玩转压轴题争取满分之备战2020年中考数学解答题高端精品专题09 动态几何定值问题(解析版)(免费下载).doc
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1、玩转压轴题,争取满分之备战2020年中考数学解答题高端精品专题九 动态几何定值问题【考题研究】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(中心对称、滚动)等,就问题类型而言,有函数关系和图象问题、面积问题、最值问题、和差问题、定值问题和存在性问题等。解这类题目要 “以静制动”,即把动态问题,变为静态
2、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。【解题攻略】动态几何形成的定值和恒等问题是动态几何中的常见问题,其考点包括线段(和差)为定值问题;角度(和差)为定值问题;面积(和差)为定值问题;其它定值问题。解答动态几何定值问题的方法,一般有两种:第一种是分两步完成 :先探求定值. 它要用题中固有的几何量表示.再证明它能成立.探求的方法,常用特殊位置定值法,即把动点放在特殊的位置,找出定值的表达式,然后写出证明.第二种是采用综合法,直接写出证明.【解题类型及其思路】在中考中,动态几何形成的定值和恒等问题命题形式主要为解答题。在中考压轴题
3、中,动态几何之定值(恒等)问题的重点是线段(和差)为定值问题,问题的难点在于准确应用适当的定理和方法进行探究。【典例指引】类型一 【线段及线段的和差为定值】 【典例指引1】已知:ABC是等腰直角三角形,BAC90°,将ABC绕点C顺时针方向旋转得到ABC,记旋转角为,当90°180°时,作ADAC,垂足为D,AD与BC交于点E(1)如图1,当CAD15°时,作AEC的平分线EF交BC于点F写出旋转角的度数;求证:EA+ECEF;(2)如图2,在(1)的条件下,设P是直线AD上的一个动点,连接PA,PF,若AB,求线段PA+PF的最小值(结果保留根号)【答
4、案】(1)105°,见解析;(2)【解析】(1)解直角三角形求出ACD即可解决问题,连接AF,设EF交CA于点O,在EF时截取EM=EC,连接CM首先证明CFA是等边三角形,再证明FCMACE(SAS),即可解决问题(2)如图2中,连接AF,PB,AB,作BMAC交AC的延长线于M证明AEFAEB,推出EF=EB,推出B,F关于AE对称,推出PF=PB,推出PA+PF=PA+PBAB,求出AB即可解决问题【详解】解:由CAD15°,可知ACD=90°-15°=75°,所以ACA=180°-75°=105°即旋转角为
5、105°证明:连接AF,设EF交CA于点O在EF时截取EMEC,连接CMCEDACE+CAE45°+15°60°,CEA120°,FE平分CEA,CEFFEA60°,FCO180°45°75°60°,FCOAEO,FOCAOE,FOCAOE,COEFOA,COEFOA,FAOOEC60°,ACF是等边三角形,CFCAAF,EMEC,CEM60°,CEM是等边三角形,ECM60°,CMCE,FCAMCE60°,FCMACE,FCMACE(SAS),FMAE,
6、CE+AEEM+FMEF(2)解:如图2中,连接AF,PB,AB,作BMAC交AC的延长线于M由可知,EAFEAB75°,AEAE,AFAB,AEFAEB,EFEB,B,F关于AE对称,PFPB,PA+PFPA+PBAB,在RtCBM中,CBBCAB2,MCB30°,BMCB1,CM,ABPA+PF的最小值为【名师点睛】本题属于四边形综合题,考查旋转变换相关,全等三角形的判定和性质,相似三角形的判定和性质以及三角形的三边关系等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造全等三角形解决问题,学会用转化的思想思考问题,属于中考压轴题,难度较大【举一反三】如图(1),已知,点为射线
7、上一点,且,、为射线和上的两个动点(),过点作,垂足为点,且,联结(1)若时,求的值; (2)设,求与之间的函数解析式,并写出定义域;(3)如图(2),过点作的垂线,垂足为点,交射线于点,点、在射线和上运动时,探索线段的长是否发生变化?若不发生变化,求出它的值。若发生变化,试用含x的代数式表示的长【答案】(1);(2)(x>2);(3)OQ的长度等于3.【解析】(1)根据有两对角相等的三角形相似可证明CAPCOB,由相似三角形的性质可知:,在由已知条件可求出OB的长,由正切的定义计算即可;(2)作AEPC于E,易证PAEPCA,根据相似三角形的性质:对应边的比值相等,再利用平行线的性质即
8、可得到 ,所以,整理即可得到求y与x之间的函数解析式,并写出定义域即可;(3)点B、C在射线OM和ON上运动时,探索线段OQ的长不发生变化,由PAHPBA得:,即PA=PHPB,由PHQPOB得:即PQPO=PHPB,所以PA=PQPO,再由已知数据即可求出OQ的长【详解】(1)ACP=OCB CAP=O=90° CAPCOB AP=2 在RtOBP中, (2)作AEPC,垂足为E,易证PAEPCA MON=AEC=90° AEOM 整理得(x>2) (3)线段OQ的长度不会发生变化 由PAHPBA 得 即由PHQPOB 得 即PA=2 PO=4 PQ=1 OQ=3即
9、OQ的长度等于3.【点睛】此题考查相似形综合题,解题关键在于作辅助线类型二 【线段的积或商为定值】 【典例指引2】如图,矩形中,将绕点从处开始按顺时针方向旋转,交边(或)于点,交边(或)于点.当旋转至处时,的旋转随即停止.(1)特殊情形:如图,发现当过点时,也恰好过点,此时是否与相似?并说明理由;(2)类比探究:如图,在旋转过程中,的值是否为定值?若是,请求出该定值;若不是,请说明理由;(3)拓展延伸:设时,的面积为,试用含的代数式表示;在旋转过程中,若时,求对应的的面积;在旋转过程中,当的面积为4.2时,求对应的的值.【答案】(1)相似;(2)定值,;(3)2,.【解析】(1)根据“两角相等
10、的两个三角形相似”即可得出答案;(2)由得出,又为定值,即可得出答案;(3)先设结合得出将t=1代入中求解即可得出答案;将s=4.2代入中求解即可得出答案.【详解】(1)相似理由:,又,;(2)在旋转过程中的值为定值,理由如下:过点作于点,四边形为矩形,四边形为矩形,即在旋转过程中,的值为定值,;(3)由(2)知:,又,即:;当时,的面积,当时,解得:,(舍去)当的面积为4.2时,;【名师点睛】本题考查的是几何综合,难度系数较高,涉及到了相似以及矩形等相关知识点,第三问解题关键在于求出面积与AE的函数关系式.【举一反三】如图1,已知直线ya与抛物线交于A、B两点(A在B的左侧),交y轴于点C(
11、1)若AB4,求a的值(2)若抛物线上存在点D(不与A、B重合),使,求a的取值范围(3)如图2,直线ykx2与抛物线交于点E、F,点P是抛物线上的动点,延长PE、PF分别交直线y2于M、N两点,MN交y轴于Q点,求QM·QN的值。图1 图2【答案】(1);(2);(3)8【解析】(1)将两个函数解析式联立,解一元二次方程求得A、B的横坐标,进而表示出AB,即可解答;(2)由(1)可得CD=AB=,设D ,过点D作DHy轴于点H,利用勾股定理可知,进而得到,得到,根据函数图象可知,即可求得a的取值范围;(3)设E(),F(),P(),分别表示EP和FP的解析式,当时,求得,联立和yk
12、x2,得到,利用一元二次方程根与系数的关系得到,代入即可解答.【详解】(1)联立,解得: (2)由(1)知AB=,CD=AB= 设D 过点D作DHy轴于点H,则 又 又 (3)设E(),F(),P()EP解析式为 将P,E代入可得: 当时,可求,同理可求FP的解析式为又联立得: 【点睛】本题为二次函数与一次函数综合题,难度大,主要考查二次函数与一次函数交点问题,还涉及了一元二次方程和勾股定理等知识,熟练掌握一次函数与二次函数的性质和相关知识点是解题关键.类型三 【角及角的和差定值】 【典例指引3】如图,在ABC中,ABC60°,BAC60°,以AB为边作等边ABD(点C、D
13、在边AB的同侧),连接CD(1)若ABC90°,BAC30°,求BDC的度数;(2)当BAC2BDC时,请判断ABC的形状并说明理由;(3)当BCD等于多少度时,BAC2BDC恒成立 【答案】(1)30°;(2)ABC是等腰三角形,理由见解析;(3)当BCD=150°时,BAC=2BDC恒成立.【解析】(1)证明AC垂直平分BD,从而可得CD=BC,继而得BDC=30°;(2)设BDC=x,则BAC=2x,证明ACD=ADC,从而得AC=AD,再根据AB=AD可得AB=AC,从而得ABC是等腰三角形;(3)如图, 作等边BCE,连接DE,证明B
14、CDECD后可得到BDE=2BDC,再通过证明BDEBAC得到BAC=BDE,从而得BAC=2BDC.【详解】(1)ABD为等边三角形,BAD=ABD=60°,AB=AD,又BAC=30°,AC平分BAD,AC垂直平分BD,CD=BC,BDC=DBC=ABC-ABD=90°-60°=30°; (2)ABC是等腰三角形,理由:设BDC=x,则BAC=2x,有CAD=60°-2x,ADC=60°+x,ACD=180°-CAD-ADC=60°+x,ACD=ADC,AC=AD,又AB=AD,AB=AC,即ABC是
15、等腰三角形;(3)当BCD=150°时,BAC=2BDC恒成立,如图, 作等边BCE,连接DE,BC=EC,BCE=60°.BCD=150°,ECD=360°-BCD-BCE=150°,DCE=DCB.又CD=CD,BCDECD.BDC=EDC,即BDE=2BDC.又ABD为等边三角形,AB=BD,ABD=CBE=60°,ABC=DBE=60°+DBC.又BC=BE,BDEBAC.BAC=BDE,BAC=2BDC.【名师点睛】本题考查了等边三角形的性质、全等三角形的判定与性质等,熟练掌握和运用相关性质、结合图形正确添加辅助线
16、是解题的关键.【举一反三】如图1,抛物线的顶点为点,与轴的负半轴交于点,直线交抛物线W于另一点,点的坐标为 (1)求直线的解析式;(2)过点作轴,交轴于点,若平分,求抛物线W的解析式;(3)若,将抛物线W向下平移个单位得到抛物线,如图2,记抛物线的顶点为,与轴负半轴的交点为,与射线的交点为问:在平移的过程中,是否恒为定值?若是,请求出的值;若不是,请说明理由【答案】(1);(2);(3)恒为定值【解析】(1)由抛物线解析式可得顶点A坐标为(0,-2),利用待定系数法即可得直线AB解析式;(2)如图,过点作于,根据角平分线的性质可得BE=BN,由BND=CED=90°,BND=CDE可
17、证明,设BE=x,BD=y,根据相似三角形的性质可得CE=2x,CD=2y,根据勾股定理由得y与x的关系式,即可用含x的代数式表示出C、D坐标,代入y=ax2-2可得关于x、a的方程组,解方程组求出a值即可得答案;(3)过点作于点,根据平移规律可得抛物线W1的解析式为y=x2-2-m,设点的坐标为(t,0)(t0),代入y=x2-2-m可得2+m=t2,即可的W1的解析式为y=x2-t2,联立直线BC解析式可用含t的代数式表示出点C1的坐标,即可得,可得,根据抛物线W的解析式可得点D坐标,联立直线BC与抛物线W的解析式可得点C、A坐标,即可求出CG、DG的长,可得CG=DG,CDG=,即可证明
18、,可得,由CDG=45°可得BF=DF,根据等腰三角形的性质可求出DF的长,利用勾股定理可求出CD的长,即可求出CF的长,根据三角函数的定义即可得答案【详解】(1)抛物线W:的顶点为点,点,设直线解析式为,B(1,0),解得:,抛物线解析式为:(2)如图,过点作于,平分,设,则,点,点,点,点是抛物线W:上的点,x0,解得:(舍去),抛物线解析式为:(3)恒为定值,理由如下:如图,过点作轴于H,过点作轴G,过点作于点,a=,抛物线W的解析式为y=x2-2,将抛物线W向下平移m个单位,得到抛物线,抛物线的解析式为:,设点的坐标为,抛物线的解析式为:,抛物线与射线的交点为,解得:,(不合
19、题意舍去),点的坐标,且轴,与轴交于点,点,与交于点,点,解得:或,点,A(0,-2),且轴,点,点,恒为定值【点睛】本题考查了待定系数法求一次函数解析式、二次函数的图象的平移、相似三角形的判定与性质及三角函数的定义,难度较大,属中考压轴题,熟练掌握相关的性质及判定定理是解题关键类型四 【三角形的周长为定值】 【典例指引4】如图,现有一张边长为的正方形ABCD,点P 为正方形 AD 边上的一点(不与点 A、点D 重合),将正方形纸片折叠,使点 B 落在 P 处,点 C 落在 G 处,PG 交DC 于H,折痕为 EF,连接 BP,BH.(1)求证:;(2)求证:;(3)当点P在边AD上移动时,P
20、DH的周长是否发生变化?不变化,求出周长,若变化,说明理由;(4)设AP为x,四边形EFGP的面积为S,求出S与x的函数关系式.【答案】(1)见解析(2)见解析(3)周长固定,周长为.(4)【解析】(1)根据折叠的性质,对应边相等,即能解决问题.(2)根据折叠的性质和问题(1)的结论即能解决问题.(3)通过证明过B点向PG作垂线,垂足为Q,通过分别证明 和,将PDH的周长问题转化成两固定边长之和,即能解决问题,【详解】(1)证明:四边形EPGF由四边形EFCB折叠而来,EB与EP重叠EP = EBEPB = EBP(2)证明四边形EPGF由四边形EFCB折叠而来,EB与EP重叠,PG与BC重叠
21、EPG = EBC又EPB = EBPEPG - EPB = EBC - EBP,即BPH = PBC ADBC,APB = PBC, APB = BPH(3)解:PDH的周长不发生变化.如图所示,过点B作BQ丄PG于点Q.在BPA和BPQ中, , QH=HCPDH的周长为:为固定值,固定不变.如图,过点F作FM垂直AB于点M. 在ABP和MFE中 在AEP中,根据勾股定理,可得: 解得: ,即 即S关于x的关系式为:【点睛】本题考查了折叠的性质、勾股定理、三角形全等,二次函数、综合性较强,解决本题的关键是熟练掌握折叠的性质、直角三角形各边长之间关系及三角形全等的判定方法.【举一反三】如图,在
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