作为特殊四边形中最特殊的一位,正方形拥有更多的性质,因此坐标系中的正方形存在性问题变化更加多样,从判定的角度来说,可以有如下:依据题目给定的已知条件选择恰当的判定方法,即可确定所求的点坐标.从未知量的角度来说,正方形可以有4个“未知量”,因其点坐标满足4个等量关系,考虑对角线性质,互相平分(2个)垂直(1个)且相等(1个).比如在平面中若已知两个定点,可以在平面中确定另外两个点使得它们构成正方形,而如果要求在某条线上确定点,则可能会出现不存在的情况,即我们所说的未知量小于方程个数,可能无解.不管是哪一种类型,要明确的是一点,我们肯定不会列一个四元一次方程组求点坐标!若已知对角线互相垂直或平分或相等,则加上其他条件.若条件并未给关于四边形及对角线的特殊性,则考虑在构成正方形的4个顶点中任取3个,必是等腰直角三角形,若已知两定点,则可通过构造三垂直全等来求得第3个点,再求第4个点.构造三垂直全等的思路仅适合已知“两定两动”的情形,若有3个或4个动点,则考虑从矩形的判定出发,观察该四边形是否已为某特殊四边形,考证还需满足的其他关系.在平面直角坐标系中,A(1,1),B(4,3),在平面中求C、D使得以A、B、C、D为顶点的四边形是正方形.
如图,一共6个这样的点C使得以A、B、C为顶点的三角形是等腰直角三角形.
至于具体求点坐标,以C1为例,构造△AMB≌△C1NA,即可求得C1坐标.至于像C5、C6这两个点的坐标,不难发现,C5是AC3或BC1的中点,C6是BC2或AC4的中点.
题无定法,具体问题还需具体分析,如上仅仅是大致思路.
正方形的存在性问题在中考中出现得并不多,却依然可以分“双动点”、“三动点”、“四动点”等不用类型问题.对于“两定两动”问题,通常构造等腰直角三角形求第3点.如图,抛物线y=x²+bx+c与x轴交于A(-1,0),(2)是否存在过A、B两点的抛物线,其顶点P关于x轴的对称点为Q,使得四边形APBQ为正方形?若存在,求出此抛物线的解析式;若不存在,请说明理由.
(2)已知A(-1,0)、B(3,0),故构造以AB为斜边的等腰直角△APB,如下:
若四边形APBQ是正方形,易得P点坐标为(1,2)或(1,-2),当P点坐标为(1,2)时,易得抛物线解析式为y=-1/2(x-1)²+2;当P点坐标为(1,-2)时,易得抛物线解析式为y=1/2(x-1)²-2.综上所述,抛物线解析式为y=-1/2(x-1)²+2或y=1/2(x-1)²-2.【小结】看到两个定点,不管题目如何描述第3个点的位置,均可通过构造等腰直角三角形确定第3个点,再求得第4个点.·······················································································如图,在平面直角坐标系中,将一个正方形ABCD放在第一象限斜靠在两坐标轴上,且点A(0,2)、点B(1,0),抛物线y=ax²-ax-2经过点C.(3)在抛物线上是否存在点P与点Q(点C、D除外)使四边形ABPQ为正方形?若存在求出点P、Q两点坐标,若不存在说明理由.
(3)考虑A、B、P构成等腰直角三角形且∠B为直角,故可作出点P如下:
构造三垂直全等:△AMB≌△BNP,
即可求得P点坐标为(-1,-1),
将点P代入抛物线解析式,成立,
即点P在抛物线上.
根据点P构造点Q,
通过点的平移易得点Q坐标为(-2,1),
代入抛物线解析式,成立,即点Q也在抛物线上,
故存在,点P坐标为(-1,-1),点Q坐标为(-2,1).
【小结】本题数据设计得巧妙,因为A、B为已知点,故由A、B可确定点P且恰好在抛物线上,由A、B、P确定的点D恰好也在抛物线上,故存在这样的一组P、Q,当然若适当调整数据,则答案完全可以变成不存在.
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若出现四动点,则通常四边形具有一定的特殊性,从已知条件出发,分析还需满足的其他条件,通常列关于边或对角线方程得解.
如图,已知抛物线y=x²+bx+c的图像经过点A(1,0),B(-3,0),与y轴交于点C,抛物线的顶点为D,对称轴与x轴相交于点E,连接BD.(2)若点P在直线BD上,当PE=PC时,求点P的坐标.(3)在(2)的条件下,作PF⊥x轴于F,点M为x轴上一动点,点N为直线PF上一动点,G为抛物线上一动点,当以点F、N、G、M四点为顶点的四边形为正方形时,求点M的坐标.
······················································································如图,抛物线y=-1/2x²+bx+c与x轴交于点A和点B,与y轴交于点C,点B坐标为(6,0),点C坐标为(0,6),点D是抛物线的顶点,过点D作x轴的垂线,垂足为E,连接BD.(2)若点M是抛物线上的动点,过点M作MN∥x轴与抛物线交于点N,点P在x轴上,点Q在坐标平面内,以线段MN为对角线作正方形MPNQ,请写出点Q的坐标.
思路总结
像这样的三动点问题,通常四边形的边或对角线总有一个与坐标轴平行,可采用邻边相等或对角线相等确定正方形.若边与坐标轴平行,则对角线与x轴夹角为45°,反之亦成立,可求得对角线或边的解析式,联立方程求得点坐标,也不失为一种简便方法.
当有4个动点时,其实思路与三动点无异,只是计算略难略难~
如图,抛物线顶点P(1,4),与y轴交于点C(0,3),与x轴交于点A,B.(2)若M、N为抛物线上两个动点,分别过点M、N作直线BC的垂线段,垂足分别为D、E.是否存在点M、N使四边形MNED为正方形?如果存在,求正方形MNED的边长;如果不存在,请说明理由.
【小结】其实只要能将计算进行下去,在已知矩形的前提下,无论选边还是选对角线,都能解决问题.思路1中考虑M、N两个点均未知,设一点,求一点,再代入解析式求解.思路2中充分利用该四边形位置来求边长.