汪麗萍
運(yùn)動與變化是解決數(shù)學(xué)問題的基本思想方法.在解數(shù)學(xué)問題尤其是幾何圖形問題時,經(jīng)常要用這種運(yùn)動變化的觀念來審視或分析問題.用運(yùn)動變化的思想解決問題的基本思路是“以靜制動”,將運(yùn)動的元素看成靜止的元素,從特殊情形入手,過渡到一般情形.下面,我們以2013年的幾道中考試題為例加以探究.
例1 (2013·成都)點B在線段AC上,點D、E在AC同側(cè),∠A=∠C=90°,BD⊥BE,AD=BC.
(1) 求證:AC=AD+CE;
(2) 若AD=3,CE=5,點P為線段AB上的動點,連接DP,作PQ⊥DP,交直線BE于點Q,①當(dāng)點P與A、B兩點不重合時,求的值;②當(dāng)點P從A點運(yùn)動到AC的中點時,求線段DQ的中點所經(jīng)過的路徑(線段)長.(直接寫出結(jié)果,不必寫出解答過程)
【解析】(1) 根據(jù)同角的余角相等求出∠DBA=∠E,再利用“角角邊”證明△ABD和△CEB全等,根據(jù)全等三角形對應(yīng)邊相等可得AB=CE,然后根據(jù)AC=AB+BC整理即可得證;
(2) ①P在動,但∠DPQ=90°這個條件不變,利用這個條件想到過點Q作QF⊥BC于F,Q、F也都是動點,但Rt△DAP∽Rt△PFQ不變,且的值就是它們的相似比. 下面根據(jù)圖中△BFQ和△BCE相似可得=,然后求出QF=BF. 再根據(jù)△ADP和△FPQ相似可得=,即=,然后整理得到(AP-BF)·(5-AP)=0,點P與A、B兩點不重合,則AP≠5,從而求出AP=BF,最后利用相似三角形對應(yīng)邊成比例可得=,從而得解值為.
②判斷出DQ的中點的路徑為△BDQ的中位線MN(如圖3). 因為線段DQ的中點隨著點P的變化而變化,我們把點P叫做“主動點”,點Q叫做“從動點”,所以要考慮線段DQ的中點所經(jīng)過的路徑,可以先考慮點P在幾個特殊位置時線段DQ的中點的位置,譬如點P的起始和終點位置,此時線段DQ的中點位置分別對應(yīng)的是圖中的點M和N,然后大膽猜想DQ的中點的軌跡為△BDQ的中位線MN. 要想驗證的話,只要再任找一個點P,看看此時對應(yīng)的DQ的中點是否在線段MN上即可.下面先求出QF、BF的長度,利用勾股定理求出BQ的長度,再根據(jù)中位線性質(zhì)求出MN的長度,即所求之路徑長為.
例2 (2013·湖州)如圖4,已知點A是第一象限內(nèi)橫坐標(biāo)為2的一個定點,AC⊥x軸于點M,交直線y=-x于點N. 若點P是線段ON上的一個動點,∠APB=30°,BA⊥PA,則點P在線段ON上運(yùn)動時,A點不變,B點隨之運(yùn)動.求當(dāng)點P從點O運(yùn)動到點N時,點B運(yùn)動的路徑長是______.
【解析】本題中點B隨著點P的運(yùn)動而運(yùn)動,點P的位置決定著點B的位置. 考慮點P的兩個特殊位置時對應(yīng)的點B位置.如圖5所示,設(shè)動點P在O點(起點)時,點B的位置為B0,動點P在N點(終點)時,點B的位置為Bn,連接B0Bn,線段B0Bn就是點B運(yùn)動的路徑(或軌跡).下面來證明線段B0Bn就是點B運(yùn)動的路徑(或軌跡).
【點評】突破本題的關(guān)鍵在于通過探索動點運(yùn)動的幾個“瞬間”(動中求靜),捕捉軌跡形成的“影子”(框架),進(jìn)而論證和求解.這種運(yùn)動—靜止—運(yùn)動的過程蘊(yùn)涵著辯證與智慧,是一種頗為有效的思想方法.
例3 (2013·湖北荊門)如圖7所示,已知等腰梯形ABCD,AD∥BC,若動直線l垂直于BC,且向右平移,設(shè)掃過的陰影部分的面積為S,BP為x,則S關(guān)于x的函數(shù)圖像大致是( ).
【解析】我們把直線l“動”起來就可以發(fā)現(xiàn)掃過的陰影部分形狀有三種情況:①當(dāng)直線l經(jīng)過BA段時,陰影部分的面積越來越大,并且增大的速度越來越快;②直線l經(jīng)過AD段時,陰影部分的面積越來越大,并且增大的速度保持不變;③直線l經(jīng)過DC段時,陰影部分的面積越來越大,并且增大的速度越來越小. 綜上所述,選C.
【點評】判斷函數(shù)大致圖像的試題,一般應(yīng)先確立函數(shù)關(guān)系解析式,再根據(jù)函數(shù)圖像及性質(zhì)做出合理的判斷. 分段函數(shù)的圖像問題一般遵循以下步驟:①根據(jù)自變量的取值范圍對函數(shù)進(jìn)行分段;②求出每段的解析式;③由每段的解析式確定每段圖像的形狀.解題時要注意臨界位置,要勤于動手,分別畫出不同情況下的圖形,不要就圖論圖,題中所畫的圖形還會變化.同學(xué)們應(yīng)在變中求不變,動中求靜,以靜制動.
(作者單位:江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)湖塘實驗中學(xué))
運(yùn)動與變化是解決數(shù)學(xué)問題的基本思想方法.在解數(shù)學(xué)問題尤其是幾何圖形問題時,經(jīng)常要用這種運(yùn)動變化的觀念來審視或分析問題.用運(yùn)動變化的思想解決問題的基本思路是“以靜制動”,將運(yùn)動的元素看成靜止的元素,從特殊情形入手,過渡到一般情形.下面,我們以2013年的幾道中考試題為例加以探究.
例1 (2013·成都)點B在線段AC上,點D、E在AC同側(cè),∠A=∠C=90°,BD⊥BE,AD=BC.
(1) 求證:AC=AD+CE;
(2) 若AD=3,CE=5,點P為線段AB上的動點,連接DP,作PQ⊥DP,交直線BE于點Q,①當(dāng)點P與A、B兩點不重合時,求的值;②當(dāng)點P從A點運(yùn)動到AC的中點時,求線段DQ的中點所經(jīng)過的路徑(線段)長.(直接寫出結(jié)果,不必寫出解答過程)
【解析】(1) 根據(jù)同角的余角相等求出∠DBA=∠E,再利用“角角邊”證明△ABD和△CEB全等,根據(jù)全等三角形對應(yīng)邊相等可得AB=CE,然后根據(jù)AC=AB+BC整理即可得證;
(2) ①P在動,但∠DPQ=90°這個條件不變,利用這個條件想到過點Q作QF⊥BC于F,Q、F也都是動點,但Rt△DAP∽Rt△PFQ不變,且的值就是它們的相似比. 下面根據(jù)圖中△BFQ和△BCE相似可得=,然后求出QF=BF. 再根據(jù)△ADP和△FPQ相似可得=,即=,然后整理得到(AP-BF)·(5-AP)=0,點P與A、B兩點不重合,則AP≠5,從而求出AP=BF,最后利用相似三角形對應(yīng)邊成比例可得=,從而得解值為.
②判斷出DQ的中點的路徑為△BDQ的中位線MN(如圖3). 因為線段DQ的中點隨著點P的變化而變化,我們把點P叫做“主動點”,點Q叫做“從動點”,所以要考慮線段DQ的中點所經(jīng)過的路徑,可以先考慮點P在幾個特殊位置時線段DQ的中點的位置,譬如點P的起始和終點位置,此時線段DQ的中點位置分別對應(yīng)的是圖中的點M和N,然后大膽猜想DQ的中點的軌跡為△BDQ的中位線MN. 要想驗證的話,只要再任找一個點P,看看此時對應(yīng)的DQ的中點是否在線段MN上即可.下面先求出QF、BF的長度,利用勾股定理求出BQ的長度,再根據(jù)中位線性質(zhì)求出MN的長度,即所求之路徑長為.
例2 (2013·湖州)如圖4,已知點A是第一象限內(nèi)橫坐標(biāo)為2的一個定點,AC⊥x軸于點M,交直線y=-x于點N. 若點P是線段ON上的一個動點,∠APB=30°,BA⊥PA,則點P在線段ON上運(yùn)動時,A點不變,B點隨之運(yùn)動.求當(dāng)點P從點O運(yùn)動到點N時,點B運(yùn)動的路徑長是______.
【解析】本題中點B隨著點P的運(yùn)動而運(yùn)動,點P的位置決定著點B的位置. 考慮點P的兩個特殊位置時對應(yīng)的點B位置.如圖5所示,設(shè)動點P在O點(起點)時,點B的位置為B0,動點P在N點(終點)時,點B的位置為Bn,連接B0Bn,線段B0Bn就是點B運(yùn)動的路徑(或軌跡).下面來證明線段B0Bn就是點B運(yùn)動的路徑(或軌跡).
【點評】突破本題的關(guān)鍵在于通過探索動點運(yùn)動的幾個“瞬間”(動中求靜),捕捉軌跡形成的“影子”(框架),進(jìn)而論證和求解.這種運(yùn)動—靜止—運(yùn)動的過程蘊(yùn)涵著辯證與智慧,是一種頗為有效的思想方法.
例3 (2013·湖北荊門)如圖7所示,已知等腰梯形ABCD,AD∥BC,若動直線l垂直于BC,且向右平移,設(shè)掃過的陰影部分的面積為S,BP為x,則S關(guān)于x的函數(shù)圖像大致是( ).
【解析】我們把直線l“動”起來就可以發(fā)現(xiàn)掃過的陰影部分形狀有三種情況:①當(dāng)直線l經(jīng)過BA段時,陰影部分的面積越來越大,并且增大的速度越來越快;②直線l經(jīng)過AD段時,陰影部分的面積越來越大,并且增大的速度保持不變;③直線l經(jīng)過DC段時,陰影部分的面積越來越大,并且增大的速度越來越小. 綜上所述,選C.
【點評】判斷函數(shù)大致圖像的試題,一般應(yīng)先確立函數(shù)關(guān)系解析式,再根據(jù)函數(shù)圖像及性質(zhì)做出合理的判斷. 分段函數(shù)的圖像問題一般遵循以下步驟:①根據(jù)自變量的取值范圍對函數(shù)進(jìn)行分段;②求出每段的解析式;③由每段的解析式確定每段圖像的形狀.解題時要注意臨界位置,要勤于動手,分別畫出不同情況下的圖形,不要就圖論圖,題中所畫的圖形還會變化.同學(xué)們應(yīng)在變中求不變,動中求靜,以靜制動.
(作者單位:江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)湖塘實驗中學(xué))
運(yùn)動與變化是解決數(shù)學(xué)問題的基本思想方法.在解數(shù)學(xué)問題尤其是幾何圖形問題時,經(jīng)常要用這種運(yùn)動變化的觀念來審視或分析問題.用運(yùn)動變化的思想解決問題的基本思路是“以靜制動”,將運(yùn)動的元素看成靜止的元素,從特殊情形入手,過渡到一般情形.下面,我們以2013年的幾道中考試題為例加以探究.
例1 (2013·成都)點B在線段AC上,點D、E在AC同側(cè),∠A=∠C=90°,BD⊥BE,AD=BC.
(1) 求證:AC=AD+CE;
(2) 若AD=3,CE=5,點P為線段AB上的動點,連接DP,作PQ⊥DP,交直線BE于點Q,①當(dāng)點P與A、B兩點不重合時,求的值;②當(dāng)點P從A點運(yùn)動到AC的中點時,求線段DQ的中點所經(jīng)過的路徑(線段)長.(直接寫出結(jié)果,不必寫出解答過程)
【解析】(1) 根據(jù)同角的余角相等求出∠DBA=∠E,再利用“角角邊”證明△ABD和△CEB全等,根據(jù)全等三角形對應(yīng)邊相等可得AB=CE,然后根據(jù)AC=AB+BC整理即可得證;
(2) ①P在動,但∠DPQ=90°這個條件不變,利用這個條件想到過點Q作QF⊥BC于F,Q、F也都是動點,但Rt△DAP∽Rt△PFQ不變,且的值就是它們的相似比. 下面根據(jù)圖中△BFQ和△BCE相似可得=,然后求出QF=BF. 再根據(jù)△ADP和△FPQ相似可得=,即=,然后整理得到(AP-BF)·(5-AP)=0,點P與A、B兩點不重合,則AP≠5,從而求出AP=BF,最后利用相似三角形對應(yīng)邊成比例可得=,從而得解值為.
②判斷出DQ的中點的路徑為△BDQ的中位線MN(如圖3). 因為線段DQ的中點隨著點P的變化而變化,我們把點P叫做“主動點”,點Q叫做“從動點”,所以要考慮線段DQ的中點所經(jīng)過的路徑,可以先考慮點P在幾個特殊位置時線段DQ的中點的位置,譬如點P的起始和終點位置,此時線段DQ的中點位置分別對應(yīng)的是圖中的點M和N,然后大膽猜想DQ的中點的軌跡為△BDQ的中位線MN. 要想驗證的話,只要再任找一個點P,看看此時對應(yīng)的DQ的中點是否在線段MN上即可.下面先求出QF、BF的長度,利用勾股定理求出BQ的長度,再根據(jù)中位線性質(zhì)求出MN的長度,即所求之路徑長為.
例2 (2013·湖州)如圖4,已知點A是第一象限內(nèi)橫坐標(biāo)為2的一個定點,AC⊥x軸于點M,交直線y=-x于點N. 若點P是線段ON上的一個動點,∠APB=30°,BA⊥PA,則點P在線段ON上運(yùn)動時,A點不變,B點隨之運(yùn)動.求當(dāng)點P從點O運(yùn)動到點N時,點B運(yùn)動的路徑長是______.
【解析】本題中點B隨著點P的運(yùn)動而運(yùn)動,點P的位置決定著點B的位置. 考慮點P的兩個特殊位置時對應(yīng)的點B位置.如圖5所示,設(shè)動點P在O點(起點)時,點B的位置為B0,動點P在N點(終點)時,點B的位置為Bn,連接B0Bn,線段B0Bn就是點B運(yùn)動的路徑(或軌跡).下面來證明線段B0Bn就是點B運(yùn)動的路徑(或軌跡).
【點評】突破本題的關(guān)鍵在于通過探索動點運(yùn)動的幾個“瞬間”(動中求靜),捕捉軌跡形成的“影子”(框架),進(jìn)而論證和求解.這種運(yùn)動—靜止—運(yùn)動的過程蘊(yùn)涵著辯證與智慧,是一種頗為有效的思想方法.
例3 (2013·湖北荊門)如圖7所示,已知等腰梯形ABCD,AD∥BC,若動直線l垂直于BC,且向右平移,設(shè)掃過的陰影部分的面積為S,BP為x,則S關(guān)于x的函數(shù)圖像大致是( ).
【解析】我們把直線l“動”起來就可以發(fā)現(xiàn)掃過的陰影部分形狀有三種情況:①當(dāng)直線l經(jīng)過BA段時,陰影部分的面積越來越大,并且增大的速度越來越快;②直線l經(jīng)過AD段時,陰影部分的面積越來越大,并且增大的速度保持不變;③直線l經(jīng)過DC段時,陰影部分的面積越來越大,并且增大的速度越來越小. 綜上所述,選C.
【點評】判斷函數(shù)大致圖像的試題,一般應(yīng)先確立函數(shù)關(guān)系解析式,再根據(jù)函數(shù)圖像及性質(zhì)做出合理的判斷. 分段函數(shù)的圖像問題一般遵循以下步驟:①根據(jù)自變量的取值范圍對函數(shù)進(jìn)行分段;②求出每段的解析式;③由每段的解析式確定每段圖像的形狀.解題時要注意臨界位置,要勤于動手,分別畫出不同情況下的圖形,不要就圖論圖,題中所畫的圖形還會變化.同學(xué)們應(yīng)在變中求不變,動中求靜,以靜制動.
(作者單位:江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)湖塘實驗中學(xué))