
————初中知識回顧————
初中階段的動點問題主要為“動態(tài)幾何問題”。
所謂“動態(tài)幾何問題”是指題設(shè)圖形中存在一個或多個動點、動線、動面,它們在線段、射線或弧線上運動的一類開放性題目.動態(tài)幾何問題有兩個顯著特點:一是“動態(tài)”,常以圖形或圖象中點、線、面的運動(包括圖形的平移、翻折、旋轉(zhuǎn)、相似等圖形變換)為重要的構(gòu)圖背景;二是“綜合”,主要體現(xiàn)為三角形、四邊形等幾何知識與函數(shù)、方程等代數(shù)知識的綜合.
解決動點問題的關(guān)鍵是在認真審題的基礎(chǔ)上先做到靜中求動,根據(jù)題意畫一些不同運動時刻的圖形,想像從頭到尾的整個運動過程,對整個運動過程有一個初步的理解,理清運動過程中的各種情形;然后是做到動中取靜,畫出運動過程中各種情形的瞬間圖形,尋找變化的本質(zhì),或?qū)D中的相關(guān)線段代數(shù)化,轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題或方程問題解決.
————高中知識鏈接————
高中動點問題主要為求曲線的軌跡方程問題。
求點軌跡方程的方法
(1)直接法:從條件中直接尋找到的關(guān)系,列出方程后化簡即可
(2)代入法:所求點與某已知曲線上一點存在某種關(guān)系,則可根據(jù)條件用表示出,然后代入到所在曲線方程中,即可得到關(guān)于的方程
(3)定義法:從條件中能夠判斷出點的軌跡為學過的圖形,則可先判定軌跡形狀,再通過確定相關(guān)曲線的要素,求出曲線方程.常見的曲線特征及要素有:
① 圓:平面上到定點的距離等于定長的點的軌跡
直角→圓:若,則點在以為直徑的圓上[來源:學+科+網(wǎng)Z+X+X+K]
確定方程的要素:圓心坐標,半徑
② 橢圓:平面上到兩個定點的距離之和為常數(shù)(常數(shù)大于定點距離)的點的軌跡
確定方程的要素:距離和,定點距離
③ 雙曲線:平面上到兩個定點的距離之差的絕對值為常數(shù)(小于定點距離)的點的軌跡
注:若只是到兩定點的距離差為常數(shù)(小于定點距離),則為雙曲線的一支
確定方程的要素:距離差的絕對值,定點距離
④ 拋物線:平面上到一定點的距離與到一定直線的距離(定點在定直線外)相等的點的軌跡
確定方程的要素:焦準距:.若曲線位置位于標準位置(即標準方程的曲線),則通過準線方程或焦點坐標也可確定方程
【經(jīng)典題型】
初中經(jīng)典題型
1、如圖,在△ABC中,AB=BC=8,AO=BO,點M是射線CO上的一個動點,∠AOC=60°,則當△ABM為直角三角形時,AM的長為 .
【答案】或或4.
【分析】分三種情況討論:①當M在AB下方且∠AMB=90°時,②當M在AB上方且∠AMB=90°時,③當∠ABM=90°時,分別根據(jù)含30°直角三角形的性質(zhì)、直角三角形斜邊的中線的性質(zhì)或勾股定理,進行計算求解即可.
三角形,∴AM=AO=4;
如圖3,當∠ABM=90°時,∵∠BOM=∠AOC=60°,∴∠BMO=30°,∴MO=2BO=2×4=8,∴Rt△BOM中,BM==,∴Rt△ABM中,AM==.
綜上所述,當△ABM為直角三角形時,AM的長為或或4.故答案為:或或4.
【方法歸納】從點動的特殊情形入手,進行推理或判斷,再對一般情形作出猜想或判斷并證明.
2、如圖,在等腰△ABC中,AB=AC=4cm,∠B=30°,點P從點B出發(fā),以cm/s的速度沿BC方向運動到點C停止,同時點Q從點B出發(fā),以1cm/s的速度沿BA﹣AC方向運動到點C停止,若△BPQ的面積為y(cm2),運動時間為x(s),則下列最能反映y與x之間函數(shù)關(guān)系的圖象是( )
A. B.
C. D.
【答案】D.
【分析】作AH⊥BC于H,根據(jù)等腰三角形的性質(zhì)得BH=CH,利用∠B=30°可計算出AH=AB=2,BH=AH=,則BC=2BH=,利用速度公式可得點P從B點運動到C需4s,Q點運動到C需8s,然后分類討論:當0≤x≤4時,作QD⊥BC于D,如圖1,BQ=x,BP=x,DQ=BQ=x,利用三角形面積公式得到;當4<x≤8時,作QD⊥BC于D,如圖2,CQ=8﹣x,BP=,DQ=CQ=(8﹣x),利用三角形面積公式得,于是可得0≤x≤4時,函數(shù)圖象為拋物線的一部分,當4<x≤8時,函數(shù)圖象為線段,則易得答案為D.
△BDQ中,DQ=CQ=(8﹣x),∴y=?(8﹣x)?,即,綜上所述,.故選D.
【方法歸納】從點動的特殊情形入手,進行推理或判斷,再對一般情形作出猜想或判斷并證明.
3、如圖,矩形AOCB的頂點A、C分別位于x軸和y軸的正半軸上,線段OA、OC的長度滿足方程(OA>OC),直線y=kx+b分別與x軸、y軸交于M、N兩點,將△BCN沿直線BN折疊,點C恰好落在直線MN上的點D處,且tan∠CBD=.
(1)求點B的坐標;
(2)求直線BN的解析式;
(3)將直線BN以每秒1個單位長度的速度沿y軸向下平移,求直線BN掃過矩形AOCB的面積S關(guān)于運動的時間t(0<t≤13)的函數(shù)關(guān)系式.
【答案】(1)B(15,13);(2);(3).
【分析】(1)由非負數(shù)的性質(zhì)可求得x、y的值,則可求得B點坐標;(2)過D作EF⊥OA于點E,交CB于點F,由條件可求得D點坐標,且可求得=,結(jié)合DE∥ON,利用平行線分線段成比例可求得OM和ON的長,則可求得N點坐標,利用待定系數(shù)法可求得直線BN的解析式;(3)設(shè)直線BN平移后交y軸于點N′,交AB于點B′,當點N′在x軸上方時,可知S即為?BNN′B′的面積,當N′在y軸的負半軸上時,可用t表示出直線B′N′的解析式,設(shè)交x軸于點G,可用t表示出G點坐標,由S=S四邊形BNN′B′﹣S△OGN′,可分別得到S與t的函數(shù)關(guān)系式.
【解答】
(3)設(shè)直線BN平移后交y軸于點N′,交AB于點B′,分兩種情況討論:
①當點N′在x軸上方,即0<t≤8時,如圖2,由題意可知四邊形BNN′B′為平行四邊形,且NN′=t,∴S=NN′?OA=15t;
【方法歸納】按線動的位置進行分類,畫出各狀態(tài)圖形,利用這些等量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程來解決.
4、如圖1,在平面直角坐標系中,,直線MN分別與x軸、y軸交于點M(6,0),N(0,),等邊△ABC的頂點B與原點O重合,BC邊落在x軸正半軸上,點A恰好落在線段MN上,將等邊△ABC從圖l的位置沿x軸正方向以每秒l個單位長度的速度平移,邊AB,AC分別與線段MN交于點E,F(xiàn)(如圖2所示),設(shè)△ABC平移的時間為t(s).
(1)等邊△ABC的邊長為_______;
(2)在運動過程中,當t=_______時,MN垂直平分AB;
(3)若在△ABC開始平移的同時.點P從△ABC的頂點B出發(fā).以每秒2個單位長度的速度沿折線BA—AC運動.當點P運動到C時即停止運動.△ABC也隨之停止平移.
①當點P在線段BA上運動時,若△PEF與△MNO相似.求t的值;
②當點P在線段AC上運動時,設(shè),求S與t的函數(shù)關(guān)系式,并求出S的最大值及此時點P的坐標.
【答案】(1)3;(2)3;(3)①t=1或或;②S=,當t=時,△PEF的面積最大,最大值為,此時P(3,).
【分析】(1)根據(jù),∠OMN=30°和△ABC為等邊三角形,求證△OAM為直角三角形,然后即可得出答案.
(2)易知當點C與M重合時直線MN平分線段AB,此時OB=3,由此即可解決問題;
(3)①如圖1中,由題意BP=2t,BM=6﹣t,由△PEF與△MNO相似,可得=或=,即=或=,解方程即可解決問題;
②當P點在EF上方時,過P作PH⊥MN于H,如圖2中,構(gòu)建二次函數(shù)利用二次函數(shù)的性質(zhì)即可解決問題;
∵∠BAC=60°,∴EF=AE=t,當點P在EF下方時,PE=BE﹣BP=3﹣t,由,解得0≤t<,∵△PEF與△MNO相似,∴=或=,∴=或=,解得t=1或t=.
當點P在EF上方時,PE=BE﹣BP=t-3,∵△PEF與△MNO相似,∴=或=,∴=或=,解得t=或3.∵0≤t≤,且t-3>0,即<t≤,∴t=.
綜上所述,t=1或或.
②當P點在EF上方時,過P作PH⊥MN于H,如圖2中,由題意,EF=t,F(xiàn)C=MC=3﹣t,∠PFH=30°,∴PF=PC﹣CF=(6﹣2t)﹣(3﹣t)=3﹣t,∴PH=PF=,∴S=?EF?PH=×t×
【方法歸納】根據(jù)題意畫一些不同運動時刻的圖形,想象從頭到尾的整個運動過程,對整個運動過程有一個初步的理解,理清運動過程中的各種情形;然后是做到動中取靜,畫出運動過程中各種情形的瞬間圖形,尋找變化的本質(zhì),或?qū)D中的相關(guān)線段代數(shù)化,轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題或方程問題解決.
高中經(jīng)典題型
例1.如圖,已知線段上有一動點(異于),線段,且滿足(是大于且不等于的常數(shù)),則點的運動軌跡為( )
A. 圓的一部分 B. 橢圓的一部分 C. 雙曲線的一部分 D. 拋物線的一部分
【答案】B
例2.設(shè)點A到圖形C上每一個點的距離的最小值稱為點A到圖形C的距離.已知點A(1,0),圓C:x2+2x+y2=0,那么平面內(nèi)到圓C的距離與到點A的距離之差為1的點的軌跡是( )
A. 雙曲線的一支 B. 橢圓 C. 拋物線 D. 射線
【答案】D
【解析】圓的標準方程為,
如圖所示,設(shè)圓心坐標為,滿足題意的點為點,由題意有:
,則,
設(shè),結(jié)合幾何關(guān)系可知滿足題意的軌跡為射線.
本題選擇D選項.
例3.動點在曲線上移動,點和定點連線的中點為,則點的軌跡方程為( ).
A. B. C. D.
【答案】B
例4.點是圓上的動點,定點,線段的垂直平分線與直線的交點為,則點的軌跡方程是___.
【答案】
【解析】由垂直平分線的性質(zhì)有,所以,
又,根據(jù)雙曲線的定義,點Q的軌跡是C,F(xiàn)為焦點,以4為實軸長的雙曲線,
,,
所以點Q的軌跡方程是.
例5.已知直線過拋物線: 的焦點, 與交于, 兩點,過點, 分別作的切線,且交于點,則點的軌跡方程為________.
【答案】
,故原拋物線C相應的點P的軌跡方程為,故答案為.
例6.已知拋物線:的焦點為F,平行于x軸的兩條直線分別交C于A,B兩點,交C的準線于P,Q兩點.
(I)若F在線段AB上,R是PQ的中點,證明AR∥FQ;
(II)若△PQF的面積是△ABF的面積的兩倍,求AB中點的軌跡方程.
【答案】(I)詳見解析;(II).
【解析】由題設(shè).設(shè),則,且
.
記過兩點的直線為,則的方程為.
(I)由于在線段上,故.
記的斜率為,的斜率為,則
當與軸不垂直時,由可得.而,所以.
當與軸垂直時,與重合.所以,所求軌跡方程為.
【實戰(zhàn)演練】
————先作初中題 —— 夯實基礎(chǔ)————
A 組[來源:學+科+網(wǎng)Z+X+X+K]
如圖1,拋物線經(jīng)過A(,0)、B(0,﹣2)兩點,點C在y軸上,△ABC為等邊三角形,點D從點A出發(fā),沿AB方向以每秒2個單位長度的速度向終點B運動,設(shè)運動時間為t秒(t>0),過點D作DE⊥AC于點E,以DE為邊作矩形DEGF,使點F在x軸上,點G在AC或AC的延長線上.學科/-網(wǎng)
(1)求拋物線的解析式;
(2)將矩形DEGF沿GF所在直線翻折,得矩形D'E'GF,當點D的對稱點D'落在拋物線上時,求此時點D'的坐標;
(3)如圖2,在x軸上有一點M(,0),連接BM、CM,在點D的運動過程中,設(shè)矩形DEGF與四邊形ABMC重疊部分的面積為S,直接寫出S與t之間的函數(shù)關(guān)系式,并寫出自變量t的取值范圍.
【答案】(1);(2)D′(,);(3).
【分析】(1)把A、B的坐標代入拋物線的解析式求解即可;
(2)由等邊三角形的性質(zhì)可知∠BAC=60°,依據(jù)特殊銳角三角函數(shù)值可得到AE=t,DE=t,AF=t,然后再證明AD=DF=2t,過點D′作D′H⊥x軸與點H,接下來,再求得點D′的坐標,最后將點D′的坐標代入拋物線的解析式求解即可;
(3)當0<t≤時,S=ED?DF;當<t≤2時,S=矩形DEGF的面積﹣△CGN的面積.
∵∠D′FH=∠AFD=30°,∴D′H=D′F=t,F(xiàn)H=D′H=t,∴AH=AF+FH=t,∴OH=AH﹣AO=,∴D′(,t).
∴當0<t≤時,S=ED?DF= .
當<t≤2時,如圖3所示:
∵CG=AG﹣AC,∴CG=3t﹣4,∴GN=,∴S=ED?DF﹣CG?GN=﹣(3t﹣4)×(3t﹣4)=.
綜上所述,S與t的函數(shù)關(guān)系式為.
2、如圖,已知拋物線的圖象經(jīng)過點A(1,0),B(-3,0),與y軸交于點C,拋物線的頂點為D,對稱軸與x軸相交于點E,連接BD.
(1)求拋物線的解析式.
(2)若點P在直線BD上,當PE=PC時,求點P的坐標.
(3)在(2)的條件下,作PF⊥x軸于F,點M為x軸上一動點,N為直線PF上一動點,G為拋物線上一動點,當以點F,N,G,M四點為頂點的四邊形為正方形時,求點M的坐標.
【答案】(1);(2)P(﹣2,﹣2);(3)點M的坐標為(,0),(,0),(,0),(,0).
【分析】(1)利用待定系數(shù)法即可得出結(jié)論;
(2)先確定出點E的坐標,利用待定系數(shù)法得出直線BD的解析式,利用PC=PE建立方程即可求出a即可得出結(jié)論;
(3)設(shè)出點M的坐標,進而得出點G,N的坐標,利用FM=MG建立方程求解即可得出結(jié)論.
(﹣1,0),設(shè)直線BD的解析式為y=mx+n,∴,∴,∴直線BD的解析式為y=﹣2x﹣6,設(shè)點P(a,﹣2a﹣6).∵C(0,﹣3),E(﹣1,0),根據(jù)勾股定理得,PE2=(a+1)2+(﹣2a﹣6)2,PC2=a2+(﹣2a﹣6+3)2.∵PC=PE,∴(a+1)2+(﹣2a﹣6)2=a2+(﹣2a﹣6+3)2,∴a=﹣2,∴y=﹣2×(﹣2)﹣6=﹣2,∴P(﹣2,﹣2);
(3)如圖,作PF⊥x軸于F,∴F(﹣2,0).設(shè)M(d,0),∴G(d,d2+2d﹣3),N(﹣2,d2+2d﹣3).∵以點F,N,G,M四點為頂點的四邊形為正方形,必有FM=MG,∴|d+2|=|d2+2d﹣3|,∴d=或d=,∴點M的坐標為(,0),(,0),(,0),(,0).
3、如圖,直線l的解析式為y=﹣x+4,它與x軸和y軸分別相交于A,B兩點.平行于直線l的直線m從原點O出發(fā),沿x軸的正方向以每秒1個單位長度的速度運動.它與x軸和y軸分別相交于C,D兩點,運動時間為t秒(0≤t≤4),以CD為斜邊作等腰直角三角形CDE(E,O兩點分別在CD兩側(cè)).若△CDE和△OAB的重合部分的面積為S,則S與t之間的函數(shù)關(guān)系的圖象大致是( )
A. B.
C. D.
【答案】C.
【分析】分別求出0<t≤2和2<t≤4時,S與t的函數(shù)關(guān)系式即可爬判斷.
4、將一個直角三角形紙片ABO放置在平面直角坐標系中,點A(,0),點B(0,1),點O(0,0).P是邊AB上的一點(點P不與點A,B重合),沿著OP折疊該紙片,得點A的對應點A'.
(1)如圖①,當點A'在第一象限,且滿足A'B⊥OB時,求點A'的坐標;
(2)如圖②,當P為AB中點時,求A'B的長;
(3)當∠BPA'=30°時,求點P的坐標(直接寫出結(jié)果即可).
【答案】(1)(,1);(2)1;(3)點P的坐標為(,)或(,).
【分析】(1)由點A和B的坐標得出OA=,OB=1,由折疊的性質(zhì)得:OA'=OA=,由勾股定理求出A'B的值,即可得出點A'的坐標為(,1);(2)由勾股定理求出AB=2,證出OB=OP=BP,得出△BOP是等邊三角形,得出∠BOP=∠BPO=60°,求出∠OPA=120°,由折疊的性質(zhì)得:∠OPA'=∠OPA=120°,PA'=PA=1,證出OB∥PA',得出四邊形OPA'B是平行四邊形,即可得出A'B=OP=1;(3)分兩種情況:①點A'在y軸上,由SSS證明△OPA'≌△OPA,得出∠A'OP=∠AOP=∠AOB=45°,得出點P在∠AOB的平分線上,由待定系數(shù)法求出直線AB的解析式,即可得出點P的坐標;②由折疊的性質(zhì)得:∠A'=∠A=30°,OA'=OA,作出四邊形OAPA'是菱形,得出PA=OA=,作PM⊥OA于M,由直角三角形的性質(zhì)求出PM的長,把代入求出點P的縱坐標即可.
【解答】(1)∵點A(,0),點B(0,1),∴OA=,OB=1,由折疊的性質(zhì)得:OA'=OA=,∵A'B⊥OB,∴∠A'BO=90°,在Rt△A'OB中,A'B==,∴點A'的坐標為(,1);
①如圖③所示:點A'在y軸上,在△OPA'和△OPA中,∵OA′=OA,PA′=PA,OP=OP,∴△OPA'≌△OPA(SSS),∴∠A'OP=∠AOP=∠AOB=45°,∴點P在∠AOB的平分線上,設(shè)直線AB的解析式為y=kx+b,把點A(,0),點B(0,1)代入得:,解得:,∴直線AB的解析式為,∵P(x,y),∴,解得:x=,∴P(,);
②如圖④所示:由折疊的性質(zhì)得:∠A'=∠A=30°,OA'=OA,∵∠BPA'=30°,∴∠A'=∠A=∠BPA',∴OA'∥AP,PA'∥OA,∴四邊形OAPA'是菱形,∴PA=OA=,作PM⊥OA于M,如圖④所示:學/科+-網(wǎng)
∵∠A=30°,∴PM=PA=,把y=代入得: =,解得:x=,∴P(,);
綜上所述:當∠BPA'=30°時,點P的坐標為(,)或(,).
————再戰(zhàn)高中題 —— 能力提升————
B 組
1.到兩坐標軸的距離相等的動點的軌跡方程是( )
A. B. C. D.
【答案】D
2.斜率為的直線過拋物線焦點,交拋物線于,兩點,點為中點,作,垂足為,則下列結(jié)論中不正確的是( )
A.為定值 B.為定值 C.點的軌跡為圓的一部分 D.點的軌跡是圓的一部分
【答案】C
【解析】由題意知拋物線的焦點為,故直線的方程為,
由消去y整理得,
設(shè),則,
∴.
選項A中,,為定值.故A正確.
選項B中,,為定值,故B正確.
選項C中,由消去k得,故點的軌跡不是圓的一部分,所以C不正確.
選項D中,由于,直線過定點,所以點Q在以為直徑的圓上,故D正確.
綜上選C.
3.點P(4,-2)與圓x2+y2=4上任一點連線的中點的軌跡方程是( )
A. (x+2)2+(y-1)2=1 B. (x-2)2+(y+1)2=4
C. (x+4)2+(y-2)2=4 D. (x-2)2+(y+1)2=1
【答案】D
4.設(shè)為橢圓上任意一點,,,延長至點,使得,則點的軌跡方程為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】 為橢圓上任意一點,且A,B為焦點, ,
又,,所以點的軌跡方程為.
5.△ABC的頂點A(-5,0),B(5,0),△ABC的周長為22,則頂點C的軌跡方程是 ( )
A. B. C. D.
【答案】D
6.已知坐標平面上兩個定點,,動點滿足:.
(1)求點的軌跡方程,并說明軌跡是什么圖形;
(2)記(1)中的軌跡為,過點的直線被所截得的線段的長為,求直線的方程.
【答案】(1)見解析;(2).
【解析】分析:(1)直接利用,列出方程即可求出點M的軌跡方程,然后說明軌跡的形狀;
(2)設(shè)出直線方程,利用圓心到直線的距離,半徑與半弦長滿足的勾股定理,求出直線l的方程.
詳解:(1) 由得
化簡得:,軌跡為圓
(2)當直線的斜率不存在時,直線 符合題意;
當直線的斜率存在時,設(shè)的方程為:
由圓心到直線的距離等于得
此時直線的方程為:.
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這是一份2024年暑假初升高銜接數(shù)學講義學案 第13講 函數(shù)的單調(diào)性與最值,文件包含第13章函數(shù)的單調(diào)性與最值-2024年初升高數(shù)學銜接課程-教師版含解析doc、第13章函數(shù)的單調(diào)性與最值-2024年初升高數(shù)學銜接課程--學生版doc等2份學案配套教學資源,其中學案共18頁, 歡迎下載使用。
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