动点问题是初中数学,尤其是几何部分的重点与难点。这类问题往往综合性强,要求学生具备动态想象、数形结合以及分类讨论的能力。下面整理几类典型例题,并附上详细解析,供同学们学习参考。
一、 单动点与线段长度问题
例题1: 如图,在矩形ABCD中,AB=6cm,BC=8cm。点P从点A出发,沿边AB、BC以2cm/s的速度向点C移动,到点C停止。设点P的运动时间为t秒,△APC的面积为S cm²。
1. 求S与t之间的函数关系式;
2. 当t为何值时,△APC的面积等于矩形面积的三分之一?
解析:
1. 分段讨论是关键。点P的路径为A→B→C。
- 当 0 ≤ t ≤ 3 时,点P在线段AB上,AP=2t。此时S = 1/2 AP BC = 1/2 2t 8 = 8t。
- 当 3 < t ≤ 7 时,点P在线段BC上,此时PC = AB+BC-2t = 14-2t。△APC的底为PC,高为AB。故S = 1/2 PC AB = 1/2 (14-2t) 6 = 42 - 6t。 - 令 42-6t = 16,得 t = 13/3 ≈ 4.33,在3 思路点拨: 解决动点路径问题,首要步骤是明确动点的运动阶段,并分段建立函数模型。 例题2: 如图,在梯形ABCD中,AD∥BC,∠B=90°,AB=8cm,AD=24cm,BC=26cm。点P从A出发,以1cm/s的速度向D运动;点Q从C同时出发,以3cm/s的速度向B运动。规定其中一个动点到达端点时,另一个动点也随之停止。设运动时间为t秒。 解析: 首先确定运动时间范围。P到D需24秒,Q到B需26/3≈8.67秒,故运动总时间t ≤ 26/3秒。 2. 等腰梯形判定:当PQ=CD且PD≠QC时,为等腰梯形。常通过作高构造直角三角形求解。 思路点拨: 双动点问题需明确各点位置关系,将几何图形的判定条件(如对边相等、腰相等)转化为关于时间t的方程。等腰梯形问题常需作辅助线(高)来建立等量关系。 例题3: 如图,在菱形ABCD中,AB=2,∠BAD=60°,点E是AB边的中点,点P是对角线AC上的一个动点。求PE+PB的最小值。 解析: 这是经典的“将军饮马”模型。 思路点拨: 动点最值问题,尤其是线段和最小,核心思想是转化与对称。先判断模型,再通过作对称点将“折线”化为“直线”求解。 希望以上例题解析能帮助大家理清思路,掌握方法。动点问题虽有难度,但只要勤加练习,善于归纳,定能攻克。同学们可以收藏本文,结合自身薄弱环节,进行针对性训练。
∴ S = { 8t (0≤t≤3); 42-6t (3
二、 双动点与特殊图形问题
1. t为何值时,四边形PQCD是平行四边形?
2. t为何值时,四边形PQCD是等腰梯形?
1. 平行四边形判定:当PD=QC时,PQCD为平行四边形。
PD = AD - AP = 24 - t;
QC = 3t。
令 24 - t = 3t,解得 t = 6。
验证:t=6 < 26/3,符合。
过D、Q分别作DM⊥BC于M,QN⊥AD于N。易知BM=AD=24,CM=BC-BM=2,AB=DM=8。
在Rt△DCM中,CD = √(DM²+CM²) = √(8²+2²) = 2√17。
当四边形PQCD为等腰梯形时,有PD ≠ QC,且PQ=CD。此时,QN=AB=8,PN = |PD - QN|? 不,应是构造全等。更直接的方法是:当四边形PQCD为等腰梯形时,PD与QC不相等,但由轴对称性,有PD = QC + 2CM(因为QC比PD少了两个CM的长度)。
即:24 - t = 3t + 4。
解得 t = 5。
验证:t=5 < 26/3,且此时PD=19,QC=15,PD≠QC,符合。三、 动点与最值问题
1. 识别模型:点B和点E在直线AC的同侧,求AC上一动点P到这两点的距离和最小值。
2. 转化:作点B关于对角线AC的对称点。由于菱形是轴对称图形,AC所在直线是其对称轴,因此点B关于AC的对称点即为点D。
3. 求解:连接DE,交AC于点P,则此时PE+PB = PE+PD = DE,此即为最小值。
4. 计算:在△ADE中,AD=2,AE=1(E为AB中点),∠DAE=∠BAD=60°。
由余弦定理:DE² = AD² + AE² - 2·AD·AE·cos60° = 4 + 1 - 221*(1/2) = 3。
故 DE = √3。
∴ PE+PB的最小值为√3。与建议