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中考热点问题展播之“格点问题”

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随着新教改的逐步向纵深方向推进与发展,中考题型的变化也复杂多样起来,其中“格点问题”是颇受命题者青睐的重要题型之一.所谓“格点问题”就是利用由若干个小正方形组成的“网格”图,每个小正方形的顶点都叫做“格点”,利用这个网格图来解答问题,称为“格点问题”.这类问题格调清新,形式灵活,通常与三角形、四边形、圆等相关图形相结合,显示出了这类问题较为强大的生命力.解答时要充分利用网格的对称性,网格中的垂直、平行以及相关图形的性质.

一、 与三角形相结合的格点问题

例1 (荆州)下列4×4的正方形网格中,小正方形的边长均为1,三角形的顶点都在格点上,则与ABC相似的三角形所在的网格图形是( )

【解析】 本题属于中考中的网格问题,本题考察了勾股定理、勾股定理的逆定理、相似三角形的判定,根据勾股定理得BC=■,AB=2■,AC=■,根据勾股定理的逆定理可判断ABC为直角三角形,∠ABC=90°,BC∶AB=1∶2,在四个图形中,显然答案B中的三角形为直角三角形且两条直角边的比为1∶2.

【答案】 B

【点评】 本题属于中考中的网格问题,本题考察了勾股定理、勾股定理的逆定理、相似三角形的判定.

例2 (泰州)如图,在边长为1个单位长度的小正方形组成的网格中,ABC的顶点A、B、C在小正方形的顶点上,将ABC向下平移4个单位、再向右平移3个单位得到A■B■C■,然后将A■B■C■绕点A■顺时针旋转90°得到A■B■C■.

(1)在网格中画出A■B■C■和A■B■C■;

(2)计算线段AC在变换到A■C■的过程中扫过区域的面积(重叠部分不重复计算)

【解析】 (1) 作已知图形的平移图形,需找准平移方向和距离,再作出图形;将已知图形的旋转,需看清旋转中心、旋转角和旋转方向;(2) 观察可知,线段AC变换到A■C■过程中所扫过部分为两个平行四边形和圆心角为45°扇形,求其面积较易.

【答案】 (1)画图略;

(2) 扫过区域的面积=4×2+3×2+■=14+π

【点评】 平移、旋转作图经常在网格中来实现,作图方便,又能体现学生活学活用相关知识的能力,是近几年来新兴的试题.本题主要考查几何变换中的平移与旋转相关知识,只要理解与掌握平移及旋转的定义及性质,作出几何变换后的图形就非常容易了.实际上,图形的变换就是转化为关键点的变换,抓住平移的两要素(平移的方向与距离)与旋转的三要素(旋转中心、旋转方向和旋转角),是解决本题的关键.

二、 与四边形相结合的格点问题

例3 (鸡西)如图,在网格中有一个四边形图案.

(1) 请你画出此图案绕点D顺时针方向旋转90°,180°,270°的图案,你会得到一个美丽的图案,千万不要将阴影位置涂错;

(2)若网格中每个小正方形的边长为l,旋转后点A的对应点依次为A■、A■、A■,求四边形AA■A■A■的面积;

(3) 这个美丽图案能够说明一个著名结论的正确性,请写出这个结论.

【解析】 根据旋转变换的特点进行准确画图,在画图过程中需要利用网格中隐藏的垂直关系来寻求90°,180°,270°;在进行面积计算时既可以利用网格本身来确定四边形的特殊性(OAC,ABC均为直角三角形),也可以利用“整体法”来求出答案.

【答案】 (1)如图,正确画出图案

(2) 如图,S■=S■-4S■=(3+5)■-4×■×3×5 =34.

故四边形似AA■A■A■的面积为34.

(3) 结论:AB■+BC■=AC■或勾股定理的文字叙述

【点评】 本题在格点问题中既考查了四边形本身的特性,又巧妙将旋转变换融入进来,综合程度相对较高.变换以后又升级到图形面积的计算和对整个图形的把握高度,设计巧妙,角度新颖.

三、 与圆或弧相结合的格点问题

例4 (海淀区)如图,已知直角坐标系中一条圆弧经过正方形网格的格点A、B、C.

(1) 用直尺画出该圆弧所在圆的圆心M的位置;

(2) 若A点的坐标为(0,4),D点的坐标为(7,0),试验证点D是否在经过点A、B、C的抛物线上;

(3) 在(2)的条件下,求证直线CD是M的切线.

【解析】 若要确定圆弧的圆心位置,则需要在圆弧上选取恰当的三点,构成两条弦,然后作出这两条弦的中垂线,交点即为圆心,证明切线只需要说明两个条件,即直线经过圆上一点,并且垂直于过该点的半径即可,循着这个思路可以轻松解决.

【答案】 (1) 如图1,点M即为所求.

(2) 点D不在经过A、B、C的抛物线上(过程略)

(3) 如图2,设过C点与x轴垂直的直线与x轴的交点为E,连结MC,作直线CD.

所以CE=2,ME=4,ED=1,MD=5

在RtCEM中,∠CEM=90°

所以MC2=ME2+CE2=42+22=20

在RtCED中,∠CED=90°

所以CD2=ED2+CE2=12+22=5

所以MD2=MC2+CD2

所以∠MCE=90° ,因为MC为半径,

所以直线CD是M的切线

【点评】 该题巧妙的将圆弧、平面直角坐标系和网格相结合,利用网格容易作出线段的垂直平分线,省去了“尺规作图”保留作图痕迹的麻烦,该题不仅仅考查了“作图”的能力,更用到了分析图形,利用图形,利用垂直平分的性质,对学生的要求比较高.

例5 如图在8×6的网格图(每个小正方形的边长均为1个单位长度)中,A的半径为2个单位长度,B的半径为1个单位长度,要使运动的B与静止的A内切,应将B由图示位置向左平移 个单位长度.

【解析】 解决该题的关键之处要做到两点:一是理解两圆内切的数量考查标准(d=R-r),二是B与A内切有两种情况(切点在左和在右),该题还可以将“内切”改为“相切”,那么结果应该有四种情况.

【答案】 4或6

【点评】 将两圆内切问题放到格点中来考查,既方便考生准确画图,又能够便于“观察”图形的移动位置,解题过程中要注意平移的方向和顺序,不能有遗漏.

四、 与函数结合的格点问题

例6 如图,在边长均为1的小正方形网格纸中,OAB的顶点O、A、B均在格点上,且O是直角坐标系的原点,点A在x轴上.

(1) 以O为位似中心,将OAB放大,使得放大后的OA1B1与OAB对应线段的比为2∶1,画出OA1B1.(所画OA1B1与OAB在原点两侧).

(2) 求出线段A1B1所在直线的函数关系式.

【解析】 解决该题,重点要理解“位似”的本质特征,利用网格比较方便作出位似图形,注意这里的关键词“放大”以及括号内的要求.

【答案】 (1)如图,OA1B1就是OAB放大后的图象

(2) 由题意得: A1(4,0),B1(2,-4)

设线段A1B1所在直线的函数关系式为y=kx+b(k≠0)

则4x+b=02k+b=-4 解得k=2b=-8

函数关系式为y=2x-8

【点评】 本题考查的重点是学生的作图和对图形的理解能力,用待定系数法求一次函数解析式的能力,求直线解析式,关键就是要找出该直线上恰当的两个“点”,以“点”来“定”直线是求一次函数问题较为常用的方法.

例7 (兰州)在如图的方格纸中,∠1的正切值为 .

【解析】 根据圆周角定理知∠A=∠1,然后在直角三角形ACD中,求∠CAD的正切值即可.

【答案】 解:根据图意,知∠A=∠1(同弧所对的圆周角相等),

tan∠1=tan∠A=CD/AD=1/3

【点评】 本题可以考查锐角三角函数的定义及运用:在直角三角形中,锐角的正切为对边比邻边.在网格中,首先设法形成直角三角形,再根据三角函数的定义求解.该题将圆周角与网格和直角三角形相结合来考查可谓是别具匠心.

格点问题在最近几年的中考中频频出现,形式多样,角度多变,牵涉面广,覆盖面大,操作性强,趣味性浓.切合新课标“在做中学,在学中思,在思中得”理念,数学虽然是一门思维要求很高的学科,同时也具有较强的“可操作” 性,只要我们多做这方面的尝试与思考,你将会在体会思维的严密性的同时,也会感受到图形的世界也是如此的精彩和奇妙!