動點問題的幾何題應該怎麼答?
動態幾何問題解法指要
以運動中的幾何圖形為載體構建的綜合題稱動態幾何問題,其已成為各地市中考壓軸題的首選題型。由於這種能把三角、平幾、函式、方程等集於一身的題型靈活性強、難度較大,廣大考生均感棘手。今析解兩例,望對同學們有所啟迪。
動態幾何問題解法指要:
1. 考慮運動全貌,善於「動」中捕「靜」,並能以「靜」制「動」。對運動全過程的深刻把握,有助於抓住運動中的某些關鍵時刻(靜止),同時便於站在更高角度鳥瞰全域性,不致以偏概全。
2. 善於「數形結合」。以數折形,精確;以形論數,直觀。
例1. 已知:如圖所示,等邊三角形abc中,ab=2,點p是ab邊上的任意一點(點p可以與點a重合,但不與點b重合),過點p作pe⊥bc,垂足為e;過點e作ef⊥ac,垂足為f;過點f作fq⊥ab,垂足為q,設。
(1)寫出y與x之間的函式關係式;
(2)當bp的長等於多少時,點p與點q重合;
(3)當線段pe、fq相交時,寫出線段pe、ef、fq所圍成三角形的周長的取值範圍(不必寫出解題過程)。
分析:考慮運動全貌,明了運動變化趨勢,找到關鍵點,可以知曉如下情況:(參見圖2)
圖21. p與b重合時(假設能重合),e、b重合,f為ac中點,(見圖中四點);p與a重合時,e為bc中點,(見圖中四點);p**段ba上由b至a運動時,e從向運動,f從向運動,q從向運動,即p、q互相靠近;於是,ep、fq=直線的交點經歷由△abc外到ab邊上到△abc內的過程;
2. 如圖1所示為運動過程的乙個情形,借助三角函式容易由bp→be→ec→cf→af→aq完成過渡,找到y與x關係;
圖13. p、b重合,p、q重合,p、a重合是三個關鍵時刻,是分情況討論的基礎。
解:(1)在rt△bep中,
∴同理,
af=ac-cf=1+
aq=af×cos60°=
(2)如圖3,當p、q重合時,圖3∴
∴(3)如圖4,設三角形的周長為c圖4則
第(3)步解析:
易證∠oef=∠ofe=60°
則△oef為正三角形,求周長範圍轉為求3ef範圍,而
ef=ec×sin60°=
∵pe、fq相交時,
∴∴-1≤2-
∴例2. 如圖5,梯形abcd中,ad∥bc,∠abc=90°,ad=9,bc=12,ab=a,**段bc上任取一點p,鏈結dp,作射線pe⊥dp,pe與直線ab交於點e。
(1)試確定cp=3時,點e的位置;
(2)若設cp=x,be=y,試寫出y與自變數x的關係式;
(3)若**段bc上能找到不同的兩點,使按上述作法得到的點e都與點a重合,試求a的取值範圍。
圖5分析:隨著a值及點p在bc上位置的變化,運動過程中可能出現以下幾種狀態:
①圖7中,易分析得dp⊥bc時,cp=3,此時e與b重合;
②圖6、圖8、圖9中,均易得∠pdh=90°-∠dph=∠epb,從而△pdh∽△epb,進而利用比例線段確定y與x關係式;
③對於圖10,若e與a重合且∠epd=90°,則必有在以ad為直徑的圓上,亦即bc與此圓相交,由此可確定a的取值範圍,這體現了數形結合的優勢。
圖10解:(1)過d作dh⊥bc於h,則四邊形abhd為矩形,bh=ad=9
∴ch=12-9=3
∴當cp=3時,p與h重合,此時e與b重合
(2)無論點e在ba的延長線上,**段ab上或在ab的延長線上,都有
∠pdh=90°-∠dph=∠epb
故有△pdh∽△epb
∴,其中
pb=bc-pc=12-x
i:當0≤x<3時,
e在ab延長線上,pu=3-x ∴
ii:當3≤x<12時,
e在射線ba上,ph=x-3
∴(3)若**段bc上,e與a重合,又∠epd=90°
∴在以ad為直徑的圓上
即此圓與直線bc相交故有
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