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专题 31 一次函数中平行四边形存在问题综合应用
解答方法
1.坐标系中的平行四边形:
(1)对边平行 且相等:
(2)对角线互相平 分: 即 A、C 中点与 B、D 中点
重合.
以上两条可统一为:
总结:平面直角坐标系中,平行四边形两组相对顶点的横坐标之和相等,纵坐标之和相等
方法归纳:
1、列出四个点坐标
2、分三组对角线讨论列方程组,解方程组
3、验证点是否符合题意为AB’
典例分析
【典例 1】(2021 春•柳南区校级期末)如图,在平面直角坐标系中,矩形
OABC的顶点A在y轴的正半轴上,点C在x轴的正半轴上,线段 OA,OC的
长分别是m,n且满足(m﹣6)2+ =0,点D是线段OC上一点,将△AOD
沿直线AD翻折,点O落在矩形对角线AC上的点E处
(1)求线段OD的长;
(2)求点E的坐标;
(3)DE所在直线与 AB相交于点M,点N在x轴的正半轴上,以 M、A、
N、C为顶点的四边形是平行四边形时,求N点坐标.
【答案】(1)DE=OD=3 (2)E的坐标为(4.8,2.4) (3)N的坐标为
(0.5,0)或(15.5,0)
【解答】解:(1)设OD=x,
∵线段OA,OC的长分别是m,n且满足(m﹣6)2+ =0,
∴OA=m=6,OC=n=8,
由翻折的性质可得:OA=AE=6,OD=DE=x,DC=8﹣OD=8﹣x,
AC= = =10,
可得:EC=10﹣AE=10﹣6=4,
在Rt△DEC中,由勾股定理可得:DE2+EC2=DC2,
即x2+42=(8﹣x)2,解得:x=3,
可得:DE=OD=3,
(2)过E作EG⊥OC,
在Rt△DEC中, DE•EC= DC•EG,
即 ×3×4= ×5•EG,
解得:EG=2.4,
在Rt△DEG中,DG= = =1.8,
所以点E的坐标为(4.8,2.4),
(3)设直线DE的解析式为:y=kx+b,
把D(3,0),E(4.8,2.4)代入解析式可得 ,
解得: ,
所以DE的解析式为:y= x﹣4,
把y=6代入DE的解析式y= x﹣4,可得:x=7.5,
即AM=7.5,当以M、A、N、C为顶点的四边形是平行四边形时,
CN=AM=7.5,
所以ON=8+7.5=15.5,ON'=8﹣7.5=0.5,
即存在点N,且点N的坐标为(0.5,0)或(15.5,0).
【变式1-1】(2021春•兴宁区校级期末)如图,已知函数 的图象与x
轴、y 轴分别交于点 A、B,与函数 y=x 的图象交于点 M,点 M 的坐标为
(2,m).
(1)直接写出b和m的值:b= ,m= .
(2)在x轴上有一动点P(a,0)(其中a>2),过点P作x轴的垂线,分
别交函数 和 y=x 的图象于点 C、D.是否存在这样的点 P,使以
B、O、C、D为顶点的四边形是平行四边形?若存在,直接写出点 P的坐标;
若不存在,请说明理由.
【答案】(1) 3,2 (2)P(4,0).
【解答】解:(1)∵M(2,m)在直线y=x上,
∴m=2,即M(2,2),∵M(2,2)在直线y=﹣ x+b上,
∴2=﹣ ×2+b,
∴b=3,
故答案为:3,2;
(2)存在,理由如下:
如图:
∵BO∥CD,
∴以B、O、C、D为顶点的四边形是平行四边形,则只需BO=CD,
由①知:CD= a﹣3,BO=3,
∴ a﹣3=3,
解得a=4,
∴P(4,0).
【变式1-2】如图,在平面直角坐标系中,函数y=﹣ x+8的图象分别交x轴、
y轴于A、B两点,过点A的直线交y轴的正半轴于点M,且点M为线段OB
的中点.
(1)求直线AM的函数解析式.
(2)在坐标平面内是否存在点 N,使以A、B、M、N为顶点的四边形是平
行四边形?若存在,请直接写出所有点N的坐标;若不存在,请说明理由.【答案】(1)y=﹣ x+4; (2)(3,﹣4),(3,4)或(﹣3,12).
【解答】解:(1)当x=0时,y=﹣ x+8=8,
∴点B的坐标为(0,8),
当y=0时,﹣ x+8=0,
解得:x=3,
∴点A的坐标为(3,0).
∵点M为线段OB的中点,
∴点M的坐标为(0,4).
设直线AM的函数解析式为y=kx+b(k≠0),
将A(3,0),M(0,4)代入y=kx+b,得 ,
解得 ,
∴直线AM的函数解析式为y=﹣ x+4;
(2)①∵点M为线段OB的中点.
∴S =S ,
△ABM △AOM
∴点P于点M重合,
∴点P的坐标为(0,4);
②如图,∵点A的坐标为(3,0).点M的坐标为(0,4).
∴S = ×3×4=6,
△AOM
∵S =S ,
△ABP △AOM
∴S =S ﹣S ==S ﹣S =6,
△ABP △PBM △ABM △PBM △AOM
设点P的坐标为:(x,﹣ x+4),
∴ ×4x﹣6=6,解得x=6,
∴点P的坐标为(6,﹣4);
∴点P的坐标为(0,4)或(6,﹣4);
(3)设点N的坐标为(m,n).
分三种情况考虑(如图所示):
①当AM为对角线时,∵A(3,0),B(0,8),M(0,4).
∴ ,
解得 ,
∴点N 的坐标为(3,﹣4);
1
②当AB为对角线时,
,
解得 ,
∴点N 的坐标为(3,4);
2
③当BM为对角线时,
,
解得 ,
∴点N 的坐标为(﹣3,12).
3
综上所述:在坐标平面内存在点 N,使以A、B、M、N为顶点的四边形是平
行四边形,点N的坐标为(3,﹣4),(3,4)或(﹣3,12).
夯实基础
1.如图,在平面直角坐标系中,O 为坐标原点,矩形 OABC 的顶点 A(8,
0),C(0,6),将矩形OABC的一个角沿直线BD折叠,使得点A落在对
角线OB上的点E处,折痕与x轴交于点D.
(1)线段OB的长度 ;
(2)求直线BD所对应的函数表达式;
(3)若点Q在线段BD上,在线段BC上是否存在点P,使以D,E,P,Q
为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请求出点 P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)10;
(2)y=2x﹣10;
(3)存在,点的P坐标为(5,6).
【解答】解:(1)由题意,得:点B的坐标为(8,6),OA=8,AB=OC
=6,
∴OB= =10,
故答案为:10.
(2)设AD=a,则DE=a,OD=8﹣a,OE=OB﹣BE=10﹣6=4
∵OD2=OE2+DE2,即(8﹣a)2=42+a2,
∴a=3,
∴OD=5,
∴点D的坐标为(5,0).
设直线BD所对应的函数表达式为y=kx+b(k≠0),
将B(8,6),D(5,0)代入y=kx+b,得:
,
解得: ,
∴直线BD所对应的函数表达式为y=2x﹣10;
(3)存在,理由:过点E作EF⊥x轴于点F,如图所示.∵∠BED=∠BAD=90°,
∴∠OED=180°﹣∠BED=90°
∴S = OD•EF= OE•DE,
△ODE
∴EF= = = ,
在Rt△OEF中,OF= = ,
∴点E的坐标为( ),
由PE∥BD,设直线PE的解析式为:y=2x+b,
把E( )代入得: ,解得:b=﹣4,
∴直线PE的解析式为:y=2x﹣4,
令y=6,则6=2x﹣4,解得:x=5,
∴存在,点P的坐标为:(5,6).
2.如图,直线l :y=2x+2与x轴交于点A,与y轴交于点C;直线l :y=kx+b
1 2
与x轴交于点B(3,0),与直线l 交于点D,且点D的纵坐标为4.
1
(1)不等式kx+b>2x+2的解集是 ;
(2)求直线l 的解析式及△CDE的面积;
2
(3)点P在坐标平面内,若以A、B、D、P为顶点的四边形是平行四边形,
直接写出符合条件的所有点P的坐标.【答案】(1)x<1;
(2)y=﹣2x+6,S =2;
△CDE
(3)(5,4)或(1,﹣4)或(﹣3,4).
【解答】解:(1)在y=2x+2中,令y=4得:4=2x+2,
解得:x=1,
∴D(1,4),
由图可知:直线l :y=kx+b在直线l :y=2x+2上方时,x<1,
2 1
故答案为:x<1;
(2)将点B(3,0)、D(1,4)的坐标代入y=kx+b得: ,
解得: ,
∴直线l :y=﹣2x+6,
2
在y=2x+2中,令x=0得y=2,
∴C(0,2),
在y=﹣2x+6中,令x=0得y=6,
∴E(0,6),
∴CE=6﹣2=4,
∴S = CE•x = ×4×1=2;
△CDE D
(3)在y=2x+2中,令y=0得x=﹣1,
∴A(﹣1,0),
设P(m,n),而B(3,0)、D(1,4),
①以AP、BD为对角线,则AP中点即是BD中点,如图:∴ ,解得 ,
∴P(5,4),
②以AB、PD为对角线,则AB中点即是PD的中点,如图:
∴ ,解得 ,
∴P(1,﹣4),
③以AD、PB为对角线,则AD中点即是PB的中点,如图:∴ ,解得 ,
∴P(﹣3,4);
综上所述,以A、B、D、P为顶点的四边形是平行四边形,点P(5,4)或
(1,﹣4)或(﹣3,4).
3.如图,直线l :y=2x+2与x轴交于点A,与y轴交于点C;直线l :y=kx+b
1 2
与x轴交于点B(3,0),与直线l 交于点D,且点D的纵坐标为4.
1
(1)不等式kx+b>2x+2的解集是 ;
(2)求直线l 的解析式及△CDE的面积;
2
(3)点P在坐标平面内,若以A、B、D、P为顶点的四边形是平行四边形,
求符合条件的所有点P的坐标.
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)l :y=2x+2,则点C(0,2),点A(﹣1,0),
1
直线l 交于点D,且点D的纵坐标为 4,则4=2x+2,解得:x=1,故点D
1
(1,4),
从图象看,当x<1时,kx+b>2x+2,
故答案为:x<1;(2)将点B、D的坐标代入y=kx+b得: ,解得: ,
故直线l :y=﹣2x+6,点E(0,6),则CE=6﹣2=4,
2
S = ×CE×x = 4×1=2;
△CDE D
(3)分别过点A、B作l 、l 的平行线交于点P″,交过点D作x轴的平行线
2 1
于点P、P′,
①当AB是平行四边形的一条边时,
此时符合条件的点为下图中点P和P′,
则AB=4=PA=P′D,
故点P的坐标为(﹣3,4)或(5,4);
②当AB是平行四边形的对角线时,
此时符合条件的点为下图中点 P″,DA平行且等于BP“,由平移可知,点
P″(1,﹣4);
综上,点P(﹣3,4)或(5,4)或(1,﹣4).
4.如图所示,在平面直角坐标系中,直线y=2x+4交x轴于点A,直线y=﹣
x+2交x轴于点B,两直线交于点C.
(1)求证:△ABC是直角三角形.
(2)平面直角坐标系内是否存在点D,使得以A,B,C,D为顶点的四边形
是平行四边形?若存在,请直接写出点D的坐标;若不存在,请说明理由.【答案】见试题解答内容
【解答】(1)证明:∵直线y=2x+4交x轴于点A,
∴当y=0时,x=﹣2,
∴点A的坐标为(﹣2,0),
∵直线y=﹣ x+2交x轴于点B,
∴当y=0时,x=4,
∴点B的坐标为(4,0),
由 ,得 ,
∴点C的坐标为(﹣ , ),
∴AC= = ,
BC= = ,
AB=4﹣(﹣2)=4+2=6,
∵AC2+BC2=( )2+( )2=62=AB2,
∴△ABC是直角三角形;
(2)平面直角坐标系内存在点D,使得以A,B,C,D为顶点的四边形是平
行四边形,点D的坐标为(﹣ , ),( ,﹣ )或( , ),
如右图所示,
当CD ∥AB时,
1∵点A的坐标为(﹣2,0),点B的坐标为(4,0),点C的坐标为(﹣ ,
),
∴AB=CD =6,
1
∴D 的坐标为(﹣ , );
1
当AC∥DB 时,
2
设直线AC的函数解析式为y=kx+b,
,得 ,
即直线AC的函数解析式为y=2x+4,
设直线BD 对应的函数解析式为y=2x+c,
2
∵点B(4,0)在该直线上,
∴0=2×4+c,得c=﹣8,
∴直线BD 对应的函数解析式为y=2x﹣8,
2
∵点D 的纵坐标为 ,
2
∴ =2x﹣8,
解得x= ,
∴D 的坐标为( ,﹣ );
2
当CD ∥AB时,
3
∵点A的坐标为(﹣2,0),点B的坐标为(4,0),点C的坐标为(﹣ ,
),
∴AB=CD =6,
3
∴D 的坐标为( , );
3由上可得,点D的坐标为(﹣ , ),( ,﹣ )或( , ).
5.如图,在平面直角坐标系中,直线 y=﹣ x+3与x轴、y轴相交于A、B两
点,动点C在线段OA上,将线段CB绕着点C顺时针旋转90°得到CD,此
时点D恰好落在直线AB上时,过点D作DE⊥x轴于点E.
(1)求证:△BOC≌△CED;
(2)求点D的坐标;
(3)若点P在y轴上,点Q在直线AB上,是否存在以C、D、P、Q为顶点
的四边形是平行四边形?若存在,直接写出所有满足条件的 Q点坐标;若不
存在,请说明理由.
【答案】(1)见解析;(2)( , );(3)(3, )或(﹣3, )或
(6,0).
【解答】(1)证明:∵将线段CB绕着点C顺时针旋转90°得到CD,DE⊥x
轴,
∴∠BOC=∠BCD=∠CED=90°,
∴∠OCB+∠DCE=90°,∠DCE+∠CDE=90°,
∴∠BCO=∠CDE.在△BOC和△CED中,
,
∴△BOC≌△CED(ASA);
(2)解:∵直线y=﹣ x+3与x轴、y轴相交于A、B两点,
∴A(6,0),B(0,3),
∴OA=6,OB=3,
∵△BOC≌△CED,
∴OC=DE,BO=CE=3,
设OC=DE=m,则点D的坐标为(m+3,m),
∵点D在直线AB上,
∴m=﹣ (m+3)+3,
∴m= ,
∴点D的坐标为( , );
(3)存在,设点Q的坐标为(n,﹣ n+3).
由(2)知OC= ,
∵动点C在线段OA上,
∴点C的坐标为( ,0),
分两种情况考虑,如图2所示:①当CD为边时,
∵点C的坐标为( ,0),点D的坐标为( , ),点P的横坐标为0,
∴0﹣n= 或n﹣0= ,
∴n=﹣3或n=3,
∴点Q的坐标为(3, ),点Q′的坐标为(﹣3, );
②当CD为对角线时,
∵点C的坐标为( ,0),点D的坐标为( , ),点P的横坐标为0,
∴n+0= ,
∴n=6,
∴点Q″的坐标为(6,0).
综上所述:存在以C、D、P、Q为顶点的四边形是平行四边形,点 Q的坐标
为(3, )或(﹣3, )或(6,0).
6.如图,平行四边形 ABCD在直角坐标系中,点 B、点C都在x轴上,其中
OA=8,OB=6,AD=12,E是线段OD的中点.
(1)直接写出点C,D的坐标;
(2)求直线AE的关系式;
(3)平面内是否存在一点F,使以A、D、E、F为顶点的四边形是平行四边
形?若存在,请直接写出点F的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)C(6,0),D(12,8);
(2) ;(3)存在,F坐标为:(﹣6,4)或(18,4)或(6,12).
【解答】解:(1)∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD=BC=12,AD∥BC,
∵点B、C都在x轴上,点A在y轴上,OA=8,OB=6,
∴OC=BC﹣OB=12﹣6=6,点A的坐标为(0,8),点D的坐标为(12,
8),
∴点C的坐标为(6,0);
(2)∵E是线段OD的中点,
∴E(6,4),
设直线AE的关系式为:y=kx+b,
∵直线AE经过点A,点E,
∴ ,
解得 ,
∴直线AE的关系式: ;
(3)存在,F坐标为(﹣6,4)或(18,4)或(6,12),
①如图所示,当EF为平行四边形的边时,
EF=AD=12,
∴点F的坐标为:(﹣6,4)或(18,4),
②如图所示,当EF为平行四边形的对角线时,
则DG=AG=6,FG=GE=4,
即点F的坐标为:(6,12),
综上,点F的坐标为:(﹣6,4)或(18,4)或(6,12).7.实践与探究
如图,在平面直角坐标系中,直线l 交x轴于点A,交y轴于点B,点B坐标
1
为(0,3).直线l :y=2x与直线l 相交于点C,点C的横坐标为1.
2 1
(1)求直线l 的解析式;
1
(2)若点D是y轴上一点,且△OCD的面积是△AOC面积的 ,求点D的
坐标;
(3)在y轴右侧是否存在一点E,使得以点O,A,C,E为顶点的四边形是
平行四边形?若存在,直接写出符合条件的点 E的坐标;若不存在,说明理
由.
【答案】(1)y=﹣x+3;(2)(0,4)或(0,﹣4);(3)平面内存在一
点E,使得以点O,A,C,E为顶点的四边形是平行四边形,点 E的坐标为
(2,﹣2)或(4,2).【解答】解:(1)当x=1时,y=2x=2,
∴点C的坐标为(1,2).
设直线l 的解析式为y=kx+b(k≠0),
1
将B(0,3),C(1,2)代入y=kx+b,得: ,
解得: ,
∴直线l 的解析式为y=﹣x+3.
1
(2)当y=0时,﹣x+3=0,解得:x=3,
∴点A的坐标为(3,0).
∵S = S ,即 ×1×OD= × ×2×OA,
△OCD △AOC
∴OD= OA=4,
∴点D的坐标为(0,4)或(0,﹣4).
(3)设点E的坐标为(m,n),分三种情况考虑(如图2):
①当OA为对角线时,∵O(0,0),A(3,0),C(1,2),
∴ ,解得: ,
∴点E 的坐标为(2,﹣2);
1
②当OC为对角线时,∵O(0,0),A(3,0),C(1,2),
∴ ,解得: ,
∴点E 的坐标为(﹣2,2)(不合题意);
2
③当AC为对角线时,∵O(0,0),A(3,0),C(1,2),
∴ ,解得: ,
∴点E 的坐标为(4,2).
3
综上所述:平面内存在一点 E,使得以点O,A,C,E为顶点的四边形是平
行四边形,点E的坐标为(2,﹣2)或(4,2).8.如图,在平面直角坐标系中,函数y=2x+18的图象分别交x轴、y轴于A、
B两点.过点A的直线交y轴正半轴于点M,且点M为线段OB的中点.
(1)求直线AM的解析式;
(2)在直线AM上找一点P,使得S =S ,求出点P的坐标;
△ABP △AOB
(3)若点H为坐标平面内任意一点,在坐标平面内是否存在这样的点 H,
使以A、B、M、H为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出点 H
的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)y=x+9;(2)点P的坐标为(﹣27,﹣18)或(9,18);
(3)在坐标平面内存在点 H,使以A、B、M、H为顶点的四边形是平行四
边形,点H的坐标为(﹣9,﹣9),(﹣9,9)或(9,27).
【解答】解:(1)当x=0时,y=2x+18=18,
∴点B的坐标为(0,18);
当y=0时,2x+18=0,
解得:x=﹣9,
∴点A的坐标为(﹣9,0).
∵点M为线段OB的中点,
∴点M的坐标为(0,9).
设直线AM的函数解析式为y=kx+b(k≠0),
将A(﹣9,0),B(0,9)代入y=kx+b,得: ,
解得: ,
∴直线AM的函数解析式为y=x+9;
(2)设点P的坐标为(x,x+9),
∵S =S ,
△ABP △AOB
∴, BM•|x ﹣x |= OA•OB,即 ×9×|x+9|= ×9×18,
P A
解得:x =﹣27,x =9,
1 2
∴点P的坐标为(﹣27,﹣18)或(9,18);
(3)设点H的坐标为(m,n).
分三种情况考虑(如图所示):①当AM为对角线时, ,
解得: ,
∴点H 的坐标为(﹣9,﹣9);
1
②当AB为对角线时, ,
解得: ,
∴点H 的坐标为(﹣9,9);
2
③当BM为对角线时, ,
解得: ,
∴点H 的坐标为(9,27).
3
综上所述:在坐标平面内存在点 H,使以A、B、M、H为顶点的四边形是平
行四边形,点H的坐标为(﹣9,﹣9),(﹣9,9)或(9,27).
9.如图,在平面直角坐标系 xOy中,直线AB的表达式为y=kx+2,且经过点
(1,4),与x轴、y轴分别交于点A、B,将直线AB向下平移4个单位得到
直线l.
(1)求直线l的表达式;(2)将△AOB绕点O逆时针旋转90°后得到△A′OB′(点A的对应点是点
A′,点B的对应点是点B′),求直线A′B′与直线AB的交点坐标;
(3)设直线l与x轴交于点C,点D为该平面直角坐标系内的点,如果以点
A、B、C、D为顶点的四边形是平行四边形,求点D的坐标.
【答案】(1)y=2x﹣2;
(2)(﹣ , );
(3)点D的坐标为(0,﹣2)或(2,2)或(﹣2,2).
【解答】解:(1)将点(1,4)代入y=kx+2中得:k+2=4,
∴k=2,
∴直线AB的表达式为:y=2x+2,
∴直线l的表达式为:y=2x﹣2;
(2)如图1,当x=0时,y=2,
当y=0时,2x+2=0,
∴x=﹣1,
∴OA=1,OB=2,
由旋转得:OA'=OA=1,OB=OB'=2,
∴A'(0,﹣1),B'(﹣2,0),设直线A'B'的解析式为:y=ax+b,
则 ,解得: ,
∴直线A'B'的解析式为:y=﹣ x﹣1,
∴2x+2=﹣ x﹣1,
解得:x=﹣ ,
当x=﹣ 时,y=2×(﹣ )+2=﹣ ,
∴直线A′B′与直线AB的交点G的坐标是(﹣ , );
(3)由平移得:l∥AB,
则C(1,0)
分三种情况:
①如图2,四边形ABCD是平行四边形,此时D(0,﹣2);
②如图3,四边形ABDC是平行四边形,此时D(2,2);③如图4,四边形ADBC是平行四边形,此时D(﹣2,2);
综上,点D的坐标为(0,﹣2)或(2,2)或(﹣2,2).
10.已知:直线经过点 A(﹣8,0)和点B(0,6),点C在线段AO上,将
△ABO沿BC折叠后,点O恰好落在AB边上点D处.
(1)求直线AB的表达式.
(2)求AC的长.
(3)点P为平面内一动点,且满足以A,B,C,P为顶点的四边形为平行四
边形,请直接写出符合要求的所有P点的坐标.
【答案】(1)y= x+6;
(2)5;(3)(﹣5,6)或(﹣11,﹣6)或(5,6).
【解答】解:(1)设直线AB的解析式为y=kx+b,
∴ ,
解得 ,
∴y= x+6;
(2)∵D点与C点关于BC对称,
∴CO=CD,BO=BD,
∵BO=6,
∴BD=6,
∵OA=8,BO=6,
∴AB=10,
∴AD=4,
在Rt△ACD中,CD2+16=(8﹣CD)2,
解得CD=3,
∴CO=3,
∴AC=5;
(3)由(2)可得C(﹣3,0),
设P(x,y),
①当AB为平行四边形的对角线时,
,
解得 ,
∴P(﹣5,6);
②当AC为平行四边形的对角线时,
,
解得 ,∴P(﹣11,﹣6);
③当AP为平行四边形的对角线时,
,
解得 ,
∴P(5,6);
综上所述:P点坐标为(﹣5,6)或(﹣11,﹣6)或(5,6).