说到数学学习,就不得不提动点类问题,此类题型因具有综合性强、灵活度高、解法灵活等特点,题目的难度一般比较大,深受命题老师的青睐,成为考试热点题型。
动点类问题是指图形中存在一个或多个动点,它们是在某条线段、射线或弧线上运动的,从而引起另一图形的变化,从运动变化的角度来研究、探索发现图形性质及图形变化,在解题过程中渗透空间观念和合情推理,是一类开放性题目。
通过对此类的题型设置,能对考生的观察能力和创新能力进行很好的考查,预计这类题仍然是中考数学的热点,解决这类问题的关键是动中求静,在变化中找到不变的性质是解决数学“动点”探究题的基本思路,这也是动态几何数学问题中最核心的数学本质。
通过对近几年动点有关的试题进行分析和研究,发现具有以下三个明显特征。
一是有特殊位置点的动点问题:
本类型问题中的动点往往和某些定点构成特殊的位置关系,利用“三角形两边之和大于第三边”“两点之间线段最短”或“垂线段最短”等知识进行解题。
二是几何图形中的动点问题:
由动点引起某一线段长度变化(自变量),通过题目中提供的其他条件表示出另一线段或某一图形面积,从而构建两者之间的函数关系,再根据函数性质解题。
三是函数图象中的动点问题:
动点在某一函数图象上,当点运动到某一特殊位置时,某一线段长度或某一图形的面积达到最值,或与某些点构成一个特殊的图形;解题利用函数图象上点坐标的对应关系,用动点的坐标表示出要求图形的数量特征(如线段的长度或图形面积),再利用函数性质或方程进行求解。
动点有关的典型例题分析,讲解1:
已知,如图,在平面直角坐标系内,点A的坐标为(0,24),经过原点的直线l1与经过点A的直线l2相交于点B,点B坐标为(18,6).
(1)求直线l1,l2的表达式;
(2)点C为线段OB上一动点(点C不与点O,B重合),作CD∥y轴交直线l2于点D,过点C,D分别向y轴作垂线,垂足分别为F,E,得到矩形CDEF.
①设点C的纵坐标为a,求点D的坐标(用含a的代数式表示);
②若矩形CDEF的面积为60,请直接写出此时点C的坐标.
考点分析:
一次函数综合题,待定系数法,直线上点的坐标与方程的关系,矩形的性质,解一元二次方程。
题干分析:
(1)设直线l1的表达式为y=k1x,它过(18,6)可求出k1的值,从而得出其解析式;设直线l2的表达式为y=k2+b,由于它过点A(0,24),B(18,6),故把此两点坐标代入即可求出k2,b的值,从而得出其解析式。
(2)①因为点C在直线l1上,且点C的纵坐标为a,故把y=a代入直线l1的表达式即可得出x的值,从而得出C点坐标;由于CD∥y轴,所以点D的横坐标为3a,再根据点D在直线l2上即可得出点D的纵坐标,从而得出结论。
②先根据C、D两点的坐标用a表示出CF及CD的值,由矩形的面积为60即可求出a的值,得出C点坐标。
动点有关的典型例题分析,讲解2:
已知抛物线y=ax²-2ax+c与y轴交于C点,与x轴交于A、B两点,点A的坐标是(-1,0),O是坐标原点,且|OC|=3|OA|.
(1)求抛物线的函数表达式;
(2)直接写出直线BC的函数表达式;
(3)如图1,D为y轴的负半轴上的一点,且OD=2,以OD为边作正方形ODEF.将正方形ODEF以每秒1个单位的速度沿x轴的正方向移动,在运动过程中,设正方形ODEF与△OBC重叠部分的面积为s,运动的时间为t秒(0<t≤2).
求:①s与t之间的函数关系式;
②在运动过程中,s是否存在最大值?如果存在,直接写出这个最大值;如果不存在,请说明理由.
(4)如图2,点P(1,k)在直线BC上,点M在x轴上,点N在抛物线上,是否存在以A、M、N、P为顶点的平行四边形?若存在,请直接写出M点坐标;若不存在,请说明理由.
考点分析:
二次函数综合题,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,正方形的性质,二次函数的性质,平行四边形的判定。
题干分析:
(1)求出点C的坐标,即可根据A,C的坐标用待定系数法求出抛物线的函数表达式。
(2)求出点B的坐标(3,0),即可由待定系数法求出直线BC的函数表达式。
(3)①分0<t≤1和1<t≤2讨论即可。
(4)由点P(1,k)在直线BC上,可得k=-2。∴P(1,-2)。
则过点P且平行于x轴的直线N1N2和在x轴上方与x轴的距离为2的直线N3N4,与y=x²-2x-3的交点N1、N2、N3、N4。
动点有关的典型例题分析,讲解3:
如图,已知抛物线y=ax²+bx+3经过点B(-1,0)、C(3,0),交y轴于点A,将线段OB绕点O顺时针旋转90°,点B的对应点为点M,过点A的直线与x轴交于点D(4,0).直角梯形EFGH的上底EF与线段CD重合,∠FEH=90°,EF∥HG,EF=EH=1。直角梯形EFGH从点D开始,沿射线DA方向匀速运动,运动的速度为1个长度单位/秒,在运动过程中腰FG与直线AD始终重合,设运动时间为t秒。
(1)求此抛物线的解析式;
(2)当t为何值时,以M、O、H、E为顶点的四边形是特殊的平行四边形;
(3)作点A关于抛物线对称轴的对称点A′,直线HG与对称轴交于点K,当t为何值时,以A、A′、G、K为顶点的四边形为平行四边形。请直接写出符合条件的t值。
考点分析:
二次函数综合题,二次函数的性质,待定系数法,曲线上点的坐标与方程的关系,直角梯形的性质,平移的性质,相似三角形的判定和性质,平行四边形、矩形和菱形的判定。
题干分析:
(1)用待定系数法,将B(-1,0)、C(3,0)代入y=ax²+bx+3即可求得抛物线的解析式。
(2)当直角梯形EFGH运动到E′F′G′H′时,过点F′作F′N⊥x轴于点N,延长E′H’交x轴于点P。根据相似三角形的判定和性质,可用t表示出OP和H′P。分平行四边形E′H′OM是矩形和菱形两种情况讨论即可。
点在运动变化过程中与图形相关的某些量(如角度、线段、周长、面积及相关的关系)的变化或其中存在的函数关系。
解题策略:对于图形运动型试题,要注意用运动与变化的眼光去观察和研究图形,把握图形运动与变化的全过程,抓住其中的等量关系和变量关系,并特别关注一些不变的量,不变的关系或特殊关系,善于化动为静,由特殊情形(特殊点、特殊值、特殊位置、特殊图形等)逐步过渡到一般情形,综合运用各种相关知识及数形结合,分类讨论,转化等数学思想加以解决。
当一个问题是确定有关图形的变量之间的关系时,通常建立函数模型或不等式模型求解;当确定图形之间的特殊位置关系或者一些特殊的值时,通常建立方程模型去求解。
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