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初中数学动态几何问题

MC NCEC CD(这个比例关系就是将静态与动态联系起来的关键)中考数学专题 动态几何问题第一部分真题精讲【例1】如图,在梯形 ABCD 中,AD II BC , AD 3 , DC 5 , BC 10,梯形的高为4 •动 点M 从B 点出发沿线段BC 以每秒2个单位长度的速度向终点 C 运动;动点N 同时从C 点 出发沿线段CD 以每秒1个单位长度的速度向终点 D 运动•设运动的时间为t (秒)•(1 )当MN I AB 时,求t 的值;(2)试探究:t 为何值时,△ MNC 为等腰三角形.【思路分析1】本题作为密云卷压轴题,自然有一定难度,题目中出现了两个动点,很多同 学看到可能就会无从下手。

但是解决动点问题,首先就是要找谁在动,谁没在动,通过分析 动态条件和静态条件之间的关系求解。

对于大多数题目来说, 都有一个由动转静的瞬间,就本题而言,M , N 是在动,意味着 BM,MC 以及DN,NC 都是变化的。

但是我们发现,和 这些动态的条件密切相关的条件DC,BC 长度都是给定的,而且动态条件之间也是有关系的。

所以当题中设定 MN//AB 时,就变成了一个静止问题。

由此,从这些条件出发,列出方程,自然得出结果。

【解析】解:(1 )由题意知,当 M 、N 运动到t 秒时,如图①,过 D 作DE II AB 交BC 于E 点,则 四边形ABED 是平行四边形.••• AB II DE , AB II MN • ••• DE II MN •(根据第一讲我们说梯形内辅助线的常用做法,成功将MN 放在三角形内,将动态问题转化成平行时候的静态问题)25 8 △MNC为等腰三角形.••• t 1 •解得t 50 .10 3 5 17【思路分析2】第二问失分也是最严重的,很多同学看到等腰三角形,理所当然以为是MN=NC 即可,于是就漏掉了MN=MC,MC=CN 这两种情况。

在中考中如果在动态问题当中碰见等腰三角形,一定不要忘记分类讨论的思想,两腰一底一个都不能少。

具体分类以后,就成为了较为简单的解三角形问题,于是可以轻松求解【解析】(2)分三种情况讨论:①当MN NC时,如图②作NF BC交BC于F ,则有MC 2FC即.(利用等腰三角形底边高也是底边中线的性质)DF4sin C—CD5C3•cos5,3t•102t 2 —5解得t8②当MN MC时,如图③,过M作MH CD于H . 贝U CN 2CH ,•••t 2 10 2t 3.5•t 60.17③当MC CN时,则10 2t t .103综上所述,当t【例2】在△ABC中,/ACB=45 o .点D (与点B、C不重合)为射线BC上一动点,连接AD,以AD为一边且在AD的右侧作正方形ADEF .(1)如果AB=AC .如图①,且点D在线段BC上运动.试判断线段CF与BD之间的位置关系,并证明你的结论.(2)如果AB #AC,如图②,且点D在线段BC上运动.(1 )中结论是否成立,为什么?(3)若正方形ADEF的边DE所在直线与线段CF所在直线相交于点P,设AC = 4.2 ,BC 3, CD= x,求线段CP的长.(用含x的式子表示)【思路分析1】本题和上题有所不同,上一题会给出一个条件使得动点静止,而本题并未给出那个“静止点”,所以需要我们去分析由D运动产生的变化图形当中,什么条件是不动的。

由题我们发现,正方形中四条边的垂直关系是不动的,于是利用角度的互余关系进行传递, 就可以得解。

【解析】:(1)结论:CF与BD位置关系是垂直;证明如下:AB=AC , /ACB=45 o ,「.Z ABC=45 o .由正方形ADEF 得AD=AF ,T/DAF= ZBAC =90 o,•••ZDAB= /FAC,「.A)AB 也zEAC , •••厶CF= /ABD .•••ZBCF= ZACB+ /ACF= 90 o .即CF丄BD .【思路分析2】这一问是典型的从特殊到一般的问法,那么思路很简单,就是从一般中构筑一个特殊的条件就行,于是我们和上题一样找一样求解。

(2) CF 丄BD . (1)中结论成立.理由是:过点 A 作AG 丄AC 交BC 于点G ,「.AC=AG 可证:△ GAD 也/CAF•••厶CF= ZAGD=45 oZBCF= ZACB+ ZACF= 90 o . 即 CF 丄 BD【思路分析3】这一问有点棘手,D 在BC 之间运动和它在 BC 延长线上运动时的位置是不 一样的,所以已给的线段长度就需要分情况去考虑到底是 4+X 还是4-X 。

分类讨论之后利用相似三角形的比例关系即可求出CP.(3)过点 A 作AQ 丄BC 交CB 的延长线于点 Q , ①点D 在线段BC 上运动时,【例3】已知如图,在梯形ABCD 中,AD // BC , AD 2, BC 4,点M 是AD 的中点,△ MBC 是等边三角形.(1) 求证:梯形 ABCD 是等腰梯形;易证△AQD s/DCP , •CP CD,• CP xDQ AQ4x42x CPx .4②点D 在线段BC 延长线上运动时,过A 作AG AC 交CB 延长线于点G ,则AGDACF△AQD S /DCP , • CP CD,• CP xDQ AQ4 x42xCPx .4■//BCA=45 o ,可求出 AQ= CQ=4 . • DQ=4-x , ■//BCA=45 o ,可求出 AQ= CQ=4 , • DQ=4+x(2) 动点P、Q分别在线段BC和MC上运动,且/ MPQ 60保持不变.设PC x, MQ y,求y与x的函数关系式;(3) 在(2)中,当y取最小值时,判断△PQC的形状,并说明理由. M【思路分析1】本题有一点综合题的意味,但是对二次函数要求不算太高,重点还是在考察几何方面。

第一问纯静态问题,自不必说,只要证两边的三角形全等就可以了。

第二问和例1 一样是双动点问题,所以就需要研究在P,Q运动过程中什么东西是不变的。

题目给定/MPQ=60 。

这个度数的意义在哪里?其实就是将静态的那个等边三角形与动态条件联系了起来•因为最终求两条线段的关系,所以我们很自然想到要通过相似三角形找比例关系•怎么证相似三角形呢?当然是利用角度咯•于是就有了思路•【解析】(1)证明:••• △ MBC是等边三角形•••MB MC,Z MBC / MCB 60•••M是AD中点•AM MD•/ AD // BC•••/AMB / MBC 60 ,/ DMC / MCB 60 •••△ AMB DMC•AB DC•梯形ABCD是等腰梯形.Z MPQ 60•••/ BMP Z BPM Z BPM Z QPC 120(这个角度传递非常重要,大家要仔细揣摩)• Z BMP Z QPC • △ BMP CQP •竺 CQ "BM BP• y -x 2 x 4 4 (设元以后得出比例关系,轻松化成二次函数的样子)【思路分析2】第三问的条件又回归了当动点静止时的问题。

由第二问所得的二次函数,很 轻易就可以求出当 X 取对称轴的值时Y 有最小值。

接下来就变成了 “给定PC=2,求APQC 形状”的问题了。

由已知的BC=4,自然看出P 是中点,于是问题轻松求解。

(3)解: △ PQC 为直角三角形1 2••• y - x 234•••当y 取最小值时,x PC 2• P 是 BC 的中点,MP BC ,而 Z MPQ 60 , • Z CPQ 30 , •Z PQC 90以上三类题目都是动点问题, 这一类问题的关键就在于当动点移动中出现特殊条件, 例如某边相等,某角固定时,将动态问题化为静态问题去求解。

如果没有特殊条件,那么就需要研(2)解:在等边△ MBC 中,MB MCBC 4,/ MBC / MCB 60 ,••• PC x , MQy ••BP 4 x , QC 4 y究在动点移动中哪些条件是保持不变的。

当动的不是点,而是一些具体的图形时,思路是不是一样呢?接下来我们看另外两道题.【例4】已知正方形ABCD中,E为对角线BD上一点,过E点作EF BD交BC于F,连接DF,G为DF中点,连接EG,CG .(1)直接写出线段EG与CG的数量关系;(2)将图1中BEF绕B点逆时针旋转45,如图2所示,取DF中点G ,连接EG , CG , 你在(1 )中得到的结论是否发生变化?写出你的猜想并加以证明.(3)将图1中BEF绕B点旋转任意角度,如图3所示,再连接相应的线段,问(1 )中的结论是否仍然成立?(不要求证明)DC C【思路分析1】这一题是一道典型的从特殊到一般的图形旋转题。

从旋转45。

到旋转任意角度,要求考生讨论其中的不动关系。

第一问自不必说,两个共斜边的直角三角形的斜边中线自然相等。

第二问将△ BEF旋转45。

之后,很多考生就想不到思路了。

事实上,本题的核心条件就是G是中点,中点往往意味着一大票的全等关系,如何构建一对我们想要的全等三角形就成为了分析的关键所在。

连接AG之后,抛开其他条件,单看G点所在的四边形ADFE ,我们会发现这是一个梯形,于是根据我们在第一讲专题中所讨论的方法,自然想到过G 点做AD,EF的垂线。

于是两个全等的三角形出现了。

(1)CG EG(2)( 1 )中结论没有发生变化,即CG EG .证明:连接AG,过G点作MN AD于M,与EF的延长线交于N点.在DAG与DCG中,•/ AD CD, ADG CDG , DG DG ,••• DAG 也DCG .二AG CG .在DMG与FNG中,•/ DGM FGN , FG DG , MDG NFG ,•DMG 也FNG .•MG NG在矩形AENM中,AM EN在Rt AMG 与Rt ENG 中,•/ AM EN , MG NG ,•- AMG 也ENG .• AG EG .•EG CGDC【思路分析2】第三问纯粹送分,不要求证明的话几乎所有人都会答出仍然成立。

但是我们不应该止步于此。

将这道题放在动态问题专题中也是出于此原因,如果△ BEF任意旋转,哪些量在变化,哪些量不变呢?如果题目要求证明,应该如何思考。

建议有余力的同学自己研究一下,笔者在这里提供一个思路供参考:在△BEF的旋转过程中,始终不变的依然是G 点是FD的中点。

可以延长一倍EG到H,从而构造一个和EFG全等的三角形,利用BE=EF 这一条件将全等过渡。

要想办法证明三角形ECH是一个等腰直角三角形,就需要证明三角形EBC和三角形CGH全等,利用角度变换关系就可以得证了。

(3)( 1 )中的结论仍然成立.C【例5】已知正方形ABCD的边长为6cm,点E是射线BC上的一个动点,连接AE 交射线DC于点F,将△ABE沿直线AE翻折,点B落在点B'处.BE(1 )当---- =1 时,CF= cm ,CEBE(2)当=2 时,求sin /DAB '的值;CEBE(3 )当——=x时(点C与点E不重合),请写出厶ABE翻折后与正方形ABCD公共CE部分的面积y与x的关系式,(只要写出结论,不要解题过程)【思路分析】 动态问题未必只有点的平移, 图形的旋转,翻折(就是轴对称)也是一大热点。

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