九年级数学竞赛动态几何问题透视辅导教案
逍遥学能 2013-11-17 17:02
【例题求解】
【 例1】 如图,把直角三角形ABC的斜边AB放在定直线上,按顺时针方向在 上转动两次,使它转到A″B″C″的位置,设BC=1,AC= ,则顶点A运动到点A″的位置时,点A经过的路线与直线 所围成的面积是 .
(黄冈市中考题)
思路点拨 解题的关键是将转动的图形准确分割.RtΔABC的两次转动,顶点A所经过 的路线是两段圆弧,其中圆心角分别为120°和90°,半径分别为2和 ,但该路线与直线 所围成的面积不只是两个扇形面积之和.
【例2】如图,在⊙O中,P是直径AB上一动点,在AB同侧作AA′⊥AB,BB′⊥AB,且AA′=AP,BB′=BP,连结A′B′,当点P从点A移到点B时,A′B′的中点的位置( )
A.在平分AB的某直线上移动 B.在垂直AB的某直线上移动
C.在AmB上移动 D.保持固定不移动
(荆州市中考题)
思路点拨 画 图、操作、实验,从中发现规律.
【例3】 如图,菱形OABC的长为4厘米,∠AOC=60°,动点P从O出发,以每秒1厘米的速度沿O→A→B路线运动,点P出发2秒后,动点Q从O出发,在OA上以每秒1厘米的速度,在AB上以每秒2厘米的速度沿O→A→B路线运动,过P、Q两点分别作对角线AC的平行线.设P点运动的时间为 秒,这两条平行线在菱形上截出的图形(图中的阴影部分)的周长为 厘米,请你回答下列问题:
(1)当 =3时, 的值是多少?
(2)就下列各种情形:
①0≤ ≤2;②2≤ ≤4;③4≤ ≤6;④6≤ ≤8.求 与 之间的函数关系式.
(3)在给出的直角坐标系中,用图象表示(2)中的各种情形下 与 的关系.
(吉林省中考题)
思路点拨 本例是一个动态几何问题,又是一个“分段函数”问题,需运用动态的观点,将各段分别讨论、画图、计算.
注:动与静是对立的,又是统:一的,无论图形运动变化的哪一类问题,都真实地反映了现实世界中数与形的变与不变两个方面,从辩证的角度去观察、探索、研究此类问题,是一种重要的解题策略.
建立运动函数关系就更一般地、整体-地把握了问题,许多相关问题就转化为求函数值或自变量的值.
【例4】 如图,正方形ABCD中,有一直径为BC的半圆,BC=2cm,现有两点E、F,分别从点B、点A同时出发,点E沿线段BA以1m/秒的速度向点A运动,点F沿折线A—D—C以2cm/秒的速度向点C运动,设点E离开点B的时间为2 (秒).
(1)当 为何值时,线段EF与BC平行?
(2)设1< <2,当 为何值时,EF与半圆相切?
(3)当1≤ <2时,设EF与AC相交于点P,问点E、F运动时,点P的位置是否发生变化?若发生变化,请说明理由;若不发生变化,请给予证明,并求AP:PC的值.
(江西省中考题)
思路点拨 动中取静,根据题意画出不同位置的图形,然后分别求解,这是解本例的基本策略,对于(1)、(2),运用相关几何性质建立关于 的方程;对于(3),点P的位置是否发生变化,只需看 是否为一定值.
注:动态几何问题常通过观察、比较、分析、归纳等方法寻求图形中某些结论不变或变化规律,而 把特定的运动状态,通过代数化来定量刻画描述也是解这类问题的重要思想.
【例5】 ⊙O1与⊙O2相交于A、B两点;如图(1),连结O2 O1并延长交⊙O1于P点,连结PA、PB并分别延长交⊙O2于C、D两点,连结C O2并延长交⊙O2于E点.已知⊙O2的半径为R,设∠CAD= .
(1)求:CD的长(用含R、 的式子表示);
(2)试判断CD与PO1的位置关系,并说明理由;
(3)设点P′为⊙O1上(⊙O2外)的动点,连结P′A、P′ B并分别延长交⊙O2于C′、D′,请你探究∠C′AD′是否等于 ? C′D′与P′Ol的位置关系如何?并说明理由.
(济南市中考题)
思路点拨 对于(1)、(2),作出圆中常见辅助线;对于(3),P点虽为OOl上的一个动点,但⊙O1、⊙O2一些量(如半径、AB)都是定值或定弧,运用圆的性质,把角与孤联系起来.
学力训练
1.如图, ΔABC中,∠C=90°,AB=12cm,∠ABC=60°,将ΔABC以点B为中心顺时针旋转,使点C旋转到AB延长线上的D处,则AC边扫过的图形的面积是 cm (π=3.14159…,最后结果保留三个有效数字). (济南市中考题)
2.如图,在RtΔ ABC中,∠C=90°,∠A=60°,AC= cm,将ΔABC绕点B旋转至ΔA'BC'的位置,且使A、B、C'三点在同一条直线上,则点A经过的最短路线的长度是 cm.
(黄冈市中考题)
3.一块等边三角形的木板,边长为l,现将木板沿水平线翻滚,那么B点从开始至结束走过的路径长度为( )
A. B. C.4 D.
(烟台市中考题)
4.把ΔABC沿AB边平移到ΔA'B'C'的位置,它们的重叠部分的面积是ΔABC的面积的一半,若AB= ,则此三角形移动的距离AA'是( )
A. B. C.1 D.
(荆门市中考题)
5.如图,正三角形ABC的边长为6 厘米,⊙O的半径为r厘米,当圆心O从点A出发,沿着线路AB—BC—CA运动,回到点A时,⊙O随着点O的运动而移动.
(1)若r= 厘米,求⊙O首次与BC边相切时AO的长;
(2)在O移动过程中,从切点的个数来考虑,相切有几种不同的情况?写出不同的情况下,r的取值范围及相应的切点个数;
(3)设O在整个移动过程中,在ΔABC内部,⊙O未经过的部分的面积为S,在S>0时,求关于r的函数解析式,并写出自变量r的取值范围.
(江西省中考题)
6.已知:如图,⊙O韵直径为10,弦AC=8,点B在圆周上运动(与A、C两点不 重合),连结BC、BA,过点C作CD⊥AB于D.设CB的长为 ,CD的长为 .
(1)求 关于 的函数关系式;当以BC为直径的圆与AC相切时,求 的值;
(2)在点B运动的过程中,以CD为直径的圆与⊙O有几种位置关系,并求出不同位置时 的取值范围;
(3)在点B运动的过程中,如果过B作BE⊥AC于E,那么以BE为直径的圆与⊙O能内切吗?若不能,说明理由;若能,求出 BE的长.
(太原市中考题)
7.如图,已知A为∠POQ的边OQ上一点,以A为顶点的∠MAN的两边分别交射线OP于M、N两点,且∠MAN=∠POQ= ( 为锐角).当∠MAN以点A为旋转中心,AM边从与AO重合的位置开始,按逆时针方向旋转(∠MAN保持不变)时,M、N两点在射线OP上同时以不同的速度向右平移移动.设OM= ,ON= ( > ≥0),ΔAOM的面积为S,若cos 、OA是方程 的两个根.
(1)当∠MAN旋转30°(即∠OAM=30°)时,求点N移动的距离;
(2)求证:AN2=ON?MN;
(3)求 与 之间的函数关系式及自变量 的取值范围;
(4)试写出S随 变化的函数关系式,并确定S的取值范围.
(河北省中考题)
8.已知:如图,梯形ABCD中,AD∥BC,AB=CD=3cm, ∠C=60°,BD⊥CD.
(1)求BC、AD的长度;
(2)若点P从点B开始沿BC边向点C以2cm/s的速度运动,点Q从点C开始沿CD边向点D以1cm/s的速度运动,当P、Q分别从B、C同时出发时,写出五边形ABPQD的面积S与运动时间 之间的函数关系式,并写出自变量 的取值范围(不包含点P在B、C两点的情况);
(3)在(2)的前提下,是否存在某一时刻 ,使线段PQ把梯形ABCD分成两部分的面积比为1:5?若存在,求出 的值;若不存在,请说明理由.
(青岛市中考)
9.已知:如图①,E、F、G、 H按照AE=CG,BF=DH,BF=nAE(n是正整数)的关系,分别在两邻边长 、 的矩形ABCD各边上运动.
设AE= ,四边形EFGH的面积为S.
(1)当n=l、2时,如图②、③,观察运动情况,写出四边形EFGH各顶点运动到何位置,使?
(2)当n=3时,如图④,求S与 之间的函数关系式(写出自变量 的取值范围),探索S随 增大而变化的规律;猜想四边形EFGH各顶点运动到何位置,使 ;
(3)当n=k (k≥1)时,你所得到的规律和猜想是否成立?请说明理由.
(福建省三明市中考题)
10.如图1,在直角坐标系中,点E从O点出发,以1个单位/秒的速度沿 轴正方向运动,点F从O点出发,以2个单位/秒的速度沿 轴正方向运动,B(4,2),以BE为直径作⊙O1.
(1)若点E、F同时出发,设线段EF与线段OB交于点G,试判断点G与⊙O1的位置关系,并证明你的结论;
(2)在(1)的条件下,连结FB,几秒时FB与⊙O1相切?
(3)如图2,若E点提前2秒出发,点F再出发,当点F出发后,E点在A点左侧时,设BA⊥ 轴于A点,连结AF交⊙O1于点P,试问PA?FA的值是否会发生变化?若不变,请说明理由,并求其值;若变化,请求其值的变化范围.
(武汉市中考题)
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