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【解析版】2015中考压轴题系列22几何三大变换问题之旋转
2015-04-27 | 阅:  转:  |  分享 
  


轴对称、平移、旋转是平面几何的三大变换。旋转变换是指在同一平面内,将一个图形(含点、线、面)整体绕一固定点旋转一个定角,这样的图形变换叫做图形的旋转变换,简称旋转。旋转由旋转中心、旋转的方向和角度决定。经过旋转,旋转前后图形的形状、大小不变,只是位置发生改变;旋转前、后图形的对应点到旋转中心的距离相等,即旋转中心在对应点所连线段的垂直平分线上;旋转前、后的图形对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角。

把一个图形绕着某一定点旋转一个角度360°/n(n为大于1的正整数)后,与初始的图形重合,这种图形就叫做旋转对称图形,这个定点就叫做旋转对称中心,旋转的角度叫做旋转角。

特别地,中心对称也是旋转对称的一种的特别形式。把一个图形绕着某一点旋转180°,如果它能与另一个图形重合,那么就说这两个图形关于这个点对称或中心对称,这个点叫做对称中心,这两个图形的对应点叫做关于中心的对称点。如果把一个图形绕某一点旋转180度后能与自身重合,这个图形是中心对称图形。

在初中数学以及日常生活中有着大量的旋转变换的知识,是中考数学的必考内容。

中考压轴题中旋转问题,包括直线(线段)的旋转问题;三角形的旋转问题;四边形旋转问题;其它图形的问题。

一.直线(线段)的旋转问题

原创模拟预测题1.如图,直线l:与轴交于点A,将直线l绕点A顺时针旋转75o后,所得直线的解析式为【】



A.B.C.D.

【答案】B。

【考点】旋转的性质,待定系数法,直线上点的坐标与方程的关系,锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值。

【分析】如图,由已知,可求直线与、轴的交点分别为B(1,0),A(0,),



原创模拟预测题2.根据要求,解答下列问题:

(1)已知直线l1的函数表达式为,直接写出:过原点且与l1垂直的直线l2的函数表达式;过点(1,0)且与l1垂直的直线l2的函数表达式;

(2)如图,过点(1,0)的直线l4向上的方向与x轴的正方向所成的角为600,求直线l4的函数表达式;把直线l4绕点(1,0)按逆时针方向旋转900得到的直线l5,求直线l5的函数表达式;

(3)分别观察(1)(2)中的两个函数表达式,请猜想:当两直线垂直时,它们的函数表达式中自变量的系数之间有何关系?请根据猜想结论直接写出过点(1,1)且与直线垂直的直线l6的函数表达式。



【答案】(1)。



(2)设直线l4的函数表达式为(k1≠0),



②∵l4与l5的夹角是为900,l5与x轴的夹角是为300。

设l5的解析式为(k2≠0),

直线l5与x轴的正方向所成的角为钝角,k2=-tan300=。

又直线l5经过点(1,0),,即。

直线l5的函数表达式为。

(3)通过观察(1)(2)中的两个函数表达式可知,当两直线互相垂直时,它们的函数表达式中自变量的系数互为负倒数关系,

过点(1,1)且与直线垂直的直线l6的函数表达式为。

【考点】一次函数综合题,旋转问题,探索规律题(图形的变化类),待定系数法的应用,直线上点的坐标与方程的关系,锐角三角函数定义,特殊角的三角函数值。



二.三角形的旋转问题

原创模拟预测题3.满足0<o<90o,四边形CHGK是旋转过程中两块三角板的重叠部分(如图2).



(1)在上述旋转过程中,①BH与CK有怎样的数量关系?②四边形CHGK的面积是否发生变化?并证明你发现的结论.

(2)如图,连接KH,在上述旋转过程中,是否存在某一位置使△GKH的面积恰好等于△ABC面积的?若存在,请求出此时KC的长度;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)①BH=CK,②不变;(2)x=2或x=4

【解析】

试题分析:(1)先由ASA证出CGK≌△BGH,再根据全等三角形的性质得出BH=CK,根据全等得出四边形CKGH的面积等于三角形ACB面积一半;

(2)根据面积公式得出,根据GKH的面积恰好等于ABC面积的,代入得出方程求.

(1)BH与CK的数量关系:BH=CK,理由是:

连接OC,由直角三角形斜边上中线性质得出OC=BG,





四边形CHGK的面积的变化情况:四边形CHGK的面积不变,始终等于四边形CQGZ的面积,即等于ACB面积的一半,等于9;

(2)假设存在使GKH的面积恰好等于ABC面积的的位置.





设BH=x,由题意及(1)中结论可得,CK=BH=x,CH=CB-BH=6-x,







原创模拟预测题4.如图,在Rt△ABC中,C=90°,A=45°,AB=2.将△ABC绕顶点A顺时针方向旋转至△AB′C′的位置,B,A,C′三点共线,则线段BC扫过的区域面积为.



【答案】。

【考点】扇形面积的计算,旋转的性质,等腰直角三角形的性质,转换思想的应用。

【分析】先根据Rt△ABC中,C=90°,A=30°,AB=2求出BC及AC的长,再根据线段BC扫过的区域面积为:



=。

三.四边形旋转问题

原创模拟预测题5.如图1,把边长分别是为4和2的两个正方形纸片OABC和OD′E′F′叠放在一起.

(1)操作1:固定正方形OABC,将正方形OD′E′F′绕点O按顺时针方向旋转45°得到正方形ODEF,如图2,连接AD、CF,线段AD与CF之间有怎样的数量关系?试证明你的结论;

(2)操作2,如图2,将正方形ODEF沿着射线DB以每秒1个单位的速度平移,平移后的正方形ODEF设为正方形PQMN,如图3,设正方形PQMN移动的时间为x秒,正方形PQMN与正方形OABC的重叠部分面积为y,直接写出y与x之间的函数解析式;

(3)操作3:固定正方形OABC,将正方形OD′E′F′绕点O按顺时针方向旋转90°得到正方形OHKL,如图4,求△ACK的面积.





相等

【解析】解:(1)相等



(3)连接OK,



∵∠COK=∠ACO=45°,

∴OK∥AC,

∴S△ACK=S△AOC=8.



原创模拟预测题6.把边长为1的正方形纸片OABC放在直线m上,OA边在直线m上,然后将正方形纸片绕着顶点A按顺时针方向旋转90°,此时,点O运动到了点O1处(即点B处),点C运动到了点C1处,点B运动到了点B1处,又将正方形纸片AO1C1B1绕B1点,按顺时针方向旋转90°…,按上述方法经过4次旋转后,顶点O经过的总路程为,经过61次旋转后,顶点O经过的总路程为.











四.其它图形的问题

原创模拟预测题月7.如图,正六边形的边长为π,半径是1的O从与AB相切于点D的位置出发,在正六边形外部按顺时针方向沿正六边形滚动,又回到与AB相切于点D的位置,则O自转了【】



A.4周 B.5周 C.6周 D.7周

【答案】B。

【考点】多边形内角和定理,直线与圆的位置关系。

故选B。

原创模拟预测题8.已知抛物线C:过原点,与轴的另一个交点为B(4,0),A为抛物线C的顶点,直线OA的解析式为,将抛物线C绕原点O旋转180°得到抛物线C1,求抛物线C、C1的解析式。



【答案】如图,过A作AEOB于E,



∴抛物线C的解析式为,即。

又抛物线C1是由抛物线C绕原点O旋转180°得到,

抛物线C、C1关于原点对称。

抛物线C1的顶点坐标A1为()。

抛物线C1的解析式为,即。

【考点】二次函数图象的对称性,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,旋转的性质。

























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(本文系菊影秋魅首藏)