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动态几何中的定值问题

动态几何中的定值问题动态几何类问题是近几年中考命题的热点,题目灵活、多变,能够全面考查同学们的综合分析和解决问题的能力。

这类问题中就有一类是定值问题,下面通过例题来探究这类问题的解答方法。

【问题1】已知一等腰直角三角形的两直角 边AB=AC=1,P 是斜边BC 上的一动点,过P 作PE ⊥AB 于E ,PF ⊥AC 于F ,则 PE+PF= 。

方法1:特殊值法:把P 点放在特殊的B 点或C 点或BC 中点。

此种方法只适合小题。

方法2:等量转化法:这是绝大部分同学能够想到的方法,PF=AE,PE=BE,所以PE+PF=BE+AE 。

方法3:等面积法:连接AP ,ABC ABP APC S S S AB AC AB PE AC PF ∆∆∆=+⇒⋅=⋅+⋅AB PE PF ⇒=+总结语:这虽然是一道动态几何问题,难吗?不难,在解决过程中(方法2抓住了边长AB的不变性和PE,PF 与BE,AE 的不变关系;方法3抓住了面积的不变性),使得问题迎刃而解。

设计:大部分学生都能想到方法2,若其他两种方法学生没有想到,也不要深究,更不要自己讲掉。

此题可叫差生或中等偏下的学生回答。

(设计意图:由简到难,让程度最差的同学也有在课堂上展示自我的机会。

)过渡:这道题太简单了,因为等腰直角三角形太特殊了,我若把等腰直角三角形换成一般的等腰三角形,问题有没有变化,又该如何解决?请看:【变式1】若把问题1中的等腰直角三角形改为等腰三角形,且两腰AB=AC=5,底边BC=6, 过P 作PE ⊥AB 于E ,PF ⊥AC 于F ,则 PE+PF 还是定值吗?若是,是多少?若不是,为什么? 方法1:三角形相似进行量的转化ABM PBE PCF ∆∆∆ ,AM PE PF AM PB AM PC PE PF AB PB PC AB AB⋅⋅⇒==⇒== ()462455AM PB PC AM BC PE PF AB AB +⋅⋅⇒+==== (板书) (M 为BC 中点)(解题要点:等腰三角形中,底边上的中线是常作的辅助线,抓住这条线的长度是不变量这个特点,建立PE,PF 与AM 之间的联系,化动为静)方法2:等面积法:ABC ABP APC S S S BC AM AB PE AC PF ∆∆∆=+⇒⋅=⋅+⋅642455BC AM PE PF AB ⋅⋅⇒+===(M 为BC 中点) (板书) (解题要点:抓住三角形面积是个不变量,用等面积法求解,这是在三角形中求解与垂线段有关的量的常用方法。

)(若学生想不到,可提示:在此题中,不变的东西是什么?不变的这个量和变量PE,PF 之间有什么联系,能不能用一个等式来表示?学生会三角形的边长,角度,周长,面积等都是不变量。

(设计意图:由特殊到一般,引出求垂线段长度的常用方法:等面积法)(教师行为:出示题之后,让学生做,教师下去看。

叫用方法1的同学先站起来回答,然后再叫用方法2的同学。

以达到过渡到下一题的目的。

)问:我把题中的5改为a ,6改为b ,PE+PF 还是定值吗?你能求出这个定值吗?答:是定值,求解方法不变。

问:由这题,你能得出等腰三角形的一个一般性结论吗?结论:等腰三角形底边上任意一点到两腰的距离之和为定值PE+PF=b h a⋅(a 为腰长,b 为底边长,h 为的边上的高)(等面积法可以求解,注意当顶角为钝角的情况)(设计意图:培养学生探究的精神,养成勤总结的习惯)问题:通过前面几题,你能说说在解答动态几何问题时解题的关键是什么?应该注意什么问题?答:不要被"动"、"变"迷惑,通过观察,分析,动中窥静,变化之中求不变,从而明确图形之间的内在联系,找到不变量或不变关系,找到解题的途径。

在解题过程中要注意点或线在运动的过程中,是否需要讨论。

过渡:上面两题中的动点都是在一定线段或直线上运动,有些同学可能还是觉得不够刺激,下面再来一道刺激一点的,让点在一个区域内运动,请看:【变式2】已知P 为边长为a 的等边三角形ABC 内任意一动点, P 到三边的距离分别为h 1,h 2,h 3,则P 到三边的距离之和是否为定值?为什么? (由上题的启示,学生可能很容易想到等面积法)ABC ABP ACP BCP S S S S BC AM AB PE AC PF BC∆∆∆∆=++⇒⋅=⋅+⋅+⋅PE PF PD AM ⇒++= 为定值 (M 为BC 中点)(板书) 可以用几何画板度量长度,进行演示(设计意图:使学生更深一步理解等面积法的应用)过渡:研究完了P 在三角形内部运动的情况,我们不防降低对P 点的约束,让这个好动的点P 动到三角形外部去,情况又会有何变化? 【变式3】已知P 为边长为a 的等边三角形ABC 外任意一点,P 到三边的距离分别为h 1,h 2,h 3,则P 到三边的距离之间有何关系?为什么?图1 图2图3 在几何画板中操作,发现当点P 移出三角形时,h 1+h 2+h 3发生改变,那么h 1,h 2,h 3有没有什么一定的关系呢?等面积法还可以用吗?△PAB ,△PBC ,△PAC 的面积有何关系?这三个三角形的面积和不变的三角形ABC 的面积有何关系?CCC(只需讲解一种情况,其它让学生自己去补充)图1:ABC ABP ACP BCP S S S S BC AM AB PE AC PF BC PD ∆∆∆∆=+-⇒⋅=⋅+⋅-⋅PE PF PD AM ⇒+-=为定值 (板书)图2:ABC ACP BCP ABP S S S S BC AM AC PF BC PD AB PE ∆∆∆∆=+-⇒⋅=⋅+⋅-⋅PF PD PE AM ⇒+-=为定值 (只把结论板书)图3:ABC ABP BCP ACP S S S S BC AM AB PE BC PD AC PF ∆∆∆∆=+-⇒⋅=⋅+⋅-⋅PE PD PF AM ⇒+-=为定值 (只把结论板书)图1 图2 图3图1:ABC ACP ABP BCP S S S S BC AM AC PE AB PF BC PD ∆∆∆∆=--⇒⋅=⋅-⋅-⋅PF PE PD AM ⇒--=为定值 (板书)图2:ABC ABP BCP ACP S S S S BC AM AB PE BC PD AC PF ∆∆∆∆=--⇒⋅=⋅-⋅-⋅PE PD PF AM ⇒--=为定值 (只把结论板书)图3:ABC BCP ABP ACP S S S S BC AM BC PD AB PE AC PF ∆∆∆∆=--⇒⋅=⋅-⋅-⋅PD PE PF AM ⇒--=为定值 (只把结论板书)(设计意图:渗透分类讨论思想在平面几何中的应用。

)(教师行为:在几何画板中作出个三角形,填充内部,让学生直观地发现几个三角形之间的面积关系。

)过渡:前面我们研究的都是以三角形为背景的动态几何定值问题,下面再看一道以圆为背景的定值问题。

【问题2】 已知:已知弧AB 为120度,在以AB 为弦的弓形劣弧上取一点M(不包括A 、B 两点),以M 为圆心作圆M 和AB 相切,分别过A ,B 作⊙M 的切线,两条切线相交于点C.求证:∠ACB 有定值,并求出这个定值.分析:问:这个图形中不变的是什么?不变的角是那一个? 答: 此题中的不变量是弧AB ,因此∠AMB 也是不变量;不变关系是相切。

问:已知直线和圆已经相切,我们会想到什么?C答:连接圆心与切线方法1:问:要证∠ACB有定值,可以转化为求什么为定值?答:要证∠ACB有定值,只需证∠CAB+∠CBA是定值,只需证∠MAB+∠MBA是定值,只要∠AMB是定值即可。

证明:在△ABC中,∠MAB+∠MBA=180 -∠AMB,∵M是△ABC的内心,∴∠CAB+∠CBA=2(180 -∠AMB).∴∠ACB=180 -(∠CAB+∠CBA)=180 -2(180 -∠AMB)= 2∠AMB-180 =60 .∴∠ACB有定值60 .方法2:问:要证∠ACB有定值,可以转化为求什么为定值?答:要证∠ACB有定值,只需证∠EMF是定值,只需证∠EMD+∠FMD是定值,只要∠AMD+∠BMD即∠AMB是定值即可。

证明:在四边形CEMF中,∠C+∠EMF=180 ,∵M是△ABC的内心,∴∠DMA=∠EMA, ∠FMB=∠DMB,∴∠EMD+∠FMD=2∠AMB =240∴∠EMF=120 ∴∠C =180 -∠EMF=60总结:若要证的不变量比较困难,你可以先找找题中比较容易看出的不变量,然后建立两者之间的联系。

(设计意图:多角度,多方位地研究动态几何中的定值问题,本题以圆为背景,研究角的定值问题。

)过渡:上题是道有关定值的证明题,也就是已经明确方向肯定是定值了,若不是证明题呢?【问题3】(2014•苏州)如图,二次函数y=a(x2﹣2mx﹣3m2)(其中a,m是常数,且a>0,m>0)的图象与x轴分别交于点A、B(点A位于点B的左侧),与y轴交于C(0,﹣3),点D在二次函数的图象上,CD∥AB,连接AD,过点A作射线AE交二次函数的图象于点E,AB平分∠DAE.(1)用含m的代数式表示a;(2)求证:为定值;(3)设该二次函数图象的顶点为F,探索:在x轴的负半轴上是否存在点G,连接GF,以线段GF、AD、AE的长度为三边长的三角形是直角三角形?如果存在,只要找出一个满足要求的点G即可,并用含m的代数式表示该点的横坐标;如果不存在,请说明理由.分析:(1)由C在二次函数y=a(x2﹣2mx﹣3m2)上,则其横纵坐标必满足方程,代入即可得到a与c的关系式.(2)求证为定值,一般就是计算出AD、AE的值,然后相比.而求其长,过E、D作x轴的垂线段,进而通过设边长,利用直角三角形性质得方程求解,是求解此类问题的常规思路,如此易得定值.(3)要使线段GF、AD、AE的长度为三边长的三角形是直角三角形,且(2)中=,则可考虑若GF使得AD:GF:AE=3:4:5即可.由AD、AE、F点都易固定,且G在x轴的负半轴上,则易得G点大致位置,可连接CF并延长,证明上述比例AD:GF:AE=3:4:5即可.归纳小结:解答动态几何定值探索问题的方法,一般有两种:第一种是分两步完成:①先探求定值.它要用题中固有的几何量表示.②再证明它能成立.探求的方法,常用特殊位置定值法,即把动点放在特殊的位置,找出定值的表达式,然后写出证明.第二种是采用综合法,直接写出证明.结束语:数学因运动不再枯燥,数学因运动而充满活力。

希望同学们能够把握动态几何的解题规律。

【课堂小结】问:这节课我们学习了一类怎么样的问题?用什么方法解决?答:动态几何中的定值问题特点:图形中的某个元素,按某种规律在运动类型:(1)点动(2)线动(3)旋转、平移(4)形变解题思路:不要被"动"、"变"迷惑,通过观察,分析,动中窥静,变化之中求不变,从而明确图形之间的内在联系,找到解题的途径。

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