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专题六 动态型专题
【考纲与命题规律】
考纲要求
点动、线动、图形动构成的问题称为几何动态问题.这类问题的特征是以几何图形为载体,运动变化为主线,集多个知识点、多种解题思想于一题,它综合性强,能力要求高.它的特点是:问题背景是特殊图形(或函数图象),把握好一般与特殊的关系;在分析过程中,要特别关注图形的特性(特殊角、特殊图形的性质、图形的特殊位置).
命题规律
近几年来动点问题一直是中考的热点,主要考查探究运动中一些特殊图形(等腰三角形、直角三角形、平行四边形、梯形)的性质或面积的最大值.解题策略是:把握运动规律,寻找运动中的特殊位置,在“动”中求“静”,在“静”中探索“动”的一般规律.
【课堂精讲】
例1.如图,已知直线AB分别交x轴、y轴于点A(﹣4,0)、B(0,3),点P从点A出发,以每秒1个单位的速度沿直线AB向点B移动,同时,将直线y=x以每秒0.6个单位的速度向上平移,分别交AO、BO于点C、D,设运动时间为t秒(0<t<5).
(1)证明:在运动过程中,四边形ACDP总是平行四边形;
(2)当t取何值时,四边形ACDP为菱形?且指出此时以点D为圆心,以DO长为半径的圆与直线AB的位置关系,并说明理由.
分析:(1)设直线AB的解析式为y=kx+b,由待定系数法就可以求出直线AB的解析式,再由点的坐标求出AO,BO的值,由勾股定理就可以得出AB的值,求出sin∠BAO的值,作PE⊥AO,表示出PE的值,得出PE=DO,就可以得出结论;
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(2)由三角函数值表示CO的值,由菱形的性质可以求出菱形的边长,作DF⊥AB于F由三角函数值就可以求出DO,DF的值,进而得出结论.
解:(1)设直线AB的解析式为y=kx+b,由题意,得
,
解得:,
∴y=x+3.
∴直线AB∥直线y=x.
∵A(﹣4,0)、B(0,3),
∴OA=4,OB=3,
在Rt△AOB中,由勾股定理,得
AB=5.
∴sin∠BAO=,tan∠DCO=.
作PE⊥AO,
∴∠PEA=∠PEO=90°
∵AP=t,
∴PE=0.6t.
∵OD=0.6t,
∴PE=OD.
∵∠BOC=90°,
∴∠PEA=∠BOC,
∴PE∥DO.
∴四边形PEOD是平行四边形,
∴PD∥AO.
∵AB∥CD,
∴四边形ACDP总是平行四边形;
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(2)∵AB∥CD,
∴∠BAO=∠DCO,
∴tan∠DCO=tan∠BAO=.
∵DO=0.6t,
∴CO=0.8t,
∴AC=4﹣0.8t.
∵四边形ACDP为菱形,
∴AP=AC,
∴t=4﹣0.8t,
∴t=.
∴DO=,AC=.
∵PD∥AC,
∴∠BPD=∠BAO,
∴sin∠BPD=sin∠BAO=.
作DF⊥AB于F.
∴∠DFP=90°,
∴DF=.
∴DF=DO.
∴以点D为圆心,以DO长为半径的圆与直线AB相切.
本题考查了待定系数法求函数的将诶相似的运用,勾股定理的运用,三角函数值的运用,平行四边形的判定及性质的运用,菱形的性质的运用,解答时灵活运用平行四边形的性质是关键.
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例2.如图,抛物线 y=-x2+x+1 与y轴交于A点,过点A的直线与抛物线交于另一点B.过点B作BC⊥x轴,垂足为点C(3,0).
(1)求直线AB的函数关系式;
(2)动点P在线段OC上从原点O出发以每秒一个单位的速度向C移动,过点P作PN⊥x轴,交直线AB于点M,交抛物线于点N.设点P移动的时间为t秒,MN的长度为s个单位,求s与t的函数关系式,并写出t的取值范围;
(3)设在(2)的条件下(不考虑点P与点O、点C的重合的情况),连接CM、BN.当t为何值时,四边形BCMN为平行四边形?问对于所求的t值,平行四边形BCMN是否为菱形?请说明理由
分析:(1)先求出A、B两点坐标,再利用待定系数法求出直线AB的函数关系式;(2)由于点M、N的横坐标为已知t,利用函数关系式可求出它们的纵坐标,利用数形结合思想可知点M、N到x轴的距离.从而建立函数关系;(3)因为MN∥BC,所以要使四边形BCMN为平行四边形,就必须满足MN=BC,利用等量关系建立方程,从而解决问题.
解析:(1)将x=0代入y=-x2+x+1,得y=1,
∴点A的坐标为(0,1).
将x=3代入y=-x2+x+1,得y=,
∴点B的坐标为(3,).
设直线AB的函数关系式为y=kx+b,
分别代入点A、点B的坐标得解得
∴直线AB的函数关系式为y=x+1.
(2)因点P运动的时间为t秒,
故点P、M、N的横坐标都为t,将x=t代入y=+1.
得y=t+1∴PM=t+1.
将x=t代入y=-x2+x+1.
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∴PN=-t2+t+1.
∴s=MN=PN-PM=(-t2+t+1)-(t+1)
=-t2+t
即s与t的函数关系式为:
s=-t2+t(0≤t≤3)
(3)∵MN∥BC
∴若四边形BCMN为平行四边形,则还须MN=BC.
由(1)、(2)知BC=,MN=-t2+t.
因而有-t2+t=,解得t1=1,t2=2.
故当t=1或2时,四边形BCMN为平行四边形.
①当t1=1时,
∵OP=1,PC=3-1=2,PM=×1+1=,
∴MC====BC.
故平行四边形BCMN是菱形.
【课堂提升】
1.已知:在△ABC中,BC=10,BC边上的高h=5,点E在边AB上,过点E作EF∥BC,交AC边于点F.点D为BC上一点,连接DE、DF.设点E到BC的距离为x,则△DEF的面积S关于x的函数图象大致为( )
第1题图
A.
B.
C.
D]
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2.如图,在△ABC中,AC=BC,有一动点P从点A出发,沿A→C→B→A匀速运动.则CP的长度s与时间t之间的函数关系用图象描述大致是( )
A.
B.
C.
D.
3.如图,在△ABC中,∠C=90°,AB=10cm,BC=8cm,点P从点A沿AC向点C以1cm/s的速度运动,同时点Q从点C沿CB向点B以2cm/s的速度运动(点Q运动到点B停止),在运动过程中,四边形PABQ的面积最小值为( )
]
A.19cm2 B.16cm2 C.15cm2 D.12cm2
4.如图,过A(1,0)、B(3,0)作x轴的垂线,分别交直线y=4﹣x于C、D两点.抛物线y=ax2+bx+c经过O、C、D三点.
(1)求抛物线的表达式;
(2)点M为直线OD上的一个动点,过M作x轴的垂线交抛物线于点N,问是否存在这样的点M,使得以A、C、M、N为顶点的四边形为平行四边形?若存在,求此时点M的横坐标;若不存在,请说明理由;
(3)若△AOC沿CD方向平移(点C在线段CD上,且不与点D重合),在平移的过程中△AOC与△OBD重叠部分的面积记为S,试求S的最大值.
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5.如图,在Rt△ABC中,BC=2,∠BAC=30°,斜边AB的两个端点分别在相互垂直的射线OM、ON上滑动,下列结论:
①若C、O两点关于AB对称,则OA=2;
②C、O两点距离的最大值为4;
③若AB平分CO,则AB⊥CO;
④斜边AB的中点D运动路径的长为;
其中正确的是 (把你认为正确结论的序号都填上).
【高效作业本】
专题六 动态型专题
1.如图,AB是半圆O的直径,点P从点A出发,沿半圆弧AB顺时针方向匀速移动至点B,运动时间为t,△ABP的面积为S,则下列图象能大致刻画S与t之间的关系的是( )
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第1题图
A. B. C. D.
2.如图,∠BAC=30°,M为AC上一点,AM=2,点P是AB上的一动点,PQ⊥AC,垂足为点Q,则PM+PQ的最小值为 .
3.如图,边长为4的正六边形ABCDEF的中心与坐标原点O重合,AF∥x轴,将正六边形ABCDEF绕原点O顺时针旋转n次,每次旋转60°.当n=2017时,顶点A的坐标为 .
4.如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=﹣x2+2x+3与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,点D是该抛物线的顶点.
(1)求直线AC的解析式及B、D两点的坐标;
(2)点P是x轴上一个动点,过P作直线l∥AC交抛物线于点Q,试探究:随着P点的运动,在抛物线上是否存在点Q,使以点A、P、Q、C为顶点的四边形是平行四边形?若存在,请直接写出符合条件的点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
(3)请在直线AC上找一点M,使△BDM的周长最小,求出M点的坐标.
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5. 如图,△ABC是等腰直角三角形,∠A=90°,点P、Q分别是AB,AC上的一动点,且满足BP=AQ,D是BC的中点.
(1)求证△PDQ是等腰直角三角形;
(2)当点P运动到什么位置时,四边形APDQ是正方形,并说明理由.
【答案】
专题六 动态型专题答案
1.
解:∵EF∥BC,
∴△AEF∽△ABC,
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∴=,
∴EF=•10=10﹣2x,
∴S=(10﹣2x)•x=﹣x2+5x=﹣(x﹣)2+,
∴S与x的关系式为S=﹣(x﹣)2+(0<x<10),
纵观各选项,只有D选项图象符合.
故选D.
本题考查了动点问题函数图象,主要利用了相似三角形的性质,求出S与x的函数关系式是解题的关键,也是本题的难点.
2.解:在Rt△ABC中,∠C=90°,AB=10cm,BC=8cm,
∴AC==6cm.
设运动时间为t(0≤t≤4),则PC=(6﹣t)cm,CQ=2tcm,
∴S四边形PABQ=S△ABC﹣S△CPQ=AC•BC﹣PC•CQ=×6×8﹣(6﹣t)×2t=t2﹣6t+24=(t﹣3)2+15,
∴当t=3时,四边形PABQ的面积取最小值,最小值为15.
故选C.
3. 解:如图,过点C作CD⊥AB于点D.
∵在△ABC中,AC=BC,
∴AD=BD.
①点P在边AC上时,s随t的增大而减小.故A、B错误;
②当点P在边BC上时,s随t的增大而增大;
③当点P在线段BD上时,s随t的增大而减小,点P与点D重合时,s最小,但是不等于零.故C错误;
④当点P在线段AD上时,s随t的增大而增大.故D正确.
故选:D.
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4.
解:(1)由题意,可得C(1,3),D(3,1).
∵抛物线过原点,∴设抛物线的解析式为:y=ax2+bx.
∴,解得,
∴抛物线的表达式为:y=﹣x2+x.
(2)存在.
设直线OD解析式为y=kx,将D(3,1)代入求得k=,
∴直线OD解析式为y=x.
设点M的横坐标为x,则M(x,x),N(x,﹣x2+x),
∴MN=|yM﹣yN|=|x﹣(﹣x2+x)|=|x2﹣4x|.
由题意,可知MN∥AC,因为以A、C、M、N为顶点的四边形为平行四边形,则有MN=AC=3.
∴|x2﹣4x|=3.
若x2﹣4x=3,整理得:4x2﹣12x﹣9=0,解得:x=或x=;
若x2﹣4x=﹣3,整理得:4x2﹣12x+9=0,解得:x=.
∴存在满足条件的点M,点M的横坐标为:或或.
(3)∵C(1,3),D(3,1)
∴易得直线OC的解析式为y=3x,直线OD的解析式为y=x.
如解答图所示,
设平移中的三角形为△A′O′C′,点C′在线段CD上.
设O′C′与x轴交于点E,与直线OD交于点P;
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设A′C′与x轴交于点F,与直线OD交于点Q.
设水平方向的平移距离为t(0≤t<2),
则图中AF=t,F(1+t),Q(1+t,+t),C′(1+t,3﹣t).
设直线O′C′的解析式为y=3x+b,
将C′(1+t,3﹣t)代入得:b=﹣4t,
∴直线O′C′的解析式为y=3x﹣4t.
∴E(t,0).
联立y=3x﹣4t与y=x,解得x=t,∴P(t,t).
过点P作PG⊥x轴于点G,则PG=t.
∴S=S△OFQ﹣S△OEP=OF•FQ﹣OE•PG
=(1+t)(+t)﹣•t•t
=﹣(t﹣1)2+
当t=1时,S有最大值为.
∴S的最大值为.
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本题是二次函数压轴题,综合考查了二次函数的图象与性质、待定系数法、函数图象上点的坐标特征、平行四边形、平移变换、图形面积计算等知识点,有一定的难度.第(2)问中,解题关键是根据平行四边形定义,得到MN=AC=3,由此列出方程求解;第(3)问中,解题关键是求出S的表达式,注意图形面积的计算方法.
5. 解:在Rt△ABC中,∵BC=2,∠BAC=30°,
∴AB=4,AC==2,
①若C、O两点关于AB对称,如图1,
∴AB是OC的垂直平分线,
则OA=AC=2;
所以①正确;
②如图1,取AB的中点为E,连接OE、CE,
∵∠AOB=∠ACB=90°,
∴OE=CE=AB=2,
当OC经过点E时,OC最大,
则C、O两点距离的最大值为4;
所以②正确;
③如图2,同理取AB的中点E,则OE=CE,
∵AB平分CO,
∴OF=CF,
∴AB⊥OC,
所以③正确;
④如图3,斜边AB的中点D运动路径是:以O为圆心,以2为半径的圆周的,
则: =π.
所以④不正确;
综上所述,本题正确的有:①②③;
故答案为:①②③.
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