2021年中考数学专题复习 专题53 中考几何动态试题解法(教师版含解析)
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1、专题专题 53 53 中考几何动态试题解法中考几何动态试题解法 一、动态问题概述一、动态问题概述数数 1.就运动类型而言,有函数中的动点问题有图象问题、面积问题、最值问题、和差问题、定值问题和存在性 问题等。怎 2.就运动对象而言,几何图形中的动点问题有点动、线动、面动三大类。怎样 3.就图形变化而言,有轴对称(翻折)、平移、旋转(中心对称、滚动)等。 4.动态问题一般分两类,一类是代数综合方面,在坐标系中有动点,动直线,一般是利用多种函数交叉求 解。另一类就是几何综合题,在梯形,矩形,三角形中设立动点、线以及整体平移翻转,对考生的综合分 析能力进行考察。所以说,动态问题是中考数学当中的重中之
2、重,属于初中数学难点,综合性强,只有完 全掌握才能拿高分。 二、动点与函数图象问题常见的四种类型二、动点与函数图象问题常见的四种类型 1.三角形中的动点问题:动点沿三角形的边运动,根据问题中的常量与变量之间的关系,判断函数图象。 2.四边形中的动点问题:动点沿四边形的边运动,根据问题中的常量与变量之间的关系,判断函数图象。 、 3.圆中的动点问题:动点沿圆周运动,根据问题中的常量与变量之间的关系,判断函数图象。怎样解决好 4.直线、双曲线、抛物线中的动点问题:动点沿直线、双曲线、抛物线运动,根据问题中的常量与变量之 间的关系,判断函数图象。 三、图形运动与函数图象问题常见的三种类型三、图形运动
3、与函数图象问题常见的三种类型寸寸 1.线段与多边形的运动图形问题:把一条线段沿一定方向运动经过三角形或四边形,根据问题中的常量与 变量之间的关系,进行分段,判断函数图象。 2.多边形与多边形的运动图形问题:把一个三角形或四边形沿一定方向运动经过另一个多边形,根据问题 中的常量与变量之间的关系,进行分段,判断函数图象。怎样解决好中考数 3.多边形与圆的运动图形问题:把一个圆沿一定方向运动经过一个三角形或四边形,或把一个三角形或四 边形沿一定方向运动经过一个圆,根据问题中的常量与变量之间的关系,进行分段,判断函数图象。 四、动点问题常见的四种类型解题思路四、动点问题常见的四种类型解题思路 1.三角
4、形中的动点问题:动点沿三角形的边运动,通过全等或相似,探究构成的新图形与原图形的边或角 的关系。 2.四边形中的动点问题:动点沿四边形的边运动,通过探究构成的新图形与原图形的全等或相似,得出它 们的边或角的关系。 3.圆中的动点问题:动点沿圆周运动,探究构成的新图形的边角等关系。 4.直线、双曲线、抛物线中的动点问题:动点沿直线、双曲线、抛物线运动,探究是否存在动点构成的三 角形是等腰三角形或与已知图形相似等问题。 五、解决动态问题一般步骤五、解决动态问题一般步骤 (1)用数量来刻画运动过程。因为在不同的运动阶段,同一个量的数学表达方式会发生变化,所以需要分类 讨论。有时符合试题要求的情况不止
5、一种,这时也需要分类讨论。 (2)画出符合题意的示意图。 (3)根据试题的已知条件或者要求列出算式、方程或者数量间的关系式。 【例题【例题 1 1】(2020(2020连云港连云港) )如图,在平面直角坐标系xOy中,半径为 2 的O与x轴的正半轴交于点A,点B 是O上一动点,点C为弦AB的中点,直线y= 3 4x3 与 x轴、y轴分别交于点D、E,则CDE面积的最小 值为 【答案】2 【分析】如图,连接OB,取OA的中点M,连接CM,过点M作MNDE于N首先证明点C的运动轨迹是 以M为圆心,1 为半径的M,设M交MN于C求出MN,当点C与C重合时,CDE的面积最小 【解析】如图,连接OB,取
6、OA的中点M,连接CM,过点M作MNDE于N ACCB,AMOM, MC= 1 2OB1, 点C的运动轨迹是以M为圆心,1 为半径的M,设M交MN于C 直线y= 3 4x3 与 x轴、y轴分别交于点D、E, D(4,0),E(0,3), OD4,OE3, DE= 32+ 42=5, MDNODE,MNDDOE, DNMDOE, = , 3 = 3 5, MN= 9 5, 当点C与C重合时,CDE的面积最小,最小值= 1 2 5(9 5 1)2 【对点练习】【对点练习】(2020(2020 年浙江台州模拟年浙江台州模拟) )如图所示,在ABC 中,AB=10,AC=8,BC=6,以边 AB 的中
7、点 O 为圆 心, 作半圆与 AC 相切, 点 P, Q 分别是边 BC 和半圆上的动点, 连接 PQ, 则 PQ 长的最大值与最小值的和是( ) A6 B2+1 C9 D 【答案】C 【解析】如图,设O 与 AC 相切于点 E,连接 OE,作 OP1BC 垂足为 P1交O 于 Q1, 此时垂线段 OP1最短,P1Q1最小值为 OP1OQ1, AB=10,AC=8,BC=6, AB 2=AC2+BC2,C=90, OP1B=90,OP1AC AO=OB,P1C=P1B,OP1=AC=4, P1Q1最小值为 OP1OQ1=1, 如图,当 Q2在 AB 边上时,P2 与 B 重合时, P2Q2最大
8、值=5+3=8, PQ 长的最大值与最小值的和是 9 【点拨】设O 与 AC 相切于点 E,连接 OE,作 OP1BC 垂足为 P1交O 于 Q1,此时垂线段 OP1最短,P1Q1最 小值为 OP1OQ1, 求出 OP1, 如图当 Q2在 AB 边上时, P2 与 B 重合时, P2Q2最大值=5+3=8, 由此不难解决问题 【例题【例题 2 2】(2020(2020重庆重庆) )如图,在 RtABC中,BAC90,ABAC,点D是BC边上一动点,连接AD,把 AD绕点A逆时针旋转 90,得到AE,连接CE,DE点F是DE的中点,连接CF (1)求证:CF= 2 2 AD; (2)如图 2 所
9、示,在点D运动的过程中,当BD2CD时,分别延长CF,BA,相交于点G,猜想AG与BC存在 的数量关系,并证明你猜想的结论; (3)在点D运动的过程中, 在线段AD上存在一点P, 使PA+PB+PC的值最小 当PA+PB+PC的值取得最小值时, AP的长为m,请直接用含m的式子表示CE的长 【答案】见解析。 【分析】(1)由“SAS”可证BADCAE,可得ABDACE45,可求BCE90,由直角三角形的 性质和等腰直角三角形的性质可得结论; (2)过点G作GHBC于H,设CDa,可得BD2a,BC3a,ABAC= 32 2 a,由全等三角形的性质可得BD CE2a,由锐角三角函数可求GH2CH
10、,可求CHa,可求BG的长,即可求AG= 2 2 a= 2 2 CD= 2 6 BC; (3)将BPC绕点B顺时针旋转 60得到BNM,连接PN,可得当点A,点P,点N,点M共线时,PA+PB+PC 值最小, 由旋转的性质可得BPN是等边三角形, CBM是等边三角形, 可得BPNBNP60,BMCM, 由直角三角形的性质可求解 证明:(1)ABAC,BAC90, ABCACB45, 把AD绕点A逆时针旋转 90,得到AE, ADAE,DAE90BAC, BADCAE,DE= 2AD, 又ABAC, BADCAE(SAS), ABDACE45, BCEBCA+ACE90, 点F是DE的中点, C
11、F= 1 2DE= 2 2 AD; (2)AG= 2 6 BC, 理由如下:如图 2,过点G作GHBC于H, BD2CD, 设CDa,则BD2a,BC3a, BAC90,ABAC, ABAC= 2 = 32 2 a, 由(1)可知:BADCAE, BDCE2a, CFDF, FDCFCD, tanFDCtanFCD, = =2, GH2CH, GHBC,ABC45, ABCBGH45, BHGH, BG= 2BH BH+CHBC3a, CHa,BHGH2a, BG22a, AGBGAB= 2 2 a= 2 2 CD= 2 6 BC; (3)如图 31,将BPC绕点B顺时针旋转 60得到BNM,
12、连接PN, BPBN,PCNM,PBN60, BPN是等边三角形, BPPN, PA+PB+PCAP+PN+MN, 当点A,点P,点N,点M共线时,PA+PB+PC值最小, 此时,如图 32,连接MC, 将BPC绕点B顺时针旋转 60得到BNM, BPBN,BCBM,PBN60CBM, BPN是等边三角形,CBM是等边三角形, BPNBNP60,BMCM, BMCM,ABAC, AM垂直平分BC, ADBC,BPD60, BD= 3PD, ABAC,BAC90,ADBC, ADBD, 3PDPD+AP, PD= 3:1 2 m, BD= 3PD= 3:3 2 m, 由(1)可知:CEBD= 3
13、:3 2 m 【对点练习】【对点练习】如图,在菱形ABCD中,对角线AC、BD相交于点O,AB4,DAB120,动点P从点A出 发,以每秒 2 个单位的速度沿AC向终点C运动过P作PEAB交AB于点E,作PFAD交AD于点F,设 四边形AEPF与ABD的重叠部分的面积为S,点P的运动时间为t (1)用含t的代数式表示线段BE的长; (2)当点P与点O重合时,求t的值; (3)求S与t之间的函数关系式; (4)在点P出发的同时,有一点Q从点C出发,以每秒 6 个单位的速度沿折线CDAB运动,设点Q关 于AC的对称点是Q,直接写出PQ与菱形ABCD的边垂直时t的值 【答案】见解析。 【解析】(1)
14、如图 1 中, 四边形ABCD是菱形, ABBCCDAD,CADCABDAB60, ADC,ABC都是等边三角形, PEAB,PA2t, PEA90,APE30, AEPAt, BEABAE4t (2)当点P与点O重合时,PAOA22t, t1 时,点P与点O重合 (3)当 0t1 时,如图 1 中,重叠部分是四边形PEAF,S2ttt 2 当 1t2 时,如图 2 中,重叠部分是五边形AEMNF,SS四边形PEAFSPMNt 2 () 2 t 2+ t (4)如图 41 中,当PQBC时,易知PC2CQ,可得 42t26t,解得t 如图 42 中,当点Q与点F重合时,PQAB,则有:6t+t
15、8,t 如图 43 中,当点Q与点E重合时,PQAD,则有:6t8+t,t, 综上所述,满足条件的t的值为s或s或s 【点拨】本题是几何图形中的动点综合题问题,可以用一下思路解决:(1)解直角三角形求出AE即可解决 问题 (2)根据PAOA,构建方程即可解决问题 (3)分两种情形分别画出图形解决问题即可 (4)分三种情形: 如图 41 中, 当PQBC时 如图 42 中, 当点Q与点F重合时 如图 43 中, 当点Q与点E重合时,分别求解即可 【例题【例题 3 3】(2020(2020苏州苏州) )如图,已知MON90,OT是MON的平分线,A是射线OM上一点,OA8cm动 点P从点A出发,以
16、 1cm/s的速度沿AO水平向左作匀速运动,与此同时,动点Q从点O出发,也以 1cm/s 的速度沿ON竖直向上作匀速运动连接PQ,交OT于点B经过O、P、Q三点作圆,交OT于点C,连接PC、 QC设运动时间为t(s),其中 0t8 (1)求OP+OQ的值; (2)是否存在实数t,使得线段OB的长度最大?若存在,求出t的值;若不存在,说明理由 (3)求四边形OPCQ的面积 【答案】见解析。 【分析】(1)由题意得出OP8t,OQt,则可得出答案; (2)如图,过点B作BDOP,垂足为D,则BDOQ设线段BD的长为x,则BDODx,OB= 2BD= 2x, PD8tx,得出 = ,则 8; 8;
17、= ,解出 x= 8;2 8 由二次函数的性质可得出答案; (3)证明PCQ是等腰直角三角形则SPCQ= 1 2PCQC= 1 2 2 2 2 2 PQ= 1 4PQ 2在 RtPOQ 中,PQ 2OP2+OQ2 (8t) 2+t2由四边形 OPCQ的面积SSPOQ+SPCQ可得出答案 【解析】(1)由题意可得,OP8t,OQt, OP+OQ8t+t8(cm) (2)当t4 时,线段OB的长度最大 如图,过点B作BDOP,垂足为D,则BDOQ OT平分MON, BODOBD45, BDOD,OB= 2BD 设线段BD的长为x,则BDODx,OB= 2BD= 2x,PD8tx, BDOQ, =
18、, 8; 8; = , x= 8;2 8 OB= 2 8;2 8 = 2 8 ( 4)2+ 22 当t4 时,线段OB的长度最大,最大为 22cm (3)POQ90, PQ是圆的直径 PCQ90 PQCPOC45, PCQ是等腰直角三角形 SPCQ= 1 2PCQC= 1 2 2 2 2 2 PQ= 1 4PQ 2 在 RtPOQ中,PQ 2OP2+OQ2(8t)2+t2 四边形OPCQ的面积SSPOQ+SPCQ= 1 2 + 1 4 2, = 1 2(8 ) + 1 4(8 ) 2 + 2, 4t 1 2 2 + 1 2 2 +164t16 四边形OPCQ的面积为 16cm 2 【对点练习】
19、【对点练习】(2019(2019山东潍坊山东潍坊) )如图,直线yx+1 与抛物线yx 24x+5 交于 A,B两点,点P是y轴上的 一个动点,当PAB的周长最小时,SPAB 【答案】 【解析】本题考查二次函数的性质、一次函数的性质、轴对称最短路径问题,解答本题的关键是明确题 意,利用数形结合的思想解答 根据轴对称,可以求得使得PAB的周长最小时点P的坐标,然后求出点P到直线AB的距离和AB的长度, 即可求得PAB的面积,本题得以解决 , 解得,或, 点A的坐标为(1,2),点B的坐标为(4,5), AB3, 作点A关于y轴的对称点A,连接AB与y轴的交于P,则此时PAB的周长最小, 点A的坐
20、标为(1,2),点B的坐标为(4,5), 设直线AB的函数解析式为ykx+b, ,得, 直线AB的函数解析式为yx+, 当x0 时,y, 即点P的坐标为(0,), 将x0 代入直线yx+1 中,得y1, 直线yx+1 与y轴的夹角是 45, 点P到直线AB的距离是:(1)sin45, PAB的面积是:, 【点拨】本题考查二次函数的性质、一次函数的性质、轴对称最短路径问题,解答本题的关键是明确题 意,利用数形结合的思想解答 一、选择题一、选择题 1 1(2019(2019 海南海南) )如图,在 RtABC中,C90,AB5,BC4点P是边AC上一动点,过点P作PQ AB交BC于点Q,D为线段P
21、Q的中点,当BD平分ABC时,AP的长度为( ) A B C D 【答案】B 【解析】根据勾股定理求出AC,根据角平分线的定义、平行线的性质得到QBDBDQ,得到QBQD,根 据相似三角形的性质列出比例式,计算即可 解:C90,AB5,BC4, AC3, PQAB, ABDBDQ,又ABDQBD, QBDBDQ, QBQD, QP2QB, PQAB, CPQCAB, ,即, 解得,CP, APCACP 2.(20192.(2019四川省达州市四川省达州市) )如图, 边长都为 4的正方形ABCD和正三角形EFG如图放置,AB与EF在一条直线上, 点A与点F重合现将EFG沿AB方向以每秒 1 个
22、单位的速度匀速运动,当点F与B重合时停止在这个 运动过程中,正方形ABCD和EFG重叠部分的面积S与运动时间t的函数图象大致是( ) A B C D 【答案】C 【解析】 根据题意和函数图象可以写出各段对应的函数解析式, 从而可以判断哪个选项中的图象符合题意, 本题得以解决 当 0t2 时,S,即S与t是二次函数关系,有最小值(0,0),开口向上, 当 2t4 时,S,即S与t是 二次函数关系,开口向下, 由上可得,选项C符合题意。 3 3(2019(2019山东泰安山东泰安) )如图,矩形ABCD中,AB4,AD2,E为AB的中点,F为EC上一动点,P为DF中点, 连接PB,则PB的最小值是
23、( ) A2 B4 C D 【答案】D 【解析】根据中位线定理可得出点点P的运动轨迹是线段P1P2,再根据垂线段最短可得当BPP1P2时,PB 取得最小值;由矩形的性质以及已知的数据即可知BP1P1P2,故BP的最小值为BP1的长,由勾股定理求解 即可如图: 当点F与点C重合时,点P在P1处,CP1DP1, 当点F与点E重合时,点P在P2处,EP2DP2, P1P2CE且P1P2CE 当点F在EC上除点C、E的位置处时,有DPFP 由中位线定理可知:P1PCE且P1PCF 点P的运动轨迹是线段P1P2, 当BPP1P2时,PB取得最小值 矩形ABCD中,AB4,AD2,E为AB的中点, CBE
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