空间图形中的函数问题

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型.因此.同学们在平时的学习和毕业复习中,应重视函数与空间图 
形相结合的综合性试题,并加以适量的训练,提高自己解这类综合 
题的能力. 
这类问题常常是要建立空间图形中的线段与线段、角与角、面 
积与某一线段的函数关系,或求线段、面积的最大(小)值等.解决 
这类问题的关键是充分利用空间图形的某些性质建立起内在联系, 
从而寻找到结果. 

求线段与线段间的函数关系式 

例1如图l,梯形ABCD中,AD//BC,LABC=90。,AD=9, 
BC:12.AB:口。在线段BC上任取一点P,连接DP,作射线甩_LDP, 
PE与A 交于点 
(1)试确定CP=-3时,点E的位置; 
(2)若设C ,BE=y,试写出),与 的函数 A 
关系式. 
(2004年潍坊市课改实验区中考试题) E 
解:(1)作DF_LBC:I:E B 
当CP=3时,因四边形ADFB是矩形,则 

旗 

}‘ ‘ 
\ / 
P F C 
图l 

今|Ⅲ中学生.思路秀法 技巧
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CF=3,.・.点P与厘合-...又 上FD,.・.此时点层与点 重合. 
(21当点脏B肚时, 
‘.‘ 
EPB+ D 90。,LEPB+LPEB=90。, 


LDPF=厶PEB. 

.‘.
Rt△PEB Rt△DPF..・.BE:BP=FP:FD. 
又BE=y,BP=I2-x,FP=x-3,FD=AB=a,.‘. :(12-x)=(x-3):a, 

.・.),:一—l_ 一l5 +36). 
n 

当点p-'f_ ’上时,同理可求得 ( ‘15x+36). 
/7, 
评析:本题的关键是利用“相似三角形对应边成比例”这一性 

质建立联系.求得函数的解析式. 
二、求角与角间的函数关系式 
例2如图2,AB为6)0的直径,点P为其半圆上任意一点 含 
A、 ,点Q为o0上的一定点,若LPOA 度,LPQB=y度,求Y与 
的函数关系式. 
(2005年山西省中考试题1 
解:连接AQ. 
・."
AB为OO的直径,.・. AQB=90。, 
即LAQP+LPQB=LAQP+y=90。. A 

又・.‘/_AQP= =詈(同弧所对的圆 
周角等于圆心角的一半1, 
.‘. .Tg+y=90。. 
图2 

i ̄y=90一专(0<x<180)・ 
评析:本题的关键是充分利用圆周角定理及其推论建立联系, 
求角与角间的函数关系式. 

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三、求面积与线段间的函数关系式 
例3如图3.在△』4BC中. BA C= 
90。,AB=AC=2、/2,若点0在BCJ-.运动 
r与点 、C不重合J,设BO=x,AAOC的 
面积为 求Y与 的 数解析式.并写出 
函数的定义域. 
(2004年上海市中考试题1 
O H 

图3 
解:过点A作AH上BC于点H. 


・ 

C=90。,AB=AC=2、/ ‘,由勾股定理,得BC=4. 

. 

AH上 .’ 肚号Bc=2. ● 

C 

.’.
SAaoc:÷ ・CO=4-x, 
即y= +4(0<x<4). 
评析:本题的关键是用 的代数式表示出OC的 
长,充分利用三角形面积公式建立联系求得结果. 
例4如图4,在Rt△ABC中, C=90。,AC=3. 
BC=4,点E在直角边 C上(点E与 、C两点均不重 
合),点 在斜边/4 上(点F与 、 两点均不重合).若 平分 
RtAABC的周长,设AE长为 ,AAEF的面积为Y,求y与x2.1" ̄1的函 
数关系式. 
f2005年宁夏自治区中考试题1 
解:在Rt△ BC中,’.’AC=3,BC=4,由勾 
股定理可得A =5. 

. 

E=x,则AF=6-x <5). 

过点腓肋上 C于D. 

・.’
Rt△ADF'-"RtaABC..‘.A AB=FD:BC. 
即(6-x):5:肋:4,...FD:一4(6-x)
. 

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图4 

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则s△ 1 AE

FD= 1 

-.
4(6


x)一一 +了12 (0 <3)

. 

故 一了2 2+ 12 (0 <3)
. 

评析:本题的关键是作出△A 肭高FD.充 
分利用相似三角形的性质和面积公式建立联系. 
求得面积与线段的函数关系式. 
例5如图5.已知半圆0的直径AB=4.将一 
个三角板的直角顶点固定在圆心0上.当三角板 
绕着点0转动时。三角板的两条直角边与半圆周 
分别交于C、D两点.连接AD、BC交于点E 
(1)求证:△ACE aBDE; 
(2)求证:BD:DE; 
(3)设BD=x,求AAEC的面积y与 的函数关系式, 
的取值范围. 
f2005年广东省中考试题1 
解: (1)、(2)略. 
(3)‘.‘BD=x,BD=DE((2)中已证得), 
r——— 
.・.
DE=x.AD:V l6— , 

r———1 

・ 
E;AD—DE=V l6 . 

图5 
并写出自变量 



△AC aBDE.o ̄oaACE也是等腰直角三角形,.‘ C=C . 


. 

c:—N/-2


AE

: 

兰! ! : !


故y: c. : Ac : 

2 2 ’ 2 2 

( ) --4-一1 1Vr ̄-x2(O<x<4). 
4 Z 
评析:本题的关键是充分利用勾股定理、相似三角形的性质、 

三角形面积公式建立联系.求得面积与线段的函数关系式. 
四、求线段、面积的最大(小)值 
例6如图6,在正方形ABCD中,AB=2,E是AD边上一点 E 

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与点A、D不重合),BE的垂直平分线交AB 
于 .交DC于 
(1)AE=x,四边形ADNM的面积为S, 
写出S关于X的函数关系式: 
(2)当AE为何值时,四边形ADNM的 
面积最大?最大值是多少? 
(2005年山东省中考题1 
解: (1)连接ME,设MN交BE于P, 
根据题意,得MB=ME.MNj_曰E 
过点Ⅳ作,vFj_A曰于F,可证得RtAABE ̄=RtAMNF(A・A・S). 

.‘.
M '-A = . 
在Rt AAME中,由勾股定理,得 

ME =AE ,即(2 ) ,解 

得A :l一 . 
4 



s: 丝± : =A + 

2 

AE=2(1一 ) 一 1 2卅2
. 

(2)‘..S_一L
2 X

+X+2一 (川) + , 

.・.
当AE :l时.四边形ADNM的面 
积s的值最大,此时的最大值是 2. 
评析:本题的关键是利用全等三角形的性质和勾股定理建立联 
系,求得面积与线段AE的函数关系式,再利用配方法将二次三项 
式一 +2配方成完全平方式一 1( 

1) + 5


求得面积的最大值. 

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