运动型问题第17课时几何图形中的动点问题(58分)一、选择题(每题6分，共18分)1．[·安徽]如图6－1－1，在矩形ABCD 中，AB ＝5，AD ＝3，动点P 满足S △PAB ＝S 矩形ABCD ，则点P 到A ，B 两点距离之和PA ＋PB 的最小值为(　D )13A. B. C.5D.2934241图6－1－1 第1题答图【解析】 令点P 到AB 的距离为h ，由S △PAB ＝S 矩形ABCD ，得×5h ＝×5131213×3，解得h ＝2，动点P 在EF 上运动，如答图，作点B 关于EF 的对称点B ′，BB ′＝4，连结AB ′交EF 于点P ，此时PA ＋PB 最小，根据勾股定理求得最小值为＝，选D.52＋42412．如图6－1－2，在矩形ABCD 中，AB ＝2a ，AD ＝a ，矩形边上一动点P 沿A →B →C →D 的路径移动．设点P 经过的路径长为x ，PD 2＝y，则下列能大致反映y 与x 的函数关系的图象是 (　D )【解析】 ①当0≤x ≤2a 时，∵PD 2＝AD 2＋AP 2，AP ＝x ，∴y ＝x 2＋a 2；②图6－1－2当2a ＜x ≤3a 时，CP ＝2a ＋a －x ＝3a －x ，∵PD 2＝CD 2＋CP 2，∴y ＝(3a －x )2＋(2a )2＝x 2－6ax ＋13a 2；③当3a ＜x ≤5a 时，PD ＝2a ＋a ＋2a －x ＝5a －x ，∴PD 2＝y ＝(5a －x )2，y ＝∴能大致反映y{x 2＋a 2（0≤x ≤2a ），x 2－6ax ＋13a 2（2a <x ≤3a ），（x －5a ）2（3a <x ≤5a ），)与x 的函数关系的图象是选项D 中的图象．3．如图6－1－3，在Rt △ABC 中，∠C ＝90°，∠BAC ＝30°，AB ＝8，以2为边长的正方形DEFG 的一边3GD 在直线AB 上，且点D 与点A 重合，现将正方形DEFG 沿AB 的方向以每秒1个单位的速度匀速运动，当点D 与点B 重合时停止，则在这个运动过程中，正方形DEFG 与△ABC 的重合部分的面积S 与运动时间t 之间的函数关系图象大致是(　A )【解析】 首先根据在Rt △ABC 中，∠C ＝90°，∠BAC ＝30°，AB ＝8，分别求出AC ，BC ，以及AB 边上的高线各是多少；然后根据图示，分三种情况：①当0≤t ≤2时；②当2＜t ≤6时；③当6＜t ≤8时，分别求出正33方形DEFG 与△ABC 的重合部分的面积S 的表达式，进而判断出正方形DEFG 与△ABC 的重合部分的面积S 与运动时间t 之间的函数关系图象大致是哪个即可．S ＝{36t 2（0≤t ≤23），2t －23（23<t ≤6），－233t 2＋（2＋83）t －263（6<t ≤8）.)二、解答题(共20分)4．(20分)[·无锡]如图6－1－4，已知矩形ABCD 中，AB ＝4，AD ＝m ，动点P 从点D 出发，在边DA 上以每秒1个单位的速度向点A 运动，连结CP ，作图6－1－3点D 关于直线PC 的对称点E .设点P 的运动时间为t (s)．(1)若m ＝6，求当P ，E ，B 三点在同一直线上时对应的t 的值．(2)已知m 满足：在动点P 从点D 到点A 的整个过程中，有且只有一个时刻t ，使点E 到直线BC 的距离等于3.求所有这样的m的取值范围．图6－1－4【解析】 (1)如答图①，P ，E ，B 三点在同一直线上，连结EC .①在Rt △BEC 中，计算BE 的值；②在Rt △ABP 中，利用勾股定理列出关于t 的方程，解出t 值即可求；(2)如图②，P ，E ，B 三点在同一直线上，连结EC ，过点E 作EF ⊥BC 于F .①在Rt △EFC 中，利用勾股定理求出CF ；②利用相似三角形的判定与性质求得BF ；③根据m ＝BC ＝BF ＋CF 计算m 的值．解：(1)如答图①，P ，E ，B 三点在同一直线上，连结EC .∵四边形ABCD 是矩形，∴AB ＝CD ，AD ＝BC .∵PD ＝t ，m ＝6，∴PA ＝6－t .∵点D ，点E 关于直线PC 对称．∴PE ＝t ，EC ＝DC ＝AB ＝4，∠CEP ＝∠CDP ＝90°.在Rt △BCE 中，∵BC ＝6，CE ＝4，∴BE ＝＝＝2.BC 2－EC 262－425在Rt △ABP 中，∵AB 2＋AP 2＝BP 2，即42＋(6－t )2＝(2＋t )2，5解得t ＝6－2.5(2)如答图②，当点P 与A 重合时，点E 在BC 的下方，点E 到BC 的距离为3.作EQ ⊥BC 于Q ，EM ⊥DC 于M .则EQ ＝3，CE ＝DC ＝4.易证四边形EMCQ 是矩形，∴CM ＝EQ ＝3，∠M ＝90°，∴EM ＝＝，BC 2－CM 27第4题答图①∵∠DAC ＝∠EDM ，∠ADC ＝∠M ，∴△ADC ∽△DME ，∴＝，即＝，AD DM DC EM AD 747∴AD ＝4.7第4题答图② 第4题答图③如答图③，当点P 与A 重合时，点E 在BC 的上方，点E 到BC 的距离为3.作EQ ⊥BC 于Q ，延长QE 交AD 于M .则EQ ＝3，CE ＝DC ＝4.在Rt △ECQ 中，QC ＝DM ＝＝，由△DME ∽△CDA ，42－327∴＝，即＝，∴AD ＝，DM CD EM AD 741AD 477综上所述，在动点P 从点D 到点A 的整个运动过程中，有且只有一个时刻t ，使点E 到直线BC 的距离等于3，这样的m 的取值范围是≤m ＜4.47775．(20分)[·丽水]如图6－1－5，在矩形ABCD 中，点E 是AD 上的一个动点，连结BE ，作点A 关于BE 的对称点F ，且点F 落在矩形ABCD 的内部．连结AF ，BF ，EF ，过点F 作GF ⊥AF 交AD 于点G ，设＝n .AD AE图6－1－5(1)求证：AE ＝GE ；(2)当点F 落在AC 上时，用含n 的代数式表示的值；AD AB(3)若AD ＝4AB ，且以点F ，C ，G 为顶点的三角形是直角三角形，求n 的值．【解析】 设AE ＝a ，则AD ＝na .(1)由轴对称性质得到AE ＝FE ，结合“等边对等角”得到∠EAF ＝∠EFA .由垂直得到两个角的互余关系，根据“等角的余角相等”可得到结论；(2)由对称性质得BE ⊥AF ，先证∠ABE ＝∠DAC ，进而证得△ABE ∽△DAC ，根据相似三角形的对应边成比例建立关系式，通过适当变形求解；(3)由特例点F 落在线段BC 上，确定n ＝4，根据条件点F 落在矩形内部得到n ＞4，判断出∠FCG ＜90°.然后分∠CFG ＝90°和∠CGF ＝90°两种情况，由(2)的结论和相似三角形的性质分别建立关于n 的等式，求得n 的值．解：设AE ＝a ，则AD ＝na .(1)证明：由对称得AE ＝FE ，∴∠EAF ＝∠EFA .∵GF ⊥AF ，∴∠EAF ＋∠FGA ＝∠EFA ＋∠EFG ＝90°.∴∠FGA ＝∠EFG ，∴FG ＝EF ，∴AE ＝GE .(2)当点F 落在AC 上时(如答图①)，由对称得BE ⊥AF ，∴∠ABE ＋∠BAC ＝90°，∵∠DAC ＋∠BAC ＝90°，∴∠ABE ＝∠DAC .又∵∠BAE ＝∠D ＝90°，∴△ABE ∽△DAC ，∴＝.AB DA AE DC∵AB ＝DC ，∴AB 2＝AD ·AE ＝na ·a ＝na 2.∵AB ＞0，∴AB ＝a ，∴＝＝.n AD AB na n an (3)若AD ＝4AB ，则AB ＝a .当点F 落在线段BC 上时(如答图②)，EF ＝AE n 4＝AB ＝a .此时a ＝a ，n 4∴n ＝4.∴当点F 落在矩形内部时，n ＞4.∵点F 落在矩形的内部，点G 在AD 上，∴∠FCG ＜∠BCD ，∴∠FCG ＜90°.第5题答图①第5题答图②　第5题答图③①若∠CFG ＝90°，则点F 落在AC 上，由(2)得＝，∴n ＝16.AD AB n ②若∠CGF ＝90°(如答图③)，则∠CGD ＋∠AGF ＝90°.∵∠FAG ＋∠AGF ＝90°，∴∠CGD ＝∠FAG ＝∠ABE ，∵∠BAE ＝∠D ＝90°，∴△ABE ∽△DGC .∴＝，AB DG AE DC∴AB ·DC ＝DG ·AE ，即＝(n －2)a ·a ，(n 4a )2 解得n 1＝8＋4，n 2＝8－4＜4(不合题意，舍去)．∴当n ＝16或8＋4222时，以点F ，C ，G 为顶点的三角形是直角三角形．(20分)6．(20分)[·菏泽]如图6－1－6，正方形ABCD 的边长为6 cm ，点E ，M 分别是线段BD ，AD 上的动点，连结AE 并延长，交边BC 于F ，过M 作MN ⊥AF ，垂足为H ，交边AB 于点N .(1)如图①，若点M 与点D 重合，求证：AF ＝MN ；(2)如图②，若点M 从点D 出发，以1 cm/s 的速度沿DA 向点A 运动，同时点E 从点B 出发，以 cm/s 的速度沿BD 向点D 运动，设运动时间为t s.2①设BF ＝y cm ，求y 关于t 的函数表达式；②当BN ＝2AN 时，连结FN ，求FN 的长．图6－1－6【解析】 (1)由正方形性质和垂直的性质就可以得出∠ADN ＝∠BAF ，利用“AAS ”可以得出△ADN ≌△BAF 就可以得到结论AF ＝MN ；(2)①由AD ∥BF 可得△ADE ∽△FBE ，利用＝可以构造y 关于t 的函数AD BF DE BE表达式；②由(1)可知△MAN ∽△ABF ，∴＝，又∵BN ＝2AN ，∴＝MA AN AB BF 6－t 2，用含t 的代数式表示BF ，结合①中的关系式，可以构造关于t 的方程求6BF 出t 的值，从而求出BF ，最后利用勾股定理求FN 的长．解：(1)证明：∵四边形ABCD 是正方形，∴AD ＝DC ＝AB ＝BC ，∠DAB ＝∠ABC ＝∠BCD ＝∠ADC ＝90°.∵MN ⊥AF ，∴∠DHA ＝∠NHA ＝90°，∴∠ADH ＋∠HAD ＝90°，∠NAH ＋∠HAD ＝90°，∴∠ADH ＝∠NAH .在△ADN 与△BAF 中，∴△ADN ≌△BAF ，{∠ADN ＝∠BAF ，AD ＝BA ，∠DAN ＝∠ABF ，)∴AF ＝DN ，即AF ＝MN .(2)①∵正方形的边长为6 cm ，∴BD ＝＝AD ＝6 cm ，AB 2＋AD 222∵设运动时间为t s ，根据题意，得BE ＝t cm ，2∴DE ＝ BD －BE ＝(6－t )cm ，22∵AD ∥BF ，∴△ADE ∽△FBE ，∴ ＝，AD BF DE BE∵BF ＝y cm ，∴＝，即y ＝，6y 62－2t 2t6t 6－t ∴y 关于t 的函数表达式为y ＝.6t 6－t②∵BN ＝2AN ，AB ＝6 cm ，∴AN ＝2 cm ，BN ＝4 cm ，由(1)得△MAN ∽△ABF ，又∵DM ＝t cm ，AM ＝(6－t )cm ，∴＝，即＝，∴BF ＝，MA AN AB BF 6－t 26BF 126－t 又∵y ＝，∴，＝ 解得t ＝2，6t 6－t 126－t 6t6－t当t ＝2时，BF ＝y ＝＝3 cm ，在Rt △NBF 中，FN ＝＝6t 6－t BN 2＋BF 242＋32＝5，∴当BN ＝2AN 时，FN 的长为5 cm.(22分)7．(22分)[·温州]如图6－1－7，已知线段AB ＝2，MN ⊥AB 于点M ，且AM ＝BM ，P 是射线MN 上一动点，E ，D 分别是PA ，PB 的中点，过点A ，M ，D 的圆与BP 的另一交点为C (点C 在线段BD 上)，连结AC ，DE .(1)当∠APB ＝28°时，求∠B 和的度数；CM ︵(2)求证：AC ＝AB ；(3)在点P 的运动过程中．①当MP ＝4时，取四边形ACDE 一边的两端点和线段MP 上一点Q ，若以这三点为顶点的三角形是直角三角形，且Q 为锐角顶点，求所有满足条件的MQ 的值；②记AP 与圆的另一个交点为F ，将点F 绕点D 旋转90°得点G ，若点G 恰好落在MN 上，连结AG ，CG ，DG ，EG ，直接写出△ACG 与△DEG 的面积比．图6－1－7【解析】 (1)由垂直平分线的性质得到等腰△PAB ，由三线合一得 ∠APM ＝∠BPM ＝∠APB ＝14°，∠B ＝90°－∠BPM ＝90°－14°＝ 76°，再利12用直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半，得∠MDB ＝∠BAC ＝2∠DPM ＝28°，以此求得弧CD 的度数为2∠MDB ＝56°；(2)由同角的余角相等，得 ∠ACB ＝∠B ，AC ＝AB ；(3)由垂直分线的性质，分类讨论符合条件的点Q 的个数，利用相似和勾股定理分别求出MQ 的长度；利用旋转的性质，平行四边形的性质，锐角三角比求出各边的长度，用面积公式求出比值．解：(1)如答图①，连结MD .∵AB ⊥MN ，AM ＝BM ，∴PM 垂直平分线段AB ，∴PA ＝PB ，在等腰三角形PAB 中，∵∠APB ＝28°，∴∠APM ＝∠BPM ＝∠APB ＝1412°，∴∠B ＝90°－∠BPM ＝90°－14°＝ 76°，在Rt △MPB 中，点D 为斜边BP 的中点，∴DM ＝DP ，∴∠MPD ＝∠DMP ＝14°，∴∠MDB ＝∠BAC ＝2∠DPM ＝28°，∴的度数＝2∠MDB ＝56°；CM ︵(2)证明：由(1)可得∠B ＝90°－∠BPM ＝90°－∠BAC ，12在△ABC 中，∠ACB ＝180°－∠B －∠BAC ＝180°－(90°－∠BAC )－12∠BAC ＝90°－∠BAC ，12∴∠ACB ＝∠B, ∴AC ＝AB .第7题答图① 第7题答图②(3)①若要满足题意，则点Q 必为过点A ，C ，E ，D 的垂线与线段MN 的交点，分析图形可得只有过点C ，E ，D 的垂线与线段MN 的交点满足题意．(Ⅰ)若CQ ⊥CP (如答图②点Q 1)，AM ＝BM ＝1，MP ＝4，由勾股定理，得BP ＝＝，由(1)(2)可得∠BAC ＝∠APB ，12＋4217又∵∠B ＝∠B ，∴△ABC ∽△PBA ，∴＝，得BC ＝，AB BC BP AB 41717∴CP ＝.131717由△PCQ 1∽△PMB ，得＝，解得PQ 1＝，CP MP PQ 1PB 134∴ MQ 1＝4－PQ 1＝.34(Ⅱ)若QD ⊥BP ，由EP ＝DP 可知 △EPQ 2≌△DPQ 2(如答图②点Q 2)，∴ EQ 2⊥EP .(即过点E ，D 的垂线与线段MN 的交点重合)∵点D 为线段BP 的中点，且Q 2D ⊥BP ，∴Q 2D 垂直平分线段BP ，则Q 2P ＝Q 2B ，设Q 2M ＝x ，则Q 2B ＝Q 2P ＝4－x, 由勾股定理，得BM 2＋M 2Q 2＝B 2Q 2，12＋x 2＝(4－x )2，解得x ＝.185(Ⅲ)若AC ⊥CQ (如答图②点Q 3)，∵∠ACQ 3＝90°，∴Q 3A 为该圆的直径，∴点Q 3为MP 与圆的交点，∵∠MAC ＝∠MQ 3C ＝2∠MPC ，∠MQ 3C ＝∠MPC ＋∠Q 3CP ，∴PQ 3＝ CQ 3，设MQ 3＝x ，则PQ 3＝4－x ，AC ＝AB ＝2，∵A 3Q 2＝AM 2＋M 3Q 2＝AC 2＋C 3Q 2，∴12＋x 2＝22＋(4－x )2，解得x ＝.198综上所述，MQ 的值为或或.34158198②如答图③，过点E 作AP 的中垂线，交MP于点K .过点C 作CJ ⊥AB 于点J ，连结AK ，KE ，DM .∵点M ，D 分别为AB ，BP 的中点，∴MD 为△ABP 的中位线，∴MD ∥AP ，AM ＝DF .又∵AM ∥ED ，∴四边形MAED 为平行四边形，∴AM ＝DE ，∠MDE ＝∠MAP ，∴DE ＝DF ，∵△GHE ≌△GHD ，∴ GE ＝GD ，∴GE ＝GD ＝DE ＝DF ，则△GDE 为正三角形，∠GDE ＝60°.第7题答图③∵∠EDF ＝90°－60°－30°，∴∠DEF ＝(180°－∠EDF )＝75°，12∴∠APM ＝15°，则∠AKM ＝2∠APM ＝30°，∴MK ＝，AK ＝KP ＝2，tan75°＝tan ∠MAP ＝＝＝2＋，3PM MA 2＋313∴tan ∠MAP ＝tan ∠HEP ＝tan75°＝2＋，3∵EH 为△AMP 的中位线，∴EH ＝，GH ＝，1232∴tan ∠HEP ＝＝2＋，HP ＝(2＋)，∴MG ＝1，PH EH 3123∵∠MAC ＝2∠MPA ＝30°，AM ＝1，CJ ＝AC ＝AB ＝1，1212∴MI ＝，IG ＝1－，AJ ＝，33333∴S △ACG ＝IG ·AJ ＝××＝，S △EDG ＝ED ·GH ＝×1×＝，1212(1－33)33－1212123234∴＝＝.S △ACGS △DEG 3－12346－233。