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点、线、面是几何图形的基本要素,随着其中某一元素的运动变化,其他元素(或有关结论)可能随之变化,也可能保持不变.运动变化题就揭示了这一特点.这类题目蕴涵着“变”与“不变”、“运动”与“静止”、“一般”与“特殊”的辩证思想,由于形式多样,立意新颖,符合新课程的要求,在近几年的中考试卷中经常出现,成为中考压轴题的命题热点.解决这类问题的关键是要考虑几何元素所运动的方向和路径,注意运动过程中哪些是变化的量,哪些是不变的量,有时还要抓住某些特殊位置进行分类讨论.现举2006年部分省市的中考试题加以分析,希望你能从中体会到一些规律.
一、变与不变共存
例1(内蒙古鄂尔多斯市)如图1,在直角梯形ABCD中,∠ABC=90°,DC∥AB,BC=3,DC=4,AD=5.动点P从B点出发,由B→C→D→A沿边运动,则△ABP的最大面积为().
A.10B.12C.14D.16
解析:在点P沿梯形的边运动的过程中,△ABP的面积先由小变大;当点P在上底DC上运动时,由于“平行线间的距离处处相等”,故△ABP的面积保持不变;当点P在腰AD上运动时,△ABP的面积又由大变小.这里的面积有时变化,有时不变.显然,点P在线段CD上运动时,△ABP的面积保持最大.不难求得下底AB=8,若以AB为底,则△ABP的高与BC相等,可求出△ABP的面积为12,选B.
点评:其实△ABP中边AB的长不变,将AB视为底边,则高越大时,面积便越大.显然当点P在线段CD上时高最大,此时△ABP的面积也最大.
点评:由于点C在x轴上运动,线段BC的长随之变化,等边△CBD的大小和位置都不断变化,但A、E两点保持静止,直线AE也就一直不动,其实点D是在静止的直线AE上滑动.抓住运动中的静止元素,找准变化中的不变量,正是解决运动变化问题的关键.
二、运动与变换兼有
例4(河北省)如图4,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=12,BC=16,动点P从点 A出发沿AC边向点C以每秒3个单位长的速度运动,动点Q从点C出发沿CB边向点B以每秒4个单位长的速度运动.P,Q分别从点A,C同时出发,当其中一点到达端点时,另一点也随之停止运动.在运动过程中,△PCQ关于直线PQ对称的图形是△PDQ.设运动时间为t(秒).
(1)设四边形PCQD的面积为y,求y与t的函数关系式;
(2)t为何值时,四边形PQBA是梯形?
(3)是否存在时刻t,使得PD∥AB?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由;
(4)通过观察、画图或折纸等方法,猜想是否存在时刻t,使得PD⊥AB?若存在,请估计t的值在括号中的哪个时间
点评:本题除了P、Q两点的运动外,还有图形的翻折,既涉及图形运动又包含图形变换,既考查了轴对称的有关知识,还考查了实验与观察、探究与创新的意识和能力.
三、运动中探究规律
例5(江苏省扬州市)图6是用钢丝制作的一个几何探究工具,其中△ABC内接于⊙G, AB是⊙G的直径,AB=6,AC=3.现将制作的几何探究工具放在平面直角坐标系中(如图7),然后点A在射线OX上由点O开始向右滑动,点B在射线OY上也随之向点O滑动 (如图8),当点B滑动至与点O重合时运动结束.
(1)试说明在运动过程中,原点O始终在⊙G上;
(2)设点C的坐标为(x,y),试探求y与x之间的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(3)在整个运动过程中,点C运动的路程是多少?
点评:圆在动,但直径不变,直径的端点A、B分别在x、y轴上滑动,坐标原点O一直保持在圆上.点C在运动,但始终都保持在与OX夹角为30°的射线上.本题是一道操作探究题,抓住变化中的不变,运动中的静止,是解决问题的突破口.
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一、变与不变共存
例1(内蒙古鄂尔多斯市)如图1,在直角梯形ABCD中,∠ABC=90°,DC∥AB,BC=3,DC=4,AD=5.动点P从B点出发,由B→C→D→A沿边运动,则△ABP的最大面积为().
A.10B.12C.14D.16
解析:在点P沿梯形的边运动的过程中,△ABP的面积先由小变大;当点P在上底DC上运动时,由于“平行线间的距离处处相等”,故△ABP的面积保持不变;当点P在腰AD上运动时,△ABP的面积又由大变小.这里的面积有时变化,有时不变.显然,点P在线段CD上运动时,△ABP的面积保持最大.不难求得下底AB=8,若以AB为底,则△ABP的高与BC相等,可求出△ABP的面积为12,选B.
点评:其实△ABP中边AB的长不变,将AB视为底边,则高越大时,面积便越大.显然当点P在线段CD上时高最大,此时△ABP的面积也最大.
点评:由于点C在x轴上运动,线段BC的长随之变化,等边△CBD的大小和位置都不断变化,但A、E两点保持静止,直线AE也就一直不动,其实点D是在静止的直线AE上滑动.抓住运动中的静止元素,找准变化中的不变量,正是解决运动变化问题的关键.
二、运动与变换兼有
例4(河北省)如图4,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=12,BC=16,动点P从点 A出发沿AC边向点C以每秒3个单位长的速度运动,动点Q从点C出发沿CB边向点B以每秒4个单位长的速度运动.P,Q分别从点A,C同时出发,当其中一点到达端点时,另一点也随之停止运动.在运动过程中,△PCQ关于直线PQ对称的图形是△PDQ.设运动时间为t(秒).
(1)设四边形PCQD的面积为y,求y与t的函数关系式;
(2)t为何值时,四边形PQBA是梯形?
(3)是否存在时刻t,使得PD∥AB?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由;
(4)通过观察、画图或折纸等方法,猜想是否存在时刻t,使得PD⊥AB?若存在,请估计t的值在括号中的哪个时间
点评:本题除了P、Q两点的运动外,还有图形的翻折,既涉及图形运动又包含图形变换,既考查了轴对称的有关知识,还考查了实验与观察、探究与创新的意识和能力.
三、运动中探究规律
例5(江苏省扬州市)图6是用钢丝制作的一个几何探究工具,其中△ABC内接于⊙G, AB是⊙G的直径,AB=6,AC=3.现将制作的几何探究工具放在平面直角坐标系中(如图7),然后点A在射线OX上由点O开始向右滑动,点B在射线OY上也随之向点O滑动 (如图8),当点B滑动至与点O重合时运动结束.
(1)试说明在运动过程中,原点O始终在⊙G上;
(2)设点C的坐标为(x,y),试探求y与x之间的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
(3)在整个运动过程中,点C运动的路程是多少?
点评:圆在动,但直径不变,直径的端点A、B分别在x、y轴上滑动,坐标原点O一直保持在圆上.点C在运动,但始终都保持在与OX夹角为30°的射线上.本题是一道操作探究题,抓住变化中的不变,运动中的静止,是解决问题的突破口.
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