中考数学动态几何问题(经典)
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一(中考数学专题3) 动态几何问题【例1】如图,在梯形ABCD 中,AD BC ∥,3AD =,5DC =,10BC =,梯形的高为4.动点M 从B 点出发沿线段BC 以每秒2个单位长度的速度向终点C 运动;动点N 同时从C 点出发沿线段CD 以每秒1个单位长度的速度向终点D 运动.设运动的时间为t (秒).D NCM B A(1)当MN AB ∥时,求t 的值;(2)试探究:t 为何值时,MNC △为等腰三角形.【例3】在△ABC 中,∠ACB=45º.点D (与点B 、C 不重合)为射线BC 上一动点,连接AD ,以AD 为一边且在AD 的右侧作正方形ADEF .(1)如果AB=AC .如图①,且点D 在线段BC 上运动.试判断线段CF 与BD 之间的位置关系,并证明你的结论.(2)如果AB ≠AC ,如图②,且点D 在线段BC 上运动.(1)中结论是否成立,为什么?(3)若正方形ADEF 的边DE 所在直线与线段CF 所在直线相交于点P ,设AC =42,3=BC ,CD=x ,求线段CP 的长.(用含x 的式子表示)【例4】已知如图,在梯形ABCD 中,24AD BC AD BC ==∥,,,点M 是AD 的中点,MBC △是等边三角形.(1)求证:梯形ABCD 是等腰梯形;(2)动点P 、Q 分别在线段BC 和MC 上运动,且60MPQ =︒∠保持不变.设PC x MQ y ==,,求y与x 的函数关系式; (3)在(2)中,当y 取最小值时,判断PQC △的形状,并说明理由.A DM Q60【例5】已知正方形ABCD 中,E 为对角线BD 上一点,过E 点作EF BD ⊥交BC 于F ,连接DF ,G 为DF 中点,连接EG CG ,.(1)直接写出线段EG 与CG 的数量关系;(2)将图1中BEF ∆绕B 点逆时针旋转45︒,如图2所示,取DF 中点G ,连接EG CG ,,. 你在(1)中得到的结论是否发生变化?写出你的猜想并加以证明.(3)将图1中BEF ∆绕B 点旋转任意角度,如图3所示,再连接相应的线段,问(1)中的结论是否仍然成立?(不要求证明)图3图2图1FEABCDABCDEFGGFED CBA【例6】已知正方形ABCD 的边长为6cm ,点E 是射线BC 上的一个动点,连接AE 交射线DC 于点F ,将△ABE 沿直线AE 翻折,点B 落在点B′ 处.(1)当CE BE =1 时,CF=______cm ,(2)当CE BE=2 时,求sin ∠DAB ′ 的值; (3)当CEBE= x 时(点C 与点E 不重合),请写出△ABE 翻折后与正方形ABCD 公共部分的面积y 与x 的关系式,(只要写出结论,不要解题过程).【总结】 通过以上五道例题,我们研究了动态几何问题当中点动,线动,乃至整体图形动这么几种可能的方式。
动态几何问题往往作为压轴题来出,所以难度不言而喻,但是希望考生拿到题以后不要慌张,因为无论是题目以哪种形态出现,始终把握的都是在变化过程中那些不变的量。
只要条分缕析,一个个将条件抽出来,将大问题化成若干个小问题去解决,就很轻松了.为更好的帮助考生,笔者总结这种问题的一般思路如下:第一、仔细读题,分析给定条件中那些量是运动的,哪些量是不动的。
针对运动的量,要分析它是如何运动的,运动过程是否需要分段考虑,分类讨论。
针对不动的量,要分析它们和动量之间可能有什么关系,如何建立这种关系。
CAD B第二、画出图形,进行分析,尤其在于找准运动过程中静止的那一瞬间题目间各个变量的关系。
如果没有静止状态,通过比例,相等等关系建立变量间的函数关系来研究。
第三、做题过程中时刻注意分类讨论,不同的情况下题目是否有不同的表现,很多同学丢分就丢在没有讨论,只是想当然看出了题目所给的那一种图示方式,没有想到另外的方式,如本讲例5当中的比例关系意味着两种不一样的状况,是否能想到就成了关键。
动态几何训练题【思考1】已知:如图(1),射线//AM 射线BN ,AB 是它们的公垂线,点D 、C 分别在AM 、BN 上运动(点D 与点A 不重合、点C 与点B 不重合),E 是AB 边上的动点(点E 与A 、B 不重合),在运动过程中始终保持EC DE ⊥,且a AB DE AD ==+. (1)求证:ADE ∆∽BEC ∆; (2)如图(2),当点E 为AB 边的中点时,求证:CD BC AD =+; (3)设m AE =,请探究:BEC ∆的周长是否与m 值有关?若有关,请用含有m 的代数式表示BEC∆的周长;若无关,请说明理由.第25题(1) 第25题(2)【思考2】 △ABC 是等边三角形,P 为平面内的一个动点,BP=BA ,若0︒<∠PBC <180°,且∠PBC 平分线上的一点D 满足DB=DA ,(1)当BP 与BA 重合时(如图1),∠BPD= °; (2)当BP 在∠ABC 的内部时(如图2),求∠BPD 的度数;(3)当BP 在∠ABC 的外部时,请你直接写出∠BPD 的度数,并画出相应的图形.【思考3】如图:已知,四边形ABCD 中,AD//BC , DC ⊥BC ,已知AB=5,BC=6,cosB=35. 点O 为BC 边上的一个动点,连结OD ,以O 为圆心,BO 为半径的⊙O 分别交边AB 于点P ,交线段OD 于点M ,交射线BC 于点N ,连结MN . (1)当BO=AD 时,求BP 的长;(2)点O 运动的过程中,是否存在BP=MN 的情况?若存在,请求出当BO 为多长时BP=MN ;若不存在,请说明理由;(3)在点O 运动的过程中,以点C 为圆心,CN 为半径作⊙C ,请直接写出当⊙C 存在时,⊙O 与⊙C 的位置关系,以及相应的⊙C 半径CN 的取值范围。
【思考4】在ABCD 中,过点C 作CE ⊥CD 交AD 于点E,将线段EC 绕点E 逆时针旋转90得到线段EF(如图1(1)在图1中画图探究:①当P 为射线CD 上任意一点(P 1不与C 重合)时,连结EP 1绕点E 逆时针旋转90 得到线段EC 1.判断直线FC 1与直线CD 的位置关系,并加以证明;②当P 2为线段DC 的延长线上任意一点时,连结EP 2,将线段EP 2绕点E 逆时针旋转90得到线段EC 2.A B C D O PM N A B C D (备用图)判断直线C 1C 2与直线CD 的位置关系,画出图形并直接写出你的结论. (2)若AD=6,tanB=43,AE=1,在①的条件下,设CP 1=x ,S 11P FC =y ,求y 与x 之间的函数关系式,并写出自变量x 的取值范围.第三部分 思考题解析【思考1解析】(1)证明:∵ EC DE ⊥,∴ ︒=∠90DEC .∴ ︒=∠+∠90BEC AED . 又∵ ︒=∠=∠90B A ,∴ ︒=∠+∠90EDA AED . ∴ EDA BEC ∠=∠.∴ ADE ∆∽BEC ∆. (2)证明:如图,过点E 作EF BC //,交CD 于点F , ∵ E 是AB 的中点,容易证明)(21BC AD EF +=.在DEC Rt ∆中,∵ CF DF =,∴ CD EF 21=. ∴)(21BC AD +CD 21=. ∴ CD BC AD =+. (3)解:AED ∆的周长DE AD AE ++=m a +=,m a BE -=. 设x AD =,则x a DE -=.∵ ︒=∠90A ,∴ 222AD AE DE +=.即22222x m x ax a +=+-. ∴ am a x 222-=.由(1)知ADE ∆∽BEC ∆, ∴ 的周长的周长BEC ∆∆ADE BE AD =m a a m a --=222am a 2+=. ∴ BEC ∆的周长⋅+=ma a2ADE ∆的周长a 2=. ∴ BEC ∆的周长与m 值无关. 【思考2答案】解:(1)∠BPD= 30 °;(2)如图8,连结CD . 解一:∵ 点D 在∠PBC 的平分线上,∴ ∠1=∠2. ∵ △ABC 是等边三角形, ∴ BA=BC=AC ,∠ACB= 60°. ∵ BP=BA , ∴ BP=BC . ∵ BD= BD ,∴ △PBD ≌△CBD .第25题∴ ∠BPD=∠3.∵ DB=DA ,BC=AC ,CD=CD , ∴ △BCD ≌△ACD . ∴ 134302ACB ∠=∠=∠=︒. ∴ ∠BPD =30°. 解二:∵ △ABC 是等边三角形, ∴ BA =BC=AC .∵ DB=DA , ∴ CD 垂直平分AB . ∴ 134302ACB ∠=∠=∠=︒. ∵ BP=BA ,∴ BP=BC .∵ 点D 在∠PBC 的平分线上,∴ △PBD 与△CBD 关于BD 所在直线对称. ∴ ∠BPD=∠3. ∴ ∠BPD =30°. (3)∠BPD= 30°或 150° . 图形见图9、图10.【思考3解析】解:(1)过点A 作AE ⊥BC,在Rt △ABE 中,由AB=5,cosB=35得BE=3. ∵CD ⊥BC ,AD//BC ,BC=6,∴AD=EC=BC -BE=3.当BO=AD=3时, 在⊙O 中,过点O 作OH ⊥AB,则BH=HP ∵cos BH B BO =,∴BH=39355⨯=. ∴BP=185. (2)不存在BP=MN 的情况- 假设BP=MN 成立,∵BP 和MN 为⊙O 的弦,则必有∠BOP=∠DOC.过P 作PQ ⊥BC ,过点O 作OH ⊥AB, ∵CD ⊥BC ,则有△PQO ∽△DOC- 设BO=x ,则PO=x,由3cos 5BH B x ==,得BH=35x , ∴BP=2BH=65x . ∴BQ=BP×cosB=1825x ,PQ=2425x .∴OQ=1872525x x x -=.∵△PQO ∽△DOC ,∴PQ DC OQ OC =即244257625x xx=-,得296x =. 当296x =时,BP=65x =295>5=AB ,与点P 应在边AB 上不符,∴不存在BP=MN 的情况.(3)情况一:⊙O 与⊙C 相外切,此时,0<CN <6;------7分情况二:⊙O 与⊙C 相内切,此时,0<CN≤73.-------8分【思考4解析】解:(1)①直线1FG 与直线CD 的位置关系为互相垂直. 证明:如图1,设直线1FG 与直线CD 的交点为H .ABCD OP MN Q H∵线段1EC EP 、分别绕点E 逆时针旋转90°依次得到线段1EF EG 、,∴111190PEG CEF EG EP EF EC ∠=∠===°,,. ∵1190G EF PEF ∠=-∠°,1190PEC PEF ∠=-∠°, ∴11G EF PEC ∠=∠.∴11G EF PEC △≌△.∴11G FE PCE ∠=∠. ∵EC CD ⊥,∴190PCE ∠=°,∴190G FE ∠=°.∴90EFH ∠=°. ∴90FHC ∠=°.∴1FG CD ⊥.②按题目要求所画图形见图1,直线12G G 与直线CD 的位置关系为互相垂直. (2)∵四边形ABCD 是平行四边形,∴B ADC ∠=∠.∵461tan 3AD AE B ===,,, ∴45tan tan 3DE EBC B =∠==,.可得4CE =. 由(1)可得四边形EFCH 为正方形.∴4CH CE ==.①如图2,当1P 点在线段CH 的延长线上时,∵1114FG CP x PH x ===-,, ∴11111(4)22P FG x x S FG PH -=⨯⨯=△.∴212(4)2y x x x =->. ②如图3,当1P 点在线段CH 上(不与C H 、两点重合)时,∵1114FG CP x PH x ===-,,∴11111(4)22P FG x x S FG PH -=⨯=△. ∴212(04)2y x x x =-+<<. ③当1P 点与H 点重合时,即4x =时,11PFG △不存在.综上所述,y 与x 之间的函数关系式及自变量x 的取值范围是212(4)2y x x x =->或212(04)2y x x x =-+<<.动点问题 题型方法归纳动态几何特点----问题背景是特殊图形,考查问题也是特殊图形,所以要把握好一般与特殊的关系;分析过程中,特别要关注图形的特性(特殊角、特殊图形的性质、图形的特殊位置。