點動成線、線動成面、面動成體,點是構成圖形的最基本元素.在幾何中,把具有某性質的運動的點組成的集合叫做具有這種性質的點的軌跡.
運動軌跡為圓的模型常見情形
1.圓的定義(動點到定點的距離等於定長)
該類型定義很容易理解,但具體到題目中很多孩子經常忽略圓的存在,中考中常出現的背景為摺疊問題.
2.定角對定弦型
如圖1,當動點對某兩定點的張角固定不變時,那麼該動點的軌跡為以兩定點為弦所對的圓弧.
如圖2,該類題目解題的一般邏輯為:①觀察以動點為頂點的角是否為定值;②找定角所對定線段;
③由定角找圓周角,從而得出弦所對圓心角;④由弦及圓心角構造出圓,出軌跡弧.
應用舉例
1.(2019•自貢中考題)如圖,已知A、B兩點的座標分別為(8,0)、(0,8),點C、F分別是直線x=﹣5和x軸上的動點,CF=10,點D是線段CF的中點,連接AD交y軸於點E,當△ABE面積取得最小值時,tan∠BAD的值是( )
A.8/17 B.7/17 C.4/9 D.5/9
【解析】如圖,設直線x=﹣5交x軸於K.由題意KD=1/2CF=5,
∴點D的運動軌跡是以K為圓心,5為半徑的圓,
∴當直線AD與⊙K相切時,△ABE的面積最小,
∵AD是切線,點D是切點,∴AD⊥KD,
∵AK=13,DK=5,∴AD=12,
∵tan∠EAO=OE/OA=DE/AD,∴OE/8=5/13,∴OE=10/3,
2.(2019•十堰中考題)如圖,正方形ABCD和Rt△AEF,AB=5,AE=AF=4,連接BF,DE.若△AEF繞點A旋轉,當∠ABF最大時,S△ADE=______ .
【解析】作DH⊥AE於H,如圖,由於AF=4,則△AEF繞點A旋轉時,點F在以A為圓心,4為半徑的圓上,當BF為此圓的切線時,∠ABF最大,即BF⊥AF,利用勾股定理計算出BF=3,接著證明△ADH≌△ABF得到DH=BF=3,然後根據三角形面積公式求解.∴S△ADE=1/2AE•DH=1/2×3×4=6.故答案為6.
3.(2019•通遼中考題)如圖,在邊長為3的菱形ABCD中,∠A=60°,M是AD邊上的一點,且AM=1/3AD,N是AB邊上的一動點,將△AMN沿MN所在直線翻折得到△A′MN,連接A′C.則A′C長度的最小值是______ .
【解析】過點M作MH⊥CD交CD延長線於點H,連接CM,
∵AM=1/3AD,AD=CD=3,∴AM=1,MD=2。
∵CD∥AB,∴∠HDM=∠A=60°。
∴HD=1/2MD=1,HM=√3HD=√3,∴CH=4
∴由勾股定理可求得MC=√19,
∵將△AMN沿MN所在直線翻折得到△A′MN,∴AM=A'M=1,
∴點A'在以M為圓心,AM為半徑的圓上,
∴當點A'在線段MC上時,A'C長度有最小值
∴A'C長度的最小值=MC﹣MA'=√19﹣1,故答案為:√19﹣1。
4.(2019•南充中考題)如圖,矩形硬紙片ABCD的頂點A在y軸的正半軸及原點上滑動,頂點B在x軸的正半軸及原點上滑動,點E為AB的中點,AB=24,BC=5.給出下列結論:①點A從點O出發,到點B運動至點O為止,點E經過的路徑長為12π;②△OAB的面積最大值為144;
【解析】:∵點E為AB的中點,AB=24,∴OE=1/2AB=12,,
∴AB的中點E的運動軌跡是以點O為圓心,12為半徑的一段圓弧,
∵∠AOB=90°,
∴點E經過的路徑長為90×12×π/=6π1,故①錯誤;
當△OAB的面積最大時,因為AB=24,
所以△OAB為等腰直角三角形,即OA=OB,
∵E為AB的中點,
∴OE⊥AB,OE=1/2AB=12,
∵四邊形ABCD是矩形,
∴∠DAB=90°,∴∠DFA=∠AOB,∴∠DAF=∠ABO,
5.(2019•淄博中考題)如圖,頂點為M的拋物線y=ax²+bx+3與x軸交於A(3,0),B(﹣1,0)兩點,與y軸交於點C.
(1)求這條拋物線對應的函數表達式;
(2)問在y軸上是否存在一點P,使得△PAM為直角三角形?若存在,求出點P的座標;若不存在,說明理由.
(3)若在第一象限的拋物線下方有一動點D,滿足DA=OA,過D作DG⊥x軸於點G,設△ADG的內心為I,試求CI的最小值.
【解答】(1)∵拋物線y=ax²+bx+3過點A(3,0),B(﹣1,0),
9a+3b+3=0,a-b+3=0,解得:a=-1,b=2.
∴這條拋物線對應的函數表達式為y=﹣x²+2x+3
(2)在y軸上存在點P,使得△PAM為直角三角形.
∵y=﹣x²+2x+3=﹣(x﹣1)²+4
∴頂點M(1,4)
∴AM²=(3﹣1)²+4²=20
設點P座標為(0,p)
∴AP²=3²+p²=9+p²,MP2=12+(4﹣p)2=17﹣8p+p2
①若∠PAM=90°,則AM²+AP²=MP²,∴20+9+p²=17﹣8p+p²,
解得:p=﹣3/2,∴P(0,﹣3/2).
②若∠APM=90°,則AP²+MP²=AM²,
∴9+p²+17﹣8p+p²=20,
解得:p₁=1,p₂=3,
∴P(0,1)或(0,3).
③若∠AMP=90°,則AM²+MP²=AP²,∴20+17﹣8p+p²=9+p².
解得:p=7/2,∴P(0,7/2).
綜上所述,點P座標為(0,﹣3/2)或(0,1)或(0,3)或(0,7/2)時,△PAM為直角三角形.
(3)如圖,過點I作IE⊥x軸於點E,IF⊥AD於點F,IH⊥DG於點H.
∵DG⊥x軸於點G,∴∠HGE=∠IEG=∠IHG=90°,∴四邊形IEGH是矩形.
∵點I為△ADG的內心,∴IE=IF=IH,AE=AF,DF=DH,EG=HG.
∴矩形IEGH是正方形,
設點I座標為(m,n),∴OE=m,HG=GE=IE=n.
∴AF=AE=OA﹣OE=3﹣m,∴AG=GE+AE=n+3﹣m.
∵DA=OA=3,∴DH=DF=DA﹣AF=3﹣(3﹣m)=m,∴DG=DH+HG=m+n.
方法小結
對於變化萬千的題目,如何抓住本質?一般來說,初中階段的這類問題還是以定角為背景,我們可以一分為二來看.若邊不變,則“定邊對定角”,三角形外接圓是不變的,在這不變中,我們可以求定值,如弦長,運動的軌跡長.也可以尋找其中變化的量,來求線段的最值.若邊在變化,則“動邊對定角”,三角形外接圓處在變化中,我們要找其中的不變量或者變量之間的不等關係來建立不等式,從而求出最值.
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