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本试卷来源于网络。第18-20题经逐题推敲确认后给出完整解析,其余试题以图片版呈现,供教研参考。广邑教育 · 贯通班教学平台
🔍 深度解析 · 第18-20题
以下三题为全卷的核心难题,经学生口述复原后逐题验证并给出完整解法。
第 18 题 圆与切线 · 尺规作图
如图,点 $C$ 为以 $AB$ 为直径的 $\odot O$ 上一点,连接 $OC$ 并延长至 $D$ 使 $\angle CBD = \angle ACO$。
(1) 求证:$BD$ 是 $\odot O$ 的切线。
(2) 若 $CD = 4$,$BD = 6$,求 $BC$ 的长。
(3) 通过尺规作图,作点 $C$ 关于直线 $AB$ 的对称点 $P$(保留作图痕迹,不用说明做法)。
图:以 $AB$ 为直径的 $\odot O$,点 $C$、$D$ 位置关系
解:(1) 证明切线
∵ $OA = OC$
∴ $\angle OAC = \angle OCA$
∵ $\angle CBD = \angle OCA$
∴ $\angle CBD = \angle OAC$
∵ $AB$ 为直径
∴ $\angle ACB = 90^{\circ}$
∴ $\angle CAB = \angle CBD$
∴ $\angle ABD = 90^{\circ}$
∵ $OB$ 为半径,$\angle OBD = 90^{\circ}$
∴ $BD$ 与 $\odot O$ 相切。
解:(2) 求 $BC$ 的长
设 $OB = OC = r$
∵ $\triangle BOD$ 为直角三角形
∴ $OD^2 = OB^2 + BD^2$
∴ $(r + 4)^2 = r^2 + 6^2$,解得 $r = \dfrac{5}{2}$
∴ $OD = \dfrac{13}{2}$
作 $CH \perp BD$ 交 $BD$ 于点 $H$
∵ $\angle CHD = \angle OBD = 90^{\circ}$,$\angle D = \angle D$
∴ $\triangle CHD \sim \triangle OBD$
∴ $\dfrac{CH}{OB} = \dfrac{CD}{OD} = \dfrac{HD}{BD}$
∴ $CH = \dfrac{20}{13}$,$HD = \dfrac{30}{13}$
∵ $\triangle BCH$ 为直角三角形
∴ $BC = \sqrt{CH^2 + HD^2} = \sqrt{\left(\dfrac{20}{13}\right)^2 + \left(\dfrac{30}{13}\right)^2} = \dfrac{10\sqrt{13}}{13}$
解:(3) 尺规作图
如图所示,点 $P$ 即为所求。
图 (3):点 $C$ 关于直线 $AB$ 的对称点 $P$(尺规作图)
第 19 题 充电站收支平衡 · 二次函数最值
随着国家的大力支持,国产电车蓬勃发展,充电站也成为了不可或缺的一部分。远光的某一充电站收入 $y$ 与充电汽车车辆数 $x$ 之间关系如下表:
| $x$(辆) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| $y$(元) | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 |
该充电站的成本为 $w$,且满足 $w = \dfrac{1}{4}x^2 + 20x + 500$。
(1) 根据上表中的数据,求 $y$ 与 $x$ 的函数关系式,并求出当 $x=40$ 时,收入为多少?
(2) 当收入与成本相同时,达到收支平衡,求此时 $x$ 的值,则该充电站收入 $y$ 与 $x$ 的关系式变更为?
(3) 由于新产品的迭代,电车的电池容量增大,单次充电费用也随之增加,远光充电站收入 $y$ 与汽车车辆数的解析式变为 $y = mx$,远光充电站成本与汽车车辆数的解析式不变;当汽车为 $80$ 辆时,有净收益最大值,请写出一个 $m$ 的值,并说明理由。(净收益 = 收入 - 成本)
解:(1) 求 $y$ 与 $x$ 的关系式
由表格可知,$y$ 与 $x$ 成正比例关系,设 $y = kx$,代入 $x=1$,$y=50$ 得 $k=50$,∴ $y = 50x$。
当 $x=40$ 时,$y = 50 \times 40 = 2000$。
答:收入为 $2000$ 元。
解:(2) 收支平衡
令 $y = w$,即 $50x = \dfrac{1}{4}x^2 + 20x + 500$,
整理得 $\dfrac{1}{4}x^2 - 30x + 500 = 0$,
两边乘以 $4$ 得 $x^2 - 120x + 2000 = 0$,
解得 $x=100$ 或 $x=20$(舍去)。
经检验 $x=100$ 符合题意,此时收入 $y$ 与 $x$ 的关系式仍为 $y = 50x$(不变)。
解:(3) 净收益最大值
净收益 $= y - w$
$= mx - \left(\dfrac{1}{4}x^2 + 20x + 500\right)$
$= -\dfrac{1}{4}x^2 + (m - 20)x - 500$
当 $x=80$ 时,有最大值,
则对称轴 $x = -\dfrac{m-20}{2 \times (-\frac{1}{4})} = 2(m-20) = 80$,
解得 $m = 60$。
理由:二次函数开口向下,顶点横坐标即为最大值点。
第 20 题 k 倍四边形(新定义)
定义:在凸四边形 $ABCD$ 中,若 $BD$ 平分 $AC$,且 $\dfrac{PD}{PB} = k$($k \geq 1$),则称四边形 $ABCD$ 为 $k$ 倍四边形。
(1) ① 如图,在 $\square ABCD$ 中,点 $E$ 为 $BP$ 中点,求 $k$ 倍四边形 $AECD$ 中 $k$ 的值。
② 若 $\dfrac{DP}{EP} = k$,求 $\dfrac{S_{\triangle ACD}}{S_{\triangle ACE}}$。
图 (1):$\square ABCD$ 与 $k$ 倍四边形 $AECD$
解:(1) ① 求 $k$ 的值
∵ 四边形 $ABCD$ 为平行四边形
∴ $AP = CP$,$BP = PD$
∵ $E$ 为 $BP$ 中点
∴ $BE = EP = \dfrac{1}{2}BP = \dfrac{1}{2}PD$
∵ 四边形 $AECD$ 为 $k$ 倍四边形
∴ $k = \dfrac{DP}{PE} = \dfrac{DP}{\frac{1}{2}DP} = 2$
解:(1) ② 面积比
如图,分别过点 $D$、$E$ 作 $AC$ 的垂线,垂足分别为点 $F$、$G$
∵ $\angle EPG = \angle DPF$,$\angle EGP = \angle DFP = 90^{\circ}$
∴ $\triangle EGP \sim \triangle DFP$
∴ $\dfrac{DF}{EG} = \dfrac{DP}{EP} = k$
∴ $\dfrac{S_{\triangle ACD}}{S_{\triangle ACE}} = \dfrac{\frac{1}{2} \cdot AC \cdot DF}{\frac{1}{2} \cdot AC \cdot EG} = k$
图 (1)②:垂足相似证明面积比
(2) 在 $k$ 倍四边形 $ABCD$ 中,$\angle BDC = 2\angle ABD$,$AP = PC$,$BP > PD$,$BD = 4CD$,求 $k$ 的值。
图 (2):$k$ 倍四边形已知条件示意图
法一:大角减半
∵ $AP = PC$,$\angle APB = \angle CPE$
延长 $BP$ 至点 $E$,∴ $\triangle APB \cong \triangle CPE$($AAS$)
使 $DE = DC$,连接 $CE$
∴ $BP = PE$
则 $\angle DCE = \angle E$,$\angle BDC = 2\angle E$
∵ $BD = 4CD$
又 $\angle BDC = 2\angle ABD$
设 $CD = DE = a$,则 $BD = 4a$,$BE = 5a$
∴ $k = \dfrac{BP}{PD} = \dfrac{5}{2}$
法二:小角加倍
∵ $\angle APF = \angle CPD$,$AP = PC$
过点 $A$ 作 $CD$ 的平行线交 $BD$ 于点 $F$,
∴ $\triangle APF \cong \triangle CPD$($AAS$)
∴ $AF = CD$
则 $\angle AFD = \angle BDC = 2\angle ABD$
设 $CD = a$,则 $BF = AF = CD$
∵ $\angle AFD = \angle ABD + \angle BAF$
∵ $BD = 4CD$
∴ $\angle ABD = \angle BAF$
∴ $BD = 4a$
∴ $FD = BD - BF = 3a$
$PF = PD = \dfrac{3}{2}a$
$BP = BF + PF = \dfrac{5}{2}a$
∴ $k = \dfrac{BP}{PD} = \dfrac{5}{2}$
图 (2):大角减半法与小角加倍法
(3) 若已知 $C$ 点在射线 $BM$ 上,连接 $AC$,$D$ 为平面上一点,连接 $BD$,$BD$ 平分 $AC$,$\angle BAC = \angle DAC$,$\angle ABM = 90^{\circ}$,且四边形 $ABCD$ 为 2 倍四边形,求 $\tan \angle ACD$。
图 (3):直角条件下的 2 倍四边形(两种情况)
法一:作垂直,8字相似 + 垂直相似
∵ $\angle BAC = \angle DAC$,∴ $\angle 1 = \angle 2$
情况①:$\dfrac{BE}{DE}=2$ 时,设 $BE=2$,$DE=1$,
过点 $B$ 作 $BG \perp AC$,过点 $D$ 作 $DH \perp AC$,
∴ $\triangle ABG \sim \triangle ADH$
∴ $\dfrac{AG}{AH} = \dfrac{BG}{DH} = \dfrac{2}{1}$,$AG = 2AH$
∵ $\angle BEG = \angle DEH$
∴ $\triangle BEG \sim \triangle DEH$
设 $EH = x$,则 $EG = 2x$
∴ $\dfrac{BG}{DH} = \dfrac{EG}{EH} = \dfrac{BE}{DE} = \dfrac{2}{1}$
∴ $AG = 2 + 2x$,$AH = 2 - x$
∴ $2 + 2x = 2(2 - x)$
∵ $BD$ 平分 $AC$,即 $E$ 为 $AC$ 中点
$x = \dfrac{1}{2}$
又 $\angle ABC = 90^{\circ}$
∴ $BE = \dfrac{1}{2}AC$,∴ $CH = 2 + x = \dfrac{5}{2}$
∴ $BE = AE = CE = 2$
$DH = \sqrt{1^2 - (\frac{1}{2})^2} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}$
∴ $\tan \angle ACD = \dfrac{DH}{CH} = \dfrac{\sqrt{3}}{5}$
情况②:$\dfrac{DE}{BE}=2$ 时,设 $BE=2$,$DE=4$
与①同理:$\triangle BEG \sim \triangle DEH$
∴ $\dfrac{BG}{DH} = \dfrac{EG}{EH} = \dfrac{BE}{DE} = \dfrac{1}{2}$
与①同理:$BE = \dfrac{1}{2}AC$,∴ $BE = AE = CE = 2$
与①同理:$\triangle ABG \sim \triangle ADH$
∴ $\dfrac{AG}{AH} = \dfrac{BG}{DH} = \dfrac{1}{2}$
设 $EG = x$,则 $EH = 2x$
∴ $AG = 2 - x$,$AH = 2 + 2x$
∴ $2 + 2x = 2(2 - x)$,$x = \dfrac{1}{2}$
∴ $CH = 2 - 2x + 1$
$DH = \sqrt{14 - \sqrt{15}}$
∴ $\tan \angle ACD = \dfrac{DH}{CH} = \sqrt{15}$
综上:$\tan \angle ACD = \dfrac{\sqrt{3}}{5}$ 或 $\sqrt{15}$
图 (3) 解析:垂直相似 + 8字模型的两种情况
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