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【摘 要】几何动点问题是中考数学的热点和必考题型,其综合性强、难度大,变量多,因而得分率相对较低。本文主要讲解用解析法解决几何动点的相关问题。
【关键词】一次函数;几何动点问题;解析法;坐标系;数学思想
【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437(2019)22-0147-01
1 基本思路
建立直角坐标系,以幾何图形的点、线、角、长度、面积等基本量,利用平面几何公理定理推论,构建变量与已知量的函数,计算出动点坐标,体现了数形结合、函数与方程、等价转化、分类讨论的数学思想。
2 举例说明
例1.如图1,已知矩形ABCD的边长AB=2,BC=3,Q是BC边上的任意一点,连接AQ,DQ,当Q在何处时,△ADQ的周长最小?在图中找出Q点的位置,并求出BQ的长。
解题思路:先用等价转化思想,找A点点A关于BC的对称点为A′,将AQ转化为A′Q;然后用数形结合的思想,建立坐标系;最后用函数与方程的思想,建立一次函数,解方程,进行计算,得到答案。
解析:如图1,以B为坐标原点,BC为x轴,AB为y轴,建立直角坐标系,点A关于x轴的对称点为A′,连接A′D交BC于Q点,点Q即为所求。
则B(0,0),A(0,2),A′(0,-2),D(3,2)。设直线A′D解析式为y=kx+b。
∴k=,b=-2,
∴y=x-2,可得BQ=。
例2(2018年广东省数学中考试卷第24题)如图2,四边形ABCD中,AB=AD=CD,以AB为直径的⊙O经过点C,连接AC,OD交于点E。
(1)证明:OD//BC;
(2)若tan∠ABC=2,证明:DA与⊙O相切;
(3)在(2)条件下,连接BD交⊙O于点F,连接EF,若BC=1,求EF的长。
解析:(1)(2)略,解(3),如图2,以E为坐标原点,ED为x轴,AC为y轴,建立直角坐标系,作FG、BH⊥x轴于G、H点,连接AF。
∵BC=1,tan∠ABC=2,
又∵tan∠ABC=AC/BC,
∴AC=2,
∵AE=EC,
∴AE=EC=1,
∴A(0,1),C(0,-1),B(-1,-1),
∵∠ABC=∠DAC,
∴tan∠DAC=2,
又∵tan∠DAC=DE/AE,
∴DE=2,∴AD=,
又∵AD=CD,∴DH=3,BD=,
∵AF⊥BD,AB=AD,
∴2DF=BD,
∵FG∥BH,
∴DF/DB=DG/DH=FG/BH,
∴FG=,再建立一次函数求出直线BD的解析式,将y=代入,即可求出F点坐标,从而可得EF=。
学生要学会用数学思想分析题干,寻找已知和未知的关系,并反复练习,提高解题能力,才能真正掌握解决几何动点问题的方法。
【关键词】一次函数;几何动点问题;解析法;坐标系;数学思想
【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437(2019)22-0147-01
1 基本思路
建立直角坐标系,以幾何图形的点、线、角、长度、面积等基本量,利用平面几何公理定理推论,构建变量与已知量的函数,计算出动点坐标,体现了数形结合、函数与方程、等价转化、分类讨论的数学思想。
2 举例说明
例1.如图1,已知矩形ABCD的边长AB=2,BC=3,Q是BC边上的任意一点,连接AQ,DQ,当Q在何处时,△ADQ的周长最小?在图中找出Q点的位置,并求出BQ的长。
解题思路:先用等价转化思想,找A点点A关于BC的对称点为A′,将AQ转化为A′Q;然后用数形结合的思想,建立坐标系;最后用函数与方程的思想,建立一次函数,解方程,进行计算,得到答案。
解析:如图1,以B为坐标原点,BC为x轴,AB为y轴,建立直角坐标系,点A关于x轴的对称点为A′,连接A′D交BC于Q点,点Q即为所求。
则B(0,0),A(0,2),A′(0,-2),D(3,2)。设直线A′D解析式为y=kx+b。
∴k=,b=-2,
∴y=x-2,可得BQ=。
例2(2018年广东省数学中考试卷第24题)如图2,四边形ABCD中,AB=AD=CD,以AB为直径的⊙O经过点C,连接AC,OD交于点E。
(1)证明:OD//BC;
(2)若tan∠ABC=2,证明:DA与⊙O相切;
(3)在(2)条件下,连接BD交⊙O于点F,连接EF,若BC=1,求EF的长。
解析:(1)(2)略,解(3),如图2,以E为坐标原点,ED为x轴,AC为y轴,建立直角坐标系,作FG、BH⊥x轴于G、H点,连接AF。
∵BC=1,tan∠ABC=2,
又∵tan∠ABC=AC/BC,
∴AC=2,
∵AE=EC,
∴AE=EC=1,
∴A(0,1),C(0,-1),B(-1,-1),
∵∠ABC=∠DAC,
∴tan∠DAC=2,
又∵tan∠DAC=DE/AE,
∴DE=2,∴AD=,
又∵AD=CD,∴DH=3,BD=,
∵AF⊥BD,AB=AD,
∴2DF=BD,
∵FG∥BH,
∴DF/DB=DG/DH=FG/BH,
∴FG=,再建立一次函数求出直线BD的解析式,将y=代入,即可求出F点坐标,从而可得EF=。
学生要学会用数学思想分析题干,寻找已知和未知的关系,并反复练习,提高解题能力,才能真正掌握解决几何动点问题的方法。