初二數學:怎麼求正方形對角線交點的運動軌跡?掌握這方法很管用

2020-12-04 陳老師初中數理化

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利用正方形的性質求動點的運動軌跡是初二數學的重要題型,本文就例題詳細解析這類題型的解題方法,希望能給初二學生的數學學習帶來幫助。

例題

如圖,在平面直角坐標系中,邊長為a(a為大於0的常數)的正方形ABCD的對角線AC,BD交於點P,頂點A在x軸正半軸上運動,頂點B在y軸正半軸上運動(x軸的正半軸,y軸的正半軸都不包含原點O),頂點C,D在第一象限

(1)當∠BAO=45°時,求點P的坐標;

(2)求證:無論點A在x軸正半軸上、點B在y軸正半軸上怎樣運動,點P都在∠AOB的平分線上。

解題過程:

1、當∠BAO=45°時,求點P的坐標

根據正方形的性質和題目中的條件:四邊形ABCD為正方形,則AC平分∠BAD,∠BAD=90°,AC⊥BD,AP=BP;

根據結論:AC平分∠BAD,∠BAD=90°,則∠BAC=∠BAD/2=45°;

根據題目中的條件和結論:∠BAO=45°,∠BAC=45°,則∠OAP=∠BAC+∠BAO=90°,即AC⊥x軸;

根據平行線的判定和結論:AC⊥BD,AC⊥x軸,則BD∥x軸;

根據平行線的性質和結論:BD∥x軸,∠AOB=90°,則∠DBO+∠AOB=180°,即∠DBO=90°,BP⊥y軸;

根據勾股定理和結論:AB=a,BP=AP,AB^2=AP^2+BP^2,則AP=BP=√2/2a;

根據結論:AP=BP=√2/2a,BP⊥y軸,AC⊥x軸,則點P的坐標為(√2/2a,√2/2a);

2、證明:點P都在∠AOB的平分線上

過點P作PE⊥x軸,PF⊥y軸

根據題目中的條件:PE⊥x軸,PF⊥y軸,AC⊥BD,則∠PEA=∠PFB=∠PEO=∠APB=90°;

根據結論:∠PFB=∠PEO=90°,∠AOB=90°,則∠FPE=90°;

根據結論:∠FPE=∠APB=90°,∠FPE=∠BPE+∠BPF,∠APB=∠BPE+∠APE,則∠BPF=∠APE;

根據全等三角形的判定和結論:∠BPF=∠APE,∠PFB=∠PEA,BP=AP,則△BFP≌△AEP;

根據全等三角形的性質和結論:△BFP≌△AEP,則PE=PF;

根據角平分線的判定和結論:PE⊥x軸,PF⊥y軸,PE=PF,則點P在∠AOB的平分線上。

結語

解決本題的關鍵是利用正方形的性質得到線段、角度間的數量關係,通過構造全等三角形得到線段間的等量關係,進而證明到題目需要的結論。

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