初中数学 · 动态几何实验室

边邻角存在性

已知边 AB 与它旁边的角 ∠PAB = α —— P 的轨迹:从 A 出发、与 AB 成 α 的两条射线
∠PAB = α ⟺ P 在射线(A,方向 θ₀ ± α)上 | tan α = |(k₂−k₁)/(1+k₁k₂)|
模型同源真题 2024·福建福州 ★★★★☆
如图,A(−3, 0)、B(1, 2),∠PAB = 45°,点 P 在 y 轴上且在 x 轴下方。则点 P 的坐标为 ______。
实验台 · 两条射线找交点
拖 A、B 换边,拖绿色角度柄 H 绕 A 旋转调 α(整度吸附),P 在 y 轴上滑动磁吸候选点 —— 命中即亮角标
⇄ 拖 动 我

◈ 实时观测

∠PAB = α—
P 坐标—
当前判定—
上方射线候选—
下方射线候选—
候选总数—
角在边的邻侧 —— 轨迹是射线,不是圆
∠PAB = α ⟺ P 在从 A 出发、与 AB 成 α 的射线上(上下各一条)
斜率表达:k(AP) = tan(θ₀ ± α),与约束线联立即得候选;射线有方向 —— 朝向打不到约束线时无解
口诀:邻角作射线,方向看象限;斜率正切算,交点细检验
实验台 · 约束线不一定竖直
拖 A、B、角度柄 H,切换约束线(y 轴 / x = 3 / y = 2)—— 射线有方向:背对约束线时无解,存在性一目了然

◈ 实时观测

约束线—
上方射线—
下方射线—
有效候选—
P 坐标—
射线是「有方向的线」:s > 0 才算命中
候选 = 射线 ∩ 约束线,且交点必须在射线正方向上
联立后若解出参数 s ≤ 0,说明交在「射线的反向延长线」上 —— 不是解!这是存在性讨论最常见的多解陷阱
口诀:联立先看方向,负 s 统统让行

中考真题(冲刺)

围绕「邻角作射线 · 正切算斜率 · 方向定存在」· 做完先在实验台拖一拖验证

🏆 通关进度:0 / 6
第 1 关单选题正切和角★★☆☆☆
2024·黑龙江绥化
A(−3, 0),B(1, 2),点 P 在 y 轴正半轴上,且 ∠PAB = 45°,则点 P 的坐标为( )
-4-3-2-112-112345678910Oxy45°A(−3, 0)B(1, 2)P ?k = tan(θ₀+45°) = 3
A.(0, 3)
B.(0, 9)
C.(0, 6)
D.(0, −1)
答案:B((0, 9))
tan θ₀ = kAB = 1/2,P 在 AB 上方侧 ⟹ kAP = tan(θ₀+45°) = (1/2+1)/(1−1/2) = 3 ⟹ y = 3×3 = 9,P(0, 9)。
⚠️ 易错:和角公式分母是 1 − k₁k₂,不是 1 + k₁k₂;先判断 P 在 AB 的哪一侧再决定 ±。
第 2 关填空题正切差角★★☆☆☆
2024·黑龙江绥化
仍取 A(−3, 0),B(1, 2)。点 P 在 y 轴上且位于 x 轴下方,∠PAB = 45°,则点 P 的纵坐标为 ______。
-4-3-2-112-2-1123Oxy45°A(−3, 0)B(1, 2)P ?
答案:−1
下方射线:kAP = tan(θ₀−45°) = (1/2−1)/(1+1/2) = −1/3 ⟹ y = 3×(−1/3) = −1,P(0, −1)。
⚠️ 易错:差角公式分母变 1 + k₁k₂;斜率为负说明射线向右下方走,交 y 轴于负半轴,合理。
第 3 关填空题竖直射线无解★★★☆☆
2024·黑龙江绥化
A(−1, 0),B(0, 1),点 P 在 y 轴上,∠PAB = 45°,则满足条件的点 P 有 ______ 个。
-2-11-112Oxy45°45°A(−1, 0)B(0, 1)P(0, 0)竖直射线 x=−1 ∥ y 轴
答案:1
θ₀ = 45°。θ₀+45° = 90°:射线竖直向上(x = −1),与 y 轴平行打不到;θ₀−45° = 0°:水平射线 y = 0,交 y 轴于 (0, 0)。共 1 个。
⚠️ 易错:斜率不存在(竖直)的情形正切公式失效(分母为 0),必须单独讨论 —— 这也是出题人最爱的暗坑。
第 4 关填空题方向判存在★★★☆☆
2024·黑龙江绥化
A(−2, 0),B(0, 2),点 P 在 y 轴上,∠PAB = 60°,则满足条件的点 P 有 ______ 个。
-3-2-11-2-1123OxyA(−2, 0)B(0, 2)105° 朝左:无解P
答案:1
θ₀ = 45°。θ₀+60° = 105° > 90°:射线朝左上走,永远碰不到右边的 y 轴,无解;θ₀−60° = −15°:朝右下,交 y 轴于 (0, −2tan15°)。共 1 个。
⚠️ 易错:射线 ≠ 直线!方向角超过 90°(或小于 −90°)时朝左,约束线若在右侧必无解 —— 先判方向再联立。
第 5 关解答题正切公式推导★★★★☆
2024·黑龙江绥化
已知直线 AB 的斜率为 k₁,直线 AP 的斜率为 k₂(均存在),且 ∠PAB = α。请说明:tan α = |(k₂ − k₁)/(1 + k₁k₂)|。
αAP:k₂ = tan θ₂AB:k₁ = tan θ₁Aα = θ₂ − θ₁ ⟹ tan α = (k₂−k₁)/(1+k₁k₂)
说明(倾斜角差)
设两直线的倾斜角分别为 θ₁、θ₂,则 k₁ = tan θ₁,k₂ = tan θ₂,且 α = |θ₂ − θ₁|(或其补角,正切同值)。
tan α = |tan(θ₂−θ₁)| = |(tan θ₂ − tan θ₁)/(1 + tan θ₁ tan θ₂)| = |(k₂ − k₁)/(1 + k₁k₂)|。
⚠️ 易错:绝对值不能丢(α 是几何角,非负);1 + k₁k₂ = 0 时两线垂直,α = 90°,正切不存在 —— 对应分母为零,逻辑自洽。
第 6 关探究题双解 + 临界★★★★★
2024·黑龙江绥化
A(−1, 0),B(1, 1),点 P 在 y 轴上,∠PAB = α。
(1)当 α = 45° 且 P 在 AB 上方侧时,P 的纵坐标为 ______;
(2)当 α = 45° 时另一候选点的纵坐标为 ______;
(3)当 α = 90° 时,满足条件的点 P 有 ______ 个。
-2-112-1123OxyA(−1, 0)B(1, 1)P₁(0, 3)P₂(0, −1/3)
(1)
(2)
(3)
答案:(1)3(2)−1/3(3)1
tan θ₀ = 1/2。
(1)tan(θ₀+45°) = 3 ⟹ y = 1×3 = 3,P(0, 3);
(2)tan(θ₀−45°) = −1/3 ⟹ y = −1/3,P(0, −1/3);
(3)α = 90° ⟺ AP ⊥ AB:方向 (1,−2) 朝右 ⟹ 交 y 轴于 (0, −2);方向 (−1,2) 朝左,打不到 y 轴 ⟹ 只有 1 个。
⚠️ 易错:垂直有两条方向相反的射线,别默认都有解;「y 轴在 A 的右侧」决定了只有朝右的射线能命中。
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