數軸上的動點問題,是七年級非常重要的問題,也是困難題,學生遇上了它就一個字——「暈」.但這個知識點又不得不學,因為這個知識比較綜合,也比較抽象,是一類極為常見且重要的綜合題,對學生的綜合運用知識能力要求較高,涉及到「絕對值的幾何意義、數在數軸上的表示、行程問題」等,更是學習「數形結合」思想的第一步.動點問題
必備知識:
1.數軸上兩點之間的距離如何表示?
可用絕對值來表示,即兩點所表示的數差的絕對值.如,數軸上點A,B所表示的數是a,b,則AB=|a-b|或|b-a|.
2.數軸上一個動點如何字母來表示?
用有理數的加法或減法即可解決,就是起點所表示的數加上或減去動點運動的距離,向正方向用加,負方向用減.如,數軸上點A對應的數為-1,點P從A出發,以每秒2個單位長度的速度向右運動,設運動的時間是t,則點P所表示的數是-1+2t.
3.怎樣求數軸上任意兩點間的線段的中點?
兩點所表示的數相加的和除以2,如數軸上的點所表示的數是a,b,則線段AB的中點所表示的數是(a+b)/2.
策略方法:
解決動點問題首先要做到仔細理解題意,弄清運動的整個過程和圖形的變化,然後再根據運動過程展開分類討論畫出圖形,最後針對不同情況尋找等量關系列方程求解。
而對於建立在數軸上的動點問題來說,由於數軸本身的特點,這類問題常有兩種不同的解題思路。一種是根據「形」的關係來分析尋找等量關係,也就是利用各線段之間的數量關系列方程求解;另一種是從「數」的方面尋找等量關係,就是利用各點在數軸上表示的數之間存在的內在關系列方程。
類型1 數軸上的規律探究問題
招數:用由特殊到一般的思想
例1.(2018春鄞州區期末)如圖,A點的初始位置位於數軸上表示1的點,現對A點做如下移動:第1次向左移動3個單位長度至B點,第2次從B點向右移動6個單位長度至C點,第3次從C點向左移動9個單位長度至D點,第4次從D點向右移動12個單位長度至E點,…,依此類推.這樣第_____次移動到的點到原點的距離為2018.
分析:本題考查了數軸,以及用正負數可以表示具有相反意義的量,還考查了數軸上點的坐標變化和平移規律(左減右加),考查了一列數的規律探究.對這列數的奇數項、偶數項分別進行探究是解決這道題的關鍵.
根據數軸上點的坐標變化和平移規律(左減右加),分別求出點所對應的數,進而求出點到原點的距離;然後對奇數項、偶數項分別探究,找出其中的規律(相鄰兩數都相差3),寫出表達式就可解決問題.
【解答】:第1次點A向左移動3個單位長度至點B,則B表示的數,1﹣3=﹣2;
第2次從點B向右移動6個單位長度至點C,則C表示的數為﹣2+6=4;
第3次從點C向左移動9個單位長度至點D,則D表示的數為4﹣9=﹣5;
第4次從點D向右移動12個單位長度至點E,則點E表示的數為﹣5+12=7;
第5次從點E向左移動15個單位長度至點F,則F表示的數為7﹣15=﹣8;
…;
由以上數據可知,當移動次數為奇數時,點在數軸上所表示的數滿足:﹣1/2(3n+1),
當移動次數為偶數時,點在數軸上所表示的數滿足:1/2(3n+2),
當移動次數為奇數時,﹣1/2(3n+1)=﹣2018,n=1345,
當移動次數為偶數時,1/2(3n+2)=2018,n=4034/3(不合題意).
故答案為:1345.
感悟:數軸上一個點表示的數為a,向左運動b個單位後表示的數為a-b;向右運動b個單位後所表示的數為a+b。運用這一特徵探究變化規律時,要注意在循環往返運動過程中的方向變化。
類型2 數軸上距離問題
招數:用分類及數形結合思想
例2.(2017秋黃埔區期末)已知M、N在數軸上,M對應的數是﹣3,點N在M的右邊,且距M點4個單位長度,點P、Q是數軸上兩個動點;
(1)直接寫出點N所對應的數;
(2)當點P到點M、N的距離之和是5個單位時,點P所對應的數是多少?
(3)如果P、Q分別從點M、N出發,均沿數軸向左運動,點P每秒走2個單位長度,先出發5秒鐘,點Q每秒走3個單位長度,當P、Q兩點相距2個單位長度時,點P、Q對應的數各是多少?
【分析】本題考查了兩點間的距離和數軸.解題時,需要採用「分類討論」的數學思想.
(1)根據兩點間的距離公式即可求解;
(2)分兩種情況:①點P在點M的左邊;②點P在點N的右邊;進行討論即可求解;
(3)分兩種情況:①點P在點Q的左邊;②點P在點Q的右邊;進行討論即可求解.
【解答】(1)﹣3+4=1.
故點N所對應的數是1;
(2)(5﹣4)÷2=0.5,
①﹣3﹣0.5=﹣3.5,
②1+0.5=1.5.
故點P所對應的數是﹣3.5或1.5.
(3)①(4+2×5﹣2)÷(3﹣2)
=12÷1
=12(秒),
點P對應的數是﹣3﹣5×2﹣12×2=﹣37,點Q對應的數是﹣37+2=﹣35;
②(4+2×5+2)÷(3﹣2)
=16÷1
=16(秒);
點P對應的數是﹣3﹣5×2﹣16×2=﹣45,點Q對應的數是﹣45﹣2=﹣47.
類型3 數軸上行程問題
招數:方程及分類思想
例3.(2017秋越城區期末)如圖1,有A、B兩動點在線段MN上各自做不間斷往返勻速運動(即只要動點與線段MN的某一端點重合則立即轉身以同樣的速度向MN的另一端點運動,與端點重合之前動點運動方向、速度均不改變),已知A的速度為3米/秒,B的速度為2米/秒
(1)已知MN=100米,若B先從點M出發,當MB=5米時A從點M出發,A出發後經過_______秒與B第一次重合;
(2)已知MN=100米,若A、B同時從點M出發,經過_______秒A與B第一次重合;
(3)如圖2,若A、B同時從點M出發,A與B第一次重合於點E,第二次重合於點F,且EF=20米,設MN=s米,列方程求s.
【分析】考查了一元一次方程的應用和數軸,解題關鍵是要讀懂題目的意思,根據題目給出的條件,找出合適的等量關系列出方程,再求解.
(1)可設A出發後經過x秒與B第一次重合,根據等量關係:路程差=速度差×時間,列出方程求解即可;
(2)可設經過y秒A與B第一次重合,根據等量關係:路程和=速度和×時間,列出方程求解即可;
(3)由於若A、B同時從點M出發,A與B第一次重合共走了2個MN,第二次重合共走了4個MN,可得ME=2/(3+2)×2MN=4/5MN,MF=2MN﹣2/(3+2)×4MN=2/5MN,根據EF=20米,列出方程求解即可.
【解答】(1)設A出發後經過x秒與B第一次重合,依題意有
(3﹣2)x=5,解得x=5.
答:A出發後經過5秒與B第一次重合;
(2)設經過y秒A與B第一次重合,依題意有
(3+2)x=100×2,
解得x=40.
答:,經過40秒A與B第一次重合;
(3)由於若A、B同時從點M出發,A與B第一次重合共走了2個MN,第二次重合共走了4個MN,可得ME=2/(3+2)×2MN=4/5MN,MF=2MN﹣2/(3+2)×4MN=2/5MN,
依題意有:4/5s﹣2/5 s=20,
解得s=50.
答:s=50米.
筆者用這道題作為七級上期中考的複習題,特別是第(3)小題,學生要麼暈乎乎不會做,要麼就是用小學的競賽的算術法.用小學的競賽的算術法很多學生都無法理解,但是用「字母來表示動點的問題」來解決,這道題就顯得「 So easy」了.
類型4 數軸上新定義問題
招數:轉化,方程及分類思想
例4.(2017秋句容市期中)【閱讀理解】
點A、B、C為數軸上三點,如果點C在A、B之間且到A的距離是點C到B的距離3倍,那麼我們就稱點C是{ A,B }的奇點.
例如,如圖1,點A表示的數為﹣3,點B表示的數為1.表示0的點C到點A的距離是3,到點B的距離是1,那麼點C是{ A,B }的奇點;又如,表示﹣2的點D到點A的距離是1,到點B的距離是3,那麼點D就不是{A,B }的奇點,但點D是{B,A}的奇點.
【知識運用】
如圖2,M、N為數軸上兩點,點M所表示的數為﹣3,點N所表示的數為5.
(1)數______所表示的點是{ M,N}的奇點;數_______所表示的點是{N,M}的奇點;
(2)如圖3,A、B為數軸上兩點,點A所表示的數為﹣50,點B所表示的數為30.現有一動點P從點B出發向左運動,到達點A停止.P點運動到數軸上的什麼位置時,P、A和B中恰有一個點為其餘兩點的奇點?
【分析】本題考查了數軸及數軸上兩點的距離、動點問題,認真理解新定義:奇點表示的數是與前面的點A的距離是到後面的數B的距離的3倍,列式可得結果.
(1)根據定義發現:奇點表示的數到{ M,N}中,前面的點M是到後面的數N的距離的3倍,從而得出結論;根據定義發現:奇點表示的數到{N,M}中,前面的點N是到後面的數M的距離的3倍,從而得出結論;
(2)點A到點B的距離為6,由奇點的定義可知:分兩種情況列式:①PB=3PA;②PA=3PB;可以得出結論.
【解答】(1)5﹣(﹣3)=8,
8÷(3+1)=2,
5﹣2=3;
﹣3+2=﹣1.
故數3所表示的點是{ M,N}的奇點;數﹣1所表示的點是{N,M}的奇點;
(2)30﹣(﹣50)=80,80÷(3+1)=20,
30﹣20=10,﹣50+20=﹣30.
故P點運動到數軸上的﹣30或10位置時,P、A和B中恰有一個點為其餘兩點的奇點.
故答案為:3;﹣1.
最後總結幾句:
第一步,用字母表示動點在數軸上所表示的數;
第二步,根據題目的需要寫出有關該字母的代數式;
第三步,根據題目的意思列出方程,並解方程.
數學學習的精髓就是把「複雜問題」簡單化,在解決動點問題時,首先遇到的第一個困難就是分析不出動點的運動過程,空間想像力和邏輯分析能力都顯得不夠,而在解題時,尤其是在考試過程中遇到動點問題,我的建議是多動手,多畫幾個運動過程中的圖形,對於多個不同的運動時刻,按次序畫出多個圖形進行比較,往往可以看出動點的運動趨勢和圖形的整體變化過程,從而把握運動的全過程,為分類討論和計算做好準備。比如我們可以畫出特殊時間節點時刻的圖形,通過觀察比較尋找運動規律,而對動點運動時的一些特殊位置,比如兩點重合,或者某一點到達一個特殊位置等,更需要畫出圖形,這些特殊位置往往是進行分類討論的關鍵點。通過畫圖把握了運動的全過程,然後就可以根據不同情況進行分類討論,尋找等量關系列方程計算。這一步驟的關鍵是用代數式表示圖形中的各量,主要是圖中的各條線段長,最後尋找各線段之間的等量關係,列出方程求解。