【几何法】存在性问题之等腰三角形

xiaohai 2023-12-04 16:25:45 235人围观 标签: 初中数学 
简介等腰三角形存在性问题在中考出现的频率比较高,那么我们可以通过几何的方式“两圆一线”来解决等腰三角形存在性问题。

等腰三角形存在性问题是中考的频繁考点,那么中考如考呢?
1、求满足情况的动点个数(客观题);
2、求满足情况的动点坐标(解答题)。
本文主要介绍使用几何法解决等腰三角形的存在性问题.

一、引入问题

在平面内有一线段AB,点C为平面内任意一点,若△ABC为等腰三角形,则这样的点C有几个?点C的轨迹又是什么?

二、分析问题

根据等腰三角形的定义,要画等腰三角形,就必须知道以哪条边为底边。该问题只是给出了线段AB,C是平面内任意一点,所以就需要进行分类讨论,大致分AB是底边或AB是腰的两种情况。

三、解决问题

1、当AB是底边时,AC=BC,如图:
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此时点C到点A和点B的距离相等,根据中垂线性质可知,点C只要在线段AB的垂直平分线上即可,但是要构成三角形,所以点C不能是AB中垂线与AB的交点处。
结论:点C有无数个,轨迹线段AB的中垂线(不含与AB的交点)

2、当AB为腰时,此时需要分两种情况
(1)当AB=AC时,如图:
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此时点A到点C和到点B的距离相等,那么点C是在以A点为圆心,AB为半径的圆上,但是要构成三角形,所以C点不能再B点和与A、B共线的点上。
结论:点C有无数个,轨迹是以点A为圆心,AB为半径的圆上(不含B点和与A、B的共线点).
(2)当AB=BC时,如图:
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此时点B到点A和到点C的距离相等,那么点C是在以B点为圆心,AB为半径的圆上,但是要构成三角形,所以C点不能再A点和与A、B共线的点上。
结论:点C有无数个,轨迹是以点B为圆心,AB为半径的圆上(不含A点和与A、B的共线点).

把三种情况放在同一图形中,如图:
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综上所述:点C有无数个,轨迹为一条直线和两个圆,称为“两圆一线”或“两圆一中垂”。

四、例题

1、如图所示,平面直角坐标系中有一点A(3,4),在x轴上找一点P使得三角形OAP为等腰三角形。
解:(1)当AO=PO时,以点O为圆心,OA为半径作圆,如图:
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∵ OA=5
∴ OP=5
P_1(-5,0),P_2(5,0)
(2)当AO=AP时,以点A为圆心,AO为半径作圆,如图:
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∵ OA=OP
∴ OP=6
P_3(6,0)
(3)当以OA边为底边,作OA的中垂线,如图:
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过点A作x轴的垂线,交x轴于点G
设AP=AP=a,则:GP=a-3
在Rt△AGP中
AG^3+GP^2=AP^2
4^2+(a-3)^2=a^2
解得:a=\frac{25}{6}
P_4(\frac{25}{6},0)
综上所述,满足P点的坐标为(-5,0),(5,0),(6,0),(\frac{25}{6},0).

2、如图,已知抛物线解析式为y=-x^2+2x+3,与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C。在抛物线对称轴上是否存在一点P,使得△PCB为等腰三角形?若存在,请求出符合条件的P点坐标;若不存在说明理由?
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【分析】
1、如下图,以点B为圆心,BC长为半径作圆,圆与对称轴有两个交点,这两个点分别与B,C会构成等腰三角形,此时有PB=CB;
2、如下图,以点C为圆心,BC长为半径作圆,圆与对称轴有两个交点,这两个点分别与B,C会构成等腰三角形,此时有PC=BC;
3、如下图,作线段BC的中垂线和对称轴又会交于一点,这个点和B,C会构成等腰三角形,此时有PC=PB.
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P_1,P_2,P_3,P_4,P_5即为所求的5个点。既然点找到了,后面就是计算,可以自己先自己计算,本题的计算过程在后续文章中,请留心关注。

五、方法总结

1、找两定点并连接两定点,作两圆一线模型;
(以两定点为圆心,以定长为半径画圆,作定长线段的垂直平分线确定动点位置)
2、找两圆一线与动点运动轨迹的交点;
3、观察是否能直接得到动点的坐标,如不能直接看出就利用等腰三角形腰相等列关系,求坐标.