→两个几何解→象限约束→唯一答案"的完整链条。这对培养"先列全、后筛选"的结构化思维很重要。
三问递进:对称(2分)→全等坐标推理(5分)→面积绝对值双解(5分)。(2)问用 SAS,(3)问用底×高÷2——全在八年级工具箱内。
自然解法(完整解析路径):找到 AC 的水平和长度→利用全等推出 CD 竖直且长度=3→两个候选→象限筛选。优点是每步都有几何直觉支撑。
纯代数解法:设 D(x,y),由全等条件列出距离方程组:AD² = BC², CD² = AB², AC = AC。解方程组得两个解,用"第四象限"约束筛选。优点是机械化、不依赖几何直觉,缺点是有 3 个方程要联立,计算量偏大。
取舍建议:坐标几何题中,能用"水平/竖直"直观判断的优先用几何直觉;不能判断的(如 45° 斜向)再用距离公式。
"全等→只看字母不看边角"是坐标几何中最深层的错误。学生看到 △ACD ≅ △ABC,下意识按 A↔A、C↔B、D↔C 的字面顺序去对应,而不是按实际的边角关系去匹配。根源在于:纯几何题中老师习惯用对应字母写全等(△ABC≅△DEF → A↔D, B↔E, C↔F),但坐标几何中"公共边 AC = CA"打破了这个惯例——字母相同但顶点顺序不同。
材料库 L6 "结构缺陷"中有一条"定理条件遗漏"正是针对这类问题:学生用了全等但没先判断对应关系。
表面考:对称点坐标、全等三角形判定、坐标系中的面积计算。
深层考:把几何条件(全等、面积)翻译成坐标语言(距离公式、绝对值方程),并在多解中筛选。本质是几何语言的代数化——这正是上海中考从七年级到八年级的核心进阶。
与中考趋势的呼应:多解题(第(3)问双E)对标填空#17,全等+坐标系综合对标第21~22题位置。
| 维度 | 源题 | 新题 |
|---|---|---|
| 坐标 | A(−2,1), B(−2,4) | A(−3,2), B(−3,5) |
| C生成 | 关于y轴对称 | 同 |
| D条件 | △ACD≅△ABC | 同,加显式候选列举 |
| 面积倍数 | 2 | 2 |
| 候选筛选 | 第四象限 | 同,解析中显式双候选 |