函数是中学代数部分的重要内容,以函数为背景的几何动态探究题是历年中考必考内容 .
重点考查由运动产生的面积问题、特殊三角形、特殊四边形问题 ,同时渗透数形结合、分类讨论的数
学思想,难度较大 .
这类代数几何综合题有两个侧重:
一是侧重几何方面,利用几何图形的性质来进行探究;
二是侧重代数方面,重点考查运算能力 .
这是一类综合性很强的压轴题:在几何图形中,通过点、线段或者是几何图形的运动,
引发出运动时间与线段、运动时间与图形的面积或者是线段与线段、线段与图形之间的函数关系 .
这类问题的一般要求是:
确定两个变量之间的函数关系式,并要求写出自变量的取值范围,或者是求几何图形面积的最大(或最小)值 .
这类问题涉及的知识面广,解法灵活,不仅注重基础知识的考查,更注重对数学方法和应用能力的考查 .
本节主要来介绍下由运动产生的函数问题,并对此类问题相应的类型及题型归纳如下:
类型一:由线段之间关系产生的函数问题
【例题1】已知在 △ABC 中,AB = AC = 8 , BC = 4 , 点 P 是边 AC 上的一个动点,
∠APD = ∠ABC,AD∥BC,连接 DC .
(1)如图1,如果 DC∥AB,求 AP 的长;
(2)如图2,如果直线 DC 与边 BA 的延长线交于点 E,设 AP = x , AE = y ,
求 y 关于 x 的函数解析式,并写出它的定义域;
(3)如图3,如图直线 DC 与边 BA 的反向延长线交于点 F,连接 BP,
当 △CPD 与 △CBF 相似时,试判断线段 BP 与线段 CF 的数量关系,并说明你的理由 .
【分析】
(1)先证明 △DPA∽△ABC,得出比例式 AP/BC = AD/AC , 即可求出 AP = 2;
(2)由(1)得出 AP/BC = AD/AC , AD = 2 AP , 再由 AD∥BC,得出 AD/BC = AE/EB ,
即可得出 y = 8x /(2 - x);
(3)由 △CPD∽△CBF,得出 PD/BF = CP/BC ,
设 AP = x , BF = y , 则有 2x / y = (8 - x)/ 4 ①,
再由 AD∥BC,得出 BC/AD = BF/AF , 则有 4 / 2x = y / (y + 8)② ,
由 ①、② 解得 x , y 的值,得出 BP 是 △ACF 的中位线,即可得出结论:BP = 1/2 CF .
【解析】
(1)∵ AD∥BC,∴ ∠DAP = ∠ACB,
∵ ∠APD = ∠ABC,∴ △DPA∽△ABC,
∴ AP/BC = AD/AC ,
∵ 四边形 ABCD 是平行四边形,
∴ AD = BC = 4 ,
∵ AB = AC = 8 ,
∴ AP/4 = 4/8 ,
∴ AP = 2 ;
(2)由(1)得,AP/BC = AD/AC , 所以 AD = 2 AP .
∵ AD∥BC,
∴ AD/BC = AE/EB ,
∵ AP = x , AE = y ,
∴ AD = 2x , EB = y + 8 ,
∴ 2x / 4 = y / (y + 8),
∴ y = 8x /(2 - x),它的定义域是 0 < x < 2 ;
(3)BP = 1/2 CF ;
∵ ∠APD = ∠ABC,
∴ ∠DPC = ∠FBC,
∴ ∠PCD > ∠F,又 △CPD 与 △CBF 相似,
∴ ∠PCD = ∠BCF,
∴ PD/BF = CP/BC .
∵ AB = AC ,
∴ ∠ABC = ∠ACB,
∵ ∠APD = ∠ABC , ∠DAP = ∠ACB,
∴ ∠DAP = APD ,
∴ AD = PD ,
设 AP = x , BF = y , 则 AD = PD = 2x , AF = y + 8 ,
∴ 2x / y = (8 - x)/ 4 ①,
∵ AD∥BC,
∴ BC/AD = BF/AF ,
∴ 4 / 2x = y / (y + 8)② ,
由 ①② 得:x = 4 , y = 8 ,
∴ AP = PC = 4 , AB = BF = 8 ,
∴ BP 是 △ACF 的中位线,
∴ BP = 1/2 CF .
【解题策略】此题中的核心元素 “点 E ” 的位置是由直线 AB 和 DC 相交而确定的,
而点 D 是由点 P 所决定的,因此本题需要从点 P 出发进行分类讨论 .
其次,要建立 AE 与 AP 之间的函数关系式,需要从线段的彼此关系入手进行分析,
本题中主要应用的是比例关系 .
在类似问题中,线段的和差、倍分、比例以及平方之间的关系都可作为建立函数关系的依据,
要注意灵活应用 .
类型二:由图形面积产生的函数问题
【例题2】如图,直线 y = -3/4 x + 6 分别与 x 轴,y 轴交于点 A , B 两点;
直线 y = 5/4 x 与 AB 交于点 C,与过点 A 且平行于 y 轴的直线交于点 D .
点 E 从点 A 出发,以每秒 1 个单位的速度沿 x 轴向左运动 .
过点 E 作 x 轴的垂线,分别交直线 AB , OD 于 P , Q 两点,以 PQ 为边向右作正方形 PQMN .
设正方形 PQMN 与 △ACD 重叠部分(阴影部分)的面积为 S(平方单位),
点 E 的运动时间为 t(秒).
(1)求点 C 的坐标;
(2)当 0 < t < 5 时,求 S 与 t 之间的函数关系式 .
【分析】
(1)利用已知函数解析式,求两直线的交点,得点 C 的坐标即可;
(2)根据几何关系把 S 用 t 表示,注意当 MN 在 AD 上时,这一特殊情况,进而分类讨论得出 .
【解析】
(1)
∴ C(3,15/4);
(2)
∵ 直线 y = -3/4 x + 6 分别与 x 轴,y 轴交于点 A , B 两点,
∴ y = 0 时,0 = -3/4 x + 6,解得 x = 8 ,
∴ A 点坐标为(8,0),
根据题意,得 AE = t , OE = 8 - t ,
∴ 点 Q 的纵坐标为 5/4(8 - t), 点 P 的纵坐标为 -3/4(8 - t)+ 6 = 3/4 t ,
∴ PQ = 5/4(8 - t)- 3/4 t = 10 - 2 t ,
① 当 MN 在 AD 上时,10 - 2t = t , 所以 t = 10/3 ,
② 当 0 < t < 10/3 时,S = t(10 - 2t), 即 S = -2t^2 + 10t ,
③ 当 10/3 < t < 5 时,S = (10 - 2t)^2 , 即 S = 4t^2 - 40t + 100 .
【解题策略】解决这类动态问题要 “以静制动”,即把动态问题转化为静态问题 .
在分析时,首先要明确给定条件中哪些量是变化的,哪些量是不变的,
然后用给定的自变量(本题中是运动时间)表示出所有能表示的线段,
在根据图形面积公式或面积关系建立有关面积的函数关系式 .
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