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2022
湖南省
张家界市
中考
数学试卷
2022年湖南省张家界市中考数学试卷
一、选择题(本大题共8个小题,每小题3分,满分24分,在每个小题的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.)
1.(3分)﹣2022的倒数是( )
A.2022 B.﹣ C.﹣2022 D.
2.(3分)我国是世界人口大国,中央高度重视粮食安全,要求坚决守住1 800 000 000亩耕地红线.将数据1 800 000 000用科学记数法表示为( )
A.18×108 B.1.8×109 C.0.18×1010 D.1.8×1010
3.(3分)下列图形中,既是轴对称图形又是中心对称图形的是( )
A. B. C. D.
4.(3分)下列计算正确的是( )
A.a2•a3=a6 B.2a2+3a3=5a5
C.(2a)2=4a2 D.(a﹣1)2=a2﹣1
5.(3分)把不等式组的解集表示在数轴上,下列选项正确的是( )
A.
B.
C.
D.
6.(3分)某班准备从甲、乙、丙、丁四名同学中选一名最优秀的参加禁毒知识比赛,下表记录了四人3次选拔测试的相关数据:
甲
乙
丙
丁
平均分
95
93
95
94
方差
3.2
3.2
4.8
5.2
根据表中数据,应该选择( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
7.(3分)在同一平面直角坐标系中,函数y=kx+1(k≠0)和y=(k≠0)的图象大致是( )
A. B.
C. D.
8.(3分)如图,点O是等边三角形ABC内一点,OA=2,OB=1,OC=,则△AOB与△BOC的面积之和为( )
A. B. C. D.
二、填空题(本大题共6个小题,每小题3分,满分18分.)
9.(3分)因式分解:a2﹣25= .
10.(3分)从,﹣1,π,0,3这五个数中随机抽取一个数,恰好是无理数的概率是 .
11.(3分)如图,已知直线a∥b,∠1=85°,∠2=60°,则∠3= .
12.(3分)已知方程=,则x= .
13.(3分)我国魏晋时期的数学家赵爽在为天文学著作《周髀算经》作注解时,用4个全等的直角三角形和中间的小正方形拼成一个大正方形,这个图被称为“弦图”,它体现了中国古代数学的成就.如图,已知大正方形ABCD的面积是100,小正方形EFGH的面积是4,那么tan∠ADF= .
14.(3分)有一组数据:a1=,a2=,a3=,…,an=.记Sn=a1+a2+a3+…+an,则S12= .
三、解答题(本大题共9个小题,满分58分.请考生用黑色碳素笔在答题卡相应的题号后的答题区域内作答,必须写出运算步骤、推理过程或文字说明,超出答题区域的作答无效.)
15.(5分)计算:2cos45°+(π﹣3.14)0+|1﹣|+()﹣1.
16.(5分)先化简(1﹣),再从1,2,3中选一个适当的数代入求值.
17.(6分)如图所示的方格纸(1格长为一个单位长度)中,△AOB的顶点坐标分别为A(3,0),O(0,0),B(3,4).
(1)将△AOB沿x轴向左平移5个单位,画出平移后的△A1O1B1(不写作法,但要标出顶点字母);
(2)将△AOB绕点O顺时针旋转90°,画出旋转后的△A2O2B2(不写作法,但要标出顶点字母);
(3)在(2)的条件下,求点B绕点O旋转到点B2所经过的路径长(结果保留π).
18.(5分)中国“最美扶贫高铁”之一的“张吉怀高铁”开通后,张家界到怀化的运行时间由原来的3.5小时缩短至1小时,运行里程缩短了40千米.已知高铁的平均速度比普通列车的平均速度每小时快200千米,求高铁的平均速度.
19.(6分)如图,菱形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,点E是CD的中点,连接OE,过点C作CF∥BD交OE的延长线于点F,连接DF.
(1)求证:△ODE≌△FCE;
(2)试判断四边形ODFC的形状,并写出证明过程.
20.(8分)为了有效落实“双减”政策,某校随机抽取部分学生,开展了“书面作业完成时间”问卷调查.根据调查结果,绘制了如下不完整的统计图表:
频数分布统计表
组别
时间x(分钟)
频数
A
0≤x<20
6
B
20≤x<40
14
C
40≤x<60
m
D
60≤x<80
n
E
80≤x<100
4
根据统计图表提供的信息解答下列问题:
(1)频数分布统计表中的m= ,n= ;
(2)补全频数分布直方图;
(3)已知该校有1000名学生,估计书面作业完成时间在60分钟以上(含60分钟)的学生有多少人?
(4)若E组有两名男同学、两名女同学,从中随机抽取两名学生了解情况,请用列表或画树状图的方法,求出抽取的两名同学恰好是一男一女的概率.
21.(6分)阅读下列材料:
在△ABC中,∠A、∠B、∠C所对的边分别为a、b、c,求证:=.
证明:如图1,过点C作CD⊥AB于点D,则:
在Rt△BCD中,CD=asinB
在Rt△ACD中,CD=bsinA
∴asinB=bsinA
∴=
根据上面的材料解决下列问题:
(1)如图2,在△ABC中,∠A、∠B、∠C所对的边分别为a、b、c,求证:=;
(2)为了办好湖南省首届旅游发展大会,张家界市积极优化旅游环境.如图3,规划中的一片三角形区域需美化,已知∠A=67°,∠B=53°,AC=80米,求这片区域的面积.(结果保留根号.参考数据:sin53°≈0.8,sin67°≈0.9)
22.(7分)如图,四边形ABCD内接于圆O,AB是直径,点C是的中点,延长AD交BC的延长线于点E.
(1)求证:CE=CD;
(2)若AB=3,BC=,求AD的长.
23.(10分)如图,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)的图象与x轴交于A(1,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,点D为抛物线的顶点.
(1)求抛物线的函数表达式及点D的坐标;
(2)若四边形BCEF为矩形,CE=3.点M以每秒1个单位的速度从点C沿CE向点E运动,同时点N以每秒2个单位的速度从点E沿EF向点F运动,一点到达终点,另一点随之停止.当以M、E、N为顶点的三角形与△BOC相似时,求运动时间t的值;
(3)抛物线的对称轴与x轴交于点P,点G是点P关于点D的对称点,点Q是x轴下方抛物线图象上的动点.若过点Q的直线l:y=kx+m(|k|)与抛物线只有一个公共点,且分别与线段GA、GB相交于点H、K,求证:GH+GK为定值.
2022年湖南省张家界市中考数学试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共8个小题,每小题3分,满分24分,在每个小题的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.)
1.(3分)﹣2022的倒数是( )
A.2022 B.﹣ C.﹣2022 D.
【分析】直接利用倒数的定义得出答案.
【解答】解:﹣2022的倒数是:﹣.
故选:B.
【点评】此题主要考查了倒数,正确掌握倒数的定义是解题关键.
2.(3分)我国是世界人口大国,中央高度重视粮食安全,要求坚决守住1 800 000 000亩耕地红线.将数据1 800 000 000用科学记数法表示为( )
A.18×108 B.1.8×109 C.0.18×1010 D.1.8×1010
【分析】科学记数法的表示形式为a×10n的形式,其中1≤|a|<10,n为整数.确定n的值时,要看把原数变成a时,小数点移动了多少位,n的绝对值与小数点移动的位数相同.当原数绝对值≥10时,n是正数;当原数的绝对值<1时,n是负数.
【解答】解:1 800 000 000=1.8×109,
故选:B.
【点评】此题考查科学记数法的表示方法.科学记数法的表示形式为a×10n的形式,其中1≤|a|<10,n为整数,表示时关键要正确确定a的值以及n的值.
3.(3分)下列图形中,既是轴对称图形又是中心对称图形的是( )
A. B. C. D.
【分析】根据中心对称图形与轴对称图形的概念进行判断即可.
【解答】解:A.是轴对称图形,不是中心对称图形,故本选项不符合题意;
B.不是轴对称图形,是中心对称图形,故本选项不符合题意;
C.是轴对称图形,不是中心对称图形,故本选项不符合题意;
D.既是轴对称图形,又是中心对称图形,故本选项符合题意.
故选:D.
【点评】本题考查的是中心对称图形与轴对称图形的概念.轴对称图形的关键是寻找对称轴,图形两部分折叠后可重合,中心对称图形是要寻找对称中心,旋转180度后与自身重合.
4.(3分)下列计算正确的是( )
A.a2•a3=a6 B.2a2+3a3=5a5
C.(2a)2=4a2 D.(a﹣1)2=a2﹣1
【分析】根据同底数幂的乘法,合并同类项,积的乘方与幂的乘方以及完全平方公式进行解答即可.
【解答】解:A.a2•a3=a2+3=a5,因此选项A不符合题意;
B,2a2与3a3不是同类项,因此不能合并,所以选项B不符合题意;
C.(2a)2=4a2,因此选项C符合题意;
D.(a﹣1)2=a2﹣2a+1,因此选项D不符合题意;
故选:C.
【点评】本题考查同底数幂的乘法,合并同类项,积的乘方与幂的乘方以及完全平方公式,将每个选项分别进行化简或计算是正确解答的关键.
5.(3分)把不等式组的解集表示在数轴上,下列选项正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】先解出每个不等式,再求出不等式组的解集即可.
【解答】解:,
由①得:x>﹣1,
由②得:x≤1,
∴不等式组的解集为﹣1<x≤1,
故选:D.
【点评】本题考查解一元一次不等式组,解题的关键是掌握解不等式的步骤,能求出不等式组中各不等式的公共解集.
6.(3分)某班准备从甲、乙、丙、丁四名同学中选一名最优秀的参加禁毒知识比赛,下表记录了四人3次选拔测试的相关数据:
甲
乙
丙
丁
平均分
95
93
95
94
方差
3.2
3.2
4.8
5.2
根据表中数据,应该选择( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【分析】首先比较平均数,平均数相同时选择方差较小的运动员参加即可.
【解答】解:从平均数看,成绩最好的是甲、丙同学,
从方差看,甲、乙方差小,发挥最稳定,
所以要从中选择一名成绩好且发挥稳定的同学参加禁毒知识比赛,应该选择甲,
故选:A.
【点评】本题考查了平均数和方差,熟悉它们的意义是解题的关键.
7.(3分)在同一平面直角坐标系中,函数y=kx+1(k≠0)和y=(k≠0)的图象大致是( )
A. B.
C. D.
【分析】分k>0或k<0,根据一次函数与反比例函数的性质即可得出答案.
【解答】解:当k>0时,一次函数y=kx+1经过第一、二、三象限,反比例函数y=位于第一、三象限;
当k<0时,一次函数y=kx+1经过第一、二、四象限,反比例函数y=位于第二、四象限;
故选:D.
【点评】本题主要考查了反比例函数和一次函数的图象与性质,熟练掌握k>0,图象经过第一、三象限,k<0,图象经过第二、四象限是解题的关键.
8.(3分)如图,点O是等边三角形ABC内一点,OA=2,OB=1,OC=,则△AOB与△BOC的面积之和为( )
A. B. C. D.
【分析】将△AOB绕点B顺时针旋转60°得△BCD,连接OD,可得△BOD是等边三角形,再利用勾股定理的逆定理可得∠COD=90°,从而解决问题.
【解答】解:将△AOB绕点B顺时针旋转60°得△BCD,连接OD,
∴OB=OD,∠BOD=60°,CD=OA=2,
∴△BOD是等边三角形,
∴OD=OB=1,
∵OD2+OC2=12+()2=4,CD2=22=4,
∴OD2+OC2=CD2,
∴∠DOC=90°,
∴△AOB与△BOC的面积之和为S△BOC+S△BCD=S△BOD+S△COD=×12+=,
故选:C.
【点评】本题主要考查了等边三角形的判定与性质,勾股定理的逆定理,旋转的性质等知识,利用旋转将△AOB与△BOC的面积之和转化为S△BOC+S△BCD,是解题的关键.
二、填空题(本大题共6个小题,每小题3分,满分18分.)
9.(3分)因式分解:a2﹣25= (a﹣5)(a+5) .
【分析】根据平方差公式分解即可.
【解答】解:原式=a2﹣52=(a+5)(a﹣5).
故答案为:(a+5)(a﹣5).
【点评】此题考查了公式法因式分解,熟练掌握因式分解的方法是解本题的关键.
10.(3分)从,﹣1,π,0,3这五个数中随机抽取一个数,恰好是无理数的概率是 .
【分析】先应用无理数的定义进行判定,再应用概率公式进行计算即可得出答案.
【解答】解:,π是无理数,
P(恰好是无理数)=.
故答案为:.
【点评】本题主要考查了概率公式及无理数,熟练掌握概率公式及无理数的定义进行计算是解决本题的关键.
11.(3分)如图,已知直线a∥b,∠1=85°,∠2=60°,则∠3= 35° .
【分析】由平行线的性质可得∠DCE=∠1=85°,再由对顶角相等得∠ABC=∠2,∠ACB=∠DCE,再由三角形的内角和即可求解.
【解答】解:如图,
∵a∥b,∠1=85°,
∴∠DCE=∠1=85°,
∴∠ACB=∠DCE=85°,
∵∠2=60°,∠ABC=∠2,
∴∠ABC=60°,
∴∠3=180°﹣∠ACB﹣∠ABC=35°.
故答案为:35°.
【点评】本题主要考查平行线的性质,三角形的内角和定理,解答的关键是熟记平行线的性质:两直线平行,同位角相等.
12.(3分)已知方程=,则x= ﹣3 .
【分析】应用解分式方程的方法,①去分母;②求出整式方程的解;③检验;④得出结论.进行计算即可得出答案.
【解答】解:给分式方程两边同时乘x(x﹣2),
得5x=3(x﹣2),
移项得5x﹣3x=﹣6,
合并同类项得2x=﹣6,
解得x=﹣3,
把x=﹣3代入x(x﹣2)中,﹣3×(﹣3﹣2)=15≠0,
所以x=﹣3是原分式方程的解.
故答案为:x=﹣3.
【点评】本题主要考查解分式方程,熟练掌握解分式方程的方法进行求解是解决本题的关键.
13.(3分)我国魏晋时期的数学家赵爽在为天文学著作《周髀算经》作注解时,用4个全等的直角三角形和中间的小正方形拼成一个大正方形,这个图被称为“弦图”,它体现了中国古代数学的成就.如图,已知大正方形ABCD的面积是100,小正方形EFGH的面积是4,那么tan∠ADF= .
【分析】根据两个正方形的面积可得AD=10,DF﹣AF=2,设AF=x,则DF=x+2,由勾股定理得,x2+(x+2)2=102,解方程可得x的值,从而解决问题.
【解答】解:∵大正方形ABCD的面积是100,
∴AD=10,
∵小正方形EFGH的面积是4,
∴小正方形EFGH的边长为2,
∴DF﹣AF=2,
设AF=x,则DF=x+2,
由勾股定理得,x2+(x+2)2=102,
解得x=6或﹣8(负值舍去),
∴AF=6,DF=8,
∴tan∠ADF=,
故答案为:.
【点评】本题主要考查了正方形的性质,勾股定理,三角函数等知识,利用勾股定理列方程求出AF的长是解题的关键.
14.(3分)有一组数据:a1=,a2=,a3=,…,an=.记Sn=a1+a2+a3+…+an,则S12= .
【分析】通过探索数字变化的规律进行分析计算.
【解答】解:a1===×1+﹣×;
a2===×+﹣×;
a3===×+﹣×;
…,
an==×+﹣×,
当n=12时,
原式=(1+++...+)+(++...+)﹣×(++...+)
=,
故答案为:.
【点评】本题考查分式的运算,探索数字变化的规律是解题关键.
三、解答题(本大题共9个小题,满分58分.请考生用黑色碳素笔在答题卡相应的题号后的答题区域内作答,必须写出运算步骤、推理过程或文字说明,超出答题区域的作答无效.)
15.(5分)计算:2cos45°+(π﹣3.14)0+|1﹣|+()﹣1.
【分析】根据特殊锐角三角函数值,零指数幂,绝对值以及负整数指数幂的性质进行计算即可.
【解答】解:原式=
=.
【点评】本题考查特殊锐角三角函数值,零指数幂,绝对值以及负整数指数幂,掌握特殊锐角三角函数值,零指数幂,绝对值以及负整数指数幂的性质是正确解答的前提.
16.(5分)先化简(1﹣),再从1,2,3中选一个适当的数代入求值.
【分析】先根据分式的混合运算的法则进行化简后,再根据分式有意义的条件确定a的值,代入计算即可.
【解答】解:原式=
=×+
=+
=;
因为a=1,2时分式无意义,所以a=3,
当a=3时,原式=.
【点评】本题考查分式的化简与求值,掌握分式有意义的条件以及分式混合运算的方法是正确解答的关键.
17.(6分)如图所示的方格纸(1格长为一个单位长度)中,△AOB的顶点坐标分别为A(3,0),O(0,0),B(3,4).
(1)将△AOB沿x轴向左平移5个单位,画出平移后的△A1O1B1(不写作法,但要标出顶点字母);
(2)将△AOB绕点O顺时针旋转90°,画出旋转后的△A2O2B2(不写作法,但要标出顶点字母);
(3)在(2)的条件下,求点B绕点O旋转到点B2所经过的路径长(结果保留π).
【分析】(1)利用平移变换的性质分别作出A,O,B的对应点A1,O1,B1即可;
(2)利用旋转变换的性质分别作出A,O,B的对应点A2,O2,B2即可;
(3)利用弧长公式求解.
【解答】解:(1)如图,△A1O1B1即为所求;
(2)如图,△A2O2B2即为所求;
(3)在Rt△AOB中,,
∴.
【点评】本题考查作图﹣旋转变换,平移变换,弧长公式等知识,解题的关键是掌握平移变换,旋转变换的性质,属于中考常考题型.
18.(5分)中国“最美扶贫高铁”之一的“张吉怀高铁”开通后,张家界到怀化的运行时间由原来的3.5小时缩短至1小时,运行里程缩短了40千米.已知高铁的平均速度比普通列车的平均速度每小时快200千米,求高铁的平均速度.
【分析】设高铁的平均速度为xkm/h,由运行里程缩短了40千米得:x+40=3.5(x﹣200),可解得高铁的平均速度为296km/h.
【解答】解:设高铁的平均速度为xkm/h,则普通列车的平均速度为(x﹣200)km/h,
由题意得:x+40=3.5(x﹣200),
解得:x=296,
答:高铁的平均速度为296km/h.
【点评】本题考查一元一次方程的应用,解题的关键是读懂题意,找到等量关系列方程.
19.(6分)如图,菱形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,点E是CD的中点,连接OE,过点C作CF∥BD交OE的延长线于点F,连接DF.
(1)求证:△ODE≌△FCE;
(2)试判断四边形ODFC的形状,并写出证明过程.
【分析】(1)根据ASA即可证明△ODE≌△FCE;
(2)由(1)△ODE≌△FCE,可得OE=FE,证明四边形ODFC为平行四边形,再利用有一个角是直角的平行四边形是矩形即可解决问题.
【解答】(1)证明:∵点E是CD的中点,
∴CE=DE,
又∵CF∥BD
∴∠ODE=∠FCE,
在△ODE和△FCE中,
,
∴△ODE≌△FCE(ASA);
(2)解:四边形ODFC为矩形,证明如下:
∵△ODE≌△FCE,
∴OE=FE,
又∵CE=DE,
∴四边形ODFC为平行四边形,
又∵四边形ABCD为菱形,
∴AC⊥BD,
即∠DOC=90°,
∴四边形ODFC为矩形.
【点评】本题考查了菱形的性质,矩形的判定,全等三角形的判定与性质,解决本题的关键是掌握菱形的性质.
20.(8分)为了有效落实“双减”政策,某校随机抽取部分学生,开展了“书面作业完成时间”问卷调查.根据调查结果,绘制了如下不完整的统计图表:
频数分布统计表
组别
时间x(分钟)
频数
A
0≤x<20
6
B
20≤x<40
14
C
40≤x<60
m
D
60≤x<80
n
E
80≤x<100
4
根据统计图表提供的信息解答下列问题:
(1)频数分布统计表中的m= 18 ,n= 8 ;
(2)补全频数分布直方图;
(3)已知该校有1000名学生,估计书面作业完成时间在60分钟以上(含60分钟)的学生有多少人?
(4)若E组有两名男同学、两名女同学,从中随机抽取两名学生了解情况,请用列表或画树状图的方法,求出抽取的两名同学恰好是一男一女的概率.
【分析】(1)由B组的频数除以所占百分比得出抽取的总人数,即可解决问题;
(2)由(1)的结果,补全频数分布直方图即可;
(3)由该校学生总人数乘以书面作业完成时间在60分钟以上(含60分钟)的学生所占的比例即可;
(4)列表得出共有12种等可能的结果,其中抽取的两名同学恰好是一男一女的结果有8种,再由概率公式求解即可.
【解答】解:(1)抽取的总人数为:14÷28%=50(人),
∴m=50×36%=18,
∴n=50﹣6﹣14﹣18﹣4=8,
故答案为:18,8;
(2)频数分布直方图补全如下:
(3)(人),
答:估计书面作业完成时间在60分钟以上(含60分钟)的学生有240人;
(4)列表如下:
男1
男2
女1
女2
男1
(男1,男2)
(男1,女1)
(男1,女2)
男2
(男2,男1)
(男2,女1)
(男2,女2)
女1
(女1,男1)
(女1,男2)
(女1,女1)
女2
(女2,男1)
(女2,男2)
(女1,女2)
由表可知,共有12种等可能的结果,其中抽取的两名同学恰好是一男一女的结果有8种,
∴抽取的两名同学恰好是一男一女的概率==.
【点评】本题考查了用列表法求概率、频数分布直方图、频数分布表和扇形统计图等知识.列表法可以不重复不遗漏的列出所有可能的结果,适合于两步完成的事件.用到的知识点为:概率=所求情况数与总情况数之比.
21.(6分)阅读下列材料:
在△ABC中,∠A、∠B、∠C所对的边分别为a、b、c,求证:=.
证明:如图1,过点C作CD⊥AB于点D,则:
在Rt△BCD中,CD=asinB
在Rt△ACD中,CD=bsinA
∴asinB=bsinA
∴=
根据上面的材料解决下列问题:
(1)如图2,在△ABC中,∠A、∠B、∠C所对的边分别为a、b、c,求证:=;
(2)为了办好湖南省首届旅游发展大会,张家界市积极优化旅游环境.如图3,规划中的一片三角形区域需美化,已知∠A=67°,∠B=53°,AC=80米,求这片区域的面积.(结果保留根号.参考数据:sin53°≈0.8,sin67°≈0.9)
【分析】(1)根据题目提供的方法进行证明即可;
(2)根据(1)的结论,直接进行计算即可.
【解答】(1)证明:如图2,过点A作AD⊥BC于点D,
在Rt△ABD中,AD=csinB,
在Rt△ACD中,AD=bsinC,
∴csinB=bsinC,
∴=;
(2)解:如图3,过点A作AE⊥BC于点E,
∵∠BAC=67°,∠B=53°,
∴∠C=60°,
在Rt△ACE中,AE=AC•sin60°=80×=40(m),
又∵,
即,
∴BC=90m,
∴S△ABC=×=1800(m2).
【点评】本题考查解直角三角形的应用,掌握直角三角形的边角关系,即锐角三角函数的定义是解决问题的前提.
22.(7分)如图,四边形ABCD内接于圆O,AB是直径,点C是的中点,延长AD交BC的延长线于点E.
(1)求证:CE=CD;
(2)若AB=3,BC=,求AD的长.
【分析】(1)连接AC,通过证明△ACE≌△ACB,利用全等三角形的性质分析推理;
(2)通过证明△EDC∽△EBA,利用相似三角形的性质分析计算.
【解答】(1)证明:连接AC,
∵AB为直径,
∴∠ACB=∠ACE=90°,
又∵点C是的中点
∴∠CAE=∠CAB,CD=CB,
又∵AC=AC
∴△ACE≌△ACB(ASA),
∴CE=CB,
∴CE=CD;
(2)解:∵△ACE≌△ACB,AB=3,
∴AE=AB=3,
又∵四边形ABCD内接于圆O,
∴∠ADC+∠ABC=180°,
又∵∠ADC+∠CDE=180°,
∴∠CDE=∠ABE,
又∵∠E=∠E,
∴△EDC∽△EBA,
∴,
即:,
解得:DE=2,
∴AD=AE﹣DE=1.
【点评】本题考查相似三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,圆周角定理,理解相关性质定理,正确添加辅助线是解题关键.
23.(10分)如图,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)的图象与x轴交于A(1,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,点D为抛物线的顶点.
(1)求抛物线的函数表达式及点D的坐标;
(2)若四边形BCEF为矩形,CE=3.点M以每秒1个单位的速度从点C沿CE向点E运动,同时点N以每秒2个单位的速度从点E沿EF向点F运动,一点到达终点,另一点随之停止.当以M、E、N为顶点的三角形与△BOC相似时,求运动时间t的值;
(3)抛物线的对称轴与x轴交于点P,点G是点P关于点D的对称点,点Q是x轴下方抛物线图象上的动点.若过点Q的直线l:y=kx+m(|k|)与抛物线只有一个公共点,且分别与线段GA、GB相交于点H、K,求证:GH+GK为定值.
【分析】(1)二次函数表达式可设为:y=ax2+bx+3,将A(1,0)、B(4,0)代入y=ax2+bx+3,解方程可得a和b的值,再利用顶点坐标公式可得点D的坐标;
(2)根据t秒后点M的运动距离为CM=t,则ME=3﹣t,点N的运动距离为EN=2t.分两种情形,当△EMN∽△OBC时,得,解得t=;当△EMN∽△OCB时,得,解得t=;
(3)首先利用中点坐标公式可得点G的坐标,利用待定系数法求出直线AG和BG的解析式,再根据直线l:y=kx+m与抛物线图象只有一个公共点,联立两函数解析式,可得Δ=0,再求出点H和k的横坐标,从而解决问题.
【解答】解:(1)设二次函数表达式为:y=ax2+bx+3,
将A(1,0)、B(4,0)代入y=ax2+bx+3得:
,
解得,,
∴抛物线的函数表达式为:,
又∵=,==,
∴顶点为D;
(2)依题意,t秒后点M的运动距离为CM=t,则ME=3﹣t,点N的运动距离为EN=2t.
①当△EMN∽△OBC时,
∴,
解得t=;
②当△EMN∽△OCB时,
∴,
解得t=;
综上得,当或时,以M、E、N为顶点的三角形与△BOC相似;
(3)∵点关于点D的对称点为点G,
∴,
∵直线l:y=kx+m与抛物线图象只有一个公共点,
∴只有一个实数解,
∴Δ=0,
即:,
解得:,
利用待定系数法可得直线GA的解析式为:,直线GB的解析式为:,
联立,结合已知,
解得:xH=,
同理可得:xK=,
则:GH==,GK==×,
∴GH+GK=+×=,
∴GH+GK的值为.
【点评】本题是二次函数综合题,主要考查了待定系数法求函数解析式,相似三角形的判定与性质,函数与方程的关系,一元二次方程根的判别式等知识,联立两函数关系求出点H和K的横坐标是解题的关键,属于中考压轴题.
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