解析以动态为背景的定值问题,本文主要内容关键词为:背景论文,定值论文,动态论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
中考数学中时常出现一类以动态问题为背景探求定值的问题,随着图形的运动,需要探求的几个对象的位置和大小都发生了变化,但它们的某些关系却不变。此类问题探索性强,涉及的知识面广,解题方法灵活,因此,对学生的要求比较高,往往让部分学生束手无策。事实上,解决这类问题的基本思想是“动中取静”,即在复杂的运动变化中寻找不变的因素。
一、以退为进,由特殊到一般
解决这类问题的方法之一是以退为进,先退至特殊情形找出定值,再就一般情况给出证明。
例1 (2009年伊春)如图,将矩形纸片ABCD沿其对角线AC折叠,使点B落到点B'的位置,AB'与CD交于点E(1)试找出一个与△AED全等的三角形,并加以证明;(2)若AB=8,DE=3,P为线段AC上任意一点,PG⊥AE于G,PH⊥EC于H。试求PG+PH的值,并说明理由。
解 (1)△AED≌△CEB'。
证明 因为四边形ABCD为矩形,
所以B'C=BC=AD,∠B'=∠B=∠D=90°,
又因为∠B'EC=∠DEA,所以△AED≌△CEB'。
(2)由已知得:∠EAC=∠CAB且∠CAB=∠ECA
所以∠EAC=∠ECA,因为AE=EC=8-3=5。
在△ADE中,AD=4,延长HP交AB于M,则PM⊥AB。所以PG=PM。
所以PG+PH=PM+PH=HM=AD=4。
例2 (2009年山东省济宁市)在平面直角坐标中,边长为2的正方形OABC的两顶点A、C分别在y轴、x轴的正半轴上,点O在原点。现将正方形OABC绕O点顺时针旋转,当A点第一次落在直线y=x上时停止旋转,旋转过程中,AB边交直线y=x于点M,BC边交x轴于点N(如图3)。
(1)求边OA在旋转过程中所扫过的面积;
(2)旋转过程中,当MN和AC平行时,求正方形OABC旋转的度数;(3)设△MBN的周长为p,在旋转正方形OABC的过程中,p值是否有变化?请证明你的结论。
解析 (1)因为点第一次落在直线y=x上时停止旋转,所以OA旋转了45°。
所以OA在旋转过程中所扫过的面积为。
(2)因为MN∥AC,所以∠BMN=∠BAC=45°,∠BNM=∠BCA=45°。
所以∠BMN=∠BNM。所以BM=BN。
又因为BA=BC,所以AM=CN。
又因为OA=OC,∠OAM=∠OCN,
所以△OAM≌△OCN。
所以旋转过程中,当MN和AC平行时,正方形OABC旋转的度数为45°-22.5°=22.5°。
(3)p值无变化。
证明 延长BA交y轴于E点,则∠AOE=45°-∠AOM,∠CON=90°-45°=°AOM=45°-∠AOM,
所以∠AOE=∠CON。
又因为OA=OC,∠OAE=180°-90°=90°=∠OCN。
所以△OAE≌△OCN,所以OE=ON,AE=CN。
又因为∠MOE=∠MON=45°,OM=OM,
所以△OME≌△OMN。
所以MN=ME=AM+AE。
所以MN=AM+CN,
所以p=MN+BN+BM=AM+CN+BN+BM=AB+BC=4。
所以在旋转正方形OABC的过程中,p值无变化。
二、动中有静,以静制动
解决这类问题的方法之二是动中有静,以静制动,将动点的坐标表示出来,根据横坐标、纵坐标的几何意义,把定值的式子的变量都表示出来,再整理即可。
例3 (2009年湖南省株洲市)如图,已知△ABC为直角三角形,∠ACB=90°,AC=BC,点A、C在x轴上,点B坐标为(3,m)(m>0),线段AB与y轴相交于点D,以P(1,0)为顶点的抛物线过点B、D。
(1)求点A的坐标(用m表示);
(2)求抛物线的解析式;
(3)设点Q为抛物线上点P至点B之间的一动点,连接PQ并延长交BC于点E,连接BQ并延长交AC于点F,试证明:FC(AC+EC)为定值。
解析 (1)由B(3,m)可知OC=3,BC=m,又△ABC为等腰直角三角形,
所以AC=BC=m,OA=m-3,所以点A的坐标是(3-m,0)。
(2)因为∠ODA=∠OAD=45°,所以OD=OA=m-3,则点D的坐标是(0,m-3)。
又抛物线顶点为P(1,0),且过点B、D,所以可设抛物线的解析式为:
即FC(AC+EC)为定值8。
评注 本题是二次函数的综合题,第(3)题是一个典型的定值问题,考查学生的综合应用能力。
例4 (2009年衡阳市)如图,直线y=-x+4与两坐标轴分别相交于A、B点,点M是线段AB上任意一点(A、B两点除外),过M分别作MC⊥OA于点C,MD⊥OB于D。
(1)当点M在AB上运动时,你认为四边形OCMD的周长是否发生变化?并说明理由;
(2)当点M运动到什么位置时,四边形OCMD的面积有最大值?最大值是多少?
(3)当四边形OCMD为正方形时,将四边形OCMD沿着x轴的正方向移动,设平移的距离为a(0<a<4),正方形OCMD与△AOB重叠部分的面积为S。试求S与a的函数关系式并画出该函数的图象。
综上所述,动态问题为背景探求定值的问题,蕴含着“运动”与“静止”,“一般”与“特殊”的关系,在一定条件下是可以相互转化的。要求我们用转化的数学思想,通过常量去探究变量,来培养我们解决问题的能力。
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