中考数学专题复习专题48中考数学数形结合思想(教师版含解析)

1、中考专题 48 中考专题数学数形结合思想数与形是数学中的两个最古老，也是最基本的研究对象，它们在一定条件下可以相互转化。中学数学研究的对象可分为数和形两大部分，数与形是有联系的，这个联系称之为数形结合，或形数结合。作为一种数学思想方法，数形结合的应用大致又可分为两种情形：或者借助于数的精确性来阐明形的某些属性，或者借助形的几何直观性来阐明数之间某种关系，即数形结合包括两个方面：第一种情形是“以数解形”，而第二种情形是“以形助数”。 “以数解形”就是有些图形太过于简单，直接观察却看不出什么规律来，这时就需要给图形赋值，如边长、角度等。1. 数形结合思想的含义数形结合思想是指从几何直观的角度, 利

2、用几何图形的性质研究数量关系, 寻求代数问题的解决方法( 以形助数 ), 或利用数量关系来研究几何图形的性质, 解决几何问题 ( 以数助形 ) 的一种数学思想. 数形结合思想使数量关系和几何图形巧妙地结合起来，使问题得以解决。2. 数形结合思想应用常见的四种类型(1) 实数与数轴。实数与数轴上的点具有一一对应关系, 借助数轴观察数的特点, 直观明了。(2) 在解方程 ( 组) 或不等式 ( 组) 中的应用。利用函数图象解决方程问题时, 常把方程根的问题看作两个函数图象的交点问题来解决; 利用数轴或函数图象解有关不等式( 组) 的问题直观 ,形象 , 易于找出不等式( 组)解的公共部分或判断不等

3、式组有无公共解。(3) 在函数中的应用。借助于图象研究函数的性质是一种常用的方法, 函数图象的几何特征与数量特征紧密结合 , 体现了数形结合的特征与方法。(4) 在几何中的应用。对于几何问题, 我们常通过图形, 找出边、角的数量关系,通过边、角的数量关系, 得出图形的性质等。3. 数形结合思想解题方法“数”和“形”是数学中两个最基本的概念, 每一个几何图形中都蕴含着与它们的形状、大小、位置密切相关的数量关系；反之, 数量关系又常常可以通过几何图形做出直观地反映和描述. 数形结合的实质就是将抽象的数学语言与直观的图形结合起来, 使抽象思维和形象思维结合起来,在解决代数问题时, 想到它的图形 ,

4、从而启发思维 , 找到解题之路；或者在研究图形时,利用代数的知识, 解决几何的问题. 实现了抽象概念与具体图形的联系和转化, 化难为易 , 化抽象为直观. 【经典例题1】(2020 年?遵义 ) 构建几何图形解决代数问题是“数形结合”思想的重要性，在计算tan15 时，如图在 rtacb中，c90，abc30，延长cb使bdab， 连接ad， 得d15， 所以 tan15 =?=12+3=2-3(2+3)(2-3)= 2- 3类比这种方法，计算tan22.5 的值为 ( ) a 2 + 1 b 2 - 1 c 2d12【标准答案】b 【分析】在rtacb中，c90，abc 45，延长cb使bd

5、ab，连接ad，得d22.5 ，设acbc1，则abbd= 2，根据 tan22.5 =?计算即可【答案剖析】在rtacb中，c90，abc 45，延长cb使bdab，连接ad，得d22.5 ，设acbc1，则abbd= 2，tan22.5 =?=11+2= 2 - 1 【知识点练习】(2019 ?湖北省仙桃市) 不等式组的解集在数轴上表示正确的是( ) a bcd【标准答案】c 【解答】解：解不等式x1 0 得 x1，解不等式52x1 得 x2，则不等式组的解集为1x2 【经典例题2】 (2020 年?济宁 ) 数形结合是解决数学问题常用的思想方法如图， 直线yx+5 和直线yax+b相交于

6、点p，根据图象可知，方程x+5ax+b的解是 ( ) ax20 bx5 cx25 dx15 【标准答案】a 【分析】两直线的交点坐标为两直线答案剖析式所组成的方程组的解【答案剖析】直线yx+5 和直线yax+b相交于点p(20 ，25) 直线yx+5 和直线yax+b相交于点p为x20【知识点练习】(2020 年株洲模拟 ) 直线 y=k1x+b1(k10)与 y=k2x+b2(k20) 相交于点 ( 2，0) ，且两直线与y 轴围城的三角形面积为4，那么 b1b2等于【标准答案】4 【答案剖析】本题考查了一次函数与坐标轴的交点以及数形结合思想的应用解决此类问题关键是仔细观察图形，注意几个关键

7、点( 交点、原点等 ) ，做到数形结合如图，直线y=k1x+b1(k10) 与 y 轴交于 b点，则 ob=b1，直线 y=k2x+b2(k20)与 y 轴交于 c，则 oc= b2， abc的面积为4，oa ?ob+=4，+=4，解得： b1b2=4【经典例题3】(2020 年通化模拟 ) 在数学兴趣小组活动中，小明进行数学探究活动，将边长为2 的正方形abcd与边长为2的正方形aefg 按图 1 位置放置， ad与 ae在同一直线上，ab与 ag在同一直线上(1) 小明发现dg be ，请你帮他说明理由(2) 如图 2，小明将正方形abcd 绕点 a逆时针旋转，当点b恰好落在线段dg上时，

8、请你帮他求出此时be的长(3) 如图 3，小明将正方形abcd 绕点 a继续逆时针旋转，线段dg与线段 be将相交，交点为h，写出 ghe与 bhd面积之和的最大值，并简要说明理由【标准答案】见答案剖析。【答案剖析】(1) 四边形abcd 和四边形aefg都为正方形，ad=ab ， dag= bae=90 ， ag=ae ，在 adg和 abe中， adg abe(sas) ， agd= aeb ，如图 1 所示，延长eb交 dg于点 h，在 adg中， agd+ adg=90 ， aeb+ adg=90 ，在 edh中， aeb+ adg+ dhe=180 ， dhe=90 ，则 dg be

9、 ；(2) 四边形abcd和四边形 aefg都为正方形，ad=ab ， dab= gae=90 ， ag=ae ， dab+ bag= gae+ bag ，即 dag= bae ，在 adg和 abe中， adg abe(sas) ，dg=be ，如图 2，过点 a作 am dg交 dg于点 m ， amd= amg=90 ，bd为正方形abcd 的对角线， mda=45 ，在 rtamd 中， mda=45 ，cos45=，ad=2，dm=am=，在 rtamg 中，根据勾股定理得：gm=，dg=dm+gm= +，be=dg=+；(3) ghe 和 bhd面积之和的最大值为6，理由为：对于

10、egh ，点 h在以 eg为直径的圆上，当点 h与点 a重合时， egh 的高最大；对于 bdh ，点 h在以 bd为直径的圆上，当点 h与点 a重合时， bdh的高最大，则 ghe和 bhd面积之和的最大值为2+4=6【知识点练习】(2020 年山东日照模拟) 问题背景：我们学习等边三角形时得到直角三角形的一个性质：在直角三角形中，如果一个锐角等于30，那么它所对的直角边等于斜边的一半即：如图1，在rtabc中， acb=90 ， abc=30 ，则： ac= ab探究结论：小明同学对以上结论作了进一步研究(1) 如图 1，连接 ab边上中线 ce，由于 ce= ab ，易得结论：ace为等

11、边三角形；be与 ce之间的数量关系为(2) 如图 2，点 d是边 cb上任意一点，连接ad ，作等边 ade ，且点 e在 acb的内部，连接be 试探究线段 be与 de之间的数量关系，写出你的猜想并加以证明(3) 当点 d为边 cb延长线上任意一点时，在(2) 条件的基础上，线段be与 de之间存在怎样的数量关系？请直接写出你的结论拓展应用：如图3，在平面直角坐标系xoy 中，点 a的坐标为 ( ，1) ，点 b是 x 轴正半轴上的一动点，以 ab为边作等边 abc ，当 c点在第一象限内，且b(2，0) 时，求 c点的坐标【标准答案】见答案剖析。【解答】探究结论(1) 如图 1 中，

12、acb=90 ， b=30， a=60，ac= ab=ae=eb ， ace是等边三角形，ec=ae=eb ，故标准答案为ec=eb (2) 如图 2中，结论： ed=eb 理由：连接pe acp ， ade都是等边三角形，ac=ad=de，ad=ae ， cap= dae=60 ， cad= pae ， cad pae ， acd= ape=90 ，epab ， pa=pb ，ea=eb ， de=ae ，ed=eb (3) 当点 d为边 cb延长线上任意一点时，同法可证：ed=eb ，故标准答案为ed=eb 拓展应用：如图3 中，作 ah x 轴于 h，cfob于 f，连接 oa a(，

13、1) ， aoh=30 ，由(2) 可知， co=cb ，cfob ，of=fb=1 ，可以假设c(1，n)，oc=bc=ab，1+n2=1+(+2)2，n=2+，c(1，2+) 一、选择题1(2020 年?温州 ) 如图，在离铁塔150 米的a处，用测倾仪测得塔顶的仰角为，测倾仪高ad为 1.5 米，则铁塔的高bc为( ) a(1.5+150tan )米b(1.5 +150?) 米c(1.5+150sin )米d(1.5 +150?) 米【标准答案】a 【分析】 过点a作aebc，e为垂足， 再由锐角三角函数的定义求出be的长，由bcce+be即可得出结论【答案剖析】过点a作aebc，e为垂

14、足，如图所示：则四边形adce为矩形，ae150，cead1.5 ，在abe中， tan =?=?150，be150tan ，bcce+be(1.5+150tan )(m) 2(2020 年恩施州模拟) 如图， 在平行四边形abcd中，efab交 ad于 e，交 bd于 f，de ：ea=3：4，ef=3 ，则 cd的长为 ( ) a. 4 b. 7 c. 3 d. 12 【标准答案】b 【答案剖析】此题考查了平行线分线段成比例定理与平行四边形的性质此题难度不大，解题的关键是注意数形结合思想的应用de：ea=3 ：4，de：da=3 ：7 efab ，ef=3，解得： ab=7 ，四边形abc

15、d是平行四边形，cd=ab=7 故选 b3(2020 年济南模拟 ) 如图，抛物线y=2x2+8x6 与 x 轴交于点a、b，把抛物线在x 轴及其上方的部分记作 c1，将 c1向右平移得c2， c2与 x 轴交于点b， d 若直线y=x+m与 c1、c2共有 3 个不同的交点，则m的取值范围是 ( ) a2m b 3m c 3m 2 d 3m 【标准答案】d 【答案剖析】本题主要考查抛物线与x 轴交点以及二次函数图象与几何变换的知识，解答本题的关键是正确地画出图形，利用数形结合进行解题，此题有一定的难度令 y=2x2+8x6=0，即 x24x+3=0，解得 x=1 或 3，则点 a(1，0)

16、，b(3，0) ，由于将 c1向右平移2 个长度单位得c2，则 c2答案剖析式为y=2(x 4)2+2(3 x5) ，当 y=x+m1与 c2相切时，令 y=x+m1=y=2(x 4)2+2，即 2x215x+30+m1= 0，=8m115=0，解得 m1=，当 y=x+m2过点 b时，即 0=3+m2，m2=3，当 3m 时直线 y=x+m与 c1、 c2共有 3 个不同的交点。二、填空题4(2020 年乌鲁木齐模拟) 如图，抛物线y=ax2+bx+c 的对称轴是x=1且过点 (，0) ，有下列结论：abc0； a2b+4c=0； 25a10b+4c=0； 3b+2c0； a bm(am b

17、)；其中所有正确的结论是( 填写正确结论的序号) 【标准答案】【答案剖析】本题考查的是二次函数图象与系数的关系，掌握二次函数的性质、灵活运用数形结合思想是解题的关键，解答时，要熟练运用抛物线的对称性和抛物线上的点的坐标满足抛物线的答案剖析式由抛物线的开口向下可得：a0，根据抛物线的对称轴在y 轴左边可得： a， b 同号，所以b0，根据抛物线与y 轴的交点在正半轴可得：c0，abc0，故正确；直线 x=1 是抛物线y=ax2+bx+c(a 0)的对称轴，所以=1，可得 b=2a，a2b+4c=a4a+2=3a+4c，a0， 3a0， 3a+4c 0，即 a 2b+4c 0，故错误；抛物线y=a

18、x2+bx+c 的对称轴是x=1且过点 (，0) ，抛物线与x 轴的另一个交点坐标为(，0)，当 x=时， y=0，即，整理得： 25a10b+4c=0，故正确；b=2a，a+b+c0，即 3b+2c0，故错误；x=1 时，函数值最大，ab+cm2amb+c(m 1)，abm(am b) ，所以正确。故标准答案为：5(2020 年?泰安 ) 如图，某校教学楼后面紧邻着一个山坡，坡上面是一块平地bcad，bead，斜坡ab长 26m，斜坡ab的坡比为12：5为了减缓坡面，防止山体滑坡，学校决定对该斜坡进行改造经地质人员勘测，当坡角不超过50时，可确保山体不滑坡如果改造时保持坡脚a不动，则坡顶b沿

19、bc至少向右移m时，才能确保山体不滑坡( 取 tan50 1.2) 【标准答案】10【分析】在bc上取点f，使fae50，作fhad，根据坡度的概念求出be、ae，根据正切的定义求出ah，结合图形计算，得到标准答案【答案剖析】在bc上取点f，使fae50，过点f作fhad于h，bfeh，bead，fhad，四边形behf为矩形，bfeh，befh，斜坡ab的坡比为12：5，?=125，设be12x，则ae5x，由勾股定理得，ae2+be2ab2，即 (5x)2+(12x)2262，解得，x2，ae10，be24，fhbe24，在 rtfah中， tan fah=?，ah=?50 = 20，bf

20、ehahae10，坡顶b沿bc至少向右移10m时，才能确保山体不滑坡. 6(2020 年济南模拟 ) 如图，在菱形abcd 中， ab=6 ， dab=60 ， ae分别交 bc 、 bd于点 e、f，ce=2 ，连接 cf，以下结论：abf cbf ；点 e到 ab的距离是2； tan dcf=； abf的面积为其中一定成立的是 (把所有正确结论的序号都填在横线上) 【标准答案】【答案剖析】此题考查了四边形综合题，关键是根据菱形的性质、等边三角形的判定与性质以及全等三角形的判定与性质分析此题难度较大，注意掌握辅助线的作法，注意数形结合思想的应用菱形 abcd ，ab=bc=6 ， dab=6

21、0 ，ab=ad=db ， abd= dbc=60 ，在 abf与 cbf中， abf cbf(sas) ，正确；过点 e作 eg ab ，过点 f作 mh cd ，mh ab ，如图：ce=2，bc=6 ， abc=120 ，be=62=4，eg ab ，eg= 2，点 e到 ab的距离是2，故正确；be=4，ec=2 ，sbfe：s fec=4：2=2：1，sabf：s fbe=3：2， abf的面积为 = ，故错误；，=，fm=，dm=，cm=dc dm=6 ，tan dcf=，故正确。三、解答题7.(2019 ?湖南湘西州 ) 解不等式组：并把解集在数轴上表示出来【标准答案】见答案剖析

22、。【解答】解不等式x 21 得x3，解不等式4x+5x+2，得：x 1，则不等式组的解集为1x3，将解集表示在数轴上如下：8. 我们知道： 根据二次函数的图象，可以直接确定二次函数的最大( 小) 值；根据“两点之间，线段最短”，并运用轴对称的性质，可以在一条直线上找到一点，使得此点到这条直线同侧两定点之间的距离之和最短这种“数形结合”的思想方法，非常有利于解决一些实际问题中的最大( 小) 值问题请你尝试解决一下问题：(1) 在图 1中，抛物线所对应的二次函数的最大值是 _. (2) 在图 2中，相距 3km的 a、b两镇位于河岸 ( 近似看做直线cd)的同侧，且到河岸的距离ac=1千米， bd

23、=2千米，现要在岸边建一座水塔，直接给两镇送水，为使所用水管的长度最短，请你：作图确定水塔的位置；求出所需水管的长度( 结果用准确值表示). (3) 已知 x+y=6，求的最小值？此问题可以通过数形结合的方法加以解决，具体步骤如下：如图 3 中，作线段ab=6 ，分别过点a、b，作 ca ab ，db ab ，使得 ca= _db= _. 在 ab上取一点p，可设 ap= _，bp= _. 的最小值即为线段_和线段 _长度之和的最小值，最小值为 _ 【标准答案】见答案剖析。【答案剖析】(1) 抛物线所对应的二次函数的最大值是4；(2) 如图所示，点p即为所求( 作法：延长ac到点 e，使 ce

24、=ac ，连接 be ，交直线cd于点 p，则点 p即为所求 . 说明：不必写作法和证明，但要保留作图痕迹；不连接pa不扣分； ( 延长 bd ，同样的方法也可以得到p点的位置 ) 过点 a作 afbd ，垂足为 f，过点 e作 eg bd ，交 bd的延长线于点g ，则四边形acdf 、cegd 都是矩形fd=ac=ce=dg=1，eg=cd=afab=3，bd=2 ，bf=bd-fd=1 ，bg=bd+dg=3，在 rtabf中， af2=ab2-bf2=8，af=2eg=2. 在 rtbeg中， be2=eg2+bg2=17，be=(cm). pa+pb的最小值为cm. 即所用水管的最短

25、长度为cm. (3) 图 3 所示， 作线段 ab=6，分别过点a、b，作 ca ab，db ab ，使得 ca=3 ，bd=5 ，在 ab上取一点p，可设 ap=x ，bp=y，的最小值即为线段 pc 和线段 pd 长度之和的最小值，作 c点关于线段ab的对称点c，连接cd，过 c点作 cedb ，交 bd延长线于点e，ac=be=3 ， db=5 ，ab=c e=6，de=8，. 最小值为10故标准答案为：4； x，y； pc ，pd ， 109.(2019 ?山东省滨州市 ) 如图，抛物线yx2+x+4 与y轴交于点a，与x轴交于点b，c，将直线ab绕点a逆时针旋转90，所得直线与x轴交

26、于点d(1) 求直线ad的函数答案剖析式；(2) 如图，若点p是直线ad上方抛物线上的一个动点当点p到直线ad的距离最大时，求点p的坐标和最大距离；当点p到直线ad的距离为时，求 sin pad的值【标准答案】(1)yx+4；(2) 点p的坐标是 (6 ，) ，最大距离是；， sin pad的值是或【解答】解：(1) 当x0 时，y4，则点a的坐标为 (0 ，4) ，当y 0 时， 0 x2+x+4，解得，x1 4，x28，则点b的坐标为 ( 4，0) ，点c的坐标为 (8 ，0) ，oaob4，obaoab 45，将直线ab绕点a逆时针旋转90得到直线ad，bad90，oad45，oda45

27、，oaod，点d的坐标为 (4 ，0) ，设直线ad的函数答案剖析式为ykx+b，得，即直线ad的函数答案剖析式为yx+4；(2) 作pnx轴交直线ad于点n，如右图所示，设点p的坐标为 (t，t2+t+4) ，则点n的坐标为 (t，t+4) ，pn( t2+t+4)( t+4)t2+t，pnx轴，pny轴，oadpnh 45，作phad于点h，则phn90，ph( t2+t) t(t 6)2+，当t6时，ph取得最大值，此时点p的坐标为 (6 ，) ，即当点p到直线ad的距离最大时，点p的坐标是 (6 ，) ，最大距离是；当点p到直线ad的距离为时，如右图所示，则t，解得，t12，t2 10，则p1的坐标为 (2 ，) ，p2的坐标为 (10 ，) ，当p1的坐标为 (2 ，) ，则p1a，sin p1ad；当p2的坐标为 (10 ，) ，则p2a，sin p2ad；由上可得， sin pad的值是或10 (2019 湖南湘西州 ) 如图，一次函数ykx+b的图象与反比例函数y的图象在第一象限交于点a(3 ，2) ，与y轴的负半轴交于点b，且ob4(1) 求函数y和ykx+b的答案剖析式；(2) 结合图象直接写出不等式组0kx+b的解集【标准答案】见答案剖析。【答案剖析】本题主要考查了反比例函数与一次函数交点问题，解题时注意