動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題是初中數(shù)學(xué),尤其是幾何部分的重點(diǎn)與難點(diǎn)。這類(lèi)問(wèn)題往往綜合性強(qiáng),要求學(xué)生具備動(dòng)態(tài)想象、數(shù)形結(jié)合以及分類(lèi)討論的能力。下面整理幾類(lèi)典型例題,并附上詳細(xì)解析,供同學(xué)們學(xué)習(xí)參考。
一、 單動(dòng)點(diǎn)與線(xiàn)段長(zhǎng)度問(wèn)題
例題1: 如圖,在矩形ABCD中,AB=6cm,BC=8cm。點(diǎn)P從點(diǎn)A出發(fā),沿邊AB、BC以2cm/s的速度向點(diǎn)C移動(dòng),到點(diǎn)C停止。設(shè)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒,△APC的面積為S cm2。
1. 求S與t之間的函數(shù)關(guān)系式;
2. 當(dāng)t為何值時(shí),△APC的面積等于矩形面積的三分之一?
解析:
1. 分段討論是關(guān)鍵。點(diǎn)P的路徑為A→B→C。
- 當(dāng) 0 ≤ t ≤ 3 時(shí),點(diǎn)P在線(xiàn)段AB上,AP=2t。此時(shí)S = 1/2 AP BC = 1/2 2t 8 = 8t。
- 當(dāng) 3 < t ≤ 7 時(shí),點(diǎn)P在線(xiàn)段BC上,此時(shí)PC = AB+BC-2t = 14-2t。△APC的底為PC,高為AB。故S = 1/2 PC AB = 1/2 (14-2t) 6 = 42 - 6t。 - 令 42-6t = 16,得 t = 13/3 ≈ 4.33,在3 思路點(diǎn)撥: 解決動(dòng)點(diǎn)路徑問(wèn)題,首要步驟是明確動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)階段,并分段建立函數(shù)模型。 例題2: 如圖,在梯形ABCD中,AD∥BC,∠B=90°,AB=8cm,AD=24cm,BC=26cm。點(diǎn)P從A出發(fā),以1cm/s的速度向D運(yùn)動(dòng);點(diǎn)Q從C同時(shí)出發(fā),以3cm/s的速度向B運(yùn)動(dòng)。規(guī)定其中一個(gè)動(dòng)點(diǎn)到達(dá)端點(diǎn)時(shí),另一個(gè)動(dòng)點(diǎn)也隨之停止。設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒。 解析: 首先確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間范圍。P到D需24秒,Q到B需26/3≈8.67秒,故運(yùn)動(dòng)總時(shí)間t ≤ 26/3秒。 2. 等腰梯形判定:當(dāng)PQ=CD且PD≠Q(mào)C時(shí),為等腰梯形。常通過(guò)作高構(gòu)造直角三角形求解。 思路點(diǎn)撥: 雙動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題需明確各點(diǎn)位置關(guān)系,將幾何圖形的判定條件(如對(duì)邊相等、腰相等)轉(zhuǎn)化為關(guān)于時(shí)間t的方程。等腰梯形問(wèn)題常需作輔助線(xiàn)(高)來(lái)建立等量關(guān)系。 例題3: 如圖,在菱形ABCD中,AB=2,∠BAD=60°,點(diǎn)E是AB邊的中點(diǎn),點(diǎn)P是對(duì)角線(xiàn)AC上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn)。求PE+PB的最小值。 解析: 這是經(jīng)典的“將軍飲馬”模型。 思路點(diǎn)撥: 動(dòng)點(diǎn)最值問(wèn)題,尤其是線(xiàn)段和最小,核心思想是轉(zhuǎn)化與對(duì)稱(chēng)。先判斷模型,再通過(guò)作對(duì)稱(chēng)點(diǎn)將“折線(xiàn)”化為“直線(xiàn)”求解。 希望以上例題解析能幫助大家理清思路,掌握方法。動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題雖有難度,但只要勤加練習(xí),善于歸納,定能攻克。同學(xué)們可以收藏本文,結(jié)合自身薄弱環(huán)節(jié),進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練。
∴ S = { 8t (0≤t≤3); 42-6t (3
二、 雙動(dòng)點(diǎn)與特殊圖形問(wèn)題
1. t為何值時(shí),四邊形PQCD是平行四邊形?
2. t為何值時(shí),四邊形PQCD是等腰梯形?
1. 平行四邊形判定:當(dāng)PD=QC時(shí),PQCD為平行四邊形。
PD = AD - AP = 24 - t;
QC = 3t。
令 24 - t = 3t,解得 t = 6。
驗(yàn)證:t=6 < 26/3,符合。
過(guò)D、Q分別作DM⊥BC于M,QN⊥AD于N。易知BM=AD=24,CM=BC-BM=2,AB=DM=8。
在Rt△DCM中,CD = √(DM2+CM2) = √(82+22) = 2√17。
當(dāng)四邊形PQCD為等腰梯形時(shí),有PD ≠ QC,且PQ=CD。此時(shí),QN=AB=8,PN = |PD - QN|? 不,應(yīng)是構(gòu)造全等。更直接的方法是:當(dāng)四邊形PQCD為等腰梯形時(shí),PD與QC不相等,但由軸對(duì)稱(chēng)性,有PD = QC + 2CM(因?yàn)镼C比PD少了兩個(gè)CM的長(zhǎng)度)。
即:24 - t = 3t + 4。
解得 t = 5。
驗(yàn)證:t=5 < 26/3,且此時(shí)PD=19,QC=15,PD≠Q(mào)C,符合。三、 動(dòng)點(diǎn)與最值問(wèn)題
1. 識(shí)別模型:點(diǎn)B和點(diǎn)E在直線(xiàn)AC的同側(cè),求AC上一動(dòng)點(diǎn)P到這兩點(diǎn)的距離和最小值。
2. 轉(zhuǎn)化:作點(diǎn)B關(guān)于對(duì)角線(xiàn)AC的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。由于菱形是軸對(duì)稱(chēng)圖形,AC所在直線(xiàn)是其對(duì)稱(chēng)軸,因此點(diǎn)B關(guān)于AC的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)即為點(diǎn)D。
3. 求解:連接DE,交AC于點(diǎn)P,則此時(shí)PE+PB = PE+PD = DE,此即為最小值。
4. 計(jì)算:在△ADE中,AD=2,AE=1(E為AB中點(diǎn)),∠DAE=∠BAD=60°。
由余弦定理:DE2 = AD2 + AE2 - 2·AD·AE·cos60° = 4 + 1 - 221*(1/2) = 3。
故 DE = √3。
∴ PE+PB的最小值為√3。與建議