文 胡海洋
點(diǎn)動(dòng)、線動(dòng)、面動(dòng)構(gòu)成的問(wèn)題稱為幾何動(dòng)態(tài)問(wèn)題,也一直是中考?jí)狠S題命題的熱點(diǎn)。這類問(wèn)題的特征是,以運(yùn)動(dòng)中的幾何圖形為載體構(gòu)建成綜合題,把幾何、三角、函數(shù)、方程等知識(shí)集于一身,題型新穎,綜合性強(qiáng),能力要求高。遇到這類問(wèn)題,要把握好一般與特殊的關(guān)系;在分析過(guò)程中,要特別關(guān)注圖形的特殊性(特殊角、特殊圖形的性質(zhì)、圖形的特殊位置)。如何準(zhǔn)確、快速地解決此類問(wèn)題呢?關(guān)鍵是把握解決此類題型的規(guī)律與方法——以靜制動(dòng)。
例題(2018·江蘇宿遷)如圖1,在邊長(zhǎng)為1 的正方形ABCD 中,動(dòng)點(diǎn)E、F 分別在邊AB、CD上。將正方形ABCD 沿直線EF折疊,使點(diǎn)B的對(duì)應(yīng)點(diǎn)M 始終落在邊AD 上(點(diǎn)M 不與點(diǎn)A、D 重合),點(diǎn)C 落在點(diǎn)N 處,MN 與CD 交于點(diǎn)P,設(shè)BE=x。
(2)隨著點(diǎn)M 在邊AD 上位置的變化,△PDM 的周長(zhǎng)是否發(fā)生變化?如變化,請(qǐng)說(shuō)明理由;如不變,請(qǐng)求出該定值;
(3)設(shè)四邊形BEFC 的面積為S,求S 與x之間的函數(shù)表達(dá)式,并求出S的最小值。
【解析】(1)由折疊性質(zhì)可知BE=ME=x,結(jié)合已知條件知AE=1-x,在Rt△AME 中,根據(jù)勾股定理,得,解得
(2)△PDM的周長(zhǎng)不變,為定值2。
方法一:連接BM、BP,過(guò)點(diǎn)B 作BH⊥MN,如圖2。根據(jù)折疊性質(zhì)知BE=ME,由等邊對(duì)等角得∠EBM=∠EMB,由等角的余角相等得∠MBC=∠BMN,由全等三角形的判定AAS得Rt△ABM≌Rt△HBM,根據(jù)全等三角形的性質(zhì),得AM=HM,AB=HB=BC,又根據(jù)全等三角形的判定HL 得Rt△BHP≌Rt△BCP,根據(jù)全等三角形的性質(zhì),得HP=CP,由三角形周長(zhǎng)和等量代換即可得出△PDM周長(zhǎng)為定值2。
方法二:設(shè)AM=a,由EM2=AE2+AM2,得x2=(1-x)2+a2,∴a2=2x-1。
由△AEM∽△DMP,得
(3)方法一:過(guò)點(diǎn)F 作FQ⊥AB,垂足為Q,連接BM。由折疊性質(zhì)可知∠BEF=∠MEF,BM⊥EF,由等角的余角相等得∠EBM=∠EMB=∠QFE,由全等三角形的判定ASA得Rt△ABM≌Rt△QFE,據(jù)全等三角形的性質(zhì),得AM=QE。設(shè)AM 長(zhǎng)為a,在Rt△AEM 中,根據(jù)勾股定 理,得(1-x)2+a2=x2,從 而 得AM=QE=,BQ=CF=x-,根據(jù)梯形的面積公式代入即可得出S 與x 之間的函數(shù)表達(dá)式。又由(1-x)2+a2=x2,得=BE,BQ=-a(0<a<1),代入梯形面積公式即可轉(zhuǎn)為關(guān)于a 的二次函數(shù),配方從而求得S 的最小值。
方法二:設(shè)AM=a,MD=1-a,由勾股定理,得a2=2x-1。利用△AEM∽△DMP∽△NFP得比例式,求出FN。由FC=FN 得BE)·BC,表示成關(guān)于a的函數(shù)表達(dá)式求解。
方法三:連接FM、BM、BF。由折疊性質(zhì)知EF垂直平分BM,則FM=BF。
∴y2+1=(1-y)2+(1-a)2,則
圖形運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一般與圖形變換相結(jié)合。圖形在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只是位置發(fā)生變化,大小、形狀一般不變,因此我們?cè)诮獯疬@類問(wèn)題時(shí)往往可以運(yùn)用平移、旋轉(zhuǎn)、對(duì)稱、平行、全等、等腰三角形等知識(shí)。本題考查了折疊的性質(zhì)、勾股定理、三角形全等、相似三角形、二次函數(shù)等知識(shí)點(diǎn),綜合性較強(qiáng),特別是第(3)問(wèn)的解題思路,看似清晰,處理起來(lái)卻很困難且比較復(fù)雜。計(jì)算量大,即對(duì)計(jì)算技巧要求很高,因此處理復(fù)雜問(wèn)題也是我們必備的能力。