初中数学中,动点问题一直热门考点,而且动点问题也是学习的一个难点,在三角形、矩形、正方形等一些几何图形上,设计一个或几个动点,并且对这些点在运动变化的过程中,存在着等量关系,变量关系,以及对图形的特殊状态、图形间的特殊关系进行研究考查,具有较强的综合性。常见的题型是:动态几何题是指随着几何图形中某一个(或几个)元素的运动,导致问题结论改变或不变的几何题。今天我们一起来学习一下全等三角形中的动点问题。
方法指导
解决动点问题常见的答题思路是:
解这类题时要善于抓住以下三个特点:(1)变化前的结论及说理过程对变化后的结论起到重要作用;(2)在图形变化前后,明确哪些关系发生变化,哪些关系没有发生变化,变化前的等角、等线段在变化后是否还存在;(3)几种变化图形之间,说理思路存在内在联系,变化后的说理思路可模仿与借鉴变化前的说理过程,变化后的结论有时发生变化,有时不发生变化.
经典考题
1.(秋高安市期中)如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(3,0),点B的坐标为(0,6),点C在x轴上运动(不与点A重合),点D在y轴上运动(不与点B重合),当以点C、O、D为顶点的三角形与△AOB全等时,则点D的坐标为_______.
本题主要考查了全等三角形的判定以及坐标与图形性质,解决问题的关键是依据点D的不同位置进行分类讨论.分三种情况讨论:
当点C在x轴负半轴上,点D在y轴负半轴上时,△AOB≌△COD,
∴DO=BO=6,∴D(0,﹣6);
当点C在x轴负半轴上,点D在y轴正半轴上时,△AOB≌△DOC,
∴DO=BO=3,∴D(0,3);
当点C在x轴的正半轴上,点D在y轴负半轴上时,△AOB≌△DOC,
∴DO=BO=3,∴D(0,﹣3).
故答案为:(0,﹣6)或(0,﹣3)或(0,3)
2.(秋慈利县期末)如图(1),AB=7cm,AC⊥AB,BD⊥AB垂足分别为A、B,AC=5cm.点P在线段AB上以2cm/s的速度由点A向点B运动,同时,点Q在射线BD上运动.它们运动的时间为t(s)(当点P运动结束时,点Q运动随之结束).
(1)若点Q的运动速度与点P的运动速度相等,当t=1时,△ACP与△BPQ是否全等,并判断此时线段PC和线段PQ的位置关系,请分别说明理由;
(2)如图(2),若“AC⊥AB,BD⊥AB”改为“∠CAB=∠DBA=60°”,点Q的运动速度为xcm/s,其他条件不变,当点P、Q运动到某处时,有△ACP与△BPQ全等,求出相应的x、t的值.
(1)利用SAS证得△ACP≌△BPQ,得出∠ACP=∠BPQ,进一步得出∠APC+∠BPQ=∠APC+∠ACP=90°得出PC⊥PQ;
(2)由△ACP≌△BPQ,分两种情况:①AC=BP,AP=BQ,②AC=BQ,AP=BP,建立方程组求得答案即可.
存在x的值,使得△ACP与△BPQ全等,
①若△ACP≌△BPQ,
则AC=BP,AP=BQ,可得:5=7﹣2t,2t=xt
解得:x=2,t=1;
②若△ACP≌△BQP,
则AC=BQ,AP=BP,可得:5=xt,2t=7﹣2t
解得:x=20/7,t=7/4.
3.(秋封开县期末)如图,在平面直角坐标系中,O为坐标原点.A、B两点的坐标分别为A(m,0)、B(0,n),且
,点P从A出发,以每秒1个单位的速度沿射线AO匀速运动,设点P运动时间为t秒.
(1)求OA、OB的长;
(2)连接PB,若△POB的面积不大于3且不等于0,求t的范围;
(3)过P作直线AB的垂线,垂足为D,直线PD与y轴交于点E,在点P运动的过程中,是否存在这样的点P,使△EOP≌△AOB?若存在,请求出t的值;若不存在,请说明理由.
:(1)由非负数的性质,可得方程组m﹣n﹣3=0,2n﹣6=0,
解得:n=3,m=6,∴OA=6,OB=3;
(2)分为两种情况:①当P在线段OA上时,
AP=t,PO=6﹣t,
∴△BOP的面积S=1/2×(6﹣t)×3=9﹣3/2t,
∵若△POB的面积不大于3且不等于0,
∴0<9﹣3/2t≤3,解得:4≤t<6;
②当P在线段OA的延长线上时,如图,
AP=t,PO=t﹣6,∴△BOP的面积S=1/2×(t﹣6)×3=3/2t﹣9,
∴0<3/2t﹣9≤3,解得:6<t≤8;
即t的范围是4≤t≤8且t≠6;
(3)当OP=OB=3时,分为两种情况(如图):第一个图中t=3,
第二个图中AP=6+3=9,即t=9;
即存在这样的点P,使△EOP≌△AOB,t的值是3或9.
4.(秋越秀区校级期中)如图,在平面直角坐标系中,A、B坐标为(6,0)、(0,6),P为线段AB上的一点.
(1)如图1,若P为AB的中点,点M、N分别是OA、OB边上的动点,且保持AM=ON,则在点M、N运动的过程中,探究线段PM、PN之间的位置关系与数量关系,并说明理由.
(2)如图2,若P为线段AB上异于A、B的任意一点,过B点作BD⊥OP,交OP、OA分别于F、D两点,E为OA上一点,且∠PEA=∠BDO,试判断线段OD与AE的数量关系,并说明理由.
:(1)结论:PM=PN,PM⊥PN.理由如下:
如图1中,连接OP.
∵A、B坐标为(6,0)、(0,6),
∴OB=OA=6,∠AOB=90°,
∵P为AB的中点,
∴OP=1/2AB=PB=PA,OP⊥AB,∠PON=∠PAM=45°,
∴∠OPA=90°,
在△PON和△PAM中,ON=AM,∠PON=∠PAM,OP=AP.
∴△PON≌△PAM(SAS),
∴PN=PM,∠OPN=∠APM,
∴∠NPM=∠OPA=90°,
∴PM⊥PN,PM=PN.
(2)结论:OD=AE.理由如下:
如图2中,作AG⊥x轴交OP的延长线于G.
∵BD⊥OP,
∴∠OAG=∠BOD=∠OFD=90°,
∴∠ODF+∠AOG=90°,∠ODF+∠OBD=90°,
∴∠AOG=∠DBO,
∵OB=OA,
∴△DBO≌△GOA,
∴OD=AG,∠BDO=∠G,
∵∠BDO=∠PEA,
∴∠G=∠AEP,
在△PAE和△PAG中,∠G=∠AEP,∠PAE=∠PAG,AP=AP.
∴△PAE≌△PAG(AAS),
∴AE=AG,∴OD=AE.
5.(秋巴南区期末)小王需要用不超过1小时的时间从A地坐出租车出发去B地.正常情况下(不堵车),该地出租车行驶的速度为60千米每小时,收费标准是3千米以内(含3千米)路程收费10元,超过3千米后的路程按每千米1.2元收费;若遇堵车且使其车速在30千米每小时以下,则出租车还要加收堵车费,堵车费标准是3千米以内(含3千米)路程不收堵车费,超过3千米后收取每分钟1.5元的堵车费(时间按整数算,如3.1分钟视为4分钟),如图,A、B两地之间有两条路线A﹣D﹣C﹣F﹣B与A﹣D﹣E﹣F﹣B.已知AC⊥CB,ED⊥AC,垂足为D;EF⊥CB,垂足为F.EF=6千米,FB=5.8千米,AD=DE=24千米.
(1)求证:路线A﹣D﹣C﹣F﹣B与A﹣D﹣E﹣F﹣B的路程相等;
(2)已知小王选择A﹣D﹣C﹣F﹣B路线去B地.
①正常情况下,小王到达B地后共需要支付多少车费?
②当出租车行驶到点D处时,发现路线D﹣C﹣F﹣B堵车使车速变为a(0<a<30)千米每小时,于是小王把路线变为D﹣E﹣F﹣B,在路线D﹣E上,出租车车速变为3a千米每小时;在路线E﹣F上,出租车车速变为2a千米每小时;在路线F﹣B上,出租车车速变为a千米每小时.到达B地后小王正好用了1小时时间,求小王共需要支付的车费.
(1)证明:连接DF,如图所示:
∵AC⊥CB,ED⊥AC,EF⊥CB,
∴DE∥BC,EF∥CD,
∴∠EDF=∠CFD,∠EFD=∠CDF,
在△EFD和△CDF中,∠EDF=∠CFD,DF=FD,∠EFD=∠CDF,
∴△EFD≌△CDF(ASA),
∴DE=CF,EF=CD,
∴路线A﹣D﹣C﹣F﹣B与A﹣D﹣E﹣F﹣B的路程相等;
(2)解:①由(1)得:DE=CF,EF=CD,
∵EF=6千米,FB=5.8千米,AD=DE=24千米,
∴AD+DC+CF+FB=24+6+24+5.8=59.8(千米),
∴路线A﹣D﹣C﹣F﹣B的路程是59.8千米,
∵10+(59.8﹣3)×1.2=78.16,
∴正常情况下,小王到达B地后共需要支付78.16元车费;
②由题意得:24/60+24/3a+6/2a+5.8/a=1,
解得:a=28,
∴2a=56,3a=84,
∴在路线D﹣E上,出租车车速变为84千米每小时;
在路线E﹣F上,出租车车速变为56千米每小时;
在路线F﹣B上,出租车车速变为28千米每小时;
∵28<30,56>30,84>30,
∴只有在路线F﹣B上才有堵车费,
∵5.8/28×60≈12.4(分钟),
∴78.16+13×1.5=97.66(元),
∴小王共需要支付97.66元车费.
反思与小结
从上面的问题中可以看出,在解答动点问题时,还需要特别注意几点:
1.特别注意分类讨论;
2.随着图形动态的变化,其对应边与对应角也在变化。尤其是分类讨论的情况,在以后的学习中,经常会遇到,这是中学数学学习的重要数学思想之一,希望同学们能够掌握,把动点问题通过习题,总结出自己的解题思路,形成自己的解题方法和解题技巧,更好的学习。
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