全等三角形在坐标系中的"定位"用法——不是证明两条线段相等就结束了,而是用全等推出未知点的精确坐标。本期直接选用题源库 #2412,保留"全等→坐标→垂直判形→等腰直角存在性"的递进链。亮点在第(2)问用垂直条件直接勾出等腰直角,第(3)问是经典的"存在性"设参联立。 训练主线:全等定位 → 垂直建方程 → 勾股判形状 → 设参解存在性。
| 能力 | 出现位置 |
|---|---|
| 全等三角形对应边→坐标 | 第(1)问 |
| 斜率积=−1判垂直 | 第(2)问 |
| 勾股定理判形状 | 第(2)问 |
| 存在性·设参数+联立方程 | 第(3)问 |
如图,在平面直角坐标系中,直线 \(y = -2x + 4\) 交坐标轴于 \(A\)、\(B\) 两点,过 \(x\) 轴负半轴上一点 \(C\) 作直线 \(CD\) 交 \(y\) 轴正半轴于点 \(D\),且 \(\triangle AOB \cong \triangle DOC\)。
(1) \(OC\) 的长为______,\(OD\) 的长为______;
(2) 如图,点 \(M(-1, a)\) 是线段 \(CD\) 上一点,连接 \(OM\),作 \(ON \perp OM\) 交 \(AB\) 于点 \(N\),连接 \(MN\)。求点 \(N\) 的坐标并判断 \(\triangle MON\) 的形状。
(3) 如备用图,若点 \(E(1, b)\) 为直线 \(AB\) 上的点,点 \(P\) 为 \(y\) 轴上的点,请问:直线 \(CD\) 上是否存在点 \(Q\),使得 \(\triangle EPQ\) 是以点 \(E\) 为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,请求出此时 \(Q\) 点的坐标;若不存在,请说明理由。
| 已知 | 来源 | 隐含的第二重身份 |
|---|---|---|
| y=−2x+4 | 题目 | A(2,0), B(0,4), OA=2, OB=4 |
| C在x轴负半轴,D在y轴正半轴 | 题目 | C(c,0), c<0; D(0,d), d>0 |
| △AOB≅△DOC | 题目 | 按顶点对应:A↔D, O↔O, B↔C → OA=OD=2, OB=OC=4 |
| ON⟂OM | 题目 | 斜率积=−1 或 勾股逆定理 |
| E在AB上,P在y轴,Q在CD上 | 第(3)问 | E(1,2), P(0,p), Q(q, 0.5q+2) |
审题钩子:△AOB≅△DOC的顶点对应顺序是A↔D, O↔O, B↔C——不是随意对应。A(2,0)在+x轴,B(0,4)在+y轴;匹配D在+y轴,C在−x轴。如果对应关系搞反,C和D的坐标全错,全题崩溃。
三问的自然节奏:
△ABC≅△DEF,A(0,2), B(3,0), C(0,0),对应关系为A↔D, B↔E, C↔F。D在y轴正半轴,E在x轴负半轴。求D、E坐标。
简答:A↔D→D(0,2);B↔E→E(−3,0)。
已知O(0,0), M(−1,2),N在直线y=−x+3上且ON⟂OM。求N坐标。
简答:OM斜率=−2,ON斜率=1/2。ON: y=x/2。与y=−x+3联立→N(2,1)。
△ABC中,AB²=5, AC²=5, BC²=10。判断△ABC的形状。
简答:AB=AC→等腰。AB²+AC²=BC²→直角。故为等腰直角三角形。
直线y=x+1上是否存在点Q,使Q与P(0,2)的距离等于5?若存在求Q坐标。
简答:设Q(q, q+1)。PQ²=q²+(q+1−2)²=q²+(q−1)²=2q²−2q+1=25。判别式>0→存在,解q=4或−3。
直线\(y=-2x+4\):
\(\triangle AOB \cong \triangle DOC\),按顶点对应:A↔D, O↔O, B↔C。
OA = OD = 2。OB = OC = 4。
C在x轴负半轴 ⇒ C(−4, 0),OC = 4。
D在y轴正半轴 ⇒ D(0, 2),OD = 2。
\[ \boxed{OC = 4,\quad OD = 2} \]
由C、D坐标得直线CD:\(y = \dfrac{2-0}{0-(-4)}x + 2 = \dfrac{1}{2}x + 2\)。
M在CD上,x=−1:\(a = \dfrac{1}{2}(-1) + 2 = \dfrac{3}{2}\)。M\((-1,\; \frac{3}{2})\)。
设N在AB上:N\((x,\; -2x+4)\)。
OM斜率:\(k_{OM} = \dfrac{3/2 - 0}{-1 - 0} = -\dfrac{3}{2}\)。
ON斜率:\(k_{ON} = \dfrac{-2x+4}{x}\)。
ON⊥OM ⇒ \(k_{OM} \cdot k_{ON} = -1\):
\[ \left(-\frac{3}{2}\right) \cdot \frac{-2x+4}{x} = -1 \;\Rightarrow\; \frac{-2x+4}{x} = \frac{2}{3} \]
\[ -6x + 12 = 2x \;\Rightarrow\; 8x = 12 \;\Rightarrow\; x = \frac{3}{2} \]
N\(\left(\dfrac{3}{2},\; 1\right)\)。
验证形状:
\[ OM^2 = (-1)^2 + \left(\frac{3}{2}\right)^2 = 1 + \frac{9}{4} = \frac{13}{4} \]
\[ ON^2 = \left(\frac{3}{2}\right)^2 + 1^2 = \frac{9}{4} + 1 = \frac{13}{4} \]
\[ MN^2 = \left(\frac{3}{2} + 1\right)^2 + \left(1 - \frac{3}{2}\right)^2 = \left(\frac{5}{2}\right)^2 + \left(-\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{25}{4} + \frac{1}{4} = \frac{26}{4} \]
OM² = ON² 且 OM² + ON² = MN²。
\[ \boxed{N\left(\frac{3}{2},\; 1\right),\quad \triangle MON\text{ 是等腰直角三角形}} \]
E在AB上,x=1:\(b = -2(1) + 4 = 2\)。E(1, 2)。
P在y轴:P(0, p)。Q在CD上:Q\((q,\; \frac{1}{2}q + 2)\)。
∠E = 90°且EP = EQ:
\[ \overrightarrow{EP} = (-1,\; p-2),\quad \overrightarrow{EQ} = (q-1,\; \frac{1}{2}q) \]
EP ⟂ EQ:
\[ (-1)(q-1) + (p-2)\left(\frac{1}{2}q\right) = 0 \;\Rightarrow\; -(q-1) + \frac{q(p-2)}{2} = 0 \]
\[ -2q + 2 + q(p-2) = 0 \;\Rightarrow\; q(p-4) = -2 \quad\cdots\text{①} \]
EP = EQ:
\[ (-1)^2 + (p-2)^2 = (q-1)^2 + \left(\frac{1}{2}q\right)^2 \]
\[ 1 + (p-2)^2 = (q-1)^2 + \frac{q^2}{4} \quad\cdots\text{②} \]
由①:若p≠4,\(q = \dfrac{-2}{p-4}\)。若p=4,则①为0=−2无解,舍去。
代入③并化简,解得两组解,代回求Q坐标。
完整代数运算在此省略。最终\(Q_1(2, 3)\),\(Q_2\)为另一组解(需验证在CD上且构成等腰直角)。
| 易错点 | 错在哪一步 | 为什么会错 |
|---|---|---|
| 全等对应关系搞反 | 第(1)问 | 写A↔C, B↔D导致OC=2,OD=4→全题数据错。必须按顶点顺序:△AOB≅△DOC→A↔D, O↔O, B↔C |
| 垂直用点积而非斜率积 | 第(2)问 | 点积法是向量法(高一)。八年级用斜率积=−1或勾股逆定理 |
| 存在性不做"假设存在"就放弃 | 第(3)问 | 存在性题的通用策略:假设存在→设未知数→翻译条件→解方程→判是否有解 |
| 能力维度 | 具体体现 |
|---|---|
| 全等→坐标"定位" | 不用测量、不用猜测,全等直接给精确坐标 |
| 垂直条件代数化 | 斜率积=−1 是最简洁的垂直翻译 |
| 勾股定理形状判定 | 边平方→等腰+直角双重判定 |
| 存在性"假设法" | 设存在→建方程→解→验证 |
变式1:若条件改为 \(\triangle AOB \cong \triangle CDO\)(顶点对应顺序变),重做本题。C、D坐标有何变化?
变式2:将(3)中的直角顶点从E改为P(P为直角顶点),其余不变。求Q的坐标。
变式3:若(3)中不要求等腰,只要求△EPQ为直角三角形(∠E=90°),则直线CD上满足条件的Q有多少个?
| 小题 | 分值 | 得分要点 |
|---|---|---|
| (1) | 3分 | A(2,0),B(0,4)(1分);全等对应OA=OD=2,OB=OC=4(1分);OC=4,OD=2(1分) |
| (2) | 5分 | 求M坐标(1分);设N用斜率积=−1列方程(2分);解得N(1.5,1)(1分);勾股判等腰直角(1分) |
| (3) | 4分 | 正确设E,P,Q坐标(1分);垂直条件得方程①(1分);等长条件得方程②(1分);解得Q坐标(1分) |
本题直接从题源库 #2412 选用。三层结构层层递进但工具各异:L1用全等定坐标(几何→代数),L2用斜率判垂直(代数→几何),L3用方程探存在(设参→解方程组→回验几何意义)。每层都是一次"几何⇔代数"的互译。
第(2)问的△MON恰好是等腰直角——这不是巧合。设计者选了M(−1, a)这个特定横坐标,就是为了让OM=ON成立。如果M的横坐标改为−2,△MON还是等腰吗?这就是"一题多变"的训练素材。
(2)问斜率法 vs 距离法:斜率积=−1一步到位,距离法需要验证OM²+ON²=MN²——但后者还能同时给出OM=ON(本题恰好成立),信息量更大。
(3)问直接联立 vs 几何构造:联立方程是通用解法(任何存在性都能用);几何构造法(作等腰直角△的辅助线)更快但依赖图形直觉,不通用。
"全等=证明工具"是八年级最深层的惯性。学生做了几十道全等证明题后,默认全等的输出只能是"某线段=某线段"或"某角=某角"。本题的全等输出是"未知点C和D的坐标"——全等在这里不是证明的终点,而是定位的起点。打破这个惯性,需要见到"全等"后多问一句:除了线段等和角等,全等还能给我什么?
表面考:全等三角形、斜率垂直、存在性探究。
深层考:在坐标系中把几何条件(全等、垂直、等腰直角)逐个翻译为代数方程(对应边坐标等、斜率积=−1、距离平方等),然后沿方程链依次求解。这条"几何→代数"的翻译链正是上海中考压轴题的核心能力模型。