2013年3月 解法探究 回眸经典——体味通法 苑建广 河北中考“动态几何型”压轴题发展历程追溯 ⑧河北省晋州市实验中学“动态几何型”问题指以运动中的几何图形为主要 的表现,通过“合情”地选取特殊情形,确立问题的结论, 载体或构件命制的数学题.由于此类问题能把数与代数、 图形与几何等内容中的众多核心知识、方法、能力融合在 一起进行考查,灵活性高,综合性强,能有效甄别考生的 思维品质和数学智慧,因此成为各地中考压轴题的首选 题型.河北中考自1997年至2012年连续命制十九例动态 几何型压轴题(河北历年全省共用一套数学试题,其中 2004—2006年分“课改卷”和“大纲卷”两套试题),可谓题 题经典,独具匠心,回味无穷.今对这些题目予以浅析,蝉 翼之论,权为抛砖. 一、解法指要 纵观此类问题,可用十二个字概括出其通用分析方 法:透析动态全貌,辩证思维突破. (1)“透析动态全貌”是指在探求解题思路时,注重对 图形运动全过程深刻而透彻的把握,做到鸟瞰全局、胸有 成竹,以便顺利抓取“动中之一瞬(运动过程中的某些具 有代表性的关键或静止时刻)”,有效避免以偏概全,找到 解题的突破口.此所谓“大处着眼”. (2)“辩证思维突破”在于“小处着手”,主要表现为以 下三个方面. ①善于“动静结合”.图形是运动的,我们不可能研究 到运动中的每一时刻(情形),而是要善于“动”中捕“静”, 通过对“动中之一瞬(静)”的研究,建立数学模型,借之来 刻画某段时问对应的图形运动(变化)情况,从而达到以 “静”制“动”的目的.这样思维有了着落,便于分析.可谓是 “静处着手”,以退求进. ②善于“数形结合”.通过对图形运动(变化)或形间 关系的探究,建立数量间的函数关系式,结合方程(组)、 不等式(组)等数学模型,可以完成对图形的精确刻画,发 挥“数”的“精确”优势;同时,为了探求某些数量关系,又 可“以形论数”,发挥“形”的“直观”优势. ③善于把“特殊情形”和“一般情形”结合起来分析问 题.特殊情形是一般情形在个别、局部、具体、特殊背景下 发现解题规律,往往可以为一般情形的研究提供对比与 借鉴所谓“难的不会,想简单的”,特例可以“助解(析)”. 以下按题目特色,对十九个题目分类评析,请读者体 会“十二字诀”于其中之用法. 二、分类赏析 (一)由“点动”而引发的动态几何问题 此类问题的最大特征是“点动”引发“形(如线、角、三 角形、四边形等平面几何图形)动”,命题载体或构件是丰 富多彩的,动点的设置又分为单点运动型、双点运动型甚 至多点运动型. 1.单点运动型问题 (1)以坐标系中的梯形为载体构建的单点运动型问题. 例1(2012年)如图1,A(一5,0)、日(一3,0),点C在Y轴 的正半轴上,/CB0=45。,CD//JAB, CDA=90。.点P从点 q(4,o)出发,沿 轴向左以每 秒1个单位长的速度运动,运 动时间为 秒. (1)求点c的坐标; 图1 (2)当LBCP=15。时,求 的值; (3)以点助 、 为半径的。席 主 勺运动而变化, 当。屿四边形ABCD的边(或边所在的直线)相切时,求t的 值 评析:(1)易得C(O,3). (2)考虑点 云动的全貌,显然应分为两种情形:当点 P在点日右侧时,易得£=4+、//了;当点臃点 左侧时,易得 t=4+3、/ . (3)oP与四边形ABCD各边相切有三种情况:①Q)P 与BC相切于点c,此时t=l;②oP与CD相切于点c,此时 点P、0重合,拉4;③0P一与AD相切于点A,此时P =PA2_ (9一 )2 PO =(f一4) ,由(9-t)2:(t—4)2+3 ,得t=5.6. 点评:在(2)、(3)中,对运动全貌的把握使思考高屋 初中版中。?擞’? 陶 解法探究 建瓴,有的放矢,同时便于发挥数形互析(尤其列方程)的 优势. 2013年3月 评析:(1)易知AG=1 t.过点E作脒上AG于K,易知 2 r (2)以坐标系中的正方形为载体构建的单点运动型 问题. EK:、/了,则s: 4 f. 1 例2(1999年)如图2,正方形OABC的顶点0在坐标 (2)若AB J_GH,应有AG=AE=2,即÷仁2 =4. (3)欲证s 硎为定值,可先借助特例,锁定目标(定值 是多少):当日、厘合时,c、H重合,FH=BC,则aGFH与 AABC等底等高.再将之推广至一般情形,去证明FH=BC 原 ,且DA边和AB边所在直线的解析式分别为:y=丢 和y一 +弩.。、E分别为边 OC和AB的中点,助OA边上一 动点(点P一与点0不重合),连接 DE和cP,其交点为q,oQ为 多A 0 ; 是很容易的. (4)考虑运动全貌,显见点阿能在线段Bc或其延长线 上,进而求得仁3或12透析动态全貌,不仅可以促成“特例助 解”(第三问),而且在第四问中有效防止了“以偏概全”. A COP ̄b接圆. (1)求证:点p为ACOP ̄b心; 图2 (2)求正方形OABC的边长; (3)当OQ与AB相切时,求点P自勺坐标. 评析:(1)通过证明“点Q是RtACOP的斜边CP的中 点”得到结论. (2)易求得A(4,3),则正方形的边长是5. (3)探究运动全貌,可得“瞬间”图形:相切时,E是切 点,AE和APO分别是切线和割线,则A E2=AP・AD,进而可 得点P(3,2.25). 点评:上述两例,均把几何图形放到坐标系里去研 究.这也是各地中考压轴题的一种典型做法.坐标系是开 展数形结合的重要载体和工具.以数析形.可以充分发挥 数的精微、量化之特征;以形析数,可以充分展示形的直 观、形象之特征;数形结合,能有效释放题目内涵,双向升 华思考. (3)以三角形为载体构建的单点运动型问题. 例3(2004年)如图3,已知等边三角形ABC的边长 为6,点D、E分别在边A日、AC上,且AD=AE=2.若点 点 开始以每秒1个单位长的速度 沿射线BC方向运动,设点膳 动的时间为t秒.当t>0时,直线 FD与过点A且平行于BC的直 线相交于点G,GE的延长线与 F C H BC的延长线相交于点H,A B与 图3 GH相交于点()- (1)设AEGA的面积为S,写出S与t的函数关系式; (2)当t为何值时,ABjIGH; (3)请你证明AGFH的面积为定值; (4)当t为何值时,点瘌点C是线段删的三等分点. 罄醴 豳鞠 十‘:;’毒毛・?初中版 点评:上述三例中.“瞬间”图形实现了“以静制动”, “数形互析”让人回味无穷. (4)以坐标系中的抛物线为构件构建的单点运动型问 题. 例4(2011年)如图4,在平面直角坐标系中,点枞 原点0出发,沿 轴向右以每秒1个单位长的速度运动f(t> 0)秒,抛物线y + +c经过点D和点P已知矩形ABCD的 三个顶点为A(1,0)、B(1,一5)、D(4,0). (1)求c、6(用含t的代数式表示); (2)当4<t<5时,设抛物线分别与线段AB、CD交于点 M、M ①在点P的运动过程中,你认为厶4 哟大小是否会 变化?若变化,说明理由;若不变,求出 AMP的值. ②求△ PⅣ的面积Js与t的函数关系式,并求t为何值 时,S= . (3)在矩形ABCD的内部 (不含边界),把横、纵坐标都是 整数的点称为“好点”.若抛物 线将这些“好点”分成数量相 等的两部分,请直接写出t的取 值范围. 评析:(1)易得6一t,c=o. 图4 (2)①易知AP=-If-1I,M(1,1-t),  ̄]tan/_AMP=-I, A肘P=45。. ②运用面积割补,易得Is=寻 萼 +6,进而可知s=128 咖=寻. (3)一方面,可设 表示 = 时的,,值,分情况讨论: 2013年3月 当一1<y,_-2<0且一5勺 <一4时;当一2勺 <一lg~4<yx_-3<3时; 当一3<yx-2<一2且一3< _j<一2时;当一4<yx:2<一3且一2<yx <一1 解法探究 (2)z为何值时,四边形PpBA是梯形? (3)是否存在时Nt,使得PD/lAB?若存在,求出t的 值;若不存在,请说明理由. 时;当一5< <一4且一1 =3<0时.综合可得£的取值范围:÷ < < .另一方面,由于y 2-觑 ( — ),可知该抛物线恒过 ) (4)通过观察、画图或折纸等方法,猜想:是否存在时 Nt,使得PDLAB?若存在,请估计t的值在括号中的哪个 时问段内(0≤ ≤1;1<f≤2;2<t≤3;3<t≤4);若不存在, 请说明理由. 点(0,0)和(£,0),且其形状不变(与抛物线y 形状相 同),由此容易知道:当f(£>0)值逐渐变大时, 与 ,逐渐 变小,即随着f( >0)值的增大,点(2,一1)首先进入抛物线 y=x2-tx ̄L方,而点(2,一4)最后进入抛物线y=xZ-tX ̄方.在 此基础上进行分析:抛物线y=x2-tx ̄k过(2,一3)时,可求得 £=÷.此时,“好点”(2,一2)和(2,一1)在抛物线上方.令 =3, Z 得 一÷,说明(3,一1)也在抛物线上方.结合£对y=xZ-tx的 Z 图5—1 评析:(1)易知y一12t%48t. 图像的影响,可知:抛物线要将这些“好点”分成数量相等 (2)+PQffAB,得 = ,即 = j拄2,此 的两部分,应有f>÷.抛物线y 一 经过(3,一2)时,可求 Z 时四边形PQBA是梯形. 得拉 .此时,“好点”(3,一1)在抛物线上方.令x=2,得y= j (3)如图5-2,若PD/lAB,应有AQMDcoAABC,则 o 1一,说明(2,一1)、(2,一2) ̄I1(2,一3)也在抛物线上方.结 A日 AC 孕由3 。 =CA C B =里11. = j 合t对 一tx的图像的影响,可知:抛物线要将这些“好 点”分成数量相等的两部分,应有f<-11.=-综合可得 的取值 j (4)2<t≤3f计算可知:仁3,6。1. 点评:显然,图5-2-f-是在透析全貌基础上得到的能 “以静制动”的“瞬间”图形.整个题目充斥着“数形互析”! 范围为: < . 例6(2008年)如图6—1,在RtAABC中,/_C=90。, 点评:在函数图像的基础上植入不断演变的几何图 形.是各地压轴题的另一个典型做法.本例中平分“好点” AB=50,A C=30,D、E、盼别是A C、AB、BC的中点.点PP,点 D出发沿折线D卜E卜彤一cD以每秒7个单位长的速度 匀速运动;点Q从点 出发沿 方向以每秒4个单位长的 速度匀速运动,过点Q作射线QKLAB,交折线曰 动,点Q也随之停止.设点P、p运动的时间是dgk(t>0). (1)D、踊点间的距离是—一 (2)射线QK能否把四边形CDEF: ̄成面积相等的两 问题融入合情推理与函数的增减性.若能了解到“£值对 y=x2一 的图像的影响效果”.在感受动态抛物线特殊情形 的基础上。依据曲线变化的连续性(即由量变到质变的辩 于 点G.点P、Q同时出发,当点躜行一周回到点D时停止运 证性),就能直观“看”出“数”与“形”的奇妙联系,题目显 示出极强的思辩性. 2.双点运动型问题 (1)以三角形为载体构建的双点运动型问题. 例5(20o6年)如图5—1,在RtAABC中,/_C=90。, AC=12,BC=16,动点P从点A出发沿Ac边向点c以每秒3 部分?若能,求出t的值;若不能,说明理由. (3)当点尸运动到折线 LFc上,且点P又恰好落在 射线p 上时,求t的值 个单位长的速度运动,动点Q从点c出发沿CB边向点 以 每秒4个单位长的速度运动.P、Q分别从点A、c同时出发, 当其中一点到达端点时,另一点也随之停止运动.在运动 过程中,APCQ关于直线 对称的图形是APDQ.设运动 时间为t秒. (4)连接PC,当PC,/lAB时,请直接写出t的值 E ~Q B A Q E H B (1)设四边形mQO的面积为Y,求Y与t的函数关系式. 图6—1 图6-2 初中版十。?毒《:-? 解法探究 E Q B A 一Q E 图6-3 图6—4 H E Q B A 七Q E B 图6—5 图6—6 评析:(1)易知DF=25. (2)如图6—2,QK过D肭中点时,QK把矩形CDEF ̄J" 为面积相等的两部分,计算可得 = D I. (3)分成两种情形,借助图6—3和图6—4完成“以静制 动”:①当点脏肼1上(2导≤ ≤51时,由APQEcoABCA,  ̄7t 5- 02 30: 0 _4 ;②当点脏 上f41 \ 5≤ ≤7号)7/ 时,PB=5t,PF=7t一35,I ̄5t=7t一35+20,得£=7 1. (4)透析动态的全貌可知:当0 _<2--6一 H,},点P下行, 点G上行,存在PG/lAB的时刻,如图6—5,t=l÷;此后,点 G继续上行到点耶寸,t=4,而点P却在下行到点E后再沿 E趾行,可知点尸在 ]_七运动时不存在PC,/lAB;当5≤ £≤7 ,-t 时,点P、G均在 上,也不存在PG∥AB;由于点P比点G先到达点c并继续沿cD下行,所以在7 <t<8tt ̄, 存在PG∥A曰的时刻,如图6—6, =7碧;当8≤f<1OH ̄,点 P、G均在CD上,不存在PC,ffaB. 例7(2009年)如图7-1,在RtAABC中, C=90。, AC:3,AB=5.点P从点c出发沿 以每秒1个单位长的速 度向点A匀速运动,到达点A后立刻以原来的速度沿AC 返回;点 从点A出发沿A 以每秒1个单位长的速度向点 B匀速运动.伴随着P、Q的运动,DE保持垂直平分PQ,且交 PQ于点D,交折线QB-BC—cP于点E.点P、Q同时出发,当 点Q到达点舢寸停止运动,点P也随之停止.设点P、Q运动 的时间是t秒(£>0). (1)当t=2时,A尸: ,点p至 C的距离是——. 中。?毒jI:・7初中版 2013年3月 (2)在点P从c向A运动的过程中,求△A 的面积s 与t的函数关系式.(不必写出t的取值范围) (3)在点E从B向c运动的过程中,四边形QBED ̄否 成为直角梯形?若能,求t的值;若不能,请说明理由. (4)当DE经过点C时,请直接写出t的值. 图7—3 / A 图7-5 7-6 评析:(1)AP=-I;点Q到/lc的距离是Q . (2)如图7—2,可得A尸=3 Q ÷t,则.s一 c2+_霎_t. (3)分成两种情形:① ̄DE,//QB时,如图7-3,由 AAPQo ̄AABC,得 = AP,即÷=了3-t j =詈;②当 eQ#曰c时,如图7-4,I ̄tAAQpcoAA曰c,得 = AP,即 t 3一t .15 =——= =——. 5 3 8 (4)分成两种情形:①点P由c向A运动,DE经过点C 时,如图7—5,可知印=CP=AQ,CQ=BQ, ̄I]AQ=BQ=了2, 故拄 ;②点P由A向c运动,册经过点c,如图7—6,有 (6-t)2_【了3(5一 )] +i4一 (5一 )] ,则拄篙. 2013年3月 点评:透析动态全貌为(3)、(4)顺利分出情况做了极 好铺垫.而图7—2至图7—6作为“瞬间”图形.则成为以静制 动的踏脚石.其间“数形互析”无处不在. (2)以矩形为载体构建的双点运动型问题. 例8(2002年)如图8,在矩形ABCD中,AB=12厘米, BC=6厘米,点P7几A曰边从点A开始向点B以2厘米见 的速 度移动;点Q沿DA边从点D开始向点A以1厘米缈的速度 移动.如果P、Q同时出发,用£(秒)表示移动的时间(0≤£≤ 6),那么: (1)当t为何值时,△QA助 等腰直角三角形? (2)求四边形QA 的面 积,提出一个与计算结果有关 的结论; (3)当t为何值时,以点Q、A、P为顶点的三角形与 AABC相似? 评析:(1)当QA--AP(t=2秒)时,△ P为等腰直角三 角形. (2)易知Sa ̄c=36—6t;s 6 ,则5嘲用=36cm ̄将“数” 还“形”,即有“P、Q两点移动的过程中,四边形oA彤的面 积始终保持不变”. (3)分析运动的全貌,可分两种情况:①当 = 时,AQAPmAABC 1.2;②当 = 时,APAQm △ABC.t=3. (3)以菱形为载体构建的双点运动型问题. if ̄|9(2001年)如图9,在 菱形ABCD中,AB=10,/_BAD= 60。.点 从点A开始以每秒1个 单位长的速度沿着AD边向点 D移动;设点 移动的时间为t A B 秒(0≤t≤10). 图9 (1)点N为BC边上任意一点,在点 移动过程中,线 段 否一定可以将菱形分割成面积相等的两部分?并 说明理由. ‘(2)点J7\,从点曰开始(与点 出发的时刻相同)以每秒2 个单位长的速度沿着BC边向点C移动,在什么时刻,梯形 A BNM的面积最大?并求出面积的最大值. (3)点』7、f从点 (与点 出发的时刻相同)以每秒0(o≥ 2)个单位长的速度沿着射线BC方向(可以超越点c)移 动,过点 作MP//AB,交BC于点 当AMPNmAABC时, 设AMPN与菱形ABCD重叠部分的面积为 ,求出用t表示 5的关系式,并求当S=0时a的值. 解法探究 评析:(1)借助菱形的中心对称性分析可得. (2)求出s梯形 肭F 二 ,结合BⅣ:2f≤10,可知f:5 时, 形 删最大,最大值为 . (3)由A PⅣ AABC,可知MP=10,PN=BC=IO,且 ^ BP=AM=t,PC=10一t.NC=t,∞与 间的距离为 ・ Z (10一 ).设MN交DC于F,则重叠部分是梯形MPCF,易知 FC=NC=t,则s: (t+10)× (1 ):一 2+25X/-3-. 令S=0,得t=10,此时BN=20.又BN= ̄=IOa,则 2. 点评:对运动全貌的把握,可知AMPN的形状在变 化,其中某一时刻将有A AABC,且由于a的不同。 会引发S变化. (4)以等腰梯形为载体构建的双点运动型问题. 例10 (2007年)如图10—1,在等腰梯形ABCD中, AD//BC,AB=DC=50,AD=75,BC=135.点 点日出发沿折 线段BA D-Dc以每秒5个单位长的速度向点c匀速运 动;点p从点c出发沿线段CB方向以每秒3个单位长的速度 匀速运动,过点p向上作射线QK ̄BC,交折线段CD-DA— AB于点E点P、Q同时开始运动,当点P与点C重合时停止运 动,点Q也随之停止.设点P、Q运动的时间是 眇(£>0). (1)当点尸至0达终点C时,求t的值,并指出此ftCBQ的长. (2)当点 主动到AD上时,f为何值能使PQ//DC? (3)设射线QK扫过梯形ABCD的面积为s,分别求出 点E运动 ̄_IJCD、DA上时,.s与 的 图10—2 图10—3 B Q C B Q) C(P) 图10-4 图10—5 评析:(1)t=35,BQ=30. (2)易知四边形PQcD为平行四边形,仁等. 初中版中。?毒i:-? 解法探究 (3)分两种情形:①当点E在CD上运动时,如图10—3, 1 2013年3月 Qo相切于点G(如图l1—3),可知朋=8,HQ=26—4t.易知 PA=PG,QB=QG,PQ=26—2t.又PQ =PH2+HQ ,贝0(26—2t) = S=S ÷QE・QC=6t ;②当点E在 上运动时,如图l0一 1 2,s:s梯形 ÷(ED+QC)。DH=120t-600. (4)考虑运动的全貌,分成三种情况:①当点P- ̄BA (包括点A)上,ll0<t≤10时,如图10—3,可得QE=4t=PG, 进而知四边形PGQE为矩形,此时△尸pE总能成为直角三 角形;②当点P、E都在AD(不包括点A但包括点D)上,即 l0 ≤25时,如图10—2,△ 为直角三角形,但点P、E不 1 C 能重合,llJ5t一50+3t一30≠75==>£≠ ;③当点脏Dc上 (不包括点D但包括点C), ̄25<t≤35时,如图10—4,由 ED>25x3—30=45,可知点JP在以QE=40为直径的圆的外 部,故 口不会是直角,又 咫Q一定是锐角, PQE<. CQE,只有当点屿c重合,如图10—5,II1t=35时,△PpE 为直角三角形. 综上所述,当△即E为直角三角形时, 的取值范围 1<< 是0<f≤25且£≠ 或 =35. 点评:图10—2~图l0—5均为运动中的“瞬间(静)”图 形,它是以“静”制“动”的基础;而透析动态的全貌,则为 (4)中分出三种情况提供了思维保障. (5)以直角梯形为载体构建的双点运动型问题. ①以直角梯形为载体构建的双点异向运动型问题. 例11(1997年)如图11一l,直角梯形ABCD中,AD// BC,LB=90。,AB=8 cm,AD=24 cm,BC=26 am,AB为o0 的直径.动点尸从点A开始沿AD边向点JD以1 c 秒的速度 运动,动点Q从点c开始沿凹边向点B以3 crn/秒的速度运 动.P、Q分别从点A、C同时出发,当其中一点到达端点时, 另一点也随之停止运动.设运动时间为t秒,求: (1) 分别为何值时,四边形PpCD为平行四边形、等 腰梯形? (2) 分别为何值时,直线 与QO相切、相交、相离? C B Q E F C 图11-2 评析:(1)当QC=PD,IPt=6秒时,四边形PQCD为平行 四边形;当PQ=CD,PD#QC (如图11—2),即f=7秒时,四边 形PQCD为等腰梯形. (2)设f秒时,直线PQ与 日 C 11—3 鬃 中。?毒jI:-?初中版 ,' 8 +(26— ) ,故f =÷,j t2=8.考虑运动全貌,可知t=0秒时, ,' PQ与oD相交;当 =8÷秒时,Q点运动到日点, 尚未运 j ^ 动到D点,但也停止运动,此时尸Q也与oD相交.即当f=÷ j 1 ,’ 或t=8时,直线 与QO相切;当0≤f<÷或8j < ≤8÷时,j ^ 直线PQ与(DO相交;当÷<fj <8时,直线PQ与QO相离. 点评:本例中.(2)- ̄-解决建立在撷取“动中之一瞬” (以静制动)的基础上,而透析动态全貌则为(2)之分类作 结铺平了道路.数形结合亦同样充斥整个解题过程. ②以直角梯形为载体构建的双点同向运动型问题. 例l2 (20o5年)如图12—1,在直角梯形ABCD中, AD∥BC,/C=90O BC=16,DC=12,AD=21.动点P从点D出 发,沿射线DA的方向以每秒2个单位长的速度运动,动点 Q从点c出发,在线段佃上以每秒1个单位长的速度向点 B运动,点P、Q分别从点D、C同时出发,当点p运动到点B 时,点P随之停止运动.设运动的时间为t秒. (1)设ABpQ的面积为|s,求|s与t之间的函数关系式. (2)当t为何值时,以 、P、Q-_点为顶点的三角形是 等腰三角形? (3)当线段 与线段AB相交于 ,4o,且2AO=OB时, 求 日 的正切值. (4)是否存在时刻£,使得加上 D?若存在,求出t的 值;若不存在,请说明理由. 图12—1 图12—2 P A E D A P E D l B Q C B Q C 图12—3 图12—4 评析:(1)如图12—2,易知PM=12,QB=16一t,S=96—6t. (2)分成三种情况:①明=日Q(PQ =BQ )时,有t +12 = (16一f) :=>f= 7;②日脚Q( =BQ )时,有(16—2 ) +12 = (16一 ) ,而△=一704<0,该方程无解,I[IPB#BQ; ̄PB=PQ 2013年3月 (胎 = )时,有(16—2t) +12 - ̄t'2"{-122,解得£l= 10,t2=16(舍 去).总之,当t= 秒或 = 秒时,以曰、P、Q三点为顶点的 三角形是等腰三角形. (3)姻l2_3,由△ pmAOBQ,得 = = , RO2(2t-21):16-t ̄t=_=58I由肋:2t,ED:QC=t,得咫: :_=58-., 于是ta.n BQP=tan/_QPE= = = . (4) ̄13图12_4,当 上肋时,有RtABDC ̄RtAQPE, 解得t=9. 点评:此例中,诸多“瞬间”图形为以静制动提供了踏 脚石. ③以直角梯形为载体构建的双点复杂运动(一点单 向运动,另一点往返运动)型问题. 例13(2010年)如图13—1,在直角梯形ABCD中, AD#BC,AB=90。,AD=6,BC=8,AB=3、/3,点 是BC的 中点.点尸从点 出发沿MB以每秒1个单位长的速度向点 B匀速运动,到达点B后立刻以原速度沿BM返回;点Q从 点 出发以每秒1个单位长的速度在射线MC上匀速运动. 在点P、Q的运动过程中,以 为边作等边三角形耵 ,使 它与梯形ABCD在射线BC的同侧.点P、Q同时出发,当点P 返回到点 时停止运动,点p也随之停止.设点P、Q运动的 时间是t秒( >0). (1)设 的长为y,在点枞点 向点 运动的过程 中,写出y与t之间的函数关系式(不必写t的取值范围). (2)当BP=I时,求△EPp与梯形ABcD重叠部分的面积 (3)随着时间t的变化,线段AD会有一部分被AEPQ 覆盖,被覆盖线段的长度在某个时刻会达到最大值,请回 答:该最大值能否持续一个时段?若能,直接写出t的取值 范围;若不能,请说明理由. E D B P / M ‘\Q c l 图13—1 图13—2 评析:(1)y=2t. (2)当BP=I时,分两种情形.①如图13—2,若点P从点 向点日运动,有伽=吉 c=4,MP=MQ=3, ̄JIpQ=6.连接 EM,由AEPQ是正三角形,得删j_ ,EM=3、/了.5 ̄4B= 3、/了,则 hE在AD上,故重叠部分为AEPQ,面积为 解法探究 9、/了.②若点 点B向点 运动,易知t=5.PQ=BM+MQ— BP=8,PC=7.设朋与AD交于点 QE与AD或其延长线交 于点G,过点P作朋上AD于点H, ̄IJHP=3 ,AH=I.在 RtAHPF中,易知日F_3,PF=6,  ̄J]FG=FE=2.又FD=2,则G与D 重合,如图13—3,此时重叠部 分为梯形删G,面积为 、/了. B P M C Q (3)能,4≤ ≤5. 图13—3 点评:本例中 点P双向双程往返运动,点Q单向单程 运动,两点运动又带动了正三角形EPp的变化和运动,题 目综合性强.第三问中.若能关注动态的全貌,则知当t=4 时,△E 达到最大,此时“线段AD被AEPQ覆盖的部分” 长度为2,此种情形一直保持到£=5;此后t>5,Ep与直线 AD的交点将在线段AD的延长线上.“线段AD被AEPO覆 盖的部分”长度小于2.故“线段AD被AEPQ覆盖的长度” 达到最大值持续的时段为:4≤ ≤5. (二)由“形动”而引发的“动态几何问题” 1.线段的单向运动型问题 例14(2o05年・课改实验区)图14—1至14—7中的网格 图均是20x20的等距网格图(每个小方格的边长均为1个 单位长).侦察兵王凯在 观察区域MNCD内的活动情 况.当5个单位长的列车(图中的——)以每秒1个单位长 的速度在铁路线 Ⅳ上通过时,列车将阻挡王凯的部分视 线,在区域MNCD内形成盲区(不考虑列车的宽度和车厢 间的缝隙).设列车车头运行到 点的时刻为0,列车从 点向Ⅳ点方向运行的时间为t秒. (1)在区域MNCD内,请你针对图14一l、图14—2、图 14—3、图14—4中列车位于不同位置的情形,分别画出相 应的盲区,并在盲区内涂上阴影. P P c Q D C Q D 图14—1 图14—2 P P C Q D C Q D 图14—3 图14—4 初中版中‘?擞・? 解法探究 (2)只考虑在区域ABCD内形成的盲区.设在这个区 2013年3月 盲区的面积由0逐渐增大 ̄1J75;当10< ̄t≤15时,盲区的面 域内的盲区的面积是价平方单位. 积y为定值75;当15≤ ≤20时,由一次函数y=300—15f的性 质,可知盲区的面积由75逐渐减小到0_ (3)类似④,此处略. 点评:此题及下面的例l7、例18,均以网格图为载体 ①如图14—5,当5≤£≤10时,请你求出用t表示y的函 数关系式; ②如图14—6,当lO≤ ≤15时,请你求出用t表示y的函 数关系式; 构建而成.思考上有个共同的特征,即透析动态的全貌为 ③如图14—7,当15≤t≤20日寸,请你求出用t表示Y的函 数关系式; ④根据①一③中得到的结论,请你简单概括,,随t的变 化而变化的情况. P P … 互析充斥其间1 各题之第三问的巧解提供了技术支持.同时一连串的图 形是作为“动”中之一瞬出现的,是以静制动的基础,数形 2.直线的平移运动型问题 羹 C C1 Q Di D C Q D,D 图14—9 图l4—10 (3)根据上述研究过程,请你按不同的时段,就列车 行驶过程中在区域MNCD内所形成盲区的面积大小的变 化情况,提出一个综合的猜想. 评析:(1)作图略. (2)①如图14—8,当5≤ ≤10时,盲区是梯形4A。D。D, 易知AlA是APD D的中位线,A 一5,D D=2(t一5),而梯形 AA1D,D ̄OQ=IO,贝 ÷[(f一5)+2(£一5)] ̄10=15t-75. ②如图14—9,当10≤ ≤15时,y= ̄-二 (5+lO)x10=75. ③如图14—10,当15≤ ≤20时,y=÷[(20一t)+2(20一 上 t)]xlO=300~15t. ④当5≤ ≤10时,由一次函数y=15t一75的性质,可知 嚣篓 中。 擞’?初中版 例15(2000年)在如图15所 示的直角坐标系中,点c在Y轴的 正半轴上,四边形OABC为平行四 边形,OA=2,/A0C=60。,以OA为 图15 直径的OP经过点c,点D在Y轴 上,DM为始终与Y轴垂直且与AB边相交的动直线,设DM 与AB边的交点为 (点M在线段AB上,但与A、曰两点不重 合),点 与日C的交点,设OD=t. (1)求点A和B的坐标; (2)设ABMN的外接圆OG的半径为R,试用t表示R 及点G的坐标; (3)当OG与。瑚外切时,求直角梯形OAMD的面积 评析:(1)A(V ,1),B(、/ ,2). (2)易知G为BN的中点,肼=÷ Ⅳ=R=2 易知删= 删,删=i,,BM,设点G的坐标为( ,y),由删= (2 珊÷ 孚t,y=OD+ 腓 + 则点G的坐标为( ,1+ ). (3)易知GP_、 砑=V .当OG与oP夕 切 时,PG:R+I,则、 二 :3一 j拄8 ,继而可得梯形 彻的面积为 、/了. 点评:当OG逐渐“长大”时,将-b- OP有相切的时刻, 这是在分析动态全貌的基础上得出的.同时以静制动、数 形互析在分析过程中也有很好的体现. 3.角的旋转运动型问题 例16(2003年)如图16—1,已知A为z_eOQ的边OQ上 一点,以A为顶点的厶 Ⅳ的两边分别交射线0P于M、A两 2013年3月 点,且 转( J7、『= PDQ ( 为锐角),当 Ⅳ以点A为旋 对称的图形. 解法探究 转中心,A 逸从与A 0重合的位置开始,按逆时针方向旋 Ⅳ保持不变)时,M、Ⅳ两点在射线0肚同时以不 同的速度向右平行移动,设OM=x,ON=y(y>x>10),AAOM 的面积为S,COS a、OA是方程2z ̄5z+2--O的两个根. (1)当LMAN ̄转30。(即 OAM=30。)时,求点Ⅳ移动的 距离; (2)求证:A肥DⅣ・MN; P (3)求Y与 之间的函数关 系式及自变 的取值范围; 图16—1 (4)试写出S随 变化的关系式,并确定Js的取值范围. P O 图16—2 图16—3 ' 评析:(1)易知OA=2,c0sa=÷,a=60。,即LPOQ= LMAN=600故初始状态时,△A DJ7\,为等边三角形且ON= OA=2.继而易知LMA臌转30。时,点^移动的距离为2 (如图16—2). (2)由△OANo ̄△ lⅣ,得ANZ=ON・肘 (3)AN2=ON・MN=y(y-x)=y2-xy.如图16—3,OD=I, AD=、/3, ̄1]DN=y-1,AN2=AD2+DN2=y2—2y+4,所以 一 稃 (0≤ <2). ● (4)s: D . I= 2 2 由O≤ (2,可得O≤s<、/了. 点评:当对整个运动过程全面把握后,便能体会出 ‘ :2”的几何意义是‘'AN,//OP'’.同其他问题一样.在本例 中.以静制动与数形互析也被运用得淋漓尽致. 4.三角形的平移运动型问题 例17(2oo4年-课改实验区)如图17—1和l7—2,在 20x20的等距网格(每个小方格的边长均为1个单位长) 中,RtAABC ̄点A与点 重合的位置开始,以每秒1个单 位长的速度先向下平移,当Bc边与网格的底部重合时, 继续同样的速度向右平移,当点C与点喱合时,RtAABC 停止移动.设运动时间为 秒,△ c的面积为 (1)如图17—1,当Rt△A c向下平移到RtAA IB。C。的 位置时,请你在网格中画出RtAA1B。C 关于直线Q^『成轴 图17—1 图17—2 (2)如图17-2,在RtAABC向下平移的过程中,请你 求出y与 的函数关系式,并说明当 分别取何值时,ylR得 最大值和最小值、最大值和最小值分别是多少. (3)在 ̄AABC向右平移的过程中,请你说明当x取 何值时,y取得最大值和最小值,最大值和最值分别是多 少?为什么. 评析:(1)作图略. (2) ,MB=x+4,MQ=20,y=s梯形Q】I 一、s 邶一.s△^船= 2 +40(0≤ ≤16),且y最小=40,yg ̄=2x16+40=72. (3)在AABC自左向右平移的过程中,△QAc在每一 时刻的位置都对应着(2)中△ c某一时刻的位置,使得 这样的两个三角形关于直线QNh3 ̄轴对称.因此,根据轴 对称的性质,只需考察AABC在自上至下平移过程中 AQAC的面积的变化情况,便可以知道AABC在自左向 右平移过程中AQAC的面积的变化情况:当x=16时,y取 得最大值,且强大:72;当x=321t ̄, 得最小值,且强小: 5.正方形的放缩运动和平移运动型问题 例18(zoo6 ̄・课改实验区)图18—1至图l8_7的正方 形霓虹灯广告牌A BCD都是20x20的等距网格(每个小方 格的边长均为1个单位长),其对称中心为点 如图18—1, 有一个边长为6个单位长的正方形EFGH的对称中心也是 点D,它以每秒1个单位长的速度由起始位置向外扩大(即 点D不动,正方形E阳曰经过一秒由6×6扩大为8×8;再经过 一秒,由8x8扩大为10 ̄10;……),直到充满正方形ABCD, 再以同样的速度逐步缩小到起始时的大小,然后一直不 断地以同样速度再扩大、再缩小.另有一个边长为6个单位 长的正方形删 从如图18—1所示的位置开始,以每秒1 个单位长的速度,沿正方形 BCD的内侧边缘按A— 删移动(即正方形MNPQ ̄点P一与点A重合位置开 始,先向左平移,当点Q与点 重合时,再向上平移,当点 与点c重合时,再向右平移,当点^ 点D重合时,再向下平 移,到达起始位置后仍继续按上述方式移动).正方形 EFGH和正方形MNPQ) ̄如图18—1的位置同时开始运动,, 设运动时间为 秒,它们的重叠部分面积为价平方单位. 初中版中。?毒乏’?l—l●I一 2013年3月 新颖试题 异样思路——一样精彩 奚喜兵钱申达 中考试题解法探究一例 ◎浙江省象山县鹤浦中学一、问题的提出 二、解法探究 (1)、(2)两个小题比较简单过程从略,主要介绍第 (3)题的不同解题思路,以期与同行交流探试 思路一:构造全等三角形 有这样一道中考题(江苏盐城): 如图1所示,在直角梯形ABCD中,AD//BC,AB上 BC,LDCB=75。,以CD为一边的等边ADCE的另一顶点E 在腰A 上. 延长毋F、 D交于点日,并连结AF,如图3, 因为 咫C=30。, 所以 A 60o- 因为LFBC=30。, 厶DcB.-15o. 所以 胀图1 图2 75。, (1)求LAED的度数; (2)求证:AB=BC; (3)如图2所示,若助线段cD上一点,LFBC=30 ̄. 故曰C=曰 图3 由(2)知:BA=BC,故BA=BF, 因为LABF=60 ̄,所以A 翊忙蜊, 又因 D//BC,ABZBC,所以LFAH=LH=30 ̄,所 以用= :用受 求 DF的值 分析:第(1)小题是常规的计算题,属于基础题,答案 为LAED=45。; 因为LH=LFBC=30。, 所以△ C虺AHDE H= a ,FB=FH, 第(2)dx题是简单的证明题,属于常规题,过程从略; 第(3)小题的条件比较简单,反而使得解题过程显得 困难,是综合题,能较好体现数学思想方法. 所以DF=CF,即点腥线段CD的中点. 所以 :1. i3t13-v'!、时到 巷,速度为6o÷ ! 堡 25.5海里/ 参考文献: l冲华人民共和国教育部制定.全日制义务教育数学课 程标准(2011年版)[M】.北京:北京师范大学出版社,2011. 4 .4 时,即轮船至少应提速6i每里/时. 点评:为什么会解出仁3和‘= 堡这些数据4 2.苑建广.对强化数学意识教学的肤浅思考[J】.天津 。恐 教育,2005(12). 怕只有明了运动的全过程才能知晓.虽然它在生活中是 没有价值的.但对它的思考却又得于对问题的全面认识. 3.苑建广.动态几何问题解法指要[J].数学大世界, 2oo5(6). 本文对河北中考连续出了十六年的十九例动态几何 型压轴题做了分析,旨在通过对此类问题发展历程的追 溯,得出一些通法,以求为将来的解题提供帮助.未尽之 4.苑建广.特例解题原理浅探[J].中学数学研究, 2006(4). 5.苑建广.2011年河北省中考试卷整卷解读报告[J]. 处,敬请不吝赐教 中学数学教学参考(光盘版),2011(8).衄. 哆・幺