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挑战压轴题:中考数学-图形与坐标系

今天这道题的难点主要在第三问,前两问属于常见的问题。

    这道题前两问纯属送分部分,第三问直接写出结果,肯定避免不了大量的思考和计算,而且这个探究过程肯定会消耗同学们大量的脑细胞,而且还不一定能够找对方向,那么看看如何解决吧,

(1)如图1,OA、OF都能得到,所以AE'就可以求出来,同理BF'也是;

(2)在图形旋转过程中,最容易出现的就是三角形的全等,所以只需要△AOE'≌△BOF'即可,条件也很容易找到(SAS),全等后得到AE'=BF',然后根据全等得到的∠OAE'=∠OBF',我们根据OA、OB、AE'和BF'四条线段相交形成的两个三角形包含这两个角,而且其中有对顶角,所以可以得到AE'和BF'相交形成的是直角,所以二者垂直;

(3)这一问的思考量的确不小,而且如果同学们考虑不够全面,还很容易掉进自己的陷阱中,A和B是固定的点,同时AE'和BF'还一直是垂直的,所以∠APB恒为90°,这个时候肯定会有同学能够想到去做辅助圆,以AB为直径的圆,点P肯定在圆上,这个确实是,但是点P却不是在圆上随意运动,所以点P不可能会跑到点B的位置或者圆的最上方一点,那么点P的最高点究竟该如何去寻找呢?

    我们从图1入手,要想让点P最高,这个正方形的位置肯定会在图1中旋转过程当中,我们看正方形OF'D'F,让其逆时针旋转的话,这里我们靠想象力吧,我们可以发现∠OBF'是在先增大后减小,而∠OAF也是在先增大后减小,

    那么,在它们都增大的过程中,我们可以先观察图1中点P的位置,不在线段AF上面,而是在AF的延长线上,那么我们试想,在∠OAF达到最大的时候,点P不就是最高了吗?

    那么问题来了,如何找到∠OAF的最大值?

    我们知道正方形是绕点O旋转,而OF是一个固定的线段,点A和点F始终相连,那么我们就以OF为半径、点O为圆心做一个圆,当AF与圆O相切于点F的时候,此时的∠OAF不就最大了吗?

    这个时候,OF⊥AF,且OF⊥FD',也就是说点A、F、D'三点共线了,

    如上图,我们知道AF⊥BF',而∠FD'F'是直角,所以点P就是点D',也就是说B、D'、F'三点共线,那么只要求出此时点D'的纵坐标即可;

    我们知道OF=1,OA=2,所以∠OAF=30°,那么只要有AD'的长度即可得到点D'的纵坐标了(图中虚线以构成新的直角三角形),后续计算就不再多说了。

    本题的解题方法到这里就结束了,不知道同学们是否能够独立完成这三个问题呢?

    若第三问没有提供详细的说明,就像答案上只给了点P和D'重合时最高,但并未提供完整的解释,如果是单纯去看答案然后理解,肯定会有多数同学看不懂,毕竟答案无法代替老师,即使将所有答案全部记住,仍然不会明白有何意义。

    所以同学们在学校学习的时候一定要善于问问题,因为大家需要掌握的是方法,而不是答案。

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