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动态变化题: 看清“始终”,找准“拐点”

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动态变化问题综合性强,具有一定的挑战性,能够有效地提高试卷的选拔功能和区分度.据笔者统计,90%的省市2011年的中考数学试卷,都对运动型问题进行了考查,而且运动型问题涉及的题量有所增加、分值比例有所提高,预计2012年的中考命题对运动型问题的考查必将延续.

(2011河北)如图1,在平面直角坐标系中,点P从原点O出发,沿x轴向右以每秒一个单位长度的速度运动t s(t>0),抛物线y=x2+bx+c经过点O和点P. 已知矩形ABCD的三个顶点为A(1,0),B(1,-5),D(4,0).

(1)求c,b(用t的代数式表示).

(2)当4<t<5时,设抛物线分别与线段AB,CD交于点M,N.

①在点P的运动过程中,你认为∠AMP的大小是否会变化?若变化,请说明理由;若不变,求出∠AMP的值.

②求MPN的面积S与t的函数关系式,并求出t当为何值时,S=.

(3)在矩形ABCD内部(不含边界),把横、纵坐标都是整数的点称为“好点”,若抛物线将这些“好点”分成数量相等的两部分,请直接写出t的取值范围.

(1)因为抛物线y=x2+bx+c经过点O和点P,将点O与点P的坐标代入方程即可求得c,b的值.

(2)①当x=1时,y=1-t,可求得点M的坐标,易得AM=AD=t-1,则可求得∠AMP的度数.

②由S=S-S=S+S-S,即可求得关于t的二次函数,当S=时,列方程即可求得t的值.

(3)根据题意,将“好点”分为数量相等的两部分,可求两种特殊情况下的t值.将点(2,-3)代入,可求出t=;将点(3,-2)代入,可求出t=.所以<t<.

(1)因为点P从原点O出发,沿x轴向右以每秒一个单位长度的速度运动t秒,所以点P的坐标为(t,0). 因为抛物线y=x2+bx+c经过点O(0,0)和点P(x,0),所以有0=c,0=t2+bt,解得b=-t,c=0.所以b=-t,c=0.

(2)①不变. 当x=1时,y=1-t,故M(1,1-t). 因为tan∠AMP=1,所以∠AMP=45°.

②S=S+S-S

=(t-4)(4t-16)+[(4t-16)+(t-1)]×3-(t-1)(t-1)

=t2-t+6.

令S=,即得t2-t+6=,解得t=,t=. 因为4<t<5,所以t=.

(3)<t<.

(1)当已知函数图象上点的坐标时,代入函数解析式,即可求待定系数;(2)图形面积的求解方法:①直接利用公式计算,②其他相关图形面积的和(差);(3)求取值范围时,可以求起始位置和终止位置两个特殊位置的值,从而确定取值范围.

值得注意的是,本题有几个易错点:(2)①中,发现不了AD和AM的等量关系,从而无法确定∠AMP的值;(2)②中,计算S与t的函数关系式时,一是不知道怎么算,二是计算错误;(3)求取值范围时,不会找特殊位置,无法确定取值范围.

(2011江苏扬州)在RtABC中,∠BAC=90°,AB0).

(1)PBM与QNM相似吗?以图2为例说明理由.

(2)若∠ABC=60°,AB=4cm,

①求动点Q的运动速度.

②设RtAPQ的面积为Scm2,求S与t的函数关系式.

(3)探求BP2,PQ2,CQ2三者之间的数量关系,以图2为例说明理由.

(1)可以证明两个三角形中的两个角对应相等,则两个三角形一定相似.

(2)①设BP=3,根据PBM∽QNM可求得NQ的长,即Q一秒钟移动的距离,即Q的速度.

②分别用时间t表示出AP,AQ的长,根据直角三角形的面积即可求得函数解析式.

(1)PBM与QNM相似,理由如下:因为MNBC,MQMP,所以∠NMB=∠PMQ=∠BAC=90°. 所以∠PMB=∠QMN,∠QNM=∠B=90°-∠C. 所以PBM∽QNM.

(2)①因为∠ABC=60°,∠BAC=90°,AB=4,BP=t,所以AB=BM=CM=4,MN=4. 因为PBM∽QNM,所以=,即==. 因为点P的运动速度是cm/s,所以点Q的运动速度是1 cm/s.

②如图3,当0

如图4,当t≥4时,AP=t-4,AQ=4+t,所以 S=(4+t)•(t-4)=-(16-t2)=t2-8. 所以S=-t2+8,0

(3)BP2+CQ2=PQ2,理由如下:因为BP=t,所以BP2=3t2. 因为CQ=8-t,所以CQ2=(8-t)2=64-16t+t2. 因为PQ2=(4+t)2+3(4-t)2=4t2+16t+64,所以BP2+CQ2=PQ2.

本题的意图就是考查分类讨论,如何制定分类标准. 如果同学们在第一问求解后思考“在运动的所有过程中PBM与QNM相似始终成立吗”,这样自然而然地就会去思考点P的运动路径,从而为解决第2问提供了一个很好的方向. 这也体现了“以退为进”的策略.

动态变化型问题是指随着图形的某一元素的运动变化,导致问题的结论或改变、或保持不变的综合题.这类试题有较强的综合性,需用运动变化的眼光观察问题、研究问题,整体把握动态过程,并特别关注运动变化中的不变量、不变关系或特殊关系,综合运用函数、方程、图形性质等知识以及分类讨论、数形结合等思想,展示了数学的创造过程.

动态几何问题是近十年来的经典综合题,可以由多种载体来命题,往往与函数联合,又体现着分类讨论思想.处理这类问题的关键是弄清楚运动过程中的一些特殊位置(或极限位置或“拐点”位置). 把动态问题转变成静态问题进行解决.

一般来说,选取有代表性的动态问题深入研究后,应该都能悟出求解此类问题的“程序”. 很多同学都对这类动态变化题具有一定的畏惧心理,其实,万变不离其宗,只要深入研究,同学们便会不难发现其中的变化趋势与内线联系. 需提醒的是,同学们在学习的过程中,一定要全方位考虑,多锻炼自己各方面的能力,因为综合题需要的是综合能力.