运动路径问题
运动路径长度问题

硬核:狙击2020中考数学重点/难点/热点想要对运动路径长度问题掌握得信手拈来,那么建议你对以下知识点进行提前学习会更好:1.《隐圆模型》2.《共顶点模型》-也可称“手拉手模型”3.《主从联动模型》-也可称“瓜豆原理模型”4.《旋转问题》—本系列的第二讲中所阐述的旋转相似模型此外,还需要明白的动点类型还有:5.线段垂直平分线——到线段两端点距离相等的动点一定在这条线段的垂直平分线上6.角平分线——到角两边距离相等的动点一定在这个角的角平分线上7.三角形中位线——动点到某条线的距离恒等于某平行线段的一半8.平行线分线段成比例——动点到某条线的距离与某平行线段成比例9.两平行线的性质——平行线间的距离,处处相等一、路径为圆弧型解题策略:①作出隐圆,找到圆心②作出半径,求出定长解题关键:通过《隐圆模型》中五种确定隐圆的基本条件作出隐圆,即可轻易得出结论.二、路径为直线型解题策略:①利用平行定距法或者角度固定法确定动点运动路径为直线型②确定动点的起点与终点,计算出路径长度即可解题关键:解题过程中常常出现中位线,平行线分线段成比例,相似证动角恒等于顶角等知识点三、路径为往返型解题策略:①通常为《主从联动模型》的衍生版②确定动点的起点与终点,感知运动过程中的变化③找出动点运动的最远点解题关键:解题过程中常常出现相似转线段长、《主从联动模型》中的滑动模型等【例题1】如图,等腰Rt△AOB中,∠AOB=90°,OA=,⊙O与AB相切,分别交OA、OB于N、M,以PB为直角边作等腰Rt△BPQ,点P在弧MN上由点M运动到点N,则点Q运动的路径长为()A.B.C.D.【例题2】已知⊙O,AB是直径,AB=4,弦CD⊥AB且过OB的中点,P是劣弧BC上一动点,DF垂直AP于F,则P从C运动到B的过程中,F运动的路径长度()A.πB.C.πD.2【例题3】如图,⊙O的半径为1,弦AB=1,点P为优弧AB上一动点,AC⊥AP交直线PB于点C,则△ABC的最大面积是.【例题4】如图,等腰Rt△ABC中,斜边AB的长为2,O为AB的中点,P为AC边上的动点,OQ⊥OP 交BC于点Q,M为PQ的中点,当点P从点A运动到点C时,点M所经过的路线长为()A. B. C.1 D.2【例题5】已知:如图1,平面直角坐标系中,点A的坐标是(0,6),点B在x轴上,且∠BAO=30°,点D是线段OA上的一点,以BD为边向下作等边△BDE.(1)如图2,当∠ODB=45°时,求证:OE平分∠BED.(2)如图3,当点E落在y轴上时,求出点E的坐标.(3)利用图1探究并说理:点D在y轴上从点A向点O滑动的过程中,点E也会在一条直线上滑动;并直接写出点E运动路径的长度.【例题6】如图,Rt△ABC中,BC=4,AC=8,Rt△ABC的斜边在x轴的正半轴上,点A与原点重合,随着顶点A由O点出发沿y轴的正半轴方向滑动,点B也沿着x轴向点O滑动,直到与点O重合时运动结束.在这个运动过程中,点C运动的路径长是.【例题7】如图1,已知抛物线y=x2+bx+c经过原点O,它的对称轴是直线x=2,动点P从抛物线的顶点A 出发,在对称轴上以每秒1个单位的速度向上运动,设动点P运动的时间为t杪,连结OP并延长交抛物线于点B,连结OA,AB.(1)求抛物线的函数解析式;(2)当△AOB为直角三角形时,求t的值;(3)如图2,⊙M为△AOB的外接圆,在点P的运动过程中,点M也随之运动变化,请你探究:在1≤t≤5时,求点M经过的路径长度.【例题8】如图,OM⊥ON,A、B分别为射线OM、ON上两个动点,且OA+OB=5,P为AB的中点.当B由点O向右移动时,点P移动的路径长为()A.2B.2C.D.5【例题9】如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,动点P从点A开始沿边AC向点C以1个单位长度的速度运动,动点Q从点C开始沿边CB向点B以每秒2个单位长度的速度运动,过点P作PD∥BC,交AB于点D,连接PQ分别从点A、C同时出发,当其中一点到达端点时,另一点也随之停止运动,设运动时间为t秒(t≥0),在整个运动过程中,求出线段PQ中点M所经过的路径长.【例题10】(1)如图1,已知AB=2,点D是等腰Rt△ABC斜边AC上一动点,以BD为一边向右下方作等边△BDE,当点D由点A运动到点C时,求点E运动的路径长;(2)如图2,已知AB=2,点D是等腰Rt△ABC斜边AC上一动点,以BD为一边向右下方作以E为直角顶点的等腰Rt△BDE,当点D由点A运动到点C时,求点E运动的路径长;(3)如图3,已知AB=2,点D是等腰Rt△ABC斜边AC上一动点,以BD为一边向右下方作以D为直角顶点的等腰Rt△BDE,当点D由点A运动到点C时,求点E运动的路径长;(4)如图4,已知AB=2,点D是等腰Rt△ABC斜边AC上一动点,以BD为一边向右下方作以D为直顶点的等腰△BDE,且∠BDE=120°,当点D由点A运动到点C时,求点E运动的路径长;【例题11】如图,已知扇形AOB中,OA=3,∠AOB=120°,C是在上的动点.以BC为边作正方形BCDE,当点C从点A移动至点B时,点D经过的路径长是________.1.如图,在等腰Rt△ABC中,AC=BC=,点P在以斜边AB为直径的半圆上,M为PC的中点,当点P沿半圆从点A运动至点B时,点M运动的路径长是.2.已知线段AB=8,C、D是AB上两点,且AC=2,BD=4,P是线段CD上一动点,在AB同侧分别作等腰三角形APE和等腰三角形PBF,M为线段EF的中点,若∠AEP=∠BFP,则当点P由点C移动到点D时,点M移动的路径长度为.3.已知线段AB=10,P是线段AB上一动点,在AB同侧分别作等边三角形APE和等边三角形PBF,G为线段EF的中点,点P由点A移动到点B时,G点移动的路径长度为.4.如图,AB为⊙O的直径,AB=3,弧AC的度数是60°,P为弧BC上一动点,延长AP到点Q,使AP•AQ =AB2.若点P由B运动到C,则点Q运动的路径长为.5.如图,矩形ABCD中,AB=4,AD=6,点E在边AD上,且AE:ED=1:2.动点P从点A出发,沿AB 运动到点B停止.过点E作EF⊥PE交射线BC于点F.设点M是线段EF的中点,则在点P运动的整个过程中,点M的运动路径长为________.6.等边三角形ABC的边长为2,在AC,BC边上各有一个动点E,F,满足AE=CF,连接AF,BE相交于点P.(1)∠APB的度数;(2)当E从点A运动到点C时,试求点P经过的路径长;(3)连结CP,直接写出CP长度的最小值.7.如图,AB为半圆O的直径,AB=2,C,D为半圆上两个动点(D在C右侧),且满足∠COD=60°,连结AD,BC相交于点P若点C从A出发按顺时针方向运动,当点D与B重合时运动停止,则点P所经过的路径长为________.8.如图,A(﹣3,0),B(0,3),C(﹣1,4),P,C,M按逆时针顺序排列,动点P在线段AB上,∠C =90°,∠CPM=30°,请求出当P点从A运动到B点时,点M运动的路径时什么?并求出M点运动路径长度.9.如图,矩形ABCD中,AB=6,BC=6,动点P从点A出发,以每秒个单位长度的速度沿线段AD 运动,动点Q从点D出发,以每秒2个单位长度的速度沿折线段D﹣O﹣C运动,已知P、Q同时开始移动,当动点P到达D点时,P、Q同时停止运动.设运动时间为t秒.(1)当t=1秒时,求动点P、Q之间的距离;(2)若动点P、Q之间的距离为4个单位长度,求t的值;(3)若线段PQ的中点为M,在整个运动过程中;直接写出点M运动路径的长度为.10.(2019秋•江岸区校级月考)如图,正△ABC中,AB=2,AD⊥BC于D,P,Q分别是AB,BC上的动点,且PQ=AD,点M在PQ的右上方且PM=QM,∠M=120°,当P从点A运动到点B时,M运动的路径长为.(看成固定三角板滑动处理/或反其道而行之)11.如图,在四边形ABCD中,∠C=60°,∠A=30°,CD=BC.(1)求∠B+∠D的度数.(2)连接AC,探究AD,AB,AC三者之间的数量关系,并说明理由.(3)若BC=2,点E在四边形ABCD内部运动,且满足DE2=CE2+BE2,求点E运动路径的长度.12.已知在扇形AOB中,圆心角∠AOB=120°,半径OA=OB=8.(1)如图1,过点O作OE⊥OB,交弧AB于点E,再过点E作EF⊥OA于点F,则FO的长是,∠FEO=°;(2)如图2,设点P为弧AB上的动点,过点P作PM⊥OA于点M,PN⊥OB于点N,点M,N分别在半径OA,OB上,连接MN,则①求点P运动的路径长是多少?②MN的长度是否是定值?如果是,请求出这个定值;若不是,请说明理由;(3)在(2)中的条件下,若点D是△PMN的外心,直接写出点D运动的路经长.13.如图,AB为⊙O的直径,且AB=4,点C在半圆上,OC⊥AB,垂足为点O,P为半圆上任意一点,过P点作PE⊥OC于点E,设△OPE的内心为M,连接OM、PM.(1)求∠OMP的度数;(2)当点P在半圆上从点B运动到点A时,求内心M所经过的路径长.14.(2019•兴化市模拟)正方形ABCD的边长为4,P为BC边上的动点,连接AP,作PQ⊥PA交CD边于点Q.当点P从B运动到C时,线段AQ的中点M所经过的路径长()A.2B.1C.4D.15.(2019•武汉模拟)如图,半径为2cm,圆心角为90°的扇形OAB的弧AB上有一运动的点P,从点P 向半径OA引垂线PH交OA于点H.设△OPH的内心为I,当点P在弧AB上从点A运动到点B时,内心I所经过的路径长为()A.πB.πC.πD.π16.如图,BC是⊙O的直径,BC=4,M、N是半圆上不与B、C重合的两点,且∠MON=120°,△ABC的内心为E点,当点A在上从点M运动到点N时,点E运动的路径长是()A.B.C.D.17.(2020•河北模拟)如图,在正方形ABCD中,AB=1,P是边BC上的一个动点,由点B开始运动,运动到C停止.连接AP,以AP为直角边向右侧作等腰直角三角形,另一个顶点为Q.则点P从B运动到C的过程中,点Q的运动路径长为()A.πB.C.D.118.无论a取什么实数,点P(a﹣1,2a﹣3)都在直线l上.Q(m,n)是直线l上的点,则(2m﹣n+3)2的值等于.19.如图,已知点C是以AB为直径的半圆的中点,D为弧AC上任意一点,过点C作CE⊥BD于点E,连接AE,若AB=4,则AE的最小值为.20.如图,正方形OABC的边长为2,以O为圆心,EF为直径的半圆经过点A,连接AE,CF相交于点P,将正方形OABC从OA与OF重合的位置开始,绕着点O逆时针旋转90°,交点P运动的路径长是.21.如图,在平面直角坐标系中,点A(8,0),点P(0,m),将线段PA绕着点P逆时针旋转90°,得到线段PB,连接AB,OB,则BO+BA的最小值为.22.如图,P为边长为2的正方形ABCD的边BC上一动点,将线段DP绕P逆时针旋转90°得到线段PE (E为D的对应点),M为线段PE的中点,当点P从点C运动到点B的过程中,点M的运动路径长为____________.23.等边△ABC的边长为18,在AC,BC边上各取一点D,E,连接AE,BD相交于点P,若AE=BD,当D从点A运动到点C时,点P所经过的路径长为.24.(2020•武汉模拟)如图,定直线l经过圆心O,P是半径OA上一动点,AC⊥l于点C,当半径OA绕着点O旋转时,总有OP=OC,若OA绕点O旋转60°时,P、A两点的运动路径长的比值是.25.如图,已知正方形ABCD的边长为4,点P是AB边上一个动点,连接CP,过点P作PC的垂线交AD 于点E,以PE为边作正方形PEFG,顶点G在线段PC上,对角线EG、PF相交于点O.(1)若AP=1,则AE=;(2)①求证:点O一定在△APE的外接圆上;②当点P从点A运动到点B时,点O也随之运动,求点O经过的路径长;(3)在点P从点A到点B的运动过程中,△APE的外接圆的圆心也随之运动,求该圆心到AB边的距离的最大值.26.如图,正方形ABCD的边长为2,动点E从点A出发,沿边AB﹣BC向终点C运动,以DE为边作正方形DEFG(点D、E、F、G按顺时针方向排列).设点E运动速度为每秒1个单位,运动的时间为x秒.(1)如图1,当点E在AB上时,求证:点G在直线BC上;(2)设正方形ABCD与正方形DEFG重叠部分的面积为S,求S与x之间的函数关系式;(3)直接写出整个运动过程中,点F经过的路径长.。
行程问题的知识点归纳

行程问题的知识点归纳行程问题是一种经典的数学问题,它涉及到物体或人在某个空间中移动的路径、速度、时间等概念。
行程问题在现实生活中有着广泛的应用,如交通规划、物流运输、行程安排等。
下面将对行程问题的知识点进行归纳和总结。
一、基本概念1. 距离:距离是指物体或人在空间中移动的直线距离。
2. 速度:速度是指物体或人在单位时间内移动的距离。
3. 时间:时间是指物体或人移动所需的时间。
4. 速度、时间和距离之间的关系:距离= 速度×时间。
二、行程问题的分类1. 直线行程问题:物体或人在一条直线上移动,涉及到相遇、追及、环形跑道等问题。
2. 曲线行程问题:物体或人在一条曲线上移动,涉及到最短路径、时间最少等问题。
3. 综合行程问题:结合了直线和曲线行程问题,涉及到行程安排、交通规划等问题。
三、解题思路和方法1. 画图分析:通过画图的方式将问题可视化,帮助理解问题的本质和规律。
2. 方程求解:根据速度、时间和距离之间的关系,建立方程求解。
3. 逻辑推理:根据题目中的条件和规律,进行逻辑推理,得出结论。
四、知识点归纳1. 相遇问题:两个物体或人在同一直线上相对运动,求相遇时的距离和时间。
2. 追及问题:两个物体或人在同一直线上相对运动,一个追赶另一个,求追及时的距离和时间。
3. 环形跑道问题:两个或多个物体或人在同一直线上同向运动,求再次相遇所需的时间和距离。
4. 最短路径问题:在平面或曲面上,求两个点之间的最短路径和时间。
5. 时间最少问题:在给定路径和速度的情况下,求最少所需的时间。
6. 行程安排问题:在给定多个任务和时间限制的情况下,如何合理安排行程,使得完成任务的总时间最短。
7. 交通规划问题:在给定道路网络和交通流量的情况下,如何规划路线,使得运输效率最高,交通拥堵最小。
8. 流水行船问题:在河流中,船只顺流而下或逆流而上,求船行的速度、时间和距离之间的关系。
9. 火车过桥问题:火车过桥时,求火车和桥的长度、速度之间的关系,以及火车过桥所需的时间。
2020年中考数学二轮核心考点讲解第12讲运动路径长度问题解析版

【中考数学二轮核心考点讲解】第12讲运动路径长度问题想要对运动路径长度问题掌握得信手拈来,那么建议你对以下知识点进行提前学习会更好:1.《隐圆模型》2.《共顶点模型》-也可称“手拉手模型”3.《主从联动模型》-也可称“瓜豆原理模型”4.《旋转问题》—本系列的第二讲中所阐述的旋转相似模型此外,还需要明白的动点类型还有:5.线段垂直平分线——到线段两端点距离相等的动点一定在这条线段的垂直平分线上6.角平分线——到角两边距离相等的动点一定在这个角的角平分线上7.三角形中位线——动点到某条线的距离恒等于某平行线段的一半8.平行线分线段成比例——动点到某条线的距离与某平行线段成比例9.两平行线的性质——平行线间的距离,处处相等一、路径为圆弧型解题策略:①作出隐圆,找到圆心②作出半径,求出定长解题关键:通过《隐圆模型》中五种确定隐圆的基本条件作出隐圆,即可轻易得出结论. 二、路径为直线型解题策略:①利用平行定距法或者角度固定法确定动点运动路径为直线型②确定动点的起点与终点,计算出路径长度即可解题关键:解题过程中常常出现中位线,平行线分线段成比例,相似证动角恒等于顶角等知识点三、路径为往返型解题策略:①通常为《主从联动模型》的衍生版②确定动点的起点与终点,感知运动过程中的变化③找出动点运动的最远点解题关键:解题过程中常常出现相似转线段长、《主从联动模型》中的滑动模型等【例题1】如图,等腰Rt△AOB中,∠AOB=90°,OA=,⊙O与AB相切,分别交OA、OB于N、M,以PB为直角边作等腰Rt△BPQ,点P在弧MN上由点M运动到点N,则点Q运动的路径长为()A.B.C.D.【分析】解题标签:《共顶点模型》中的旋转相似、《隐圆模型》中的动点定长模型、《主从联动模型》【解析】如图,连接OP,AQ,设⊙O与AB相切于C,连接OC,则OC⊥AB,∵OA=OB,∠AOB=90°,OB=,∴AB=2,OP=OC=AB=,∵△ABO和△QBP均为等腰直角三角形,∴=,∠ABO=∠QBP=45°,∴=,∠ABQ=∠OBP,∴△ABQ∽△OBP,∴∠BAQ=∠BOP,=,即=,∴AQ=,又∵点P在弧MN上由点M运动到点N,∴0°≤∠BOP≤90°,∴0°≤∠BAQ≤90°,∴点Q的运动轨迹为以A为圆心,AQ长为半径,圆心角为90°的扇形的圆弧,∴点Q运动的路径长为=,故选:D.[本题用《主从联动模型》来接替会更快得到结果]【例题2】已知⊙O,AB是直径,AB=4,弦CD⊥AB且过OB的中点,P是劣弧BC上一动点,DF垂直AP于F,则P从C运动到B的过程中,F运动的路径长度()A.πB.C.πD.2【分析】解题标签:“定边对直角”确定隐圆模型【解析】作DQ⊥AC于Q,如图,当P点在C点时,F点与Q重合;当P点在B点时,F点与E点重合,∵∠AFD=90°,∴点F在以AD为直径的圆上,∴点F运动的路径为,∵弦CD⊥AB且过OB的中点,∴OE=OD,CE=DE=,AC=AC=2,∴∠DOE=60°,∴∠DAC=60°,∴△ACD为等边三角形,∴MQ和ME为中位线,∴MQ=,∠QME=60°,∴F运动的路径长度==.故选:A.【例题3】如图,⊙O的半径为1,弦AB=1,点P为优弧AB上一动点,AC⊥AP交直线PB于点C,则△ABC的最大面积是.【分析】解题标签:“定边对定角”确定隐圆模型【解析】连结OA、OB,作△ABC的外接圆D,如图1,∵OA=OB=1,AB=1,∴△OAB为等边三角形,∴∠AOB=60°,∴∠APB=∠AOB=30°,∵AC⊥AP,∴∠C=60°,∵AB=1,要使△ABC的最大面积,则点C到AB的距离最大,∵∠ACB=60°,点C在⊙D上,∴∠ADB=120°,如图2,当点C优弧AB的中点时,点C到AB的距离最大,此时△ABC为等边三角形,且面积为AB2=,∴△ABC的最大面积为.故答案为:.【例题4】如图,等腰Rt△ABC中,斜边AB的长为2,O为AB的中点,P为AC边上的动点,OQ⊥OP 交BC于点Q,M为PQ的中点,当点P从点A运动到点C时,点M所经过的路线长为()A. B. C. 1 D. 2【分析】解题标签:“线段垂直平分线”产生“平行定距型”【解析】连接OC,作PE⊥AB于E,MH⊥AB于H,QF⊥AB于F,如图,∵△ACB为到等腰直角三角形,∴AC=BC= AB= ,∠A=∠B=45°,∵O为AB的中点,∴OC⊥AB,OC平分∠ACB,OC=OA=OB=1,∴∠OCB=45°,∵∠POQ=90°,∠COA=90°,∴∠AOP=∠COQ,在Rt△AOP和△COQ中,∴Rt△AOP≌△COQ,∴AP=CQ,易得△APE和△BFQ都为等腰直角三角形,∴PE=22AP=22CQ,QF=22BQ,∴PE+QF=22(CQ+BQ)=22BC=2×22=1,∵M点为PQ的中点,∴MH为梯形PEFQ的中位线,∴MH=12(PE+QF)=12,即点M到AB的距离为12,而CO=1,∴点M的运动路线为△ABC的中位线,∴当点P从点A运动到点C时,点M所经过的路线长=12AB=1,故答案为:C.[或连接OM,CM,点M运动路径为线段OC中垂线]【例题5】已知:如图1,平面直角坐标系中,点A的坐标是(0,6),点B在x轴上,且∠BAO=30°,点D是线段OA上的一点,以BD为边向下作等边△BDE.(1)如图2,当∠ODB=45°时,求证:OE平分∠BED.(2)如图3,当点E落在y轴上时,求出点E的坐标.(3)利用图1探究并说理:点D在y轴上从点A向点O滑动的过程中,点E也会在一条直线上滑动;并直接写出点E运动路径的长度.【分析】解题标签:“共顶点模型”、“全等或相似转固定角度法确定动点的直线运动”【解析】(1)∵∠ODB=45°,∠AOB=90°,∴∠OBD=∠ODB=45°,∴OD=OB,∵△BDE是等边三角形,∴DE=BE,在△DOE和△BOE中,,∴△DOE≌△BOE(SSS),∴∠DEO=∠BEO,即OE平分∠BED;(2)∵△BOE是等边三角形,∴∠EDB=60°,∵OB⊥DE,设OD=x,则OE=x,∵∠BAO=30°,∠AOB=90°,∴∠DBO=∠ABD=∠BAO=30°,∴BD=2OD=2x,AD=BD=2x,∵OA=AD+OD=3x=6,解得,x=2,∴E(0,﹣2);(3)如图1,在x轴上取点C,使BC=BA,连接CE,∵∠ABD+∠OBD=∠CBE+∠OBD=60°,∴∠ABD=∠CBE,在△ABD和△CBE中,,∴△ABD≌△CBE(SAS),∴∠BCE=∠BAO=30°,∴当D在OA上滑动时,点E总在与x轴夹角为30°的直线CE上滑动,如图可知,点E运动路径的长度为6.【例题6】如图,Rt△ABC中,BC=4,AC=8,Rt△ABC的斜边在x轴的正半轴上,点A与原点重合,随着顶点A由O点出发沿y轴的正半轴方向滑动,点B也沿着x轴向点O滑动,直到与点O重合时运动结束.在这个运动过程中,点C运动的路径长是8﹣12.【分析】解题标签:“运动路径为来回型”【解析】①当A从O到现在的点A处时,如图2,此时C′A⊥y轴,点C运动的路径长是CC′的长,∴AC′=OC=8,∵AC′∥OB,∴∠AC′O=∠COB,∴cos∠AC′O=cos∠COB==,∴=,∴OC′=4,∴CC′=4﹣8;②当A再继续向上移动,直到点B与O重合时,如图3,此时点C运动的路径是从C′到C,长是CC′,CC′=OC′﹣BC=4﹣4,综上所述,点C运动的路径长是:4﹣8+4﹣4=8﹣12;故答案为:8﹣12.【例题7】如图1,已知抛物线y=x2+bx+c经过原点O,它的对称轴是直线x=2,动点P从抛物线的顶点A 出发,在对称轴上以每秒1个单位的速度向上运动,设动点P运动的时间为t杪,连结OP并延长交抛物线于点B,连结OA,AB.(1)求抛物线的函数解析式;(2)当△AOB为直角三角形时,求t的值;(3)如图2,⊙M为△AOB的外接圆,在点P的运动过程中,点M也随之运动变化,请你探究:在1≤t≤5时,求点M经过的路径长度.【分析】解题标签:“运动路径为来回型”【解析】(1)∵抛物线y=x2+bx+c经过原点O,且对称轴是直线x=2,∴c=0,﹣=2,则b=﹣4、c=0,∴抛物线解析式为y=x2﹣4x;(2)设点B(a,a2﹣4a),∵y=x2﹣4x=(x﹣2)2﹣4,∴点A(2,﹣4),则OA2=22+42=20、OB2=a2+(a2﹣4a)2、AB2=(a﹣2)2+(a2﹣4a+4)2,①若OB2=OA2+AB2,则a2+(a2﹣4a)2=20+(a﹣2)2+(a2﹣4a+4)2,解得a=2(舍)或a=,∴B(,﹣),则直线OB解析式为y=﹣x,当x=2时,y=﹣3,即P(2,﹣3),∴t=(﹣3+4)÷1=1;②若AB2=OA2+OB2,则(a﹣2)2+(a2﹣4a+4)2=20+a2+(a2﹣4a)2,解得a=0(舍)或a=,∴B(,),则直线OB解析式为y=x,当x=2时,y=1,即P(2,1),∴t=[1﹣(﹣4)]÷1=5;③若OA2=AB2+OB2,则20=(a﹣2)2+(a2﹣4a+4)2+a2+(a2﹣4a)2,整理,得:a3﹣8a2+21a﹣18=0,a3﹣3a2﹣5a2+15a+6a﹣18=0,a2(a﹣3)﹣5a(a﹣3)+6(a﹣3)=0,(a﹣3)(a2﹣5a+6)=0,(a﹣3)2(a﹣2)=0,则a=3或a=2(舍),∴B(3,﹣3),∴直线OB解析式为y=﹣x,当x=2时,y=﹣2,即P(2,﹣2),∴t=[﹣2﹣(﹣4)]÷1=2;综上,当△AOB为直角三角形时,t的值为1或2或5.(3)∵⊙M为△AOB的外接圆,∴点M在线段OA的中垂线上,∴当1≤t≤5时,点M的运动路径是在线段OA中垂线上的一条线段,当t=1时,如图1,由(2)知∠OAB=90°,∴此时Rt△OAB的外接圆圆心M是OB的中点,∵B(,﹣),∴M(,﹣);当t=5时,如图2,由(2)知,∠AOB=90°,∴此时Rt△OAB的外接圆圆心M是AB的中点,∵B(,)、A(2,﹣4),∴M(,﹣);当t=2时,如图3,由(2)知,∠OBA=90°,∴此时Rt△OAB的外接圆圆心M是OA的中点,∵A(2,﹣4),∴M(1,﹣2);则点M经过的路径长度为=.【例题8】如图,OM⊥ON,A、B分别为射线OM、ON上两个动点,且OA+OB=5,P为AB的中点.当B由点O向右移动时,点P移动的路径长为()A.2B.2C.D.5【分析】解题标签:“利用解析法计算几何路径长”【解析】建立如图坐标系.设OB=t,则OA=5﹣t,∴B(t,0),A(0,5﹣t),∵AP=PB,∴P(,),令x=,y=,消去t得到,y=﹣x+(0≤x≤),∴点P的运动轨迹是线段HK,H(0,),K(,0),∴点P的运动路径的长为=,故选:C.【例题9】如图1,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,动点P从点A开始沿边AC向点C以1个单位长度的速度运动,动点Q从点C开始沿边CB向点B以每秒2个单位长度的速度运动,过点P作PD∥BC,交AB于点D,连接PQ分别从点A、C同时出发,当其中一点到达端点时,另一点也随之停止运动,设运动时间为t秒(t≥0),在整个运动过程中,求出线段PQ中点M所经过的路径长.【分析】解题标签:“利用解析法计算几何路径长”【解析】如图2,以C为原点,以AC所在的直线为x轴,建立平面直角坐标系.依题意,可知0≤t≤4,当t=0时,点M1的坐标为(3,0),当t=4时点M2的坐标为(1,4).设直线M1M2的解析式为y=kx+b,∴,解得,∴直线M1M2的解析式为y=-2x+6.∵点Q(0,2t),P(6-t,0)∴在运动过程中,线段PQ中点M3的坐标(,t).把x= 代入y=-2x+6得y=-2×+6=t,∴点M3在直线M1M2上.过点M2作M2N⊥x轴于点N,则M2N=4,M1N=2.∴M1M2=2∴线段PQ中点M所经过的路径长为2 单位长度.【例题10】(1)如图1,已知AB=2,点D是等腰Rt△ABC斜边AC上一动点,以BD为一边向右下方作等边△BDE,当点D由点A运动到点C时,求点E运动的路径长;(2)如图2,已知AB=2,点D是等腰Rt△ABC斜边AC上一动点,以BD为一边向右下方作以E为直角顶点的等腰Rt△BDE,当点D由点A运动到点C时,求点E运动的路径长;(3)如图3,已知AB=2,点D是等腰Rt△ABC斜边AC上一动点,以BD为一边向右下方作以D为直角顶点的等腰Rt△BDE,当点D由点A运动到点C时,求点E运动的路径长;(4)如图4,已知AB=2,点D是等腰Rt△ABC斜边AC上一动点,以BD为一边向右下方作以D为直顶点的等腰△BDE,且∠BDE=120°,当点D由点A运动到点C时,求点E运动的路径长;【分析】解题标签:“主从联动模型”【解析】22;2;4;26【例题11】如图,已知扇形AOB中,OA=3,∠AOB=120°,C是在上的动点.以BC为边作正方形BCDE,当点C从点A移动至点B时,点D经过的路径长是________.【分析】解题标签:“定边对定角”确定隐圆模型、主从联动模型【解析】如图所示,易得点D的运动轨迹的长为=2 π.1.如图,在等腰Rt△ABC中,AC=BC=,点P在以斜边AB为直径的半圆上,M为PC的中点,当点P沿半圆从点A运动至点B时,点M运动的路径长是.【解析】如图,连接OP,OC,取OC的中点K,连接MK.∵AC=BC=,∠ACB=90°,∴AB==2,∴OP=AB=1,∵CM=MP,CK=OK,∴MK=OP=,∴当点P沿半圆从点A运动至点B时,点M运动的路径是以K为圆心,长为半径的半圆,∴点M运动的路径长=•2•π•=,故答案为.2.已知线段AB=8,C、D是AB上两点,且AC=2,BD=4,P是线段CD上一动点,在AB同侧分别作等腰三角形APE和等腰三角形PBF,M为线段EF的中点,若∠AEP=∠BFP,则当点P由点C移动到点D时,点M移动的路径长度为4﹣3.【解析】如图,分别延长AE、BF交于点H.∵△APE和△PBF都是等腰三角形,且∠AEP=∠BFP∵∠A=∠FPB,∴AH∥PF,同理,BH∥PE,∴四边形EPFH为平行四边形,∴EF与HP互相平分.∵M为EF的中点,∴M为PH中点,即在P的运动过程中,M始终为PH的中点,所以M的运行轨迹为三角形HCD的中位线QN.∵CD=AB﹣AC﹣BD=8﹣6,∴QN=CD=4﹣3,即M的移动路径长为4﹣3.故答案是:4﹣3.3.已知线段AB=10,P是线段AB上一动点,在AB同侧分别作等边三角形APE和等边三角形PBF,G为线段EF的中点,点P由点A移动到点B时,G点移动的路径长度为5.【解析】如图,分别延长AE、BF交于点H,∵∠A=∠FPB=60°,∴AH∥PF,∵∠B=∠EP A=60°,∴BH∥PE,∴四边形EPFH为平行四边形,∴EF与HP互相平分.∵G为EF的中点,∴G正好为PH中点,即在P的运动过程中,G始终为PH的中点,所以G的运行轨迹为△HAB的中位线MN.∴MN=AB=5,即G的移动路径长为5.故答案为:54.如图,AB为⊙O的直径,AB=3,弧AC的度数是60°,P为弧BC上一动点,延长AP到点Q,使AP•AQ=AB2.若点P由B运动到C,则点Q运动的路径长为3.【解析】连接BQ,如图,∵AB为⊙O的直径,∴∠APB=90°,∵AP•AQ=AB2.即=,而∠BAP=∠QAB,∴△ABP∽△AQB,∴∠ABQ=∠APB=90°,∴BQ为⊙O的切线,点Q运动的路径长为切线长,∵弧AC的度数是60°,∴∠AOC=60°,∴∠OAC=60°,当点P在C点时,∠BAQ=60°,∴BQ=AB=3,即点P由B运动到C,则点Q运动的路径长为3.故答案为3.5.如图,矩形ABCD中,AB=4,AD=6,点E在边AD上,且AE:ED=1:2.动点P 从点A出发,沿AB 运动到点B停止.过点E作EF⊥PE交射线BC于点F.设点M是线段EF的中点,则在点P运动的整个过程中,点M的运动路径长为________.【答案】4【解析】如图所示:过点M作GH⊥AD.∵AD∥CB,GH⊥AD,∴GH⊥BC.在△EGM和△FHM中,∴△EGM≌△FHM.∴MG=MH.∴点M的轨迹是一条平行于BC的线段当点P与A重合时,BF1=AE=2,当点P与点B重合时,∠F2+∠EBF1=90∘,∠BEF1+∠EBF1=90∘,∴∠F2=∠EBF1.∵∠EF1B=∠EF1F2,∴△EF1B∽△∠EF1F2.∴,即∴F1F2=8,∵M1M2是△EF1F2的中位线,∴M1M2= F1F2=4.故答案为:4.6.等边三角形ABC的边长为2,在AC,BC边上各有一个动点E,F,满足AE=CF,连接AF,BE相交于点P.(1)∠APB的度数;(2)当E从点A运动到点C时,试求点P经过的路径长;(3)连结CP,直接写出CP长度的最小值.【解析】(1)∵△ABC为等边三角形,∴AB=AC,∠C=∠CAB=60°,又∵AE=CF,在△ABE和△CAF中,,∴△ABE≌△CAF(SAS),∴AF=BE,∠ABE=∠CAF.又∵∠APE=∠BPF=∠ABP+∠BAP,∴∠APE=∠BAP+∠CAF=60°.∴∠APB=180°﹣∠APE=120°.(2)如图1,∵AE=CF,∴点P的路径是一段弧,由题目不难看出当E为AC的中点的时候,点P经过弧AB的中点,此时△ABP 为等腰三角形,且∠ABP=∠BAP=30°,∴∠AOB=120°,又∵AB=2,∴OA=2,点P的路径是l===;(3)如图2,∵AE=CF,∴点P的路径是一段弧,∴当点E运动到AC的中点时,CP长度的最小,即点P为△ABC的中心,过B作BE′⊥AC于E′,∴PC=BE′,∵△ABC是等边三角形,∴BE′=BC=3,∴PC=2.∴CP长度的最小值是2.方法二:由图1可知,CP最小值等于CO减OA,OA就是那圆弧的半径,可得PC的最小值为2.7.如图,AB为半圆O的直径,AB=2,C,D为半圆上两个动点(D在C右侧),且满足∠COD=60°,连结AD,BC相交于点P若点C从A出发按顺时针方向运动,当点D与B重合时运动停止,则点P所经过的路径长为________.【答案】【解析】解:点C从点A运动到点D与点B从何时,AD与BC的相点P运动的轨迹是一条弧,C,D两点运动到恰好是半圆的三等分点时,AD与BC的相点P是弧的最高点,作AP,BP的中垂线,两线交于点E,点E是弧APB的圆心;由题意知:AD=BD,∠PAB=∠PBA=30°,连接AE,DE,根据圆的对称性得出A、O、E三点在同一直线上,易证△ADE是一个等边三角形,∠AED=60°,在Rt△ADO中,∠DOA=90°,∠PAB=30°,AO=1,故AD=,∴AE=AD=,弧APB的长度==。
中考数学专题:动点轨迹问题专题

动点轨迹问题——直线、圆弧型路径一.典例分析例1如图,矩形ABCD中,AB=6,AD=8,点E在边AD上,且AE:ED=1:3.动点P从点A出发,沿AB 运动到点B停止.过点E作EF ⊥PE交射线BC于点F,设M是线段EF的中点,则在点P运动的整个过程中,点M运动路线的长为 .例2如图,△ABC和△ADE都是等腰直角三角形,∠BAC=∠DAE=90°,AB=AC=2,O为AC中点,若点D在直线BC上运动,连接OE,则在点D运动过程中,线段OE的最小值是为 .例3如图,在等腰Rt△ABC中,AC=BC=22,点P在以斜边AB为直径的半圆上,M为PC的中点,当点P沿半圆从点A运动至点B 时,点M运动的路径长是 .例4 在正方形ABCD中,AD=2,点E从点A出发向终点D运动,点F从D出发向终点C运动,且始终保持AE=DF.连接AF,BE交于点P,则点P运动的路径长是 .三、巩固练习1. 如图,在Rt △ABC 中,∠ACB=90°,AC=4,BC=3,点D 是平面内的一个动点,且AD=2,M 为BD 的中点,在D 点运动过程中,线段CM 长度的取值范围是 .1题图 2题图 3题图2. 如图,等边三角形ABC 中,BC=6,D 、E 是边BC 上两点,且BD=CE=1,点P 是线段DE 上的一个动点,过点P 分别作AC 、AB 的平行线交AB 、AC 于点M 、N ,连接MN 、AP 交于点G ,则点P 由点D 移动到点E 的过程中,线段BG 扫过的区域面积为 .3. 如图,以G (0,1)为圆心,半径为2的圆与x 轴交于A 、B 两点,与y 轴交于C 、D 两点,点E 为⊙G 上一动点,CF ⊥AE 于F .若点E 从在圆周上运动一周,则点F 所经过的路径长为 .4. 如图,已知点A 是第一象限内横坐标为32的一个定点,AC ⊥x 轴于点M ,交直线y=﹣x 于点N .若点P 是线段ON 上的一个动点,∠APB=30°,BA ⊥PA ,则点P 在线段ON 上运动时,A 点不变,B 点随之运动.求当点P 从点O 运动到点N 时,点B 运动的路径是 .4题图 5题图 6题图5. 如图,在边长为3的等边三角形ABC 中,P 为AC 边上一动点,Q 为线段PC 上一点,∠PBQ=30°,D 为BQ 延长线上一点,PD=PB. 当点P 从点A 运动到AP=31AC 时,点D 经过的路线长为 .6. 如图,在△ABC 中,∠ABC=90°,AB=AC=2,线段BC 上一动点P 从点C 开始运动,到点B停止,以AP 为边在AC 的右侧作等边△APQ ,则点Q 运动的路径长为 .7. (2018 花都区一模 )已知,如图1,正方形ABCD 的边长为5,点E 、F 分别在边AB 、AD 的延长线上,且BE DF =,连接EF .(1)证明:EF AC ⊥;(2)将AEF ∆绕点A 顺时针方向旋转,当旋转角α满足045α︒<<︒时,设EF 与射线AB交于点G ,与AC 交于点H ,如图2所示,试判断线段FH ,HG ,GE 的数量关系,并说明理由.(3)若将AEF ∆绕点A 旋转一周,连接DF 、BE ,并延长EB 交直线DF 于点P ,连接PC ,试说明点P 的运动路径并求线段PC 的取值范围.8. (2017 越秀区期末25题)如图,在平面直角坐标系xoy 中,点A (0,3),B (5,3).点P (x ,0)是x 轴正半轴上的一个动点,以BP 为直径作圆Q 交x 轴于点C ,圆Q 与直线AC 交于点D ,连接PD 、BD ,过点P 作PE ∥BD 交圆Q 于点E ,连接BE.(1)求证:四边形BDPE 是矩形;(2)设矩形BDPE 的面积为S ,试求S 关于x 的函数关系式,写出x 的取值范围,并判断S 是否存在最大值或最小值?若存在,求出这个最大值或最小值,若不存在,请说明理由;(3)当0≤x ≤5时,求点E 移动路线的长.备用图9.(2018 越秀区期末25题)如图1所示,正方形ABCD的边长为2,点E、F分别为边AB、AD的中点,如图2所示,将△AEF绕点A逆时针旋转α(0°<α 90°),射线BE、DF相交于点P.(1)求证:△ABE≌△ADF;(2)如图2,在△AEF旋转过程中,若射线BE恰好通过AD的中点H,求PF的长;(3)如图3,若将△AEF从图1的位置旋转至AE⊥BE,试求点P在旋转过程中的运动路径长.10.如图,正方形ABCD的边长是2,M是AD的中点,点E从点A出发,沿AB运动到点B停止.连接EM并延长交射线CD于点F,过M作EF的垂线交射线BC于点G,连结EG、FG.(1)设AE=x时,△EGF的面积为y,求y关于x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;(2)P是MG的中点,请直接写出点P运动路线的长.11.如图,在平面直角坐标系中,矩形OABC的两边OA、OC分别在x轴、y轴的正半轴上,OA=4,OC=2.点P从点O出发,沿x轴以每秒1个单位长的速度向点A匀速运动,当点P 到达点A时停止运动,设点P运动的时间是t秒.将线段CP的中点绕点P按顺时针方向旋转90°得点D,点D随点P的运动而运动,连接DP、DA.(1)请用含t的代数式表示出点D的坐标;(2)求t为何值时,△DPA的面积最大,最大为多少?(3)在点P从O向A运动的过程中,△DPA能否成为直角三角形?若能,求t的值;若不能,请说明理由;(4)请直接写出随着点P的运动,点D运动路线的长.12.如图,直角坐标系中,已知点A(2,4),B(5,0),动点P从B点出发沿BO向终点O运动,动点Q从A点出发沿AB向终点B运动.两点同时出发,速度均为每秒1个单位,设从出发起运动了x秒.(1)Q点的坐标为( , )(用含x的代数式表示);(2)当x为何值时,△APQ是一个以AP为腰的等腰三角形?(3)记PQ的中点为G.请你直接写出点G随点P,Q运动所经过的路线的长度.13. 已知△ABC 是等腰直角三角形,AC=BC=2,D 是边AB 上的一动点(A 、B 两点除外),将△CAD 绕点C 按逆时针方向旋转角α得到△CEF ,其中点E 是点A 的对应点,点F 是点D 的对应点.(1)如图1,当α=90°时,G 是边AB 上一点,且BG=AD ,连接GF .求证:GF ∥AC ;(2)如图2,当90°≤α≤180°时,AE 与DF 相交于点M .①当点M 与点C 、D 不重合时,连接CM ,求∠CMD 的度数;②设D 为边AB 的中点,当α从90°变化到180°时,求点M 运动的路径长.14. 已知抛物线 ()023:21≠-+=a bx ax y C 经过点A (1,0)和B (-3,0). (1)求抛物线1C 的解析式,并写出其顶点C 的坐标;(2)如图1,把抛物线1C 沿着直线AC 方向平移到某处时得到抛物线2C ,此时点A ,C 分别平移到点D ,E 处.设点F 在抛物线1C 上且在x 轴的上方,若△DEF 是以EF 为底的等腰直角三角形,求点F 的坐标.(3)如图2,在(2)的条件下,设点M 是线段BC 上一动点,EN ⊥EM 交直线BF 于点N ,点P 为线段MN 的中点,当点M 从点B 向点C 运动时:①tan ∠ENM 的值如何变化?请说明理由;②点M 到达点C 时,直接写出点P 经过的路线长.15.如图1,已知正方形OABC的边长为2,顶点A、C分别在x、y轴的正半轴上,M是BC的中点.P(0,m)是线段OC上一个动点(点C除外),直线PM交AB的延长线于点D.(1)求点D的坐标(用含m的代数式表示);(2)当△ADP是等腰三角形时,求m的值;(3)设过点P、M、B的抛物线与x轴的正半轴交于点E,过点O作直线ME的垂线,垂足为H(如图2).当点P从原点O向点C运动时,点H也随之运动.请直接写出点H所经过的路径长(不写解答过程).16.问题探究:(1)请在图①的正方形ABCD内,画出使∠APB=90°的一个点,并说明理由.(2)请在图②的正方形ABCD内(含边),画出使∠APB=60°的所有的点P,并说明理由.问题解决:(3)如图③,现在一块矩形钢板ABCD,AB=4,BC=3.工人师傅想用它裁出两块全等的、面积最大的△APB和△CP′D钢板,且∠APB=∠CP'D=60度.请你在图③中画出符合要求的点和,并求出△APB的面积(结果保留根号).17.如图,△ABC和△ADE都是等腰直角三角形,∠ACB=∠ADE=90°,AC=2,AD=1,F为BE 的中点.(1)如图1,当边AD与边AB重合时,连接DF,求证:DF⊥CF;(2)若∠BAE=135°,如图2,求CF2的值;(3)将△ADE绕点A旋转一周,直接写出点F运动路径的长。
专题03 与圆有关的运动路径及面积问题-2022-2023学年九年级数学上册教学课件(人教版)

∴S 阴影=S 大半圆-S 小半圆=12π·OB2-12π·OC2=12π·AC2=72π
针对训练
求不规则图形面积问题
知识点三
2.如图,在△ABC中,∠BAC=90º,AB=5cm,AC=2cm,将△ABC绕顶点C按顺时针
方向旋转45º至△A1B1C的位置,求线段AB扫过区域(图中阴影部分)的面积.
(割补法) F
E
D
C
A
B
针对训练
求不规则图形面积问题
知识点三
1.如图是两个半圆,点O为大半圆的圆心,AB是大半圆的弦,AB∥CD,且与小半
圆相切,AB=24.求图中阴影部分的面积.
(平移法)
A
H
B
C
O
D
解:将小圆向右平移,使两圆变成同心圆,连接 OB.过 O 作 OC⊥AB 于 C 点,
则 AC=BC=12.∵AB 是大半圆的弦且与小半圆相切,∴OC 为小圆的半径,
,⊙O的半径为1cm,当这个圆按箭头方向从某一位置沿等边三角形的三边做
无滑动滚动,直至回到原出发位置时,则这个圆共转了_4__圈,点O经过的路
径为_8_π__.
A OO
B
C
针对训练
折线上的滚动
知识点二
1.如图,一个正方形的边长和与它的一边相切的圆的周长相等,如果⊙P从
点A的处出发,沿正方形的边无滑动地滚动,⊙P至少转_5__周后再次回到点A
A
CB
l
针对训练
求动态中弧长
知识点一
2.如图,矩形ABCD中,AB=4,BC=3,CD在直线l上,将矩形ABCD沿直线l作无滑
动翻滚,当点A第一次翻滚到点A1位置时,则点A经过的路线长为_6_π___c_m__.
几何中的动点问题:中考数学轨迹与路径

几何中的动点问题:中考数学轨迹与路径几何作为数学的一部分,一直以来被认为是高难度的学科之一,但是在实际中,几何也是生活和科学中必不可少的组成部分。
而在几何中,动点问题一直是人们感到困惑的一个问题。
在这篇文章中,我们将为大家全面介绍几何中的动点问题,以及如何在中考数学中处理轨迹和路径的问题。
一、动点问题的基本定义及特点动点问题可以简单定义为:在几何图形中,设有一个动点进行运动,如何求出该点的轨迹和路径。
动点问题是几何中的一个重要问题,具有以下特点:1. 动点问题一般是基于静态点进行分析,因此需要对静态点的性质有深刻的认识。
2. 动点问题的解决需要具备一定的数学能力和三维空间思维能力,需要较高的数学水平。
3. 动点问题结合实际进行探究,可以帮助人们更好地理解几何、物理等知识,也有益于培养人们的空间思维能力。
二、动点问题的基本应用1. 针对不同的几何图形,我们可以找到它们的动点问题:(1)直线的动点问题:一般是着眼于直线上的动点,分析其轨迹和路径;(2)圆的动点问题:针对圆上的任意一点,求其轨迹和路径;(3)曲线的动点问题:着重考虑曲线上的动点,探究它们的轨迹和路径。
2. 在实际生活中,动点问题也有很多应用:(1)公路的修建:如何建设一条曲线公路,使得大车可以顺利通过,是一个很好的动点问题实例;(2)太空飞行器飞行:在太空中,如何预测航天器的运动轨迹,需要运用动点问题的相关知识;(3)排球比赛中跑位:排球比赛中,如何控制自己的跑位,使得球能够顺利地落到自己的手中,也是一种动点问题的体现。
三、如何在中考数学中处理轨迹和路径在中考数学中,轨迹和路径的处理是重点。
我们可以通过以下方法来解决问题:1. 把动点分解成几个静止的点,结合点的特性,推导出动点刚好经过这些点时的轨迹和路径。
2. 找到一个合适的坐标系,将动点变成坐标,问题就可以转化为一个数学问题,更加便于解决。
3. 运用相关的几何定理,如垂线定理、角平分线定理等,结合动点的运动特性,解决问题。
三线轨迹问题数学

三线轨迹问题数学
三线轨迹问题是一个关于运动路径问题的普通现象。
假设有一个机器可以从原
点开始以某种速度移动,要求机器能够在三条线段之间跳跃,即沿着两条平行线段和一条横线移动,使得最终移动的总距离最小。
解决这类问题的算法是:首先找到两条线段的中点,这个中点定义为最短路径
的终点。
然后计算这三条线段的每个点到终点的距离,从而找到机器最近点。
最后,按照终点到每个点距离的顺序以及每条线段之间的相交点,计算机器从原点移动到终点的最小距离。
用数学的角度看来,解决三线轨迹问题需要考虑的几何关系,例如平行线,垂线,贴线,等候,半径,以及圆弧等。
此外,需要利用空间向量的和用来表达距离,以及三角函数的求解方法来解决三角形的积分问题,意义为给定一组三元坐标,求解三角形内部三边距离之和。
总之,解决三线轨迹问题需要多方面的知识,包括几何几何,空间向量分析,
和三角函数等计算方法,并且最终要用到最小距离来表示机器从原点到终点的最短路径。
以不变应万变

教学导航2023年4月下半月㊀㊀㊀以不变应万变:探究函数中的动点运动路径问题◉福建省厦门外国语学校石狮分校㊀晏海斌㊀㊀动态问题是近几年几何综合题型中常见的考点.动点问题是研究在几何图形中,一个动点经过运动之后形成的几何图形或者线段,或者求动点运动路径的长度的问题.这类题型难度较大,学生常常无从下手,失去解题的信心.动点问题常见的解题思路是选取动点运动的临界点,进而通过猜想㊁证明运动路径完成解题.但是,学生在实际运用过程中还是觉得困难重重,因为在证明猜想过程中需要用到几何图形的多种性质,如 三点共线 同一法 等,对于学生的能力要求较高,运用起来有一定的难度.因此,在教学中,笔者一直在思考有没有更加简便的方法,可以帮助学生更加便捷地解决这类问题下面结合具体实例运用数形结合的方法,借助直角坐标系将动点问题回归到函数问题进行探讨,与大家共享.1教学片段在求线段中点的坐标时,学生可以利用直角坐标系来推导公式,再进行熟练运用.中点坐标公式对于解决动点问题将会产生很大作用,推导过程如下.图1导入㊀如图1,已知平面直角坐标系中,点A 的坐标是(x 1,y 1),点B 的坐标是(x 2,y 2),求线段A B 中点M 的坐标.解析:如图1,分别过点A ,点B 作x 轴㊁y 轴的平行线,相交于点C ,作MH ʅA C 于点H ,则A C 的长度等于x 2与x 1的差.由三角形的中位线定理,可得点M 的横坐标与点H 的横坐标相同,即x M =x 1+x 2-x 12=x 1+x 22;同理可证,点M 的纵坐标y M =y 1+y 1-y 22=y 1+y 22.由此可以得到线段A B 中点M 的坐标是(x 1+x 22,y 1+y 22).运用直角坐标系求线段中点坐标的思路,可以为求动点路径长度助力,接下来研究例1.图2例1㊀如图2,已知正方形A B C D 的边长为2,M 是A D 的中点,点E 从线段A B 的端点A 出发,沿A B 运动到点B 停止.连接E M 并延长与C D 的延长线相交于点F ,过点M 作E F 的垂线与射线B C 于点G ,连接E G 和F G .(1)设A E 的长度为x ,ΔE G F 的面积为y ,求y 与x 的函数关系式,并写出自变量x 的取值范围;(2)若P 是线段M G 的中点,求动点P 的运动路径的长度.解析:(1)略.图3(2)建立如图3的平面直角坐标系,作MH ʅB C ,垂足为H .由M G ʅE F ,可得øAM E =øHM G .又因为øM A E =øMH G =90ʎ,所以әAM E ʐәHM G ,可得A EH G=AM HM ,即x H G =12,所以H G =2x .因此O G =O H +H G =AM +H G =1+2x ,所以点G 的坐标为(1+2x ,0).又因为点M 的坐标为(1,2),根据导入例题的中点坐标公式,可得M G 中点P 的坐标为(1+x ,1).由点P 的纵坐标为1可知,点P 在直线y =1上运动.由点P 的横坐标为1+x 可以得到,点P 的横坐标随着x 的增大而增大的.点E 从线段A B 的端点A 出发,沿A B 运动到点B 停止,所以当x 取最小值0时,点P 在路径的最左端,坐标为(1,1);当x 取最大值2时,点P 在路径的最右端,坐标为(3,1).由此可知,点P 的运动路径长为3-1=2.本例通过构造直角坐标系结合相似三角形的性质来解决,使复杂的问题变得简便清晰.在解答过程中,由点P 的纵坐标确定了点P 的运动路线,避免了几何证明中学生并不擅长的 三点共线 问题,使学生更易于理解,并且过程简便,避免了繁琐的计算.经过这道题的应用,笔者思考例2是否也能类比例1的方法来解决.图4例2㊀如图4,已知A B 的长度为10,线段A B 上有两点C ,D ,且A C =D B =2,线段C D 上有一动点P ,分别以A P ,P B 为边在线段A B 的同侧作等边三角形A E P和等边三角形P F B ,连接E F .若G 为E F 的中点,当点P 从点C 开始运动,到点D 结束,点G 运动路径的长度是多少?解析:建立如图5的平面直角坐标系,作E M ʅ44Copyright ©博看网. All Rights Reserved.2023年4月下半月㊀教学导航㊀㊀㊀㊀图5A P ,F N ʅPB ,垂足分别为M ,N .设A P 的长度为x ,则B P 的长度为10-x .由等边三角形 三线合一 的性质可得,AM =12A P =x2,E M =3AM =3x 2,所以点E 的坐标为(x 2,3x2).同理可得,点F 的坐标为(5+x 2,53-3x2).由中点坐标公式可以得到E F 的中点G 的坐标为æèççx 2+5+x 22,3x 2+53-3x 22öø÷÷,即(5+x 2,532).由点G 的纵坐标可知,点G 在直线y =532上运动.通过点G 的横坐标可得,点G 的横坐标随着x 的增大而增大.由于点P 的运动路径是从点C 开始到点D 结束,所以当点P 和点C 重合时,x 取最小值2,此时点G 在路径的最左端,坐标为(72,532);当点P 与点D 重合时,运动结束,x 取最大值8,此时点G 在路径的最右端,坐标为(132,532).由此可得,点G 运动路径的长度为132-72=3.根据上述解析可知,利用平面直角坐标系确定动点路径的方法同样适用于例2.通过观察两道例题我们发现,两道例题在解决过程中都运用了线段中点坐标公式,得到中点的坐标值均有定值,因此得到中点的运动路径是一条线段.那么有没有例外呢会不会有不是定值的情况,如果有这种情况,还能利用平面直角坐标系进行解决吗?于是,笔者又发现了例3.图6例3㊀如图6,在R tәA B C 中,øC =90ʎ,A C =6,B C =8,动点P 沿线段A C 从点A 开始向点C 运动,速度为每秒1个单位,动点Q 沿线段C B 从点C 向点B 运动,速度是每秒2个单位,过点P 作P D ʊB C 交A B 于点D ,连接P Q ,点P ,Q 分别从点A ,C 同时出发,当其中一点到达端点时,另一动点随之停止运动,设运动的时间为t s (t ȡ0).(1)请用含t 的代数式表示Q B 和P D 的长度.(2)当t 的值是多少时,四边形P D B Q 为菱形?若不存在这样的值,说明理由.探究能否通过改变点Q 的速度,使四边形P D B Q 存在菱形的时刻,并求出点Q 的速度.(3)在整个运动过程中,求点M 运动路径的长度.解析:(1)(2)略.图7(3)建立如图7的平面直角坐标系,根据题意可知C Q =2t ,A P =t ,则C P =6-t ,所以点P 的坐标为(6-t ,0),点Q 的坐标为(0,2t ).根据中点坐标公式可得,P Q 的中点M 的坐标为(6-t 2,2t 2),即(6-t2,t ).由此我们发现x M 和y M 都不是定值,不能像例1和例2一样直接说明中点M 在一条定直线上运动.由于x M ,y M 都是随着t 的变化而变化,因此可以建立方程组x M =6-t2,y M =t ,{对方程组消元,可以得到x M ,y M 之间满足函数关系式y M =-2x M +6,因此点M 的运动路线为直线y =-2x +6,如图7中直线l .根据题意,可知0ɤt ɤ4.当t =0时,x M =3,y M =0,此时点M 在运动路径的最右下端,坐标为(3,0),即M 1;当t =4时,x M =1,y M =4,点M 在运动路径的最左端,坐标为(1,4),即M 2.由勾股定理可以求得,在整个运动过程中,线段P Q 的中点M 所经过的路径长为M 1M 2=(3-1)2+(0-4)2=25.根据例3可以发现,即使动点的坐标不是定值,但只要与变量有关,也可以建立方程组通过消元找到动点的函数关系式,从而确定动点的运动路线,从而求出动点运动的路径长度.2教学反思通过本文中的几道例题,我们发现利用平面直角坐标系可以更加便捷地解决几何图形中动点的运动路径问题.在解决问题的过程中,动点的坐标使几何问题与代数方法相结合,将变量㊁函数以及图形与代数相结合,充分体现了数形结合思想.经过这样的尝试,我们发现几何中的复杂题型都可以运用代数方法进行转换,使问题变得简单㊁清晰.这样的转换方法拓宽了学生的视野,使学生在遇到类似的问题时也能快速进行联想,充分运用已知条件和所学知识解决问题,为学生今后进一步深入学习解析几何知识打下良好的基础.总之,数学学习需要教师不断创新教学思路,从多个角度思考问题,打破常规束缚,寻找更加简便的方法.教师只有不断钻研和增长教学能力,才能使学生在学习中不断发展思维的灵活性和创新性,灵活运用数学知识,提升解题能力,从而在不断创新的解题思路中,掌握数学方法和数学思想,理解数学的本质,提升学习数学的兴趣.Z54Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。
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1、已知R t △ABC,∠ACB=90°,AC=BC=4,点O 是AB 中点,点P 、Q 分别从点A 、C 出发,沿AC 、CB 以每秒1个单位的速度运动,到达点C 、B 后停止。
连结PQ 、点D 是PQ 中点,连结CD 并延长交AB 于点E.(1) 试说明:△POQ 是等腰直角三角形;(2) 设点P 、Q 运动的时间为t 秒,试用含t 的代数式来表示△CPQ 的面积S ,并求出S 的最大值;(3) 如图2,点P 在运动过程中,连结EP 、EQ ,问四边形PEQC 是什么四边形,并说明理由;(4) 求点D 运动的路径长(直接写出结果).(图2)(图1)A2、ABC Rt ∆在平面直角坐标系中的初始位置如图1所示,︒=∠90C ,6=AB ,3=AC ,点A 在x 轴上由原点O 开始向右滑动,同时点B 在y 轴上也随之向点O 滑动,如图2所示;当点B 滑动至点O 重合时,运动结束。
在上述运动过程中,⊙G 始终以AB 为直径。
(1)试判断在运动过程中,原点O 与⊙G 的位置关系,并说明理由;(2)设点C 坐标为(x ,y ),试求出y 与x 的关系式,并写出自变量x 的取值范围; (3)根据对问题(1)、(2)的探究,请你求出整个过程中点C 运动的路径的长。
3、如图①,在Rt△ABC中,︒AC,8BC,动点P从点A开始沿边AC==C,6=∠90向点C以每秒1个单位长度的速度运动,动点Q从点C开始沿边CB向点B以每秒2个单位长度的速度运动,过点P作PD∥BC,交AB于点D,连接PQ,点P、Q分别从点A、C同时出发,当其上一点到达端点时,另一点也随之停止运动,设运动时间为t秒(0t)≥(1)直接用含t的代数式分别表示:=PD_____________.QB__________,=(2)是否存在t的值,使四边形PDBQ为菱形,若存在,求出t的值;若不存在,说明理由,并探究如何改变点Q的速度(匀速运动),使四边形PDBQ在某一时刻为菱形,求点Q的速度。
(3)如图②,在整个运动过程中,求出线段PQ中点M所经过的路径长。
如图1,已知正方形OABC的边长为2,顶点A、C分别在x、y轴的正半轴上,M是BC的中点。
P(0,m)是线段OC上一动点(C点除外),直线PM交A B的延长线于点D。
⑴求点D的坐标(用含m的代数式表示);⑵当△APD是等腰三角形时,求m的值;⑶设过P、M、B三点的抛物线与x轴正半轴交于点E,过点O作直线ME的垂线,垂足为H(如图2),当点P从点O向点C运动时,点H也随之运动。
请直接写出点H所经过的路径长。
(不必写解答过程)在平面直角坐标系x O y 中,点A 的坐标为(0,2),直线OP 经过原点,且位于一、三象限,∠AOP=45 °(如图1),设点A 关于直线OP 的对称点为B . (1)写出点B 的坐标 ;(2)过原点O 的直线l 从直线OP 的位置开始,绕原点O 顺时针旋转,①当直线l 顺时针旋转10°到直线l 1的位置时(如图1),点A 关于直线l 1的对称点为C ,则∠BOC 的度数是 ,线段OC 的长为 ;②当直线l 顺时针旋转55°到直线l 2的位置时(如图2),点A 关于直线l 2的对称点为D ,则∠BOD 的度数是 ;③直线l 顺时针旋转n °(0<n ≤90),在这个运动的过程中,点A 关于直线l 的对称点所经过的路径长为 (用含n 的代数式表示).xy第25图15.如图,一块含有30º角的直角三角形ABC ,在水平桌面上绕点C 按顺时针方向旋转到A ’B ’C ’的位置。
若BC 的长为15cm ,那么顶点A 从开始到结束所经过的路径长为 ( ) A .π10cm B .π310cm C .π15cmD .π20cm如图,一根长为2米的木棒AB 斜靠在墙角处,此时BC 为1米,当A 点下滑至A'处并且A'C=1米时,木棒AB 的中点P 运动的路径长为 米.如图,扇形AOB 中,OA=10,∠AOB=36°.若将此扇形绕点B 顺时针旋转,得一新扇形A′O′B ,其中A 点在O′B 上,则点O 的运动路径长为 cm .(结果保留π)如图,在半径为4,圆心角为90°的扇形OAB 的AB ︵上有一动点P ,过P 作PH ⊥OA 于H .设△OPH 的内心为I ,当点P 在AB ︵上从点A 运动到点B 时,内心I 所经过的路径长为___________.如图:已知AB =10,点C 、D 在线段AB 上且AC =DB =2; P 是线段CD 上的动点,分别 以AP 、PB 为边在线段AB 的同侧作等边△AEP 和等边△PFB ,连结EF ,设EF 的中点为 G ;当点P 从点C 运动到点D 时,则点G 移动路径的长是________.如图,边长为1的正六边形在足够长的桌面上滚动(没有滑动)一周,则它的中心O 点所经过的路径长为 。
BOABC D P如图,在以O为圆心,2为半径的圆上任取一点A,过点A作AM⊥y轴于点M,AN⊥x轴于点N,点P为MN的中点,当点A沿着圆圈在第一象限内顺时针方向走完45°弧长时,则点P走过的路径长为。
18.如图,一根木棒(AB)长为2a,斜靠在与地面(OM)垂直的墙壁(ON)上,与地面的倾斜角(∠ABO)为60°,当木棒A端沿NO向下滑动到A′,AA′=(23 )a,则B端沿直线OM向右滑动到B′,木棒中点从P随之运动到P′所经过的路径长为________.如图,在直角坐标系中有一块三角板GEF按图1放置,其中∠GEF=60°,∠G=90°,EF=4.随后三角板的点E沿y轴向点O滑动,同时点F在x轴的正半轴上也随之滑动.当点E到达点O时,停止滑动.(1)在图2中,利用直角三角形外接圆的性质说明点O、E、G、F四点在同一个圆上,并在图2中用尺规方法作出该圆,(不写作法,保留作图痕迹);(2)滑动过程中直线OG的函数表达式能确定吗?若能,请求出它的表达式;若不能,请说明理由;(3)求出滑动过程中点G运动的路径的总长;(4)若将三角板GEF换成一块∠G=90°,∠GEF=α的硬纸板,其它条件不变,试用含α的式子表示点G运动的路径的总长.如图,等腰梯形MNPQ的上底长为2,腰长为3,一个底角为60°.正△ABC 的边长为1,它的一边AC在MN上,且顶点A与M重合.现将正△ABC在梯形的外面沿边MN、NP、PQ进行翻滚,翻滚到有一个顶点与Q重合即停止滚动.(1)请在所给的图中,画出顶点A在正△ABC整个翻滚过程中所经过的路线图;(2)求正△ABC在整个翻滚过程中顶点A所经过的路径长;(3)求正△ABC在整个翻滚过程中顶点A所经过的路线与梯形MNPQ的三边MN、NP、PQ所围成图形的面积S.如图,边长为4的等边三角形AOB的顶点O在坐标原点,点A在x轴正半轴上,点B在第一象限.一动点P沿x轴以每秒1个单位长的速度向点A匀速运动,当点P到达点A时停止运动,设点P运动的时间是t秒.将线段BP的中点绕点P按顺时针方向旋转60°得点C,点C随点P的运动而运动,连接CP、CA,过点P作PD⊥OB于点D.(1)填空:PD的长为(用含t的代数式表示);(2)求点C的坐标(用含t的代数式表示);(3)在点P从O向A运动的过程中,△PCA能否成为直角三角形?若能,求t 的值.若不能,请说明理由;(4)填空:在点P从O向A运动的过程中,点C运动路线的长为边长为2的正方形ABCD的两条对角线交于点O,把BA与CD同时分别绕点B和C逆时针方向旋转,此时正方形ABCD随之变成四边形A′BCD′,设A′C,BD′交于点O,则旋转60°时,由点O运动到点O′所经过的路径长是如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,BC=AC=10,CP⊥AB于P,顶点C从O点出发沿x轴正方向移动,顶点A随之从y轴正半轴上一点移动到点O为止.(1)若点P的坐标为(m,n),求证:m=n;(2)若OC=6,求点P的坐标;(3)填空:在点C移动的过程中,点P也随之移动,则点P运动的总路径长为如图,直线l 1:y =kx +b 平行于直线y =x -1,且与直线l 2:y =mx +12交于P (-1,0). (1)求直线l 1、l 2的解析式;(2)直线l 1与y 轴交于点A .一动点C 从点A 出发,先沿平行于x 轴的方向运动,到达直线l 2上的点B 1处后,改为垂直于x 轴的方向运动,到达直线l 1上的点A 1处后,再沿平行于x 轴的方向运动,到达直线l 2上的点B 2处后,又改为垂直于x 轴的方向运动,到达直线l 1上的点A 2处后,仍沿平行于x 轴的方向运动,…照此规律运动,动点C 依次经过点B 1,A 1,B 2,A 2,B 3,A 3,…,B n ,A n ,… ①求点B 1,B 2,A 1,A 2的坐标;②请你通过归纳得出点A n 、B n 的坐标;并求当动点C 到达A n 处时,运动的总路径的长.如图,正方形ABCD 的边长是2,M 是AD 的中点.点E 从点A 出发,沿AB 运动到点B 停止.连接EM 并延长交射线CD 于点F ,过M 作EF 的垂线交射线BC 于点G ,连接EG 、 FG .(1)设AE =x 时,△EGF 的面积为y .求y 关于x 的函数关系式,并填写自变量x 的 取值范围;(2)P 是MG 的中点,请直接写出点P 运动路线的长.(1)如图1,已知点P在正三角形ABC的边BC上,以AP为边作正三角形APQ,连接CQ.①求证:△ABP≌△ACQ;②若AB=6,点D是AQ的中点,直接写出当点P由点B运动到点C时,点D运动路线的长.(2)已知,△EFG中,EF=EG=13,FG=10.如图2,把△EFG绕点E旋转到△EF'G'的位置,点M是边EF'与边FG的交点,点N在边EG'上且EN=EM,连接GN.求点E到直线GN的距离.。