文 楊春霞
圖形與幾何問題一直是初中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重點和難點。在眾多幾何問題中,以圓為背景考查的試題則更具有綜合性。當(dāng)圓與三角形、四邊形等圖形結(jié)合時還加入了圖形運動,眾多同學(xué)會感覺很困難,無從下手。下面結(jié)合例題對兩類動圓問題進(jìn)行剖析。
例1如圖1,已知射線DE與x軸和y軸分別交于點D(3,0)和點E(0,4)。動點C從點M(5,0)出發(fā),以1個單位長度/秒的速度沿x軸向左做勻速運動,與此同時,動點P從點D出發(fā),也以1個單位長度/秒的速度沿射線DE的方向做勻速運動。設(shè)運動時間為t秒。
(1)請用含t的代數(shù)式分別表示出點C與點P的坐標(biāo)。
①當(dāng)⊙C與射線DE有公共點時,求t的取值范圍;
②當(dāng)△PAB為等腰三角形時,求t的值。
【分析】第(1)問是為第(2)問服務(wù)的,用t表示點C、P的坐標(biāo),實際上是用含t的代數(shù)式來表示兩點到坐標(biāo)軸的距離。第(2)問首先要有一種“遇動會變、分類相隨”的意識。這樣的分類在條件中是可以捕捉到信息的,比如“當(dāng)△PAB為等腰三角形時”。這種說法對等腰三角形沒有指明要素關(guān)系,即不知道哪兩邊是腰。因而,在具有分類意識的情況下,我們對動圓狀態(tài)的研究就要細(xì)致,讓圓慢慢地動,尋找靜的臨界時刻。
(2)①當(dāng)⊙C由(5,0)向左運動,使點A到點D并繼續(xù)向左運動時,有OA≤OD,即
當(dāng)點C在點D的左側(cè)時,過點C作CF⊥射線DE于F,則由∠CDF=∠EDO,得△CDF∽△EDO,則
從表6來看,該條公路資源單體等級高,數(shù)量多且分布均勻,但資源多樣性(C3)一般;交通便捷度準(zhǔn)則中,對外交通連接度(C5)和與其他公路連接度(C6)低;沿線可視景觀準(zhǔn)則中,景觀類型多樣,形式較為自然,但景觀層次與協(xié)調(diào)性還有所欠缺(C8);設(shè)施配置齊全,分布合理,但設(shè)施及周邊環(huán)境(C12)存在缺乏地方特色、養(yǎng)護(hù)管理不利、場地被占用等問題。
當(dāng)PA=PB時,有PC⊥AB,
例2如圖3,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4。求作菱形DEFG,使點D在邊AC上,點E、F在邊AB上,點G在邊BC上。
小明的作法:
1.如圖4,在邊AC上取一點D,過點D作DG∥AB交,BC于點G;
2.以點D為圓心,DG長為半徑畫弧,交AB于點E;
3.在EB上截取EF=ED,連接FG,則四邊形DEFG為所求菱形。
(2)小明進(jìn)一步探索,發(fā)現(xiàn)可作出的菱形的個數(shù)隨著點D的位置變化而變化。請你繼續(xù)探索,直接寫出菱形的個數(shù)及對應(yīng)的CD的長的取值范圍。
【分析】第(1)問以小明的作法為基礎(chǔ)考查菱形的證明,需要同學(xué)們先理解作法,再結(jié)合菱形的判定定理進(jìn)行邏輯推理證明。第(2)問是沿著小明的思路進(jìn)一步探索菱形的個數(shù)與點D的位置關(guān)系。在探索過程中,同學(xué)們首先要借助直觀想象發(fā)現(xiàn)點E在以點D為圓心、DG為半徑的動圓上,因此,菱形的個數(shù)一方面受動圓與線段AB的交點情況的制約,另一方面受AB長度的制約,考查思維的全面性。
圖5~圖10演示了圖形運動變化過程中基本圖形的生成情況,其中圖6、圖8和圖9是臨界狀態(tài)下的特殊情況。
證明:(1)∵DG=DE,DE=EF,
∴DG=EF。
又DG∥EF,
∴四邊形DEFG是平行四邊形。
又DE=EF,
∴?DEFG是菱形。