摘要:將動點的位置變化產生的不同圖形與函數(shù)圖象相結合,是中考數(shù)學題的常見命題方式.文章以2022年中考題為例,分類解析三種常見題型,引導學生數(shù)形結合,分析動點產生圖形變化與函數(shù)圖象的對應方法,培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力,提升學生數(shù)學核心素養(yǎng).
關鍵詞:初中數(shù)學;動點與函數(shù)圖象;對應
1 點動
例1(2022[J]5齊齊哈爾)如圖1-1所示(圖中各角均為直角),動點P在六邊形ABCDEF上沿A→B→C→D→E勻速移動,速度為1個單位長度/s,△AFP的面積y與點P運動的時間x(單位:s)之間的函數(shù)關系圖象如圖1-2所示,下列說法正確的是().
A.AF=5
B.AB=4
C.DE=3
D.EF=8
解:因為點P在六邊形ABCDEF上沿A→B→C→D→E勻速移動,速度為1個單位長度/s,所以由圖1-2的第一段折線可知,點P經(jīng)過4s到達點B處,此時的三角形的面積為12.
所以AB=4.由12AF[J]5AB=12,得AF=6.
故A選項不正確,B選項正確.
由圖1-2的第二段折線可知,點P再經(jīng)過2s到達點C處,所以BC=2.
由圖1-2的第三段折線可知,點P再經(jīng)過6s到達點D處,所以CD=6.
由圖1-2的第四段折線可知,點P再經(jīng)過4s到達點E處,所以DE=4.故C選項不正確.
由圖1-1中各角均為直角,得EF=AB+CD=4+6=10.故D選項不正確.
故選:B.
點評:弄清動點P的起始位置及運動方向,并結合函數(shù)圖象的變化趨勢,根據(jù)面積公式計算線段長.
2 線動
例2(2022[J]5濰坊)如圖2所示,四邊形ABCD的對邊分別平行,若∠ADC=120°,CD=2,BC=1,點E,F(xiàn)分別在四邊形的AB邊與AD邊上運動,它們同時從點A出發(fā),速度都是1個單位長度/s,點E沿A→B→C的方向運動,點F沿A→D→C的方向運動,當其中一點到達點C時另一點隨之停止.若線段EF在運動過程中掃過區(qū)域的面積記為y,運動時間記為x,那么可以反映y與x之間函數(shù)關系的圖象是().
解:如圖3,過點F作FH⊥AB于點H.
(1)如圖3所示,當0≤x≤1時,在Rt△FAH中,∠A=60°,AF=x,則FH=AF[J]5sin A=32x.
所以線段EF掃過的區(qū)域面積為△AEF的面積,即y=12x[J]532x=34x2,其函數(shù)圖象為開口向上的一段拋物線.
(2)如圖4,當1<x≤2時,過點D作DP⊥AB于點P,
則DP=AD[J]5sin A=32.
所以線段EF掃過區(qū)域的面積y=12×(x-1+x)×32=32x-34,其圖象是一條線段.
(3)如圖5,當2<x≤3時,過點E作EG⊥CD于點G,則CE=CF=3-x,EG=32(3-x).
所以線段EF掃過區(qū)域的面積y=2×32-12×(3-x)×32(3-x)=3-34(3-x)2,其圖象是開口向下的一段拋物線.
故選:B.
點評:動線段EF掃過區(qū)域的面積,與由動點運動的時間而形成的不同圖形的形狀有關.求面積的關鍵是將有關線段長用含x的代數(shù)式表示出來.
3 形動
例3(2022[J]5遼寧)如圖6所示,在等邊三角形ABC中,BC=4,在Rt△DEF中,∠EDF=90°,∠F=30°,DE=4,點B,C,D,E在一條直線上,點C,D重合,△ABC沿射線DE方向運動,當點B與點E重合時停止運動.設△ABC運動的路程為x,△ABC與Rt△DEF重疊部分的面積為S,則能反映S與x之間函數(shù)關系的圖象是().
解:如圖7,過點A作AM⊥BC,交BC于點M.在等邊三角形ABC中,∠ACB=60°.
在Rt△DEF中,∠F=30°,則
∠FED=60°,即
∠ACB=∠FED,所以
AC∥EF.
在等邊三角形ABC中,AM⊥BC,所以
BM=CM=12BC=2,AM=3BM=23.
所以S△ABC=12BC[J]5AM=43.
(1)如圖8,當0<x≤2時,設AC與DF交于點G,此時△ABC與Rt△DEF重疊部分為△CDG.
由題意,可得CD=x,DG=3x.
所以S=12CD[J]5DG=32x2.
(2)如圖9,當2<x≤4時,設AB與DF交于點G,此時△ABC與Rt△DEF重疊部分為四邊形AGDC.
由題意,可得CD=x,則BD=4-x,DG=3(4-x).
所以S=S△ABC-S△BDG=43-32(4-x)2=
-32(x-4)2+43.
(3)如圖10,當4<x≤8時,設AB與EF交于點G,過點G作GM⊥BC,交BC于點M,
此時△ABC與Rt△DEF重疊部分為△BEG.
由題意,可得CD=x,則CE=x-4,DB=x-4,則
BE=x-(x-4)-(x-4)=8-x.
所以BM=4-12x,GM=34-12x.
所以S=12BE[J]5GM=8-x2×34-12x=
434(x-8)2.
綜上,選項A的圖象符合題意.故選:A.
點評:△ABCD在運動過程中,與Rt△DEF重疊部分的圖形在不同階段形狀不同,因而面積的計算方法也不同.路程為x,其面積用含x的代數(shù)式表示.
4 結語
運動是物質的固有屬性和存在方式,靜止是運動的一種特殊狀態(tài),它們可以相互轉化.解決上述問題可以根據(jù)運動時間(或路程)、圖形的特殊位置、圖象的拐點和圖象變化趨勢,數(shù)形結合,或用某一未知數(shù)表示線段長,求出函數(shù)解析式,進而確定對應的函數(shù)圖象.