备战2014中考数学专题讲座第20讲:动态几何之线动问题探讨.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流备战2014中考数学专题讲座第20讲:动态几何之线动问题探讨.精品文档.福州五佳教育锦元数学工作室 编辑数学因运动而充满活力,数学因变化而精彩纷呈。动态题是近年来中考的的一个热点问题,以运动的观点探究几何图形的变化规律问题,称之为动态几何问题,随之产生的动态几何试题就是研究,在几何图形的运动中,伴随着出现一定的图形位置、数量关系的“变”与“不变”性的试题,就其运动对象而言,有点动、线动、面动三大类,就其运动形式而言,有轴对称(翻折)、平移、旋转(滚动)等,就问题类型而言,有最值问题、面积问题、和差问题、定值问题和存在性问题等。解这类题目要“以
2、静制动”,即把动态问题,变为静态问题来解,而静态问题又是动态问题的特殊情况。以动态几何问题为基架而精心设计的考题,可谓璀璨夺目、精彩四射。1618讲,我们从运动对象的角度对轴对称(翻折)、平移、旋转(滚动)问题进行了探讨, 1921讲我们从运动对象的角度对点动、线动、面动问题进行探讨。线动问题就是在一些基本几何图形上,设计一个动线(包括平移和旋转),或由点动、面动形成线动,并线在运动变化的过程中产生的等量关系、变量关系、图形的特殊状态、图形间的特殊关系等进行研究。结合2013年全国各地中考的实例,我们从五方面进行动态几何之线动问题的探讨:(1)三角形中的线动问题;(2)四边形中的线动问题;(3
3、)圆中的线动问题;(4)平面直角坐标系中的直线的线动问题;(5)平面直角坐标系中曲线的线动问题。一、三角形中的线动问题:典型例题:版权归福州五佳教育锦元数学工作室邹强,转载必究例1:(2013年湖北鄂州3分)著名画家达芬奇不仅画艺超群,同时还是一个数学家、发明家他曾经设计过一种圆规如图所示,有两个互相垂直的滑槽(滑槽宽度忽略不计),一根没有弹性的木棒的两端A、B能在滑槽内自由滑动,将笔插入位于木棒中点P处的小孔中,随着木棒的滑动就可以画出一个圆来若AB=20cm,则画出的圆的半径为cm例2:(2013年北京市7分)在ABC中,AB=AC,BAC=(),将线段BC绕点B逆时针旋转60得到线段BD
4、。(1)如图1,直接写出ABD的大小(用含的式子表示);(2)如图2,BCE=150,ABE=60,判断ABE的形状并加以证明;(3)在(2)的条件下,连结DE,若DEC=45,求的值。ABDACD(SSS)。例3:(2013年广东珠海9分)如图,在RtABC中,C=90,点P为AC边上的一点,将线段AP绕点A顺时针方向旋转(点P对应点P),当AP旋转至APAB时,点B、P、P恰好在同一直线上,此时作PEAC于点E(1)求证:CBP=ABP;(2)求证:AE=CP;来源:#中国教育出&版网(3)当,BP=时,求线段AB的长相似三角形的判定和性质。例4:(2013年黑龙江牡丹江农垦8分)已知AC
5、D=90,MN是过点A的直线,AC=DC,DBMN于点B,如图(1)易证BD+AB=CB,过程如下:过点C作CECB于点C,与MN交于点EACB+BCD=90,ACB+ACE=90,BCD=ACE四边形ACDB内角和为360,BDC+CAB=180EAC+CAB=180,EAC=BDC又AC=DC,ACEDCB,AE=DB,CE=CB,ECB为等腰直角三角形,BE=CB又BE=AE+AB,BE=BD+AB,BD+AB=CB(1)当MN绕A旋转到如图(2)和图(3)两个位置时,BD、AB、CB满足什么样关系式,请写出你的猜想,并对图(2)给予证明(2)MN在绕点A旋转过程中,当BCD=30,BD
6、=时,则CD= ,CB= 【答案】解:(1)如图(2),ABBD=CB。证明如下:如图,过点C作CECB于点C,与MN交于点E,ACD=90,例5:(2013年湖南湘潭10分)如图,在坐标系xOy中,ABC是等腰直角三角形,BAC=90,A(1,0),B(0,2),抛物线的图象过C点(1)求抛物线的解析式;(2)平移该抛物线的对称轴所在直线l当l移动到何处时,恰好将ABC的面积分为相等的两部分?(3)点P是抛物线上一动点,是否存在点P,使四边形PACB为平行四边形?若存在,求出P点坐标;若不存在,说明理由【分析】(1)首先构造全等三角形AOBCDA,求出点C的坐标;然后利用点C的坐标求出抛物线
7、的解析式。(2)首先求出直线BC与AC的解析式,设直线l与BC、AC交于点E、F,则可求出EF的表达式;根据SCEF=SABC,列出方程求出直线l的解析式;(3)首先作出PACB,然后证明点P在抛物线上即可。例6:(2013年江苏连云港14分)小明在一次数学兴趣小组活动中,对一个数学问题作如下探究:问题情境:如图1,四边形ABCD中,ADBC,点E为DC边的中点,连结AE并延长交BC的延长线于点F求证:S四边形ABCDSABF(S表示面积)问题迁移:如图2,在已知锐角AOB内有一定点P过点P任意作一条直线MN,分别交射线OA、OB于点M、N小明将直线MN绕着点P旋转的过程中发现,MON的面积存
8、在最小值请问当直线MN在什么位置时,MON的面积最小,并说明理由实际应用:如图3,若在道路OA、OB之间有一村庄Q发生疫情,防疫部分计划以公路OA、OB和经过防疫站的一条直线MN为隔离线,建立一个面积最小的三角形隔离区MON若测得AOB66,POB30,OP4km,试求MON的面积(结果精确到0.1km2)(参考数据:sin660.91,tan662.25,1.73)拓展延伸:如图4,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,点A、B、C、P的坐标分别为(6,0)、(6,3)、(4,2),过点P的直线l与四边形OABC一组对边相交,将四边形OABC分成两个四边形,求其中以点O为顶点的四边形的面积的最大
9、值线BC的解析式,就可以求出T的坐标,从而求出OCT的面积,再由问题迁移的结论可以求出最大值,通过比较即可以求出结论。例7:(2013年江苏扬州10分)如图,在ABC中,ACB=90,AC=BC,点D在边AB上,连接CD,将线段CD绕点C顺时针旋转90至CE位置,连接AE(1)求证:ABAE;(2)若BC2=ADAB,求证:四边形ADCE为正方形例8:(2013年辽宁抚顺12分)在RtABC中,ACB=90,A=30,点D是AB的中点,DEBC,垂足为点E,连接CD(1)如图1,DE与BC的数量关系是 ;(2)如图2,若P是线段CB上一动点(点P不与点B、C重合),连接DP,将线段DP绕点D逆
10、时针旋转60,得到线段DF,连接BF,请猜想DE、BF、BP三者之间的数量关系,并证明你的结论;(3)若点P是线段CB延长线上一动点,按照(2)中的作法,请在图3中补全图形,并直接写出DE、BF、BP三者之间的数量关系二、四边形中的线动问题:典型例题:版权归福州五佳教育锦元数学工作室邹强,转载必究例1:(2013年江苏宿迁3分)如图,一个平行四边形的活动框架,对角线是两根橡皮筋若改变框架的形状,则也随之变化,两条对角线长度也在发生改变当为 度时,两条对角线长度相等例2:(2013年福建泉州14分)如图1,在平面直角坐标系中,正方形OABC的顶点A(6,0),过点E(2,0)作EFAB,交BO于
11、F;(1)求EF的长;(2)过点F作直线l分别与直线AO、直线BC交于点H、G;根据上述语句,在图1上画出图形,并证明;过点G作直线GDAB,交x轴于点D,以圆O为圆心,OH长为半径在x轴上方作半圆(包括直径两端点),使它与GD有公共点P如图2所示,当直线l绕点F旋转时,点P也随之运动,证明:,并通过操作、观察,直接写出BG长度的取值范围(不必说理);(3)在(2)中,若点M(2,),探索2PO+PM的最小值【答案】解:(1)在正方形OABC中,FOE=BOA=COA=45。EFAB,FEO=BAO=90。EFO=FOE=45。又E(2,0),EF=EO=2。(2)画图,如答图1所示。证明:四
12、边形OABC是正方形,OHBC。OFHBFG。EFAB,。例3:(2013年辽宁盘锦14分)如图,正方形ABCD的边长是3,点P是直线BC上一点,连接PA,将线段PA绕点P逆时针旋转90得到线段PE,在直线BA上取点F,使BF=BP,且点F与点E在BC同侧,连接EF,CF(1)如图,当点P在CB延长线上时,求证:四边形PCFE是平行四边形;(2)如图,当点P在线段BC上时,四边形PCFE是否还是平行四边形,说明理由;(3)在(2)的条件下,四边形PCFE的面积是否有最大值?若有,请求出面积的最大值及此时BP长;若没有,请说明理由例4:(2013年辽宁铁岭12分)正方形ABCD中,点E、F分别是
13、边AD、AB的中点,连接EF.(1)如图1,若点G是边BC的中点,连接FG,则EF与FG关系为: ;(2)如图2,若点P为BC延长线上一动点,连接FP,将线段FP以点F为旋转中心,逆时针旋转900,得到线段FQ,连接EQ,请猜想EF、EQ、BP三者之间的数量关系,并证明你的结论;(3)若点P为CB延长线上一动点,按照(2)中的作法,在图3中补全图形,并直接写出EF、EQ、BP三者之间的数量关系: .【答案】解:(1)垂直且相等。 (2)EF、EQ、BP三者之间的数量关系为:。证明如下: 如图,取BC的中点G,连接FG, 由(1)得EF=FG,EFFG,例5:(2013年辽宁营口14分)如图1,
14、ABC为等腰直角三角形,ACB=90,F是AC边上的一个动点(点F与A、C不重合),以CF为一边在等腰直角三角形外作正方形CDEF,连接BF、AD(1)猜想图1中线段BF、AD的数量关系及所在直线的位置关系,直接写出结论;将图1中的正方形CDEF,绕着点C按顺时针(或逆时针)方向旋转任意角度,得到如图2、图3的情形图2中BF交AC于点H,交AD于点O,请你判断中得到的结论是否仍然成立,并选取图2证明你的判断(2)将原题中的等腰直角三角形ABC改为直角三角形ABC,ACB=90,正方形CDEF改为矩形CDEF,如图4,且AC=4,BC=3,CD=,CF=1,BF交AC于点H,交AD于点O,连接B
15、D、AF,求BD2+AF2的值三、圆中的线动问题:典型例题:版权归福州五佳教育锦元数学工作室邹强,转载必究例1:(2013年河北省11分)如图,OAB中,OA = OB = 10,AOB = 80,以点O为圆心,6为半径的优弧分别交OA,OB于点M,N. (1)点P在右半弧上(BOP是锐角),将OP绕点O逆时针旋转80得OP. 求证:AP = BP; (2)点T在左半弧上,若AT与弧相切,求点T到OA的距离; (3)设点Q在优弧上,当AOQ的面积最大时,直接写出BOQ的度数. 【答案】解:(1)证明:如图1,AOP=AOB+BOP=80+BOP,BOP=POP+BOP=80+BOP,AOP=B
16、OP。例2:(2013年福建晋江13分)如图,在平面直角坐标系xOy中,一动直线l从y轴出发,以每秒1个单位长度的速度沿x轴向右平移,直线l与直线y=x相交于点P,以OP为半径的P与x轴正半轴交于点A,与y轴正半轴交于点B设直线l的运动时间为t秒(1)填空:当t=1时,P的半径为 2 ,OA= 2 ,OB= 2 ;(2)若点C是坐标平面内一点,且以点O、P、C、B为顶点的四边形为平行四边形请你直接写出所有符合条件的点C的坐标;(用含t的代数式表示)当点C在直线y=x上方时,过A、B、C三点的Q与y轴的另一个交点为点D,连接DC、DA,试判断DAC的形状,并说明理由则有E(t,0),P(t,t)
17、,B(0,2t)。例3:(2013年四川南充8分)如图,二次函数y=x2+bx3b+3的图象与x轴交于A、B两点(点A在点B的左边),交y轴于点C,且经过点(b2,2b25b1).(1)求这条抛物线的解析式;(2)M过A、B、C三点,交y轴于另一点D,求点M的坐标;(3)连接AM、DM,将AMD绕点M顺时针旋转,两边MA、MD与x轴、y轴分别交于点E、F,若DMF为等腰三角形,求点E的坐标.【答案】解:(1)把点(b2,2b25b1)代入y=x2+bx3b+3,得2b25b1=(b2)2+b(b2)3b+3, 解得b=2。抛物线的解析式为y=x2+2x3。【考点】二次函数综合题,旋转问题,曲线
18、上点的坐标与方程的关系,垂径定理,勾股定理,全等三角形的判定和性质,等腰三角形的性质,分类思想的应用。【分析】(1)将点(b2,2b25b1)代入抛物线解析式,求出未知数,从而得到抛物线的解析式。(2)利用垂径定理及勾股定理,求出点M的坐标。(3)首先,证明AMEDMF,从而将“DMF为等腰三角形”的问题,转化为“AME为等腰三角形”的问题;其次,AME为等腰三角形,可能有三种情形,需要分类讨论,逐一分析计算。四、平面直角坐标系中的直线的线动问题:典型例题:版权归福州五佳教育锦元数学工作室邹强,转载必究例1:(2013年上海市4分)如果将抛物线向下平移1个单位,那么所得新抛物线的表达式是【 】
19、(A) (B) (C) (D) 例3:(2013年广西南宁3分)如图,直线与双曲线(k0,x0)交于点A,将直线向上平移4个单位长度后,与y轴交于点C,与双曲线(k0,x0)交于点B,若OA=3BC,则k的值为【 】A、3 B、6 C、 D、【答案】D。【考点】反比例函数综合题,平移的性质,曲线上点的坐标与方程的关系。例4:(2013年湖北荆门3分)在平面直角坐标系中,线段OP的两个端点坐标分别是O(0,0),P(4,3),将线段OP绕点O逆时针旋转90到OP位置,则点P的坐标为【 】A(3,4) B(4,3) C(3,4) D(4,3)例5:(2013年内蒙古包头3分)如图,已知一条直线经过
20、点A(0,2)、点B(1,0),将这条直线向左平移与x轴、y轴分别交与点C、点D若DB=DC,则直线CD的函数解析式为 例6:(2013年重庆市B4分)如图,平面直角坐标系中,已知直线上一点P(1,1),C为y轴上一点,连接PC,线段PC绕点P顺时针旋转900至线段PD,过点D作直线ABx轴。垂足为B,直线AB与直线交于点A,且BD=2AD,连接CD,直线CD与直线交于点Q,则点Q的坐标为 。【答案】。【考点】一次函数综合问题,旋转问题,全等三角形的判定和性质,待定系数法的应用,直线上点的坐标与方程的关系。例7:(2013年甘肃天水12分)如图1,已知抛物线y=ax2+bx(a0)经过A(3,
21、0)、B(4,4)两点(1)求抛物线的解析式;(2)将直线OB向下平移m个单位长度后,得到的直线与抛物线只有一个公共点D,求m的值及点D的坐标;(3)如图2,若点N在抛物线上,且NBO=ABO,则在(2)的条件下,求出所有满足PODNOB的点P坐标(点P、O、D分别与点N、O、B对应)【答案】解:(1)抛物线y=ax2+bx(a0)经过A(3,0)、B(4,4)P1ODN1OB1。例8:(2013年福建泉州12分)如图,直线分别与x、y轴交于点B、C,点A(2,0),P是直线BC上的动点(1)求ABC的大小;(2)求点P的坐标,使APO=30;(3)在坐标平面内,平移直线BC,试探索:当BC在
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