中考難點,多動點問題求解有絕招,複習必備

所謂"動點型問題"是指題設圖形中存在一個或多個動點,它們在線段、射線或弧線上運動的一類開放性題目。 這類試題以運動的點、線段、變化的角、圖形的面積為基本條件,給出一個或多個變量,要求確定變量與其他量之間的關係,或變量在一定條件為定值時,進行相關的幾何計算和綜合解答,解答這類題目,一般要根據點的運動和圖形的變化過程,對其不同情況進行分類求解。下文主要針對多動點問題進行分析講解。

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解題策略

解決此類與運動、變化有關的問題,重在運動中分析,變化中求解。

首先,要把握運動規律,先固定一動點,然後尋求運動中的特殊位置,在"動"中求"靜",在"靜"中探求"動"的一般規律。

其次,通過探索、歸納、猜想,獲得圖形在運動過程中是否保留或具有某種性質,要用運動的眼光觀察出各種可能的情況分類討論,較為精確地將每種情況一一呈現出來。

再次,要學會將動態問題靜態化,即將動態情境化為幾個靜態的情境,從中尋找兩個變量間的關係,用相關字母去表示幾何圖形中的長度、點的座標等,很多情況下是與三角形的相似和勾股定理等聯繫在一起的,在整個解題過程中,要深刻理解分類討論、數形結合、化歸、相似等數學思想。

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經典考題

1.如圖1,在銳角△ABC中,AB=5,AC=4√2,∠ACB=45°

(1)計算:求BC的長;

(2)操作:將圖1中的△ABC繞點B按逆時針方向旋轉,得到△A1BC1.如圖2,當點C1在線段CA的延長線上時,求∠CC1A1的度數;

(3)探究:如圖3,點E為線段AB中點,點P是線段AC上的動點,在△ABC繞點B按逆時針方向旋轉所得到的△A1BC1中,點P的對應點是點P1,求線段EP1長度的最大值與最小值.

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【解析】(1)如圖1中,作AH⊥BC於H.解直角三角形求出AH,CH,BH即可解決問題.BC=BH+CH=3+4=7.

(2)利用旋轉的性質解決問題即可求∠CC1A=90°.

(3)本題我們發現有兩個運動狀態:①旋轉運動:△ABC繞著點B旋轉;②點P在線段AC上運動,旋轉後的對應點為P'

逐步分析,以靜制動,我們先讓點P安靜點不要亂動!

然後可知在△ABC旋轉的過程中,點P的軌跡是以B為圓心,BP長為半徑的一個圓(如圖1).

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①如圖2,過點B作BD⊥AC,D為垂足,

∵△ABC為銳角三角形,∴點D在線段AC上,

在Rt△BCD中,BD=BC×sin45°=7√2/2,

此時容易分析出,當P在AC上運動,BP與AC垂直的時候,△ABC繞點B旋轉,使點P的對應點P1在線段AB上時,EP1最小,最小值為:EP1=BP1﹣BE=BD﹣BE=7√2/2﹣5/2;

②當P在AC上運動至點C,△ABC繞點B旋轉,使點P的對應點P1在線段AB的延長線上時,EP1最大,最大值為:EP1=BC+BE=5/2+7=19/2.

2.如圖,菱形ABCD中,∠A=60°,AB=3,⊙A、⊙B的半徑分別為2和1,P、E、F分別是邊CD、⊙A和⊙B上的動點,則PE+PF的最小值是______.

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【分析】本題更厲害,直接三個動點,這題雖然動點較多,但是仍然可延續上面一題的思想,"先固定,後放開"

本題我們先固定點P,那麼當點P固定時,PE+PF的最小值自然是PE、PF同時取得最小時的情況,此時PF的最小值為PB-BF,PE的最小值為PA-AE,所以PE+PF的最小值為PB+PA-3

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此時,點E、F兩個動點轉化到A、B兩個定點上去了,問題就變為了求"PA+PB"將軍飲馬問題,通過這種方式從而求得解題思路!

【解答】:作A點關於直線DC的對稱點A′,連接BD,DA′,

可得A′A⊥DC,則∠BAA′=90°,故∠A′=30°,

則∠ABA′=60°,∠ADN=∠A′DN=60°,

∵AB=AD,∠BAD=60°,

∴△ABD是等邊三角形,∴∠ADB=60°,

∴∠ADB+∠ADA′=180°,

∴A′,D,B在一條直線上,

由題意可得出:此時P與D重合,E點在AD上,F在BD上,此時PE+PF最小,

∵菱形ABCD中,∠A=60°,

∴AB=AD,則△ABD是等邊三角形,∴BD=AB=AD=3,

∵⊙A、⊙B的半徑分別為2和1,∴PE=1,DF=2,

∴PE+PF的最小值是3.

故答案為:3.

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變式.如圖,菱形ABCD中,∠A=60°,AB=6,⊙A、⊙B的半徑分別為4和2,P、E、F分別是邊CD、⊙A和⊙B上的動點,則PE+PF的最大值是(  )

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A.6√3+12 B.6√3+16 C.18 D.6

【分析】如圖,連接PB,延長PB交⊙B於F,連接PA交⊙A於E,要求PE+PF的最大值,可以轉化為求PA+PB的最大值.通過尋找特殊點,發現當點P與點C重合時,PA、PB同時取得最大值,此時PA+PB的值最大.

【解答】:如圖,連接PB,延長PB交⊙B於F,連接PA交⊙A於E,

要求PE+PF的最大值,可以轉化為求PA+PB的最大值.

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∵點P在線段CD上,

∴①當點P與點C重合時,PA最大,(因為∠ACD<∠ADC,所以,點C是"小角"點);

②當點P與點C或者點D重合時,PB最大.(因為∠ACD=∠ADC,所以,點C、D均是"小角"點).所以,根據①、②可知,當點P與點C重合時,PA、PB同時取得最大值,此時PA+PB的值最大,

在△ACD中,∵∠ADC=120°,AD=DC=6,

∴AC=2×6×√3/2=6√3,

∴PE+PF的最大值=AC+AE+BC+BF=6√3+12.

故選:A.


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3.在矩形ABCD中,AB=4,AD=3,先將紙片摺疊,點D的對應點記為點P,摺痕為EF(點E、F是摺痕與矩形的邊的交點),再將紙片還原.

(1)若點P落在矩形ABCD的邊AB上(如圖1).

①當點P與點A重合時,∠DEF=_______°,當點E與點A重合時,∠DEF=_______°.

②當點E在AB上時,點F在DC上時(如圖2),若AP=7/2,求四邊形EPFD的周長.

(2)若點F與點C重合,點E在AD上,線段BA與線段FP交於點M(如圖3),當AM=DE時,請求出線段AE的長度.

(3)若點P落在矩形的內部(如圖4),且點E、F分別在AD、DC邊上,請直接寫出AP的最小值.

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【解析】(1)①當點P與點A重合時,EF是AD的中垂線,可得結論;當點E與點A重合時,如圖2,則EF平分∠DAB, 故答案為90,45;

②如圖3中,證明△DOF≌△POE(ASA)得DF=PE,根據一組對邊平行且相等得:四邊形DEPF是平行四邊形,加上對角線互相垂直可得▱DEPF為菱形,當AP=7/2時,設菱形的邊長為x,根據勾股定理列方程得:32+(7/2﹣x)2=x2,求出x=85/28,所以菱形的周長=85/7;

(2)如圖3中,連接EM,設AE=x.

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由摺疊知PE=DE,∠CDB=∠EPM=90°,CD=CP=4,

∵AM=DE∠A=90° EM=EM,

∴Rt△AEM≌Rt△PME(HL),∴AE=PM=x,

∴CM=4﹣x,BM=AB﹣AM=AB﹣DE=4﹣(3﹣x)=1+x,

在Rt△BCM中,BM²+BC²=CM²,

∴3²+(1+x)²=(4﹣x)²,

解得,x=0.6.∴AE=0.6.

(3)在本問中,存在E、F兩個動點,兩個動點一起運動時,研究問題相對較麻煩,所以常常先固定一個動點,然後在該點固定的背景下來研究另外一個動點,依次達到"減小思維量、簡化問題"的功能!

比如可先固定點E不動,讓點F先動,於是可知,點P的軌跡在以點E為圓心,ED為半徑的圓上運動,發現隨著點F越靠近點C,AP越小,所以可知,當點F運動到與點C重合時,AP最小。

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當點F與點C重合時,本題就變得"常規了",此時點P在以C(F)為圓心,CD(即4)為半徑的圓上運動,所以當A、P、C共線時,AP最小,此時AP=5-4=1.

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初中階段的同學,可以從三角形三邊關係去分析,也可以作圖操作探究出點F在點C位置時點P靠點A最近. 因此有如此求解過程。

如圖4﹣1中,連接PF,AP,AC.

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∵PA≥FA﹣FP,FD=FP,

∴PA≥FA﹣FD,此時PA的最小值=FA﹣FD,

∵(FA﹣FD)﹣(AC﹣CD)=FA﹣DF﹣AC+DF+CF=FA+CF﹣AC>0,

∴AC﹣CD<FA﹣FD,

∴當F與C重合時,FA﹣FD的值最小,由摺疊得:CD=PC=4,

由勾股定理得:AC=5,

∵PA≥AC﹣PC,

∴當P,A,C共線時,AP有最小值,∴AP=5﹣4=1,

則AP的最小值是1.

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4.如圖①是一副三角板,其中∠B=∠E=90°,∠A=∠C=45°,∠F=30°,AC=EF=2.把兩個三角板ABC和DEF疊放在一起(如圖②),且使三角板DEF的直角頂點E與三角板ABC的斜邊中點O重合,DE和OC重合.現將三角板DEF繞O點順時針旋轉(旋轉角α滿足條件:0°<α<90°),四邊形BGEH是旋轉過程中兩三角板的重疊部分(如圖③).

(1)當旋轉角度為45°時,EG和AB之間的數量關係為_______.

(2)當DF經過三角板ABC的頂點B,求旋轉角α的度數.

(3)在三角板DEF繞O點旋轉的過程中,在DF上是否存在一點P,使得∠APC=90°,若存在,請利用直尺和圓規在DF上畫出這個點,並說明理由,若不存在,請說明理由.

(4)在射線EF上取一點M,過M作DF的平行線交射線ED於點N(如圖④),若直線MN上始終存在兩個點P、Q,使得∠APC=∠AQC=90°,求EM的取值範圍.

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【分析】(1)旋轉角度為45°時,EG是△ABC的中位線,根據三角形的中位線定理即可得出EG和AB 之間的數量關係.

(2)當DF經過三角板ABC的頂點B,求旋轉角α的度數,即求∠ECD的度數,通過作輔助線可以得到P點與B點重合,從而得到答案.

(3)實際上是圓的切線的性質及判定的運用.

(4)題意告訴我們存在的點要在AC為直徑的圓上,所以MN就應該是圓的弦從而得到EM應小於AC的一半.

【解答】:(1)AB=2EG.

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(2)過點E作EP⊥DF,垂足是P,

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∵∠B=90°,∠A=∠C=45°,AC=2

∴EB=1

∵∠FED=90°,∠F=30°,EF=2

∴EP=1

∴當DF經過三角板ABC的頂點B時,點P與點B重合,

此時∠PED=30°,∠CED=60°

即旋轉角α為60°;

(3)以E為圓心,EC為半徑畫圓,與DF相切於點P,P點即為所求的點.

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∵∠FED=90°,∠F=30°,EF=2, ∴EP=1.∴P點在⊙E上,

∵AC是⊙E直徑,∴∠APC=90°;

(4)以E為圓心,EC為半徑畫圓.

當EM<2時,直線MN和⊙E交於P、Q兩點,∠APC=∠AQC=90°.

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反思總結

“讓動點先不要動”,主要出現在多重動態問題當中,體現出的是一種解題思維,即對問題逐步分析,逐步解決,然後各個擊破!這種思想在生活與學習當中也可運用!也是正如華羅庚先生所言,遇到困難的問題,學會退,退到最簡單的情況,以獲得啟發,進而找到解決問題的正確途徑。

當我們上學時,在學校往往由於所學科目太多,作業太多,來不及處理學習中的問題時,可以讓一些問題先安靜點,先解決掉重要的、緊急的問題動起來,然後再去解決次要問題!

當工作時遇見一大堆事無法處理的時候,先拋開一些問題,先去解決重要的、較緊急的事,解決後再去解決次要的問題!人腦CPU就那麼點處理量,如果顧忌的東西越多,那麼往往只會得不償失。


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