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“运动产生变化,变化检测能力。”近年各地的中考题中,越来越多考查学生能力的动态题目不断涌现,甚至成为中考压轴题。动态型问题的解决几乎涉及初中数学的全部知识点,考查学生对所学知识的动态理解和深刻把握。对于动态型问题的解决,首先要深入理解运动图形所在的条件与环境,然后化“动”为“静”,采用以静制动的策略,分析找出题中各种图形的结合点,再联系所学知识进行认真、迅速、准确的解答。
例1:(南通)如图,在矩形ABCD中,AB=m(m是大于0的常数),BC=8,E为线段BC上的动点(不与B、C重合)。连结DE,作EF⊥DE,EF与射线BA交于点F,设CE=x,BF=y。(1)求y关于x的函数关系式;(2)若m=8,求x为何值时,y的值最大,最大值是多少?(3)若y=■,要使ΔDEF为等腰三角形,m的值应为多少?
分析:本题是单动点型。通过图形某静止状态,分析出点E在BC上运动的过程中,始终保持ΔBEF与ΔDEC相似的关系,是解决本题的关键。抓住这一不变的关系,点E的运动也就不是障碍了。
解:(1)在矩形ABCD中,∠B=∠C=90°,∴在Rt△BFE中,∠1+∠BFE=90°,又∵EF⊥DE,∴∠1+∠2=90°,∴∠2=∠BFE,∴Rt△BFE∽Rt△CED,∴■=■,即 ■=■,∴y=■。
(2)当m=8时,y=■=-■(x-4)2+2,∴当x=4时,y的值最大,最大值是2。
(3)由y=■及y=■,得x2-8x+12=0,∴ x1=2,x2=6。∵△DEF中,∠FED是直角,∴要使△DEF是等腰三角形,则只能是EF=ED,此时,Rt△BFE≌Rt△CED,∴当EC=2时,m=CD=BE=6;当EC=6时,m=CD=BE=2,即m的值应为6或2时,△DEF是等腰三角形。
例2:(常州)如图1,在矩形ABCD中,AB=8,AD=6,点P、Q分别是AB边和CD边上的动点,点P从点A向点B运动,点Q从点C向点D运动,且保持AP=CQ,设AP=x。(1)当PQ∥AD时,求x的值;(2)当线段PQ的垂直平分线与BC边相交时,求x的取值范围;(3)当线段PQ的垂直平分线与BC边相交时,设交点为E,连结EP、EQ,设ΔEPQ的面积为S,求S关于x的函数关系式,并写出S的取值范围。
分析:本题是双动点型。虽有两个动点,但一样可以在“动”中求“静”,画出某一状态下静止的图形,分析运动中的“变量”与“不变量”,进而解决问题。
解:(1)当时PQ∥AD,x=4。
(2)PQ的垂直平分线与BC交于点E,如图2,连结EP、EQ,则EP=EQ,设BE=y,∴(8-x)2+y2=(6-y)2+x2,得y=■,∵0≤y ≤6,∴■≤x≤■。
(3)SΔBPE=■BE·BP=■·■·(8-x)=■,
SΔECQ=■CE·CQ=■(6-■)·x=■,∵AP=CQ,S梯形BPQC=■S矩形ABCD=24 S=S梯形BPQC-SΔBPE-SΔECQ=24-■-■,整理得,S=■=■(x-4)2+12(■≤x≤■)。当 x=4时,S有最小值12;当x= ■或x=■时,S有最大值■,12≤x≤■)。
例3:(无锡)如图3,已知点A(6■,0),B(0,6),经过A、B的直线l以每秒1个单位的速度向下作匀速平移运动,与此同时,点P从点B出发,在直线l上以每秒1个单位的速度沿直线 l向右下方作匀速运动。设它们运动的时间为 t秒。(1)用含t的代数式表示点P的坐标;(2)过O作OC⊥AB于C,过C作CD⊥x轴于点D,问: t为何值时,以P为圆心、1为半径的圆与直线OC相切?并说明此时⊙P与直线CD的位置关系。
分析:本题是双动型,動点在动直线上运动,相对有一定难度,在解题时注意分析“主动”与“被动”,并探索“运动”中的“静止状态”,抓住“静”的瞬间,使一般情形转化为特殊问题,设出一个变量,并把相关的量用这个自变量的表达式表达出来,再依据几何、代数知识解决问题。
解:(1)作PH⊥OB于H(如图①),∵OB=6,OA=6,∴∠OAB=30°,∵设直线l在运动时与x轴交于点A′,与y轴交于点B′,PB′=t,∠B′PH=30°,∴B′H=■t,HP=■t;∴OH=6-t-■t=6-■t,∴P(■t,6-■t)。
(2)⊙P在左侧与直线OC相切时(如图②),∵OB′=6-t,∠B′OC=30°,∴B′C=■(6-t)=3- ■t,∴PC=3-■t-t=3-■t,由3-■t=1,得t= ■s,此时⊙P与直线CD相交;
⊙P在右侧与直线OC相切时(如图③),PC=t-■(6-t)=■t-3,由■t-3=1,得t=■s,此时⊙P与直线CD相交。综上,当t=■s或t=■s时,⊙P与直线OC相切,⊙P与直线CD相交。
例1:(南通)如图,在矩形ABCD中,AB=m(m是大于0的常数),BC=8,E为线段BC上的动点(不与B、C重合)。连结DE,作EF⊥DE,EF与射线BA交于点F,设CE=x,BF=y。(1)求y关于x的函数关系式;(2)若m=8,求x为何值时,y的值最大,最大值是多少?(3)若y=■,要使ΔDEF为等腰三角形,m的值应为多少?
分析:本题是单动点型。通过图形某静止状态,分析出点E在BC上运动的过程中,始终保持ΔBEF与ΔDEC相似的关系,是解决本题的关键。抓住这一不变的关系,点E的运动也就不是障碍了。
解:(1)在矩形ABCD中,∠B=∠C=90°,∴在Rt△BFE中,∠1+∠BFE=90°,又∵EF⊥DE,∴∠1+∠2=90°,∴∠2=∠BFE,∴Rt△BFE∽Rt△CED,∴■=■,即 ■=■,∴y=■。
(2)当m=8时,y=■=-■(x-4)2+2,∴当x=4时,y的值最大,最大值是2。
(3)由y=■及y=■,得x2-8x+12=0,∴ x1=2,x2=6。∵△DEF中,∠FED是直角,∴要使△DEF是等腰三角形,则只能是EF=ED,此时,Rt△BFE≌Rt△CED,∴当EC=2时,m=CD=BE=6;当EC=6时,m=CD=BE=2,即m的值应为6或2时,△DEF是等腰三角形。
例2:(常州)如图1,在矩形ABCD中,AB=8,AD=6,点P、Q分别是AB边和CD边上的动点,点P从点A向点B运动,点Q从点C向点D运动,且保持AP=CQ,设AP=x。(1)当PQ∥AD时,求x的值;(2)当线段PQ的垂直平分线与BC边相交时,求x的取值范围;(3)当线段PQ的垂直平分线与BC边相交时,设交点为E,连结EP、EQ,设ΔEPQ的面积为S,求S关于x的函数关系式,并写出S的取值范围。
分析:本题是双动点型。虽有两个动点,但一样可以在“动”中求“静”,画出某一状态下静止的图形,分析运动中的“变量”与“不变量”,进而解决问题。
解:(1)当时PQ∥AD,x=4。
(2)PQ的垂直平分线与BC交于点E,如图2,连结EP、EQ,则EP=EQ,设BE=y,∴(8-x)2+y2=(6-y)2+x2,得y=■,∵0≤y ≤6,∴■≤x≤■。
(3)SΔBPE=■BE·BP=■·■·(8-x)=■,
SΔECQ=■CE·CQ=■(6-■)·x=■,∵AP=CQ,S梯形BPQC=■S矩形ABCD=24 S=S梯形BPQC-SΔBPE-SΔECQ=24-■-■,整理得,S=■=■(x-4)2+12(■≤x≤■)。当 x=4时,S有最小值12;当x= ■或x=■时,S有最大值■,12≤x≤■)。
例3:(无锡)如图3,已知点A(6■,0),B(0,6),经过A、B的直线l以每秒1个单位的速度向下作匀速平移运动,与此同时,点P从点B出发,在直线l上以每秒1个单位的速度沿直线 l向右下方作匀速运动。设它们运动的时间为 t秒。(1)用含t的代数式表示点P的坐标;(2)过O作OC⊥AB于C,过C作CD⊥x轴于点D,问: t为何值时,以P为圆心、1为半径的圆与直线OC相切?并说明此时⊙P与直线CD的位置关系。
分析:本题是双动型,動点在动直线上运动,相对有一定难度,在解题时注意分析“主动”与“被动”,并探索“运动”中的“静止状态”,抓住“静”的瞬间,使一般情形转化为特殊问题,设出一个变量,并把相关的量用这个自变量的表达式表达出来,再依据几何、代数知识解决问题。
解:(1)作PH⊥OB于H(如图①),∵OB=6,OA=6,∴∠OAB=30°,∵设直线l在运动时与x轴交于点A′,与y轴交于点B′,PB′=t,∠B′PH=30°,∴B′H=■t,HP=■t;∴OH=6-t-■t=6-■t,∴P(■t,6-■t)。
(2)⊙P在左侧与直线OC相切时(如图②),∵OB′=6-t,∠B′OC=30°,∴B′C=■(6-t)=3- ■t,∴PC=3-■t-t=3-■t,由3-■t=1,得t= ■s,此时⊙P与直线CD相交;
⊙P在右侧与直线OC相切时(如图③),PC=t-■(6-t)=■t-3,由■t-3=1,得t=■s,此时⊙P与直线CD相交。综上,当t=■s或t=■s时,⊙P与直线OC相切,⊙P与直线CD相交。