2013年中考数学复习专题:动点型问题(三)(含答案)
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2012年中考数学复习专题讲座十三 动点型问题(三) (函数引动点产生的相似三角形问题、以圆为载体的动点问题) 一、中考专题诠释 所谓“动点型问题”是指题设图形中存在一个或多个动点,它们在线段、射线或弧线上运动的一类开放性题目.解决这类问题的关键是动中求静,灵活运用有关数学知识解决问题. “动点型问题” 题型繁多、题意创新,考察学生的分析问题、解决问题的能力,内容包括空间观念、应用意识、推理能力等,是近几年中考题的热点和难点。 二、解题策略和解法精讲 解决动点问题的关键是“动中求静”. 从变换的角度和运动变化来研究三角形、四边形、函数图像等图形,通过“对称、动点的运动”等研究手段和方法,来探索与发现图形性质及图形变化,在解题过程中渗透空间观念和合情推理。在动点的运动过程中观察图形的变化情况,理解图形在不同位置的情况,做好计算推理的过程。在变化中找到不变的性质是解决数学“动点”探究题的基本思路,这也是动态几何数学问题中最核心的数学本质。 三、中考考点精讲 专题五:函数引动点产生的相似三角形问题 函数因动点产生的相似三角形问题一般有三个解决途径: ① 求相似三角形的第三个顶点时,先要分析已知三角形的边.和角.的特点,进而得出
已知三角形是否为特殊三角形。根据未知三角形中已知边与已知三角形的可能对应边分类讨论。 ②或利用已知三角形中对应角,在未知三角形中利用勾股定理、三角函数、对称、旋转等知识来推导边的大小。 ③若两个三角形的各边均未给出,则应先设所求点的坐标进而用函数解析式来表示各边的长度,之后利用相似来列方程求解。
例1 (2012•义乌市)如图1,已知直线y=kx与抛物线y=交于点A(3,6). (1)求直线y=kx的解析式和线段OA的长度; (2)点P为抛物线第一象限内的动点,过点P作直线PM,交x轴于点M(点M、O不重合),交直线OA于点Q,再过点Q作直线PM的垂线,交y轴于点N.试探究:线段QM与线段QN的长度之比是否为定值?如果是,求出这个定值;如果不是,说明理由; (3)如图2,若点B为抛物线上对称轴右侧的点,点E在线段OA上(与点O、A不重合),点D(m,0)是x轴正半轴上的动点,且满足∠BAE=∠BED=∠AOD.继续探究:m在什么范围时,符合条件的E点的个数分别是1个、2个? 思路分析: (1)利用待定系数法求出直线y=kx的解析式,根据A点坐标用勾股定理求出线段OA的长度; (2)如答图1,过点Q作QG⊥y轴于点G,QH⊥x轴于点H,构造相似三角形△QHM与△QGN,将线段QM与线段QN的长度之比转化为相似三角形的相似比,即
为定值.需要注意讨论点的位置不同时,这个结论依然成立; (3)由已知条件角的相等关系∠BAE=∠BED=∠AOD,可以得到△ABE∽△OED.设OE=x,则由相似边的比例关系可以得到m关于x的表达式
(),这是一个二次函数.借助此二次函数图象(如答图3),可见m在不同取值范围时,x的取值(即OE的长度,或E点的位置)有1个或2个.这样就将所求解的问题转化为分析二次函数的图象与性质问题. 另外,在相似三角形△ABE与△OED中,运用线段比例关系之前需要首先求出AB的长度.如答图2,可以通过构造相似三角形,或者利用一次函数(直线)的性质求得AB的长度. 解:(1)把点A(3,6)代入y=kx 得; ∵6=3k, ∴k=2, ∴y=2x.(2分)
OA=.…(3分)
(2)是一个定值,理由如下: 如答图1,过点Q作QG⊥y轴于点G,QH⊥x轴于点H. ①当QH与QM重合时,显然QG与QN重合,
此时; ②当QH与QM不重合时, ∵QN⊥QM,QG⊥QH 不妨设点H,G分别在x、y轴的正半轴上, ∴∠MQH=∠GQN, 又∵∠QHM=∠QGN=90° ∴△QHM∽△QGN…(5分),
∴,
当点P、Q在抛物线和直线上不同位置时,同理可得. …(7分)①① (3)如答图2,延长AB交x轴于点F,过点F作FC⊥OA于点C,过点A作AR⊥x轴 ∵∠AOD=∠BAE, ∴AF=OF,
∴OC=AC=OA= ∵∠ARO=∠FCO=90°,∠AOR=∠FOC, ∴△AOR∽△FOC,
∴,
∴OF=, ∴点F(,0), 设点B(x,), 过点B作BK⊥AR于点K,则△AKB∽△ARF, ∴,
即, 解得x1=6,x2=3(舍去), ∴点B(6,2), ∴BK=6﹣3=3,AK=6﹣2=4, ∴AB=5 …(8分); (求AB也可采用下面的方法)
设直线AF为y=kx+b(k≠0)把点A(3,6),点F(,0)代入得
k=,b=10, ∴, ∴, ∴(舍去),, ∴B(6,2), ∴AB=5…(8分) (其它方法求出AB的长酌情给分) 在△ABE与△OED中 ∵∠BAE=∠BED, ∴∠ABE+∠AEB=∠DEO+∠AEB, ∴∠ABE=∠DEO, ∵∠BAE=∠EOD, ∴△ABE∽△OED.…(9分)
设OE=x,则AE=﹣x (),
由△ABE∽△OED得, ∴ ∴()…(10分) ∴顶点为(,) 如答图3,当时,OE=x=,此时E点有1个; 当时,任取一个m的值都对应着两个x值,此时E点有2个. ∴当时,E点只有1个…(11分) 当时,E点有2个…(12分). 点评: 本题是中考压轴题,难度较大,解题核心是相似三角形与抛物线的相关知识,另外也考查了一次函数、勾股定理等重要知识点.解题的难点在于转化思想的运用,本题第(2),(3)问都涉及到了问题的转化,要求同学们能够将所求解的问题转化为常见的数学问题,利用自己所熟悉的数学知识去解决问题,否则解题时将不知道从何下手而导致失分. 对应训练
1.(2012•绍兴)如图,矩形OABC的两边在坐标轴上,连接AC,抛物线y=x2﹣4x﹣2经过A,B两点. (1)求A点坐标及线段AB的长; (2)若点P由点A出发以每秒1个单位的速度沿AB边向点B移动,1秒后点Q也由点A出发以每秒7个单位的速度沿AO,OC,CB边向点B移动,当其中一个点到达终点时另一个点也停止移动,点P的移动时间为t秒. ①当PQ⊥AC时,求t的值; ②当PQ∥AC时,对于抛物线对称轴上一点H,∠HOQ>∠POQ,求点H的纵坐标的取值
范围. 1.解:(1)由抛物线y=x2﹣4x﹣2知:当x=0时,y=﹣2, ∴A(0,﹣2). 由于四边形OABC是矩形,所以AB∥x轴,即A、B的纵坐标相同;
当y=﹣2时,﹣2=x2﹣4x﹣2,解得x1=0,x2=4, ∴B(4,﹣2), ∴AB=4. (2)①由题意知:A点移动路程为AP=t, Q点移动路程为7(t﹣1)=7t﹣7.
当Q点在OA上时,即0≤7t﹣t<2,1≤t<时, 如图1,若PQ⊥AC,则有Rt△QAP∽Rt△ABC. ∴=,即,
∴t=. ∵>, ∴此时t值不合题意. 当Q点在OC上时,即2≤7t﹣7<6,≤t<时, 如图2,过Q点作QD⊥AB. ∴AD=OQ=7(t﹣1)﹣2=7t﹣9. ∴DP=t﹣(7t﹣9)=9﹣6t. 若PQ⊥AC,则有Rt△QDP∽Rt△ABC,
∴,即=,∴t=,
∵<<, ∴t=符合题意. 当Q点在BC上时,即6≤7t﹣7≤8,≤t≤时, 如图3,若PQ⊥AC,过Q点作QG∥AC, 则QG⊥PG,即∠GQP=90°. ∴∠QPB>90°,这与△QPB的内角和为180°矛盾, 此时PQ不与AC垂直.
综上所述,当t=时,有PQ⊥AC.
②当PQ∥AC时,如图4,△BPQ∽△BAC, ∴=,
∴=, 解得t=2,即当t=2时,PQ∥AC. 此时AP=2,BQ=CQ=1, ∴P(2,﹣2),Q(4,﹣1). 抛物线对称轴的解析式为x=2,
当H1为对称轴与OP的交点时, 有∠H1OQ=∠POQ, ∴当yH<﹣2时,∠HOQ>∠POQ. 作P点关于OQ的对称点P′,连接PP′交OQ于点M, 过P′作P′N垂直于对称轴,垂足为N,连接OP′, 在Rt△OCQ中,∵OC=4,CQ=1. ∴OQ=,
∵S△OPQ=S四边形ABCD﹣S△AOP﹣S△COQ﹣S△QBP=3=OQ×PM,
∴PM=, ∴PP′=2PM=, ∵NPP′=∠COQ. ∴Rt△COQ∽△Rt△NPP′
∴,
∴P′N=,PN=, ∴P′(,), ∴直线OP′的解析式为y=x, ∴OP′与NP的交点H2(2,). ∴当yH>时,∠HOP>∠POQ. 综上所述,当yH<﹣2或yH>时,∠HOQ>∠POQ.
考点六:以圆为载体的动点问题 与圆有关的动点问题也是中考的热点,此类问题以圆为载体,主要研究几何图形在点的运动中的位置关系和数量关系;这类问题集几何、代数知识于一体,是数形结合思想的完美表现,具有较强的综合性、灵活性和多样性。 解决此类问题要充分利用圆的有关性质,同时要抓住图形运动的本质规律,用“静态”的方法来分解图形的运动过程,用静态的方法来研究运动中的变与不变的函数关系,吧复杂的运动过程化为简单的数学问题。
例2 (2012•湘潭)如图,在⊙O上位于直径AB的异侧有定点C和动点P,AC=AB,点P在半圆弧AB上运动(不与A、B两点重合),过点C作直线PB的垂线CD交PB于D点.