动点问题
动点题是近年来中考的的一个热点问题,解这类题目要“以静制动”,即把动态问题,变为静态问题来解。
一般方法是抓住变化中的“不变量”,以不变应万变,首先根据题意理清题目中两个变量X 、Y 的变化情况并找出相关常量,第二,按照图形中的几何性质及相互关系,找出一个基本关系式,把相关的量用一个自变量的表达式表达出来,然后再根据题目的要求,依据几何、代数知识解出。
第三,确定自变量的取值范围,画出相应的图象。
一、例题:
如图,在平行四边形ABCD 中,AD=4 cm ,∠A=60°,BD ⊥AD. 一动点P 从A 出发,以每秒1 cm 的速度沿A →B →C 的路线匀速运动,过点P 作直线PM ,使PM ⊥AD .
(1) 当点P 运动2秒时,设直线PM 与AD 相交于点E ,求△APE 的面积;
(2) 当点P 运动2秒时,另一动点Q 也从A 出发沿A →B →C 的路线运动,且在AB 上以每秒1 cm 的速度匀速运动,在BC 上以每秒2 cm 的速度匀速运动. 过Q 作直线QN ,使QN ∥PM. 设点Q 运动的时间为t 秒(0≤t ≤10),直线PM 与QN 截平行四边形ABCD 所得图形的面积为S cm 2 .
① 求S 关于t 的函数关系式;② (附加题) 求S 的最大值。
E
D C
B
A
M P
解题思路:
第(1)问比较简单,就是一个静态问题当点P 运动2秒时,AP=2 cm ,
由∠A=60°,知AE=1,
∴ S ΔAPE =
2
3
第(2)问就是一个动态问题了,题目要求面积与运动时间的函数关系式,这就需要我们根据题目,综合分析,分类讨论.
P 点从A →B →C 一共用了12秒,走了12 cm , Q 点从A →B 用了8秒,B →C 用了2秒, 所以t 的取值范围是 0≤t ≤10
不变量:P 、Q 点走过的总路程都是12cm ,P 点的速度不变,所以AP 始终为:t+2
若速度有变化,总路程 =变化前的路程+变化后的路程=变化前的速度×变化点所用时间+变化后的速度×(t -变化点所用时间).
如当8≤t ≤10时,点Q 所走的路程AQ=1×8+2(t -8)=2t-8
① 当0≤t ≤6时,点P 与点Q 都在AB 上运动, 设PM 与AD 交于点G ,QN 与AD 交于点F , 则AQ=t ,AF=
2t ,QF=t 2
3,AP=t+2,AG=1+2t ,PG=t 233+. ∴ 此时两平行线截平行四边形ABCD 是一个直角梯形, 其面积为(PG + QF )×AG ÷2 S=
2
3
23+
t . 当6≤t ≤8时,点P 在BC 上运动,点Q 仍在AB 上运动. 设PM 与DC 交于点G ,QN 与AD 交于点F , 则AQ=t ,AF=2t ,DF=4-2
t
(总量减部分量), QF=
t 2
3
,AP=t+2,BP=t -6(总量减部分量)
, CP=AC - AP=12-(t+2)=10-t (总量减部分量), PG=3)10(t -,而BD=34,
故此时两平行线截平行四边形ABCD 的面积为
平行四边形的面积减去两个三角形面积S=3343108
352
-+-t t . 当8≤t ≤10时,点P 和点Q 都在BC 上运动. 设PM 与DC 交于点G ,QN 与DC 交于点F ,
则AQ=2t-8,CQ= AC - AQ= 12-(2t -8)=20-2t ,(难点)
QF=(20-CP=10-t ,PG=3)10(t -. ∴ 此时两平行线截平行四边形ABCD 的面积为S=31503302
332
+-t t . ②(附加题)当0≤t ≤6时,S 的最大值为2
3
7; 当6≤t ≤8时,S 的最大值为36; 当8≤t ≤10时,S 的最大值为36; 所以当t=8时,S 有最大值为36 .
二、练习:
1.如图,正方形ABCD 的边长为5cm ,Rt△EFG 中,∠G=90°,FG =4cm ,EG =3cm ,且点B 、F 、C 、G 在直线l 上,△EFG 由F 、C 重合的位置开始,以1cm/秒的速度沿直线l 按箭头所表示的方向作匀速直线运动.
(1)当△EFG 运动时,求点E 分别运动到CD 上和AB 上的时间;
(2)设x (秒)后,△EFG 与正方形ABCD 重合部分的面积为y (cm 2),求y 与x 的函数关系式; (3)在下面的直角坐标系中,画出0≤x≤2时(2)中函数的大致图象;如果以O 为圆心的圆与该图
象交于点P (x ,9
8),与x 轴交于点A 、B (A 在B 的左侧),求∠PAB 的度数.
P
N
M
C
B
A
O
y
x
2.已知,如图,在直角梯形COAB 中,CB ∥OA ,以O 为原点建立平面直角坐标系,A 、B 、C 的坐标分别为A (10,0)、B (4,8)、C (0,8),D 为OA 的中点,动点P 自A 点出发沿A →B →C →O 的路线移动,速度为每秒1个单位,移动时间记为t 秒,
(1)动点P 在从A 到B 的移动过程中,设△APD 的面积为S ,试写出S 与t 的函数关系式,指出自变量的取值范围,并求出S 的最大值
(2)动点P 从出发,几秒钟后线段PD 将梯形COAB 的面积分成1:3两部分?求出此时P 点的坐标
3.如图,平面直角坐标系中,四边形OABC 为矩形,点A 、B 的坐标分别为(3,0),(3,4)。
动点M 、N 分别从O 、B 同时出发,以每秒1个单位的速度运动。
其中,点M 沿OA 向终点A 运动,点N 沿BC 向终点C 运动。
过点N 作NP⊥AC,交AC 于P ,连结MP 。
已知动点运动了x 秒。
(1)P 点的坐标为( , );(用含x 的代数式表示) (2)试求 ⊿MPA 面积的最大值,并求此时x 的值。
(3)请你探索:当x 为何值时,⊿MPA 是一个等腰三角形?你发现了几种情况?写出你的研究成果。
4.如图,在Rt ABC 中,90B ∠=︒,30C ∠=︒,12AB =厘米,质点P 从A 点出发沿线路AB BC -作匀速运动,质点Q 从AC 的中点D 同时..出发沿线路DC CB -作匀速运动逐步靠近质点P ,设两质点P 、Q 的速度分别为1厘米/秒、a 厘米/秒(1a >),它们在t 秒后于BC 边上的某一点E 相遇。
(1)求出AC 与BC 的长度;(2)试问两质点相遇时所在的E 点会是BC 的中点吗?为什么?(3)若以D 、E 、C 为顶点的三角形与△ABC 相似,试分别求出a 与t 的值;
5.在三角形ABC 中, 60,24,16O B BA cm BC cm ∠===.现有动点P 从点A 出发,沿射线AB 向点B 方向运动;动点Q 从点C 出发,沿射线CB 也向点B 方向运动.如果点P 的速度是4cm /秒,点Q 的速度是2cm /秒,它们同时出发,求:(1)几秒钟后,ΔPBQ 的面积是ΔABC 的面积的一半? (2)在第(1)问的前提下,P,Q 两点之间的距离是多少?
6.如图,已知直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠A=90o,∠C=60o,AD=3cm,BC=9cm.⊙O1的圆心O1从点A 开始沿A—D—C折线以1cm/s的速度向点C运动,⊙O2的圆心O2从点B开始沿BA边以3cm/s的速度向点A运动,如果⊙O1半径为2cm,⊙O2的半径为4cm,若O1、O2分别从点A、点B同时出发,运动的时间为ts
(1)请求出⊙O2与腰CD相切时t的值;
(2)在0s<t≤3s范围内,当t为何值时,⊙O1与⊙O2外切?
7.如图,已知直角坐标系内的梯形AOBC(O为原点),AC∥OB,OC⊥BC,AC,OB的长是关于x的方程x2-(k+2)x+5=0的两个根,且S△AOC:S△BOC=1:5。
(1)填空:0C=________,k=________;
(2)求经过O,C,B三点的抛物线的另一个交点为D,动点P,Q分别从O,D同时出发,都以每秒1个单位的速度运动,其中点P沿OB由O→B运动,点Q沿DC由D→C运动,过点Q作QM⊥CD交BC于点M,连结PM,设动点运动时间为t秒,请你探索:当t为何值时,△PMB是直角三角形。