中考数学复习指导:动点路径长问题的解法研究

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—类动点路径长问题的解法研究
在近几年的中考中频频出现由动点产生的求路径长问题.这类问题的难点在于从动点(关联点)的运动路径不明确,而这正是解决问题的关键.本文通过一道典型题解法的探究,从中提炼模型,进而给出这类问题的通用解法.
问题 如图1,己知线段6AB =,C 、D 是AB 上两点,
且1AC DB ==,P 是线段CD 上一动点.在AB 同侧分别作等边APE ∆和等边PBF ∆,G 为线段EF 的中点,当点P 由点C 移动到点D 时,G 点移动的路径长度为
一、探究解法
1.准确作图
本题主动点是P ,从动点是G 。

作图要体现两个方面,一方面要体现G 点的临界位置(起点和终点);另一方面要体现G 点的一般位置,如图2.
①点P 由点C 移动到点D ,点C 、D 即为P 运动的临界点,此时点G 运动到1G 、2G ②在CD 上任取一点P ,异于C 、D ,此时点G 运动到3G
2.合理猜想
在同一张图中画出G 点的特殊位置1G 、2G ,一般位置3G ,将不同的点G 位置连结起来,形成了对运动过程的直观化,容易猜想点G 的运动路径是一条线段.这一猜想是基于在同一张图中画出G 点的多个位置,每一个位置都要准确无误,这样使得下一步的猜想更合理、更有价值,因此对作图的要求很高.
3.严谨证明
证法1 如图3,过点E G F 、、分别作AB 的垂线,垂足为H I J 、、。

由梯形的中位线,得2GI EH FJ =+,由等边三角形,得
EH AP =,FJ BP =
而6AP BP +=,所以GI =
因为点G 到AB 的距离为定值,所以点G 的运动路径为线段12G G .
如图4,11223H J H J ==
12121211225 1.5 1.52G G I I H J H I H J ==−−=−−=
证法2 如图5,延长AE BF 、交于点O ,可知四边形EPFO 为平行四边形。

因为G 为EF 中点,所以G 为OP 中点,所以G 的运动路径为OCD ∆的中位线12G G ,易得
1222
CD G G ==
二、提炼模型
由上述第二种证法可知,点G 的运动路径之所以为OCD ∆的中位线12G G ,关键在于G 始终是OP 中点。

由此可知只要AE //PF , BF //PE 时,四边形EPFO 为平行四边形,G 的运动路径就是某个定三角形的中位线.
建立模型1 如图6,己知线段AB a =,C 、D 是AB 上两点,且AC b =,DB c =,P 是线段CD 上一动点。

分别以AP 、BP 为边在线段AB 的同侧作EAP ∆、FPB ∆,满
足A FPB α∠=∠=,B EPA β∠=∠=,G 为线段EF 的中点,则点P 由点C 移动到点D 时,G 点移动的路径长度为2
a b c −−
建立模型2 如图7,己知线段AB a =,C 、D 是AB 上两点,且AC b =,DB c =,P 是线段CD 上一动点,分别以AP 、BP 为边在线段AB 的两侧作EAP ∆、FPB ∆,满足A B α∠=∠=,EPA BPF β∠=∠=,G 为线段EF 的中点,
则点P 由点C 移动到点D 时,G 点移动的路径长度为()sin sin()
a b c βαβ−−+
分析如图8,作点P 运动的临界位置(与C 、D 重合),11E F // EF // 22E F , 12E E //12F F 。

由平行四边形性质,可得1122E F EF E F ==.
因为点G 是中点,可得,因此G 点移动的路径为线段12G G . 过点C 作12E E 的平行线,交22E F 于点H ,则12CF G G =.
在HCD ∆中,HCD α∠=,HDC β∠=,
()sin sin()
a b c CH βαβ−−=+ 因此G 点移动的路径长度为
()sin sin()
a b c βαβ−−+
特别地,当90αβ+=°时,G 点移动的路径长度为
12()sin E E a b c β=−−
三、变式训练
1.如图9,8MN =,点P 、Q 在线段MN 上,且1PM =,2NQ =C 是线段MN 上的动点。

分别以CM 、CN 为斜边在线段MN 的同侧作直角ACM ∆和直角BCN ∆,使30AMC BCN ∠=∠=°,连结AB 。

设AB 中点为D ,当点C 从P 运动到点Q 时,点D 的移动路径长是
简析 由题意可知AM // BC ,AC // BN ,对应模型1,点D 的移动路径长是2. 5.
2.如图10,已知线段6AB =,C 、D 是AB 上两点,且1AC DB ==,P 是线段CD 上一动点,在AB 同侧分别以AP 和BP 为直径作半圆,点E 、F 分别为以AP 和BP 为直径所作半圆的弧的中点,连结EF ,点G 为线段EF 的中点,则当点P 由点C 移动到点D 时,点G 移动的路径长度为 .
简析 如图11,连结EA EP FP FB 、、、,由E F 、为半圆弧的中点,可得EA //FP ,EP //FB ,对应图7所示模型,点G 移动路径的长是2.
3.如图12,四边形ABHK 是边长为6的正方形,点C 、D 在边AB 上,且1AC DB ==,
点P 是线段CD 上的动点,分别以AP PB 、为边在线段AB 的同侧作正方形AMNP 和正方
形BRQP ,E 、F 分别为MN QR 、的中点,连结EF .设EF 的中点为G ,则当点P 从C 运动到点D 时,点G 移动路径的长是 .
简析 如图13,连结AE PE PF BF 、、、,可得AE // PF ,PE // BF .对应图7所示模型,点G 移动路径的长是=2.
4.如图14,10AB =点,C D 、在线段AB 上,且2AC DB ==,P 是线段CD 上的动点,分别以AP PB 、为边在线段AB 的同侧作正方形APEF 和正方形PBGH ,点12Q Q 、是这两个正方形的中心,连结12Q Q .设12Q Q 的中点为Q ,则当点P 从C 运动到点D 时,点G Q 移动路径的长是 .
简析 如图15,连结12AQ BQ 、,可得1AO // 2PO ,1PO // 2BO .对应图7所示模型,点Q 移动路径的长是3.
5.如图16,10AB =,2AC DB ==,点P 是线段CD 上的动点,分别以AP PB 、为 为边向上、向下作正方形APEF 和正方形PHKB ,设正方形对角线的交点分别为12O O 、,
当点P 从C 运动到点D 时,线段12O O 中点G 的运动路径长是 .
简析 如图17 ,1APO ∆和直角2BPO ∆在AB 的两侧,1245O AC DBO ∠=∠=°,1245O PA O PB ∠=∠=°.对应模型2,画出如图所示的图形,G 的运动路径长
12E E ==
在主动点的带动下,求从动点运动路径长是众多动点型问题中的一种.在变化中找到不变的性质是解决动点问题的基本思路,也是解决动态几何问题时最核心的数学思想.。