與動點運動軌跡有關的路徑長問題的解題剖析

2020-12-04 米粉老師說數學

歡迎來到百家號「米粉老師說數學」,初中幾何壓軸題型當中,點的運動路徑問題估計是最後一個專題,初三下學完《圓》章節之後,數學題中就會出現這些題型。點的運動軌跡問題,顧名思義,指的是求動點在自身運動或隨著圖形運動的路程,由於點的運動位置不確定,要刻畫並求出它的運動路徑,是解決這類題型的一大難點,今天,我們就如何確定動點的運動路線特點及求解方法做出交流與探討,與大家一起分享。

總體解題思路

極端情況考慮,抓住點運動的特殊位置,找出運動路線,再依題目條件解題;

解題技巧

抓住動點運動過程中的三個特殊位置點(起始位置、中途任意位置、結束位置),並把這三點連線,確定運動路線,再求出它的長度;

範例精講

例1.點P、Q是正方形ABCD邊AB和BC上的動點,且PQ=AB=8,若點Q從點B出發沿BC邊向點C運動,則點P隨之沿AB下滑,當B到達C點時停止運動,則點Q在B到C的運動過程中,PQ的中點O所經過的路徑長為_____

解析:很明顯,O點在以B為圓心,

BO(即PQ/2=AB/2=4)

為半徑的1/4圓上運動,

路徑長=1/4×2×4Л=2Л

例2.如圖,在扇形AOB中,OA、OB是,且OA=4,∠AOB=120°,點P是弧AB上一動點,連接AP、BP,分別作OC⊥PA於點C,OD⊥PB於點D,連接CD.(1)如圖1,在點P的移動過程中,線段CD的長是否會發生變化,若不發生變化,求出CD的長;若發生變化,請說明理由;(2)如圖2,若點M、N為弧AB的三等分點,點Q為△DOC的外心,當點P從點M運動到點N運動,點Q所經過的路徑長為__________.(直接寫出結果)

解析:(1)如圖3,連接OP,AB,

作OH⊥AB於點H。

∵OA=OB=OP,OC⊥PA,OD⊥PB,

∴C、D是中點,∴CD=AB/2,

AH=BH,∠AOH=60°,

∴CD=AH=2√3,

是定值,不會發生變化。

(2)如圖4,當P與M重合時,取OP的中點Q,

∵∠OCP=∠ODP=90°,

∴QO=QD=QC=OP/2,

∴點Q是△OCD的內心。

由圖5可知,當P從M運動到N點時,

Q的運動軌跡為以O為圓心,OQ為半徑,

圓心角∠QOQ`=40°的圓弧,

∴運動路徑長=40°÷360°×2Л×2=(4/9)Л.

例3. 如圖,正方形ABCD的邊長為4,點E,F分別從點A、D以相同的速度同時出發,點E從點A向點D運動,點F從D 向點C運動,點E運動到D點時,E、F停止運動,連接BE、AF相交於點G,連接CG,有下列結論:①AF⊥BE;②點G隨著點E、F的運動而運動,且點G的運動路徑的長度為Л;③線段DG的最小值為2√5-2;④當線段DG最小時,S△BCG=8+(8/5)√5,其中正確的命題有__________

解析:①先證△ABE≌△DAF(AAS),

可得∠ABE=∠DAF,

∵∠DAF+∠BAG=90°,

∴∠ABE+∠BAG=90°,

即AF⊥BE;

②∵∠AGB保持90°不變,

∴G點在以AB中點O為圓心,AO為半徑的圓弧,

由運動知,點E運動到點D時停止,

同時點F運動到點C,

∴點G的運動路徑是以AB為直徑的圓所在的圓弧所對的圓心角為90°,

∴長度為90Л×2÷180=Л.

③∵OG=AB/2=2,固定長,

∴要求DG最短,即求OG+DG最短,

當O、G、D在同一條直線上時,DG取最小值,

OD=2√5,

∴DG的最小值為OC﹣OG=2√5﹣2,

故③正確;

④過G作BC 垂線與AD相交相交於點M,與BC相交於點N,

∴GM//OA,∴GM:OA=DG:DO,

∴GM=2-0.4√5,∴GN=2+0.4√5,

∴S△BCG=4+0.4√5,

∴故④錯誤;

例4.(1)如圖.已知正三角形ABC的中心O,邊長為2,將其沿直線向右翻滾,當正三角形翻滾一周時,其中心O經過的路徑長是___________(2)如圖.已知正四邊形ABCD的中心O,邊長為2,將其沿直線向右翻滾,當正三角形翻滾一周時,其中心O經過的路徑長是___________

解析:(1)如圖2,O點的運動軌跡是三個半徑為(2/3)√3,

圓心角為120°的扇形,

所以路徑長=3×120÷360×2Л×(2/3)√3

=(4/3)√3Л.

(2)如圖2,O點的運動軌跡是四個半徑為√2 ,

圓心角為90°的扇形,

所以路徑長=4×90÷360×2Л×√2

=2√2Л

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