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中考数学“动态几何探究”题型解析

以三角形、四边形为背景的动态几何问题均以动态几何的形式来考查三角形、四边形的性质,

判定,全等三角形、相似三角形的性质及判定,本节将对此类问题归类如下:

一、在平面直角坐标系中探究

【例题1】已知直线 l 经过 A(6,0)和 B(0,12)两点,且与直线 y = x 交于点 C.

(1)求直线 l 的表达式;

(2)若点 P(x,0)在线段 OA 上运动,过点 P 作 l 的平行线交直线 y = x 于点 D,

① 求 △PCD 的面积 S 与 x 的函数关系式;

② S 有最大值吗?若有,求出当 S 最大时 x 的值 .

【解析】

(1)设直线 l 的表达式为 y = kx + b , 用待定系数法求出 k , b 的值即可;

(2)

① 点 C 是直线 l 与 y = x 的交点,从而可求得点 C 的坐标 .

根据三角形的面积公式及结合平行的性质,可求得 S 与 x 的函数关系式;

② 根据二次函数的性质,即可得到 S 的最大值 .

解:

(1)设直线 l 的表达式为 y = kx + b ,

由 A(6,0)和 B(0,12),得

∴ 直线 l 的表达式为 y = -2x + 12 .

(2)

∴ 点 C 的坐标为(4,4),

∴ S△COP = 1/2 x ▪ 4 = 2x .

∵ PD∥直线 l ,

∴ CD/OC = AP/OA .

∵ CD/OC = ( 1/2 h × CD ) / ( 1/2 h × OC ) = S / S△COP,

∴ S / S△COP = AP / OA , 即 S / 2x = (6 - x)/ 6 ,

∴ △PCD 的面积 S 与 x 的函数关系式为 S = -1/3 x^2 + 2x .

② ∵ S = -1/3 (x - 3)^2 + 3 ,

∴ 当 S 最大时,x = 3 .

【例题2】如图,在直角坐标系中,矩形 OABC 的顶点 A , C 均在坐标轴上,且 OA = 4 ,

OC = 3 , 动点 M 从点 A 出发,以每秒 1 个单位长度的速度,沿 AO 向终点 O 移动;

动点 N 从点 C 出发沿 CB 向终点 B 以同样的速度移动,当两个动点运动了 x 秒(0 < x < 4)时,

过点 N 作 NP⊥BC 交 OB 于点 P,连接 MP .

(1) 直接写出点 B 的坐标,并求出点 P 的坐标(用含 x 的式子表示);

(2)当 x 为何值时,△OMP 的面积最大?并求出最大值 .

解:

(1)在矩形 OABC 中,OA = 4 , OC = 3 ,

∴ B 点的坐标为(4,3).

如图,延长 NP 交 OA 于点 G,则 PG∥AB,OG = CN = x .

∵ PG∥AB,

∴ △OPG∽△OBA .

∴ PG / BA = OG / OA , 即 PG / 3 = x / 4 ,

解得 PG = 3/4 x .

∴ 点 P 的坐标为(x , 3/4 x).

(2)设 △OMP 的面积为 S .

在 △OMP 中,OM = 4 - x , OM 边上的高为 3/4 x,

∴ S 与 x 之间的函数表达式为

配方,得

∴ 当 x = 2 时,S 有最大值,最大值为 3/2 .

二、在几何图形中探究

【例题3】如图,在矩形 ABCD 中,AB = 3 米,BC = 4 米,动点 P 以 2 米/秒的速度从点 A 出发,

沿 AC 向点 C 移动,同时动点 Q 以 1 米/秒的速度从点 C 出发,沿 CB 向点 B 移动,

设 P , Q 两点同时移动的时间为 t 秒(0 < t < 2.5).

(1)当 t 为何值时,PQ∥AB;

(2)设四边形 ABQP 的面积为 y , 当 t 为何值时,y 的值最小?并求出这个最小值 .

【解析】

(1)首先由勾股定理求得 AC = 5 米,然后根据 AB∥PQ 可得到 PC / AC = QC / BC ,

从而得到关于 t 的方程,从而可解得 t 的值;

(2)过点 P 作 PE⊥BC,由 PE∥AB 可得到 PC / AC = PE / AB ,

从而可求得 PE = 3 - 6/5 t , 然后根据 y = S△ABC - S△PQC 列出 t 与 y 的函数关系式,

最后利用配方法求得最小值即可 .

解:

(1)在 Rt△ABC 中,

由题意,得 PC = AC - AP = 5 - 2t , QC = t .

如图 ①,∵ AB∥PQ , ∴ △CPQ∽△CAB .

∴ PC / AC = QC / BC , 即 (5 - 2t)/ 5 = t / 4 ,

解得 t = 20/13 .

(2)如图 ②,过点 P 作 PE⊥BC 于点 E .

由 (1)知,PC = 5 - 2t , QC = t ,

∵ PE∥AB,

∴ △CPE∽△CAB .

∴ PC / AC = PE / AB , 即 (5 - 2t)/ 5 = PE / 3 .

∴ PE = 3 - 6/5 t .

∴ 当 t = 5/4 时,y 的值最小,最小值为 81/16 .

【例题4】如图,在 △ABC 中,∠C = 60°,BC = 4,AC = 2√3,点 P 在 BC 边上运动,

PD∥AB,交 AC 于 D . 设 BP 的长为 x , △APD 的面积为 y .

(1)求 AD 的长(用含 x 的代数式表示);

(2)求 y 与 x 之间的函数关系式,并回答当 x 取何值时,y 的值最大?最大值是多少?

(3)是否存在这样的点 P,使得 △ADP 的面积是 △ABP 面积的 2/3 ?若存在,请求出 BP 的长;

若不存在,请说明理由 .

解:

(1)∵ PD∥AB,

∴ AD / AC = BP / BC .

∵ BC = 4 , AC = 2√3 , BP = x ,

∴ AD / 2√3 = x / 4 ,

∴ AD = √3/2 x .

(2)过点 P 作 PE⊥AC 于 E .

∵ sin∠ACB = PE / PC , ∠C = 60°,

∴ PE = PC × sin60° = √3/2(4 - x ).

∴ y 与 x 之间的函数关系式为

∴ 当 x = 2 时,y 的值最大,最大值是 3/2 .

(3)存在这样的点 P .

∵ △ADP 与 △ABP 等高不等底,

∴ S△ADP / S△ABP = DP / AB .

∵ △ADP 的面积是 △ABP 面积的 2/3 ,

∴ S△ADP / S△ABP = 2/3 ,

∴ DP / AB = 2/3 .

∵ PD∥AB,

∴ △CDP∽△CAB .

∴ DP / AB = CP / CB ,

∴ CP / CB = 2/3 .

∴ (4 - x)/ 4 = 2/3 ,

∴ x = 4/3 ,

∴ BP = 4/3 .

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