運(yùn)動(dòng)與變化是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的基本思想方法.在解數(shù)學(xué)問(wèn)題尤其是幾何圖形問(wèn)題時(shí),經(jīng)常要用這種運(yùn)動(dòng)變化的觀念來(lái)審視或分析問(wèn)題.用運(yùn)動(dòng)變化的思想解決問(wèn)題的基本思路是“以靜制動(dòng)”,將運(yùn)動(dòng)的元素看成靜止的元素,從特殊情形入手,過(guò)渡到一般情形.下面,我們以2013年的幾道中考試題為例加以探究.
例1 (2013·成都)點(diǎn)B在線段AC上,點(diǎn)D、E在AC同側(cè),∠A=∠C=90°,BD⊥BE,AD=BC.
(1) 求證:AC=AD+CE;
(2) 若AD=3,CE=5,點(diǎn)P為線段AB上的動(dòng)點(diǎn),連接DP,作PQ⊥DP,交直線BE于點(diǎn)Q,①當(dāng)點(diǎn)P與A、B兩點(diǎn)不重合時(shí),求的值;②當(dāng)點(diǎn)P從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到AC的中點(diǎn)時(shí),求線段DQ的中點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的路徑(線段)長(zhǎng).(直接寫出結(jié)果,不必寫出解答過(guò)程)
【解析】(1) 根據(jù)同角的余角相等求出∠DBA=∠E,再利用“角角邊”證明△ABD和△CEB全等,根據(jù)全等三角形對(duì)應(yīng)邊相等可得AB=CE,然后根據(jù)AC=AB+BC整理即可得證;
(2) ①P在動(dòng),但∠DPQ=90°這個(gè)條件不變,利用這個(gè)條件想到過(guò)點(diǎn)Q作QF⊥BC于F,Q、F也都是動(dòng)點(diǎn),但Rt△DAP∽R(shí)t△PFQ不變,且的值就是它們的相似比. 下面根據(jù)圖中△BFQ和△BCE相似可得=,然后求出QF=BF. 再根據(jù)△ADP和△FPQ相似可得=,即=,然后整理得到(AP-BF)·(5-AP)=0,點(diǎn)P與A、B兩點(diǎn)不重合,則AP≠5,從而求出AP=BF,最后利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例可得=,從而得解值為.
②判斷出DQ的中點(diǎn)的路徑為△BDQ的中位線MN(如圖3). 因?yàn)榫€段DQ的中點(diǎn)隨著點(diǎn)P的變化而變化,我們把點(diǎn)P叫做“主動(dòng)點(diǎn)”,點(diǎn)Q叫做“從動(dòng)點(diǎn)”,所以要考慮線段DQ的中點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的路徑,可以先考慮點(diǎn)P在幾個(gè)特殊位置時(shí)線段DQ的中點(diǎn)的位置,譬如點(diǎn)P的起始和終點(diǎn)位置,此時(shí)線段DQ的中點(diǎn)位置分別對(duì)應(yīng)的是圖中的點(diǎn)M和N,然后大膽猜想DQ的中點(diǎn)的軌跡為△BDQ的中位線MN. 要想驗(yàn)證的話,只要再任找一個(gè)點(diǎn)P,看看此時(shí)對(duì)應(yīng)的DQ的中點(diǎn)是否在線段MN上即可.下面先求出QF、BF的長(zhǎng)度,利用勾股定理求出BQ的長(zhǎng)度,再根據(jù)中位線性質(zhì)求出MN的長(zhǎng)度,即所求之路徑長(zhǎng)為.
例2 (2013·湖州)如圖4,已知點(diǎn)A是第一象限內(nèi)橫坐標(biāo)為2的一個(gè)定點(diǎn),AC⊥x軸于點(diǎn)M,交直線y=-x于點(diǎn)N. 若點(diǎn)P是線段ON上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),∠APB=30°,BA⊥PA,則點(diǎn)P在線段ON上運(yùn)動(dòng)時(shí),A點(diǎn)不變,B點(diǎn)隨之運(yùn)動(dòng).求當(dāng)點(diǎn)P從點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)N時(shí),點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)的路徑長(zhǎng)是______.
【解析】本題中點(diǎn)B隨著點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng),點(diǎn)P的位置決定著點(diǎn)B的位置. 考慮點(diǎn)P的兩個(gè)特殊位置時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)B位置.如圖5所示,設(shè)動(dòng)點(diǎn)P在O點(diǎn)(起點(diǎn))時(shí),點(diǎn)B的位置為B0,動(dòng)點(diǎn)P在N點(diǎn)(終點(diǎn))時(shí),點(diǎn)B的位置為Bn,連接B0Bn,線段B0Bn就是點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)的路徑(或軌跡).下面來(lái)證明線段B0Bn就是點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)的路徑(或軌跡).
【點(diǎn)評(píng)】突破本題的關(guān)鍵在于通過(guò)探索動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)“瞬間”(動(dòng)中求靜),捕捉軌跡形成的“影子”(框架),進(jìn)而論證和求解.這種運(yùn)動(dòng)—靜止—運(yùn)動(dòng)的過(guò)程蘊(yùn)涵著辯證與智慧,是一種頗為有效的思想方法.
例3 (2013·湖北荊門)如圖7所示,已知等腰梯形ABCD,AD∥BC,若動(dòng)直線l垂直于BC,且向右平移,設(shè)掃過(guò)的陰影部分的面積為S,BP為x,則S關(guān)于x的函數(shù)圖像大致是( ).
【解析】我們把直線l“動(dòng)”起來(lái)就可以發(fā)現(xiàn)掃過(guò)的陰影部分形狀有三種情況:①當(dāng)直線l經(jīng)過(guò)BA段時(shí),陰影部分的面積越來(lái)越大,并且增大的速度越來(lái)越快;②直線l經(jīng)過(guò)AD段時(shí),陰影部分的面積越來(lái)越大,并且增大的速度保持不變;③直線l經(jīng)過(guò)DC段時(shí),陰影部分的面積越來(lái)越大,并且增大的速度越來(lái)越小. 綜上所述,選C.
【點(diǎn)評(píng)】判斷函數(shù)大致圖像的試題,一般應(yīng)先確立函數(shù)關(guān)系解析式,再根據(jù)函數(shù)圖像及性質(zhì)做出合理的判斷. 分段函數(shù)的圖像問(wèn)題一般遵循以下步驟:①根據(jù)自變量的取值范圍對(duì)函數(shù)進(jìn)行分段;②求出每段的解析式;③由每段的解析式確定每段圖像的形狀.解題時(shí)要注意臨界位置,要勤于動(dòng)手,分別畫出不同情況下的圖形,不要就圖論圖,題中所畫的圖形還會(huì)變化.同學(xué)們應(yīng)在變中求不變,動(dòng)中求靜,以靜制動(dòng).
(作者單位:江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)湖塘實(shí)驗(yàn)中學(xué))