专题训练三平行四边形中的动态问题
中考数学专题复习之四边形中的动态问题 课件
y＝NQ＋BN＋QP
＝３QB－ＰＢ ＝３［４－２（x－６）］－（８－x） ＝40－5x
3x，
0≤x≤2
2x＋2， ２＜x≤4
y= 10，
４＜x≤６
40－5x， 6＜x≤8
∴当４≤x≤６时，周长y是一个定值，定值为10
总结：
１、分解图形的运动过程，寻找分界；
２、采用分类讨论的数学思想，将复杂的 运动问题转化为简单的数学问题；
M
8
N
∵ＳΔＰＭＮ＝ 12×４×８＝16
则若
1 2
x2
＝8，则x＝±４，不合题意舍去
则若２x－２ ＝8，则x＝５，合题意，保留
P
A
D
2
B
8
CM
8
N
∴当x=5时，重叠部分的面积为RtΔPNN的面积的一半
例2、菱形OABC的边长为4cm，∠AOC=600，动点P从O出发，
以每秒1cm的速度沿O A B路线运动，点P出发2秒后，动
点Q从O出发，在OA上以每秒1cm的速度运动，在AB上以每
秒2cm的速度沿O A B运动，过P、Q两点分别作对角线AC
的平行线，设P点运动的时间为x秒，这两条平行线在菱形上
截出的图形的周长为ycm，问当x为多少时，周长y可能为一
个定值，定值为多少？
C
B
OP
A
C B
D
O
P
A
解：(1)当0≤x≤2时，
P
A
D
2
B
8
CM
8N
P
A
D
EG
2
B
8
CM F 8
N
解：(1)当0≤x≤2时， ∵MC＝xcm，∠PMN＝450 ∴CE＝xcm，
中考数学专题——动态问题(非常全面)
（中考数学专题3） 动态几何问题【例1】如图，在梯形ABCD 中，AD BC ∥，3AD =，5DC =，10BC =，梯形的高为4．动点M 从B 点出发沿线段BC 以每秒2个单位长度的速度向终点C 运动；动点N 同时从C 点出发沿线段CD 以每秒1个单位长度的速度向终点D 运动．设运动的时间为t （秒）．D NCM B A（1）当MN AB ∥时，求t 的值；（2）试探究：t 为何值时，MNC △为等腰三角形．【例3】在△ABC 中，∠ACB=45º．点D （与点B 、C 不重合）为射线BC 上一动点，连接AD ，以AD 为一边且在AD 的右侧作正方形ADEF ．（1）如果AB=AC ．如图①，且点D 在线段BC 上运动．试判断线段CF 与BD 之间的位置关系，并证明你的结论．（2）如果AB ≠AC ，如图②，且点D 在线段BC 上运动．（1）中结论是否成立，为什么？（3）若正方形ADEF 的边DE 所在直线与线段CF 所在直线相交于点P ，设AC ＝42，3=BC ，CD=x ，求线段CP 的长．（用含x 的式子表示）【例4】已知如图，在梯形ABCD 中，24AD BC AD BC ==∥，，，点M 是AD 的中点，MBC △是等边三角形．（1）求证：梯形ABCD 是等腰梯形；（2）动点P 、Q 分别在线段BC 和MC 上运动，且60MPQ =︒∠保持不变．设PC x MQ y ==，，求y与x 的函数关系式； （3）在（2）中，当y 取最小值时，判断PQC △的形状，并说明理由．【例5】已知正方形ABCD 中，E 为对角线BD 上一点，过E 点作EF BD ⊥交BC 于F ，连接DF ，G 为DF 中点，连接EG CG ，． （1）直接写出线段EG 与CG 的数量关系；（2）将图1中BEF ∆绕B 点逆时针旋转45︒，如图2所示，取DF 中点G ，连接EG CG ，，． 你在（1）中得到的结论是否发生变化？写出你的猜想并加以证明．（3）将图1中BEF ∆绕B 点旋转任意角度，如图3所示，再连接相应的线段，问（1）中的结论是否仍然成立？（不要求证明）A DC B P M Q 60图3图2图1FEABCDABC DEFGGFED C BA【总结】 通过以上五道例题，我们研究了动态几何问题当中点动，线动，乃至整体图形动这么几种可能的方式。
四边形中的动态问题
（1）当t为何值时，四边形PQCD为平行四边形？
（2）当t为何值时，四边形PQCD为等腰梯形？
（3）当t为何值时，四边形PQCD为直角梯形？
A
P
●
D
B
●
Q
C
在解这类问题时，要充分发挥空间想象的能力， 不要被“动”所迷惑，而是要在“动”中求 “静”，化“动”为“静”，抓住它运动中的某 一瞬间，寻找确定的关系式，就能找到解决问题 的途径。
且DM=2，N是AC上的一动点， DN+MN的最10小
值______ A
D
N●
8
N
2
M ●
B
C
在平行四边形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,若E,F是
AC上两动点,分别从A,C两点以相同的速度1cm/s向C,A运
动
(1)四边形DEBF是平行四边形吗?请说明理由.
(2)若BD=12cm,AC=16cm,当运动时间t为何值时,四边形
柯星星 2012、5、 14
如图，在直角梯形ABCD中，∠ABC=90°，DC//AB， BC=3，DC=4，AD=5.动点P从B点出发，由
B→C→D→A沿边运动，则△ABP的最B 大面积为（ ）
A.10 B.12 C.14 D.16
D4 C
53
3
A
E
B●
8
如图：已知正方形ABCD的边长为8，M在DC上，
DEBF是2矩s或形1?4s D
C F
E
O
A
B
如图，在直角梯形ABCD中，AD∥BC，∠B=90°，AD=24cm， AB=8cm，BC=26cm，动点P从A开始沿AD边向D以1cm/s的速度 运动；动点Q从点C开始沿CB边向B以3cm/s的速度运动．P、 Q分别从点A、C同时出发，当其中一点到达端点时，另外一 点也随之停止运动，设运动时间为ts．
平行四边形中的动态问题
专题训练(六) 平行四边形中的动态问题——教材P68习题第13题的变式与应用【例】 (人教版八年级下册教材第68页第13题)如图，在四边形ABCD 中，AD ∥BC ，∠B ＝90°，AB ＝8 cm ，AD ＝24 cm ，BC ＝26 cm .点P 从点A 出发，以1 cm /s 的速度向点D 运动；点Q 从点C 同时出发，以3 cm /s 的速度向点B 运动，规定其中一个动点到达端点时，另一个动点也随之停止运动．从运动开始，使PQ ＝CD ，分别需经过多少时间？为什么？【解答】①设经过t s 时，四边形PQCD 是平行四边形，∵AP ＝t ，CQ ＝3t ，DP ＝24－t ，∴DP ＝CQ.∴24－t ＝3t.∴t ＝6，即经过6s 时，四边形PQCD 是平行四边形，此时PQ∥CD，且PQ ＝CD.②设经过t s 时，PQ ＝CD ，即四边形PQCD 是等腰梯形，∵AP ＝t ，BQ ＝26－3t ，∴t ＝26－3t ＋2，t ＝7.综上所述当t ＝6 s 或7 s 时，PQ ＝CD.【方法归纳】 根据动点运动过程中构造的特殊四边形的性质列方程求解．1．如图，在四边形ABCD 中，AD ∥BC ，AD ＝6，BC ＝16，点E 是BC 的中点．点P 以每秒1个单位长度的速度从点A 出发，沿AD 向点D 运动；点Q 同时以每秒2个单位长度的速度从点C 出发，沿CB 向点B 运动．点P 停止运动时，点Q 也随之停止运动．求当运动时间t 为多少秒时，以点P 、Q 、E 、D 为顶点的四边形是平行四边形．解：由题意可知，AP ＝t ，CQ ＝2t ，CE ＝12BC ＝8.∵AD ∥BC ，∴当PD ＝EQ 时，以点P 、Q 、E 、D 为顶点的四边形是平行四边形．当2t ＜8，即t ＜4时，点Q 在C 、E 之间，如图甲．此时，PD ＝AD －AP ＝6－t ，EQ ＝CE －CQ ＝8－2t ，由6－t ＝8－2t 得t ＝2.当8<2t<16，且t<6，即4<t<6时，点Q 在B 、E 之间，如图乙．此时，PD ＝AD －AP ＝6－t ，EQ＝CQ －CE ＝2t －8，由6－t ＝2t －8得t ＝143. ∴当运动时间为2s 或143s 时，以点P 、Q 、E 、D 为顶点的四边形是平行四边形．图甲 图乙2．如图，A ，B ，C ，D 为矩形ABCD 的四个顶点，AB ＝25 cm ，AD ＝8 cm ，动点P ，Q 分别从点A ，C 同时出发，点P 以3 cm /s 的速度向点B 移动，运动到点B 为止，点Q 以2 cm /s 的速度向点D 移动．(1)P ，Q 两点从出发开始到第几秒时，PQ ∥AD?(2)试问：P ，Q 两点从出发开始到第几秒时，四边形PBCQ 的面积为84平方厘米．解：(1)设P ，Q 两点从出发开始到第x 秒时，PQ ∥AD ，∵四边形ABCD 是平行四边形，∴AB ∥CD ，即AP∥DQ.∵PQ ∥AD ，∴四边形APQD 是平行四边形．∴AP ＝DQ.∴3x ＝25－2x.解得x ＝5.答：P ，Q 两点从出发开始到第5秒时，PQ ∥AD. (2)设P ，Q 两点从出发开始到第a 秒时，四边形PBCQ 的面积为84平方厘米，∵BP ＝25－3a ，CQ ＝2a ，∴根据梯形面积公式得：12(25－3a ＋2a)·8＝84.解得a ＝4.答：P，Q两点从出发开始到第4秒时，四边形PBCQ的面积为84平方厘米．3．如图，平行四边形ABCD中，AC＝6，BD＝8，点P从点A出发以每秒1 cm的速度沿射线AC移动，点Q从点C出发以每秒1 cm的速度沿射线CA移动．(1)经过几秒，以P，Q，B，D为顶点的四边形为矩形？(2)若BC⊥AC垂足为C，求(1)中矩形边BQ的长．解：(1)当t＝7秒时，四边形BPDQ为矩形．理由如下：当t＝7秒时，PA＝QC＝7，∵AC＝6，∴CP＝AQ＝1.∴PQ＝BD＝8.∵四边形ABCD为平行四边形，BD＝8，AC＝6，∴AO＝CO＝3.∴BO＝DO＝4.∴OQ＝OP＝4.∴四边形BPDQ为平形四边形．∵PQ＝BD＝8，∴四边形BPDQ为矩形．(2)由(1)得BO＝4，CQ＝7，∵BC⊥AC，∴∠BCA＝90°.∴BC2＋CQ2＝BQ2.∴BQ＝56＝214.4．如图，在四边形ABCD中，AD∥BC，∠B＝90°，AB＝8 cm，AD＝12 cm，BC＝18 cm，点P从点A 出发以1 cm/s的速度向点D运动；点Q从点C同时出发，以2 cm/s的速度向点B运动，当点Q到达点B时，点P也停止运动，设点P、Q运动的时间为t秒．(1)作DE⊥BC于E，则CD边的长度为10cm；(2)从运动开始，当t取何值时，四边形PQRA是矩形？(3)在整个运动过程中是否存在t值，使得四边形PQCD是菱形？若存在，请求出t值；若不存在，请说明理由．备用图解：(2)如图1，由题意得：AP＝t，DP＝12－t，CQ＝2t，BQ＝18－2t.要使四边形PQBA是矩形，已有∠B＝90°，AD∥BC即AP∥BP，只需满足AP＝BQ即t＝18－2t，解得t＝6，因此，当t＝6秒时，四边形PQBA是矩形．(3)不存在，理由：如图2，要使四边形PQCD是平行四边形，已有AD∥BC即DP∥CQ，只需满足DP＝CQ即12－t＝2t，∴t＝4时，四边形PQCD是平行四边形，但DP＝12－t＝8≠10，即DP≠DC，∴按已经速度运动，四边形PQCD只能是平行四边形，但不可能是菱形．5．如图，已知矩形ABCD，AD＝4，CD＝10，P是AB上一动点，M、N、E分别是PD、PC、CD的中点．(1)求证：四边形PMEN是平行四边形；(2)请直接写出当AP为何值时，四边形PMEN是菱形；(3)四边形PMEN有可能是矩形吗？若有可能，求出AP的长；若不可能，请说明理由．解：(1)∵M、N、E分别是PD、PC、CD的中点，∴ME是PC的中位线，NE是PD的中位线．∴ME∥PC，EN∥PD.∴四边形PMEN 是平行四边形．(2)当AP ＝5时，在Rt △PAD 和Rt △PBC 中，⎩⎪⎨⎪⎧AP ＝BP ，∠A ＝∠B，AD ＝BC ，∴△PAD ≌△PBC(SAS )．∴PD ＝PC.∵M 、N 、E 分别是PD 、PC 、CD 的中点， ∴NE ＝PM ＝12PD ，ME ＝PN ＝12PC.∴PM ＝ME ＝EN ＝PN.∴四边形PMEN 是菱形．(3)四边形PMEN 可能是矩形．若四边形PMEN 是矩形，则∠DPC＝90°. 设PA ＝x ，PB ＝10－x ，则DP ＝42＋x 2，CP ＝42＋（10－x ）2. ∵DP 2＋CP 2＝DC 2，即16＋x 2＋16＋(10－x)2＝102，∴x 2－10x ＋16＝0.解得x ＝2或x ＝8.故当AP ＝2或AP ＝8时，四边形PMEN 是矩形．。
中考数学专题复习卷：几何图形的动态问题含解析
几何图形的动向问题精编1、如图，平行四边形ABCD中，AB=cm，BC=2cm，∠ABC=45°，点P从点B出发，以1cm/s的速度沿折线BC→CD→DA运动，抵达点A为止，设运动时间为t(s)，△ABP的面积为S(cm2)，则S与t的大概图象是（）A、B、C、D、【答案】A【分析】：分三种状况议论：①当0≤t≤2时，过A作AE⊥BC于E．∵∠B=45°，∴△ABE是等腰直角三角形．∵AB=，∴AE=1，∴S= BP×AE=×t×1=t；②当③当2＜t≤＜t≤时，S=时，S=AP×AE==×（×2×1=1；-t）×1=（-t）．故答案为：A．【剖析】依据题意分三种状况议论：①当当2+＜t≤4+时，分别求出0≤t≤2时，过A作AE⊥BC于E；②当2＜t≤2+时；③S与t的函数分析式，再依据各选项作出判断，即可得出答案。
2、如图，边长为a的菱形ABCD中,∠DAB=60°,E是异于A、D两点的动点,F是CD上的动点,知足AE+CF=a,△BEF的周长最小值是()A、B、C、D、【答案】B【分析】：连结BD∵四边形ABCD是菱形，AB=AD，∵∠DAB=60°，∴△ABD是等边三角形，AB=DB，∠BDF=60°∴∠A=∠BDF又∵AE+CF=a，AE=DF，在△ABE和△DBF中，∴△ABE≌△DBF（SAS），BE=BF，∠ABE=∠DBF，∴∠EBF=∠ABD=60°，∴△BEF是等边三角形．∵E是异于A、D两点的动点,F是CD上的动点,要使△BEF的周长最小，就是要使它的边长最短∴当BE⊥AD时，BE最短在Rt△ABE中，BE==∴△BEF的周长为【剖析】依据等边三角形的性质及菱形的性质，证明∠A=∠BDF，AE=DF，AB=AD，便可证明△ABE≌△DBF，依据全等三角形的性质，可证得BE=BF，∠ABE=∠DBF，再证明△BEF是等边三角形，而后依据垂线段最短，可得出当BE⊥AD时，BE最短，利用勾股定理求出BE的长，即可求出△BEF的周长。
四边形中的动态问题
A
2
D
B
8
C M
8
N
P A D D G H Q B B CC M F 8 T N
解：(3)当6＜x≤8时， ∴S重叠＝S五边形GMCQH＝Ｓ梯形ＧＭＮＨ－ＳΔ ＱＣＮ
1 (8－x)2 ＝12－ 2
1 ∴y = 12 － (8－x)2 （ 6＜x≤8 ） 2
(2)若重叠部分的面积为等腰直角ΔＰＭＮ面积的一半，求x？
人教版数学八年级（下）第十九章
执教者：王珊
引言：
动态几何就是研究在几何图形的运动中，伴随 着出现一定的图形位置、数量关系的 “变”与“不 变”性；动态几何问题通常包括: （1）动点（2）动 直线 （3）动形问题.
动态几何问题常常集几何、代数知识于一体， 数形结合，有较强的综合性，题目灵活、多变，动 中有静，动静结合，能够在运动变化中发展空间想 象能力，综合分析能力，是近几年中考命题的热点。
P
A
2
D
B
8
C M
8
N
P
A 2 B 8 CM F 8 N D G
E
解：(1)当0≤x≤2时， ∵MC＝x，∠PMN＝450 ∴CE＝x， 1 ∴S重叠＝SΔ CEM＝ 2x2
1 2 ∴y= 2 x (0≤x≤2)
例.Rt△PMN中，∠P＝90°，PM＝PN，MN＝8cm，矩形ABCD的 长和宽分别为8cm和2cm，C点和 M点重合，BC和MN在一条直线 上。如果Rt△PMN不动，矩形ABCD沿MN所在直线向右以每秒 1cm的速度移动，直到C点与N点重合为止。设移动x秒后，矩 形ABCD与△PMN重叠部分的面积为y， (1)求y与x之间的函数关系式？ (2)若重叠部分的面积为等腰直角Δ ＰＭＮ面积的一半， 求x？
初二数学《平行四边形中的动点问题》(附练习及答案)
四边形中的动点问题所谓“动点型问题”是指题设图形中存在一个或多个动点,它们在线段、射线或直线上运动的一类开放性题目。
解决这类问题关键是动中求静,灵活运用有关数学知识。
数学思想：分类思想、函数思想、方程思想、数形结合思想、转化思想，其注重对几何图形运动变化能力的考查。
这类类问题从变换的角度和运动变化来研究三角形、四边形、函数图像等图形，通过“对称、动点的运动”等研究手段和方法，来探索与发现图形性质及图形变化，在解题过程中渗透空间观念和合情推理。
选择基本的几何图形，让学生经历探索的过程，以能力立意，考查自主探究能力，促进培养学生解决问题的能力。
解决这类问题首先要在动点的运动过程中观察图形的变化情况，需要画出图形在不同位置的情况，才能做好计算推理的过程；其次在变化中找到不变量的性质是解决数学“动点”探究题的基本思路,这也是动态几何数学问题中最核心的数学本质。
动点问题题型方法归纳：动态几何特点----问题背景是特殊图形，考查问题也是特殊图形，所以要把握好一般与特殊的关系；分析过程中，特别要关注图形的特性（特殊角、特殊图形的性质、图形的特殊位置。
）动点问题一直是中考热点，近几年考查探究运动中的特殊性：等腰三角形、直角三角形、相似三角形、平行四边形、梯形、特殊角或其三角函数、线段或面积的最值。
下面就四边形中的动点问题的常见题型作简单介绍，解题方法、关键给以点拨。
1、如图，把矩形ABCD沿EF翻折，点B恰好落在AD边的B′处，若AE＝2，DE＝6，∠EFB ＝60°，则矩形ABCD的面积是_____________2、如图，在四边形ABCD中，对角线AC⊥BD，垂足为O，点E，F，G，H分别为边AD，AB，BC，CD的中点．若AC＝8，BD＝6，则四边形EFGH 的面积为________（第1题）（第2题）（第3题）3、如图，正方形ABCD的边长为4，点P在DC边上，且DP＝1，点Q是AC上一动点，则DQ＋PQ的最小值为____________4、如图，在Rt△ABC中，∠B＝90°，AC＝60 cm，∠A＝60°，点D从点C出发沿CA方向以4 cm/s的速度向点A匀速运动，同时点E从点A出发沿AB方向以2 cm/s的速度向点B匀速运动，当其中一个点到达终点时，另一个点也随之停止运动．设点D，E运动的时间是t s(0 < t ≤15)．过点D作DF⊥BC于点F，连接DE，EF.(1)求证：AE＝DF；(2)四边形AEFD能够成为菱形吗？如果能，求出相应的t值；如果不能，请说明理由；(3)当t为何值时，△DEF为直角三角形？请说明理由5、如图，在等边三角形ABC中，BC=6cm．射线AG∥BC，点E从点A出发沿射线AG以1cm/s 的速度运动，同时点F从点B出发沿射线BC以2cm/s的速度运动，设运动时间为t（s）；（1）连接EF，当EF经过AC边的中点D时，求证：△ADE≌△CDF；（2）求当t为何值时，四边形ACFE是菱形；（3）是否存在某一时刻t，使以A、F、C、E为顶点的四边形内角出现直角？若存在，求出t的值；若不存在，请说明理由．6、在菱形ABCD中，∠B=60°，点E在射线BC上运动，∠EAF=60°，点F在射线CD上（1）当点E在线段BC上时（如图1），（1）求证：EC+CF=AB；（2）当点E在BC的延长线上时（如图2），线段EC、CF、AB有怎样的相等关系？写出你的猜想，不需证明7、如图，在菱形ABCD中，AB=2，∠DAB=60°，点E是AD边的中点．点M是AB边上一动点（不与点A重合），延长ME交射线CD于点N，连接MD、AN．（1）求证：四边形AMDN是平行四边形；（2）填空：①当AM的值为______时，四边形AMDN是矩形；②当AM的值为______时，四边形AMDN是菱形．8、如图，△ABC中，点O是边AC上一个动点，过O作直线MN∥BC，设MN交∠BCA的平分线于点E，交∠BCA的外角平分线于点F．（1）探究：线段OE与OF的数量关系并加以证明；（2）当点O运动到何处，且△ABC满足什么条件时，四边形AECF是正方形？（3）当点O在边AC上运动时，四边形BCFE会是菱形吗？若是，请证明，若不是，则说明理由．9、如图，已知菱形ABCD中，∠ABC=60°，AB=8，过线段BD上的一个动点P（不与B、D重合）分别向直线AB、AD作垂线，垂足分别为E、F．（1）BD的长是______；（2）连接PC，当PE+PF+PC取得最小值时，此时PB的长是______（第9题）（第10题）10、如图，∠MON=90°，矩形ABCD的顶点A、B分别在边OM，ON上，当B在边ON上运动时，A随之在OM上运动，矩形ABCD的形状保持不变，其中AB=2，BC=1，运动过程中，点D到点O的最大距离为______．11、如图，已知矩形ABCD，AD=4，CD=10，P是AB上一动点，M、N、E分别是PD、PC、CD 的中点．（1）求证：四边形PMEN是平行四边形；（2）请直接写出当AP为何值时，四边形PMEN是菱形；（3）四边形PMEN有可能是矩形吗？若有可能，求AP的长；若不可能，请说明理由．12、如图，在平行四边形ABCD中，对角线BD=12cm，AC=16cm，AC，BD相交于点O，若E，F 是AC上两动点，分别从A，C两点以相同的速度向C、A运动，其速度为0.5cm／s。
高考满分数学压轴题14 立体几何的动态问题(可编辑可打印)
一．方法综述立体几何的动态问题是高考的热点，问题中的“不确定性”与“动感性”元素往往成为学生思考与求解问题的思维障碍，使考题的破解更具策略性、挑战性与创新性.一般立体动态问题形成的原因有动点变化、平面图形的翻折、几何体的平移和旋转以及投影与截面问题，由此引发的常见题型为动点轨迹、角度与距离的计算、面积与体积的计算、探索性问题以及有关几何量的最值求解等.动态立体几何题在变化过程中总蕴含着某些不变的因素，因此要认真分析其变化特点，寻找不变的静态因素，从静态因素中，找到解决问题的突破口.求解动态范围的选择、填空题，有时应把这类动态的变化过程充分地展现出来，通过动态思维，观察它的变化规律，找到两个极端位置，即用特殊法求解范围.对于探究存在问题或动态范围（最值）问题，用定性分析比较难或繁时，可以引进参数，把动态问题划归为静态问题.具体地，可通过构建方程、函数或不等式等进行定量计算，以算促证.二．解题策略类型一 立体几何中动态问题中的角度问题例1. 已知平行四边形ABCD 中，1AB =，2AD =，60A ∠=︒，沿对角线BD 将ABD △折起到PBD △的位置，使得平面PBD ⊥平面BCD ，如图，若M ，N 均是线段PD 的三等分点，点Q 是线段MN 上（包含端点）的动点，则二面角Q BC D --的正弦值的取值范围为（ ）A ．12,23⎡⎤⎢⎥⎣⎦B ．14192⎡⎢⎣⎦C ．24193⎡⎢⎣⎦D ．11,32⎡⎤⎢⎥⎣⎦【来源】2021年浙江省新高考测评卷数学（第五模拟） 【答案】B【解析】在ABD △中，1AB =，2AD =，60BAD ∠=︒，所以由余弦定理得3BD =，所以222AB BD AD +=，所以AB BD ⊥，由翻折的性质可知，PB BD ⊥．又平面PBD ⊥平面BCD ，平面PBD 平面BCD BD =，所以PB ⊥平面BCD ，过点Q 作//QQ PB '，交BD 于点Q '，则QQ '⊥平面BCD ，所以QQ BC '⊥，过Q '作Q T BC '⊥，垂足为T ，连接QT ，则BC ⊥平面QQ T '，立体几何的动态问题所以QTQ '∠为二面角Q BC D --的平面角． 设2QD a =（1233a ≤≤），则QQ a '=，3DQ a '=，33BQ a '=-，()113322Q T BQ a ''==-，所以2222211(33)76322QT QQ Q T a a a a ⎡⎤''=+=+-=-+⎢⎥⎣⎦， 所以22222sin 136176373142QQ aQTQ QT a a a aa ''∠====⎛⎫-+-+-+ ⎪⎝⎭． 由二次函数的单调性知，21314y a ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭在12,33⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的值域为19,164⎡⎤⎢⎥⎣⎦，所以221419sin ,2191314QTQ a ⎡⎤'∠=∈⎢⎥⎣⎦⎛⎫-+ ⎪⎝⎭，即二面角Q BC D --的正弦的取值范围为1419,219⎡⎤⎢⎥⎣⎦． 故选：B.【举一反三】1．（2020·黑龙江牡丹江一中高三（理））如图，在正方体1111ABCD A B C D -中，O 是AC 中点，点P 在线段11A C 上，若直线OP 与平面11A BC 所成的角为θ，则sin θ的取值范围是（ ）．A ．23⎣⎦B ．11,32⎡⎤⎢⎥⎣⎦C ．33⎣⎦D ．11,43⎡⎤⎢⎥⎣⎦【答案】A【解析】如图，设正方体棱长为1，()11101A PAC λλ=≤≤．以D 为原点，分别以DA ，DC ，1DD 所在直线为x ，y ，z 轴建立空间直角坐标系． 则11,,022O ⎛⎫ ⎪⎝⎭，()1,,1P λλ-，所以11,,122OP λλ⎛⎫=--⎪⎝⎭．在正方体1111ABCD A B C D -中，可证1B D ⊥平面11A BC ， 所以()11,1,1B D =---是平面11A BC 的一个法向量．所以122211()()122sin cos ,1113163222OP B D λλθλλλ-----===⎛⎫⎛⎫⎛⎫⨯-+-+-+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以当12λ=时，sin θ30λ=或1时，sin θ取得最小值23． 所以23sin 3θ∈⎣⎦.故选A ． 2．（2020·广东高考模拟）在正方体1111ABCD A B C D -中，E 是侧面11ADD A 内的动点，且1B E //平面1BDC ，则直线1B E 与直线AB 所成角的正弦值的最小值是( )A ．13 B ．33 C ．12 D ．22【答案】B【解析】以D 为原点，DA 为x 轴，DC 为y 轴，1DD 为z 轴，建立空间直角坐标系，设正方体1111ABCD A B C D -中棱长为1， 设E(a,0，c)，0a 1≤≤，0c 1≤≤，1B (1,1，1)，B(1,1，0)， D(0,0，0)，1C (0,1，1)，()1B E a 1,1,c 1=---，DB (1,=1，0)，1DC (0,=1，1)，设平面1DBC 的法向量n (x,=y ，z)，则1n DB 0n DC 0x y y z ⎧⋅=+=⎪⎨⋅=+=⎪⎩，取x 1=，得()n 1,1,1=-，1B E //平面1BDC ，1B E n a 11c 10∴⋅=-++-=，解得a c 1+=，()222a c a c 2ac 12ac ∴+=+-=-，2a c 1ac 24+⎛⎫≤=⎪⎝⎭，设直线1B E 与直线AB 所成角为θ，AB (0,=1，0)，()()1221AB B E 1cos θAB B Ea 11c 1⋅∴==⋅-++-2a c 1ac 24+⎛⎫≤= ⎪⎝⎭，322ac 2∴-≥，1222ac 3∴≤-，()()()222211sin θ11a c 2a c 3a 11c 1∴=-=-+-++-++-221123111a c 122ac 33=-=-≥-=++-． ∴直线1B E 与直线AB 所成角的正弦值的最小值是33．3.（2020·浙江台州中学高三）如图，已知正方体ABCD EFGR -的上底面中心为H ，点O 为AH 上的动点，P 为FG 的三等分点（靠近点F ），Q 为EF 的中点，分别记二面角P OQ R --，Q OR P --，R OP Q --的平面角为,,αβγ，则（ ）A ．γαβ<<B ．αγβ<<C ．αβγ<<D ．βαγ<<【答案】D【解析】分析：建立空间直角坐标系，对动点O 选取一个特殊位置，然后求出三个侧面的法向量，根据向量夹角的余弦值求得三个二面角的余弦值，比较后可得二面角的大小．详解：建立如图所示的空间直角坐标系E xyz -．考虑点O 与点A 重合时的情况．设正方体的棱长为1，则()()111,,0,Q ,0,0,R 01,0,O 0,0,132P ⎛⎫⎛⎫⎪⎪⎝⎭⎝⎭． 设平面OPQ 的一个法向量为1(,,)n x y z =，由111(,,)(,0,1)02211(,,)(,,0)02323x n OQ x y z z x y n PQ x y z ⎧⋅=⋅-=-=⎪⎪⎨⎪⋅=⋅--=--=⎪⎩，得322x y x z ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩，令2x =，得1(2,3,1)n =-．同理可得平面OPR 和平面OQR 的法向量分别为23(2,3,3),(6,3,7)n n ==． 结合图形可得：1323521cos cos ,,cos cos ,7471147n n n n αβ====⨯⨯12cos cos ,711n n γ==⨯∴cos cos cos γαβ<<，又0,,γαβπ<<，∴γαβ>>．故选D ． 类型二 立体几何中动态问题中的距离问题【例2】（2020·山西高三）设点M 是棱长为2的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱AD 的中点，点P 在面BCC 1B 1所在的平面内，若平面D 1PM 分别与平面ABCD 和平面BCC 1B 1所成的锐二面角相等，则点P 到点C 1的最短距离是（ ） A 25B ．22C ．1D ．63【答案】A【解析】如图，过点P 作1D M 的平行线交BC 于点Q 、交11B C 于点E ，连接MQ ，则PQ 是平面1D PM 与平面11BCC B 的交线，MQ 是平面1D PM 与平面ABCD 的交线．EF 与1BB 平行，交BC 于点F ，过点F 作FG 垂直MQ 于点G ，则有，MQ 与平面EFG 垂直，所以，EG 与MQ 垂直，即角EGF 是平面1D PM 与平面ABCD 的夹角的平面角，且sin EFEGF EG∠=， MN 与CD 平行交BC 于点N ，过点N 作NH 垂直EQ 于点H ，同上有：sin MNMHN MH∠=，且有EGF MHN ∠=∠，又因为EF MN AB ==，故EG MH =， 而2EMQ S EG MQ MH EQ ∆=⨯=⨯，故MQ EQ =，而四边形1EQMD 一定是平行四边形，故它还是菱形，即点E 一定是11B C 的中点， 点P 到点1C 的最短距离是点1C 到直线BE 的距离，以A 为原点，AB 为x 轴，AD 为y 轴，1AA 为z 轴，建立空间直角坐标系，()2,1,2E ，()2,0,0B ， ()12,2,2C ，()0,1,2BE =， ()10,2,2BC =，∴点P 到点1C 的最短距离：22111||625||1()221()5||||58BE BC d BC BE BC =-=⨯-=⨯．故选：A ．【指点迷津】求两点间的距离或其最值.一种方法，可建立坐标系，设点的坐标，用两点间距离公式写出距离，转化为求函数的最值问题；另一种方法，几何法，根据几何图形的特点，寻找那两点间的距离最大（小），求其值. 【举一反三】1．（2020·四川高三（理））已知三棱锥S ABC -中，1SA SB SC ===，且SA 、SB 、SC 两两垂直，P 是三棱锥S ABC -外接球面上一动点，则P 到平面ABC 的距离的最大值是（ ）A ．33B ．3C ．233D ．433【答案】C 【解析】【分析】,,SA SB SC 是棱长为1的正方体MNQB ADCS -上具有公共顶点S 的三条棱,以B 为原点,,,BM BQ BS 分别为x 轴，y 轴，z 轴，建立空间直角坐标系,三棱锥S ABC -外接球就是正方体MNQB ADCS -的外接球，由正方体及球的几何性质可得点P 与N 重合时，点P 到平面ABC 的距离最大，求出平面ABC 的法向量，由点到直线的距离公式即可得结果. 【详解】三棱锥S ABC -，满足,,SA SB SC 两两垂直，且,,1SA SB SC =，∴如图,,SA SB SC 是棱长为1的正方体MNQB ADCS -上具有公共顶点S 的三条棱,以B 为原点,,,BM BQ BS 分别为x 轴，y 轴，z 轴，建立空间直角坐标系, 则()()()()()0,0,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,1,1,0B A C S N ，()()()1,0,1,0,1,1,1,1,0BA BC BN ===，设平面ABC 的法向量(),,n x y z =，则00n BA x z n BC y z ⎧⋅=+=⎨⋅=+=⎩，取1x =，得()1,1,1n =-，三棱锥S ABC -外接球就是棱长为1的正方体MNQB ADCS -的外接球，P 是三棱锥S ABC -外接球上一动点，∴由正方体与球的几何性质可得，点P 点与N 重合时，点P 到平面ABC 的距离最大，∴点P 到平面ABC 的距离的最大值为1102333BN n d n⋅++===.故选C. 2．已知四边形ABCD 是边长为5的菱形，对角线8BD =（如图1），现以AC 为折痕将菱形折起，使点B 达到点P 的位置.棱AC ，PD 的中点分别为E ，F ，且四面体PACD 的外接球球心落在四面体内部（不含边界，如图2），则线段EF 长度的取值范围为（ ）A ．14,42⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭B ．141,2⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭C ．14,62⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭D ．()3,4【来源】江西省鹰潭市2021届高三高考二模数学（文）试题 【答案】A 【解析】由题意可知△APC 的外心1O 在中线PE 上， 设过点1O 的直线1l ⊥平面APC ,可知1l ⊂平面PED , 同理△ADC 的外心2O 在中线DE 上,设过点2O 的直线2l ⊥平面ADC ，则2l ⊂平面PED , 由对称性知直线12,l l 的交点O 在直线EF 上.根据外接球的性质,点O 为四面体PACD 的外接球的球心. 由题意得3,4EA PE ==,而2221111,4O A O E EA O A O E PE =++==所以178O E =. 令PEF θ∠=,显然02πθ<<,所以cos 4cos 4EF PE θθ==<. 因为1cos EF O EPE OEθ==， 所以172OE EF O E PE ⋅=⋅=， 又OE EF <，所以272EF >，即142EF >. 综上可知1442EF <<. 故选：A.3（2020广西柳州市模考）如图，在正方体中，棱长为1，点为线段上的动点（包含线段端点），则下列结论错误的是（ ）A ．当时，平面B ．当为中点时，四棱锥的外接球表面为C ．的最小值为D ．当时，平面【答案】C【解析】对于，连结，，，则，，，设到平面的距离为，则，解得，∴.∴当时，为与平面的交点．∵平面∥平面， ∵平面，∴∥平面，故A 正确． 又由以上分析可得，当时，即为三棱锥的高，∴平面，所以D 正确． 对于B ，当为中点时，四棱锥为正四棱锥， 设平面的中心为，四棱锥的外接球为，所以，解得，故四棱锥的外接球表面积为，所以B 正确．对于C ，连结，，则， ∴，由等面积法得的最小值为，∴的最小值为．所以C 不正确．故选：C.类型三 立体几何中动态问题中的面积、体积问题【例3】（2020·河南高三（理））在棱长为3的正方体1111ABCD A B C D -中，E 是1AA 的中点，P 是底面ABCD 所在平面内一动点，设1PD ，PE 与底面ABCD 所成的角分别为12θθ，（12θθ，均不为0），若12θθ=，则三棱锥11P BB C -体积的最小值是（ ） A ．92B ．52C ．32D ．54【答案】C【解析】建系如图，正方体的边长为3，则(3E ，0，3)2，1(0D ，0，3)，设(P x ，y ，0)(0x ，0)y ，则(3PE x =-，y -，3)2，1(PD x =-，y -，3)，12θθ=，(0z =，0，1)，12cos cos θθ∴=，即11||||||||||||PD z PE z PE z PD z =，代入数据，得：222233299(3)4x y x y =++-++，整理得：228120x y x +-+=，变形，得：22(4)4(02)x y y -+=， 即动点P 的轨迹为圆的一部分，过点P 作PF BC ⊥，交BC 于点F ，则PF 为三棱锥11P BB C -的高∴点P 到直线AD 的距离的最大值是2．则min 321PF =-=．1111119332212BB C BB B C S ∆=⋅⋅=⨯⨯=，1111193132213P BB C BB C V PF S -∆=⨯⨯⋅⋅=∴=故选：C ．【指点迷津】求几何体体积的最值，先观察几何图形三棱锥，其底面的面积为不变的几何量，求点P到平面BCD 的距离的最大值，选择公式，可求最值. 【举一反三】1.（2020·四川高三期末）长方体1111ABCD A B C D -中，2AB =，1BC =，12AA =，P 为该正方体侧面11CC D D 内（含边界）的动点，且满足tan tan 22PAD PBC ∠+∠=.则四棱锥P ABCD -体积的取值范围是（ ） A ．20,3⎛⎤ ⎥⎝⎦B ．22,33⎡⎤⎢⎥⎣⎦ C ．40,3⎛⎤ ⎥⎝⎦D ．24,33⎡⎤⎢⎥⎣⎦ 【答案】B【解析】如图所示：在RT PAD 中，tan PD PAD PD AD ∠==，在RT PBC 中，tan PCPBC PC BC∠==， 因为tan tan 22PAD PBC ∠+∠=，所以22PD PC +=.因为222PD PC CD +=>=，所以点P 的轨迹是以,C D 为焦点 222a =的椭圆. 如下图所示：2a =1c =，211b =-=，椭圆的标准方程为：2212x y +=.1(0,1)P联立22112x x y =⎧⎪⎨+=⎪⎩，解得：2y =.所以22()P -，32P . 当点P 运动到1P 位置时，此时四棱锥P ABCD -的高最长， 所以max 1112()21333P ABCD ABCD V S PO -=⨯⨯=⨯⨯=. 当点P 运动到2P 或3P 位置时，此时四棱锥P ABCD -的高最短，所以min 21122()23323P ABCD ABCD V S P D -=⨯⨯=⨯⨯=. 综上所述：2233P ABCD V -≤≤. 2．如图，长方形ABCD 中，152AB =，1AD =，点E 在线段AB （端点除外）上，现将ADE 沿DE 折起为A DE '．设ADE α∠=，二面角A DE C '--的大小为β，若π2αβ+=，则四棱锥A BCDE '-体积的最大值为（ ）A ．14 B ．23 C 151-D 51- 【答案】A【解析】设过A 与DE 垂直的线段长为a ，则tan AE α=，150tan 2α<<，1cos DE α=，sin a α=，则四棱锥A BCDE '-的高πsin sin sin sin cos 2h a βαααα⎛⎫=⋅=⋅-=⎪⎝⎭， 则111515tan 1sin cos 3222A BCDE V ααα'-⎛=⨯⨯-+⨯⨯ ⎝⎭)115tan sin cos 6ααα=⨯ )2115cos sin 6ααα=- )11152cos 21212αα=+- 115112cos 234412αα⎛⎫=+- ⎪ ⎪⎝⎭()11sin 2312αϕ=+-，15tan 15ϕ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭， ∴四棱锥A BCDE '-体积的最大值为1113124-=. 故选：A.3．（2020·重庆市松树桥中学校高三）如图，在单位正方体1111ABCD A B C D -中，点P 在线段1AD 上运动，给出以下四个命题：①异面直线1A P 与1BC 间的距离为定值；②三棱锥1D BPC -的体积为定值；③异面直线1C P 与直线1CB 所成的角为定值； ④二面角1P BC D --的大小为定值．其中真命题有( ) A ．1个 B ．2个 C ．3个 D ．4个【答案】D【解析】对于①，异面直线1A P 与1BC 间的距离即为两平行平面11ADD A 和平面11BCC B 间的距离，即为正方体的棱长，为定值．故①正确．对于②，由于11D BPC P DBC V V --=，而1DBC S ∆为定值，又P ∈AD 1，AD 1∥平面BDC 1，所以点P 到该平面的距离即为正方体的棱长，所以三棱锥1D BPC -的体积为定值．故②正确．对于③，由题意得在正方体1111ABCD A B C D -中，B 1C ⊥平面ABC 1D 1，而C 1P ⊂平面ABC 1D 1，所以B 1C ⊥C 1P ，故这两条异面直线所成的角为90︒．故③正确；对于④，因为二面角P −BC 1−D 的大小，即为平面ABC 1D 1与平面BDC 1所成的二面角的大小，而这两个平面位置固定不变，故二面角1P BC D --的大小为定值．故④正确．综上①②③④正确．选D ．类型四 立体几何中动态问题中的轨迹问题【例4】（2020南充高考一模）如图，直二面角AB αβ--，P α∈，C β∈，D β∈，且AD AB ⊥，BC AB ⊥，5AD =，10BC =，6AB =，APD CPB ∠=∠，则点P 在平面α内的轨迹是（ ）A.圆的一部分B.椭圆的一部分C.一条直线D.两条直线【答案】A【解析】以AB 所在直线为x 轴，AB 的中垂线为y 轴，建立平面直角坐标系，设点(),P x y ，()30A -,，()3,0B ，AD AB ⊥，BC AB ⊥，则AD α⊥，BC α⊥，5AD =，10BC =，6AB =，APD CPB ∠=∠，Rt APDRt CPB∴∆∆，()()22223511023x y APAD BPBC x y ++∴====-+ ，即()()2222343x y x y ⎡⎤-+=++⎣⎦，整理得：()22516x y ++=，故点P 的轨迹是圆的一部分，故选A .【指点迷津】空间轨迹问题的求解策略：1.利用侧面展开或展到一个平面上寻求轨迹；2.利用圆锥曲线定义求轨迹；3.这辗转过程中动点的轨迹；4.利用函数观点探求轨迹 【举一反三】1．已知正方体1111ABCD A B C D -的棱长为23M ，N 为体对角线1BD 的三等分点，动点P 在三角形1ACB 内，且三角形PMN 的面积63PMN S =△P 的轨迹长度为（ ）A ．269π B ．263π C ．469π D ．463π 【答案】B【解析】如图所示：连接11BC B C O =，因为四边形11BCC B 是正方形，所以11BC B C ⊥，因为11D C ⊥平面11BCC B ，1B C ⊂平面11BCC B ，所以11D C ⊥1B C ， 又11111,BC D C C BC =⊂平面11BC D ，11D C ⊂平面11BC D ，所以1B C ⊥平面11BC D ，所以11B C D B ⊥， 同理可知：11B A D B ⊥，又因为1B C ⊂平面1ACB ，1B A ⊂平面1ACB ，111B C B A B =，所以1D B ⊥平面1ACB ，根据题意可知：11136,26D B AB AB BC AC =====所以1ACB 为正三角形，所以160∠=︒B AC ，所以11326266322ACB S=⨯⨯⨯=，设B 到平面1ACB 的距离为h ， 因为11B ACB B ABC V V --=，所以111133ACB ACBSh S BB ⋅⋅=⋅⋅，所以11ACB ACBSh SBB ⋅=⋅，所以()232323262342h ⨯⨯⨯=⨯，所以1123h D B ==，所以h BN =， 所以N 即为1D B 与平面1ACB 的交点，由题意可知：1D B ⊥平面1ACB ，所以MN PN ⊥，所以11262223PMNSMN PN PN PN =⋅=⋅⋅==，再如下图所示：在正三角形1ACB 中，高3sin 6026322AO AC =︒== 所以内切圆的半径16233r AO ==<，且623AN <=，取1B C 的两个三等分点,E F ，连接,EN FN ，所以1//,//NE AB NF AC ，所以NEF 是以PN 长度为边长的正三角形，所以P 的轨迹是以N 为圆心，半径等于263的圆，圆的周46π，在1ACB 内部的轨迹是三段圆弧，每一段圆弧的圆心角为60︒，所以对应的轨迹长度是圆周长的一半为63π，故选：B. 2、（2020贵阳高考模拟）在正方体1111ABCD A B C D -中，已知点P 为平面11AA D D 中的一个动点，且点P 满足：直线1PC 与平面11AA D D 所成的角的大小等于平面PBC 与平面11AA D D 所成锐二面角的大小，则点P 的轨迹为（ ）A ．直线B ．椭圆C ．圆D ．抛物线 【答案】DF E P C 1B 1D 1A 1DCBA z yx3．几何中常用表示L 的测度，当L 为曲线、平面图形和空间几何体时，L 分别对应其长度、面积和体积．在ABC 中，3AB =，4BC =，5AC =，P 为ABC 内部一动点（含边界），在空间中，到点P 的距离为1的点的轨迹为L ，则L 等于（ ） A ．612π+B ．2263π+ C ．20123π+ D ．22123π+ 【来源】安徽省合肥市2021届高三下学期第三次教学质量检测理科数学试题 【答案】D【解析】空间中，到点P 的距离为1的点的轨迹所构成的空间几何体在垂直于平面ABC 的角度看，如下图所示：其中：BCDF ，ACEI 和ABGH 区域内的几何体为底面半径为1的半圆柱；CDE ，BFG ，AHI 区域内的几何体为被两平面所截得的部分球体，球心分别为,,C B A ；ABC 区域内的几何体是高为2的直三棱柱. 四边形BCDF 和ACEI 为矩形，2DCB ECA π∴∠=∠=，2DCE ACB ACB πππ∴∠=--∠=-∠，同理可得：FBG ABC π∠=-∠，HAI CAB π∠=-∠，()332DCE FBG HAI ACB ABC CAB ππππ∴∠+∠+∠=-∠+∠+∠=-=，∴CDE ，BFG ，AHI 区域内的几何体合成一个完整的，半径为1的球，则CDE ，BFG ，AHI 区域内的几何体的体积之和3144133V ππ=⨯=； 又BCDF ，ACEI 和ABGH 区域内的几何体的体积之和()221134562V ππ=⨯⨯++=；ABC 区域内的直三棱柱体积31342122V =⨯⨯⨯=，4226121233L πππ∴=++=+.故选：D.三．强化训练1．（2020·内蒙古高三期末）如图，棱长为1的正方体1111ABCD A B C D -中，M 是线段1A B 上的动点，则下列结论正确的是（ ）．①异面直线AD 与1CB 所成的角为45︒②11DC D M ⊥③三棱锥1M DCC -的体积为定值 ④1AM MD +的最小值为2． A ．①②③ B ．①②④C ．③④D ．②③④【答案】A【解析】①∵AD ∥BC ，∴异面直线AD 与1CB 所成的角即为BC 与1CB 所成的角， 可得夹角为45︒，故①正确；②连接1CD ，∵1DC ⊥平面A 1BCD 1，1D M ⊂平面A 1BCD 1， ∴11DC D M ⊥，故②正确；③∵1A B ∥平面DCC 1D 1，∴线段A 1B 上的点M 到平面DCC 1D 1的距离都为1, 又△DCC 1的面积为定值12, 因此三棱锥M −DCC 1的体积1111326V =⨯⨯=为定值,故③正确； ④将面AA 1B 与面A 1BCD 1沿A 1B 展成平面图形,线段AD 1即为AP +PD 1的最小值， 在△D 1A 1A 中,∠D 1A 1A =135°, 利用余弦定理解三角形得111211135222AD cos =+-⨯⨯⨯︒=+<，故④不正确.因此只有①②③正确.故选：A .2.（2020河南省焦作市高三）在棱长为4的正方体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中，点E 、F 分别在棱AA 1和AB 上，且C 1E ⊥EF ，则|AF|的最大值为（ ）A ．B ．1C ．D ．2【答案】B【解析】以AB ，AD ，AA 1所在直线为x ，y ，z 轴，建立空间直角坐标系如图所示，则C 1（4，4，4），设E （0，0，z ），z ∈[0，4]，F （x ，0，0），x ∈[0，4]，则|AF|＝x ．＝（4，4，4﹣z ），＝（x ，0，﹣z ）．因为C 1E ⊥EF ，所以，即：z 2+4x ﹣4z ＝0，x ＝z ﹣．当z ＝2时，x 取得最大值为1．|AF|的最大值为1．故选：B ．3．（2020·重庆巴蜀中学高三（理））棱长为2的正方体1111ABCD A B C D -中，N 为1CC 的中点，P 在底面ABCD 内运动，1D P 与平面ABCD 所成角为1θ，NP 与平面ABCD 所成角为2θ，若12θθ=，则AP 的最小值为（ ） A ．2 B ．83C ．4D ．1【答案】A【解析】分析：先证明PD=2PC ，再在底面ABCD 内建立如图所示的直角坐标系，求出211680sin()99PA αϕ=-+，再利用三角函数的图象和性质求出|AP|的最小值. 【详解】设12θθθ==，所以12tan tan DD PD θθ==，1PC tan tan CN θθ==，所以PD=2PC. 在底面ABCD 内建立如图所示的直角坐标系，设点P(x,y),则2222(1)2(+1)x y x y -+=+整理得22516454(),cos ,sin 39333x y x y αα++=∴=-=， 所以2224841168011680(cos )(sin 2)sin()43339999PA αααϕ=-+-=-+≥-=， 即||2AP ≥,所以|AP|的最小值为2.故选：A4．已知三棱锥A BCD -的所有棱长均为2，E 为BD 的中点，空间中的动点P 满足PA PE ⊥，PC AB ⊥，则动点P 的轨迹长度为（ ） A ．1116πB 3πC 11πD 3π【来源】浙江省五校2021届高三下学期5月联考数学试题 【答案】C【解析】正四面体A BCD -2，建立空间直角坐标系如图所示，()()22,,2,2,2,0,0,2,222E C B ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭，设(),,P x y z ，()22,,2,,,22PE x y z AP x y z ⎛⎫=---= ⎪ ⎪⎝⎭，()2,2,PC x y z =---.由于PA PE ⊥，PC AB ⊥，所以00AP PE PC AB ⎧⋅=⎨⋅=⎩，即()()2220222220x x y y z z y z ⎧⎛⎫⎛⎫-+-+-=⎪ ⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎨⎪--=⎪⎩，即22222202220x x y y z z y z ⎧-+-+-=⎪⎨⎪+-=⎩， 即2222223442420x y z y z ⎧⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪-+-+-= ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎨⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎪+-=⎪⎩， 22222234424x y z ⎛⎫⎛⎫⎛⎫-+-+-= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭表示球心为222,,442⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭，半径为32R =的球. 20y z +-=表示垂直于yAz 平面的一个平面.所以P 的轨迹是上述平面截球面所得圆.球心222,,442⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭到平面20y z +-=的距离为22222142411d +-==+， 所以截得的圆的半径2231114164r R d =-=-=， 所以截得的圆，也即P 点的轨迹的长度为11112242r πππ=⨯=. 故选：C5.（2020郑州一中高三期末）在三棱锥中，平面，M是线段上一动点，线段长度最小值为，则三棱锥的外接球的表面积是（）A．B．C．D．【答案】C【解析】如图所示：三棱锥中，平面，M是线段上一动点，线段长度最小值为，则：当时，线段达到最小值，由于：平面，所以：，解得：，所以：，则：，由于：，所以：则：为等腰三角形．所以：，在中，设外接圆的直径为，则：，所以：外接球的半径，则：，故选：C．（2020九江高三一模）在长方体中，，，分别是棱6．的中点，是底面内一动点，若直线与平面没有公共点，则三角形面积的最小值为（）A．B．C．D．【答案】C【解析】补全截面EFG为截面EFGHQR如图，其中H 、Q 、R 分别为、的中点，易证平面ACD 1∥平面EFGHQR ，∵直线D 1P 与平面EFG 不存在公共点， ∴D 1P∥面ACD 1，∴D 1P 面ACD 1，∴P ∈AC ，∴过P 作AC 的垂线，垂足为K ，则BK=,此时BP 最短，△PBB 1的面积最小， ∴三角形面积的最小值为，故选：C ．7．（2020·浙江高三期末）在三棱锥P ABC -中，2,3PA PB PC AB AC BC ======，点Q 为ABC ∆ 所在平面内的动点，若PQ 与PA 所成角为定值θ，π(0,)4θ∈，则动点Q 的轨迹是 A ．圆 B ．椭圆C ．双曲线D ．抛物线【答案】B【解析】建立空间直角坐标系，根据题意，求出Q 轨迹方程，可得其轨迹.由题，三棱锥P ABC -为正三棱锥，顶点P 在底面ABC 的射影O 是底面三角形ABC 的中心，则以O 为坐标原点，以OA 为x 轴，以OP 为z 轴，建立如图所示的空间直角坐标系，根据题意可得1OA OP ==，设Q 为平面ABC 内任 一点，则()()()()()1,0,0,0,0,1,,,0,1,0,1,,,1A P Q x y PA PQ x y =-=- ，由题PQ 与PA 所成角为定值θ，π0,4θ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，则,221cos 21PA PQ x PA PQ x y θ⋅+==⋅++则()()22222cos11x y x θ++=+ ，化简得222cos22cos 2cos20x y x θθθ⋅+⋅-+= ，ππ0,,20,,cos 20,42θθθ⎛⎫⎛⎫∈∴∈> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭故动点Q 的轨迹是椭圆.选B8．（2020·上海格致中学高三月考）在正方体''''ABCD A B C D -中,若点P (异于点B )是棱上一点,则满足BP 与AC '所成的角为45︒的点P 的个数为（ ）A ．0B ．3C ．4D ．6【答案】B 【解析】【分析】建立空间直角坐标系，通过分类讨论利用异面直线的方向向量所成的夹角即可找出所有满足条件的点P 的个数．【详解】建立如图所示的空间直角坐标系，不妨设棱长1AB =，(1B ，0，1)，(1C ，1，1)． ①在Rt △AA C ''中，||tan 2||A C A AC AA '''∠'=='45A AC '∠'≠︒．同理AB ，AD 与AC '所成的角都为arctan 245≠︒．故当点P 位于（分别与上述棱平行或重合）棱BB '，BA ，BC 上时，与AC '所成的角都为arctan 245≠︒，不满足条件；②当点P 位于棱AD 上时，设(0P ，y ，1)，(01)y ，则(1BP =-，y ，0)，(1AC '=，1，1)-．若满足BP 与AC '所成的角为45︒，则22|||1||cos ,|2||||13BP AC y BP AC BP AC y '-+=<'>=='+， 化为2410y y ++=，无正数解，舍去； 同理，当点P 位于棱A D ''上时，也不符合条件； ③当点P 位于棱B C ''上时，设(1P ，y ，0)，(01)y ， 则(0BP =，y ，1)-，(1AC '=，1，1)-．若满足BP 与AC '所成的角为45︒，则22|||1||cos ,|2||||13BP AC y BP AC BP AC y '+=<'>=='+， 化为2410y y -+=，01y ，解得23y =-，满足条件，此时点(1,23,0)P -．④同理可求得棱C D ''上一点(532,1,0)P -，棱C C '上一点(1,1,324)P -． 而其它棱上没有满足条件的点P ．综上可知：满足条件的点P 有且只有3个．故选：B 9.（2020上海交通大学附属中学高三）如图，已知三棱锥，平面，是棱上的动点，记与平面所成的角为，与直线所成的角为，则与的大小关系为（ ）A ．B ．C ．D ．不能确定【答案】C【解析】如图所示：∵PA ⊥平面ABC ，∴PD 与平面ABC 所成的角=∠PDA, 过点A 作AE ⊥BC ，垂足为E ，连接PE ，∵PA ⊥平面ABC ，∴PA ⊥BC ，∴BC⊥平面PAE ，∴BC⊥PE,在Rt△AED ，Rt△PAD ，Rt△PED 中：cos ，cos ，cos，∴coscoscos < cos ,又均为锐角， ∴，故选C.10．（2020·湖南长郡中学高三（理））在三棱锥P ABC -中，PA ⊥平面ABC ，23BAC π∠=，3AP =，23AB =，Q 是边BC 上的一动点，且直线PQ 与平面ABC 所成角的最大值为3π，则三棱锥P ABC -的外接球的表面积为（ ） A ．45π B ．57πC ．63πD ．84π【答案】B【解析】分析：根据题意画出图形，结合图形找出ABC △的外接圆圆心与三棱锥P ABC - 外接球的球心，求出外接球的半径，再计算它的表面积．详解：三棱锥P ABC PA ABC 中，平面，-⊥ 设直线PQ 与平面ABC 所成角为θ ，如图所示；则3PAsinPQ PQ ，θ== 由题意且θ的最大值是3π3PQ=，，解得PQ =即PQ 的最小值为∴AQ ，即点A 到BC ，AQ BC ∴⊥，AB BC ∴== 6BC ；∴= 取ABC △的外接圆圆心为O '，作OO PA ' ，62120r sin ∴=︒，解得r =；O A ∴'=M 为PA 的中点，32OM O A PM ∴='==，由勾股定理得CP R === ∴三棱锥P ABC -的外接球的表面积是224457S R πππ==⨯⨯=．故选B.11．在直三棱柱111ABC A B C -中，底面ABC 是以B 为直角的等腰三角形，且3AB =，1AA =若点D 为棱1AA 的中点，点M 为面BCD 的一动点，则11 B M C M +的最小值为（ ）A ．B ．6C ． D【来源】江西省赣州市2021届高三二模数学（理）试题 【答案】C【解析】由题意知，BC AB ⊥，111ABC A B C -为直三棱柱，即面ABC ⊥面11ABB A ，面ABC面11ABB A AB =，BC ⊂面ABC ，∴BC ⊥面11ABB A ，又BC ⊂面BCD ， ∴面BCD ⊥面11ABB A .∴易得1B 关于平面BCD 对称点E 落在1A A 的延长线上，且AE =1A E =11 B M C M +的最小时，1C 、M 、E 三点共线.∴221111111||992735B M C M EM C M EC AC A E +=+≥=+=++=. 故选：C12．在棱长为2的正四面体ABCD 中，点P 为ABC 所在平面内一动点，且满足433PA PB +=，则PD 的最大值为（ ） A ．3B ．2103C ．393D ．2【来源】河南省鹤壁市2021届高三一模数学（文）试题 【答案】B【解析】如图所示，在平面ABC 内，4323PA PB +=>， 所以点P 在平面ABC 内的轨迹为椭圆，取AB 的中点为点O ，连接CO ，以直线AB 为x 轴，直线OC 为y 建立如下图所示的空间直角坐标系O xyz -，则椭圆的半焦距1c =，长半轴a =b ==所以，椭圆方程为()2233104x y z +==.点D 在底面的投影设为点E ，则点E 为ABC 的中心，11333OE OC ===， 故点E 正好为椭圆短轴的一个端点，23CE OC ==，则DE ==， 因为222PD DE EP =+，故只需计算EP 的最大值.设(),,0P x y ，则E ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭，则22222241543333EP x y y y y y y ⎛=+=-++=--+ ⎝⎭，当y ⎡=⎢⎣⎦时，2EP 取最大值，即22max516393939EP ⎛⎛=-⨯---+= ⎝⎭⎝⎭，因此可得2241640999PD ≤+=，故PD . 故选：B.13．在棱长为1的正方体1111ABCD A B C D -中，P 是线段1BC 上的点，过1A 的平面α与直线PD 垂直，当P 在线段1BC 上运动时，平面α截正方体1111ABCD A B C D -所得的截面面积的最小值是（ ）A ．1B ．54C D【来源】北京市朝阳区2021届高三一模数学试题 【答案】C【解析】以点A 为坐标原点，AB 、AD 、1AA 所在直线分别为x 、y 、z 轴建立如下图所示的空间直角坐标系，则()0,0,0A 、()10,0,1A 、()1,0,0B 、()11,0,1B 、()1,1,0C 、()11,1,1C 、()0,1,0D 、()10,1,1D ， 设点()1,,P t t ，其中01t ≤≤.①当0t =时，点P 与点B 重合，()1,1,0BD =-，()1,1,0AC =，()10,0,1AA =， 所以，0BD AC ⋅=，10BD AA ⋅=，则BD AC ⊥，1BD AA ⊥， 1AC AA A ⋂=，BD ∴⊥平面11AAC C ，此时平面α即为平面11AAC C ，截面面积为12S AA AC =⋅= ②当1t =时，同①可知截面面积为2S =③当01t <<时，()1,1,DP t t =-，()11,1,1AC =-， 1110DP AC t t ⋅=+--=，1A C PD ∴⊥，则1A C α⊂， 设平面α交棱1DD 于点()0,1,E z ，()1,0,CE z =-，10DP CE tz ⋅=-+=，可得11z t=>，不合乎题意. 设平面α交棱AB 于点(),0,0M x ，()1,1,0CM x =--，()110DP CM x t ⋅=---=，可得x t =，合乎题意，即(),0,0M t ，同理可知，平面α交棱11C D 于点()1,1,1N t -，()11,1,0A N t MC =-=，且1A N 与MC 不重合，故四边形1A MCN 为平行四边形，()11,1,1AC =-，()11,1,0A N t =-，1112112cos 322AC A N t CA N AC A N t t ⋅-∠==⋅⋅-+，则()()2211221sin 1cos 322t t CA N CA N t t -+∠=-∠=-+，所以，截面面积为()1221111362sin 2122242CA NS S AC A N CA N t t t ⎡⎤⎛⎫==⋅∠=-+=-+=<⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦△. 综上所述，截面面积的最小值为62. 故选：C.14．如图，斜线段AB 与平面α所成的角为π4，B 为斜足．平面α上的动点P 满足π6PAB ∠=，则点P 的轨迹为（ ）A ．圆B ．椭圆C ．双曲线的一部分D ．抛物线的一部分【答案】B【解析】建立如图所示的空间直角坐标系，设(0,1,0),(0,0,1),(,,0)(0,1,1),(,,1)B A P x y AB AP x y ⇒=-=-22223cos ,62(2)1121AB AP x y x y ⇒<>=⇒+-=⋅++ 所以点P 的轨迹是椭圆． 故选：B.15．已知正方体ABCD A B C D ''''-的棱长为1，点M ，N 分别为线段AB '，AC 上的动点，点T 在平面BCC B ''内，则MT NT +的最小值是（ ）A ．2B ．233C ．62D ．1【答案】B【解析】A 点关于BC 的对称点为E ，M 关于BB '的对称点为M '， 记d 为直线EB '与AC 之间的距离，则MT NT M T NT M N d ''+=+≥≥， 由//B E D C ''，d 为E 到平面ACD '的距离， 因为111111333D ACE ACEV S '-=⨯⨯==⨯⨯=，而()21332346D ACE E ACD V V d d ''--==⨯⨯⨯=，故233d =， 故选：B.16．如图，ABC 是等腰直角三角形，AB AC =，点D 是AB 上靠近A 的三等分点，点E 是AC 上靠近C 的三等分点，沿直线DE 将ADE 翻折成A DE '，所成二面角A DE B '--的平面角为α，则（ ）A ．A DB A EC α∠≥∠'≥' B ．A EC A DB α∠≥∠'≥' C ．A DB A EC α≥∠'∠≥'D ．A EC A DB α≥∠'∠≥'【答案】B【详解】如图，在等腰直角三角形中，过B 作直线//l DE ，作BM ED ⊥交直线DE 于点M ，过C 作直线DE 的垂线，垂足为R ，交直线l 与T ，过A 作DE 的垂线，垂足为O ，且交l 于N ，不妨设3AB =，则1,2AD CE BD AE ====， 在直角三角形ADE 中，255AO ==， 因为BMD AOD ，故12AO AD BM BD ==，故455BM =，同理52522155DM DO ==⨯⨯= 所以45ON =，35BN OM ==，同理5RC OS ==65NT =.在几何体中连接,,A B A S A C '''，如图，因为,,A O DE NO DE '⊥⊥故NOA '∠为二面角A DE B '--的平面角，故NOA α'∠=，而A O NO O '⋂=，故DE ⊥平面AON '，所以TB ⊥平面AON '，而A N '⊂平面AON '，故BN A N '⊥.24162545162cos 4cos 55555A N αα'=+-⨯=-， 故216929164cos cos 5555A B αα'=-+=-，故29165cos 4155cos cos 21255A DB αα-+'∠==-⨯⨯， 同理14cos cos 55A EC α'∠=-，11cos cos cos 055A DB αα'∠-=--<，故cos cos A DB α'∠<，同理cos cos A EC α'∠<，33cos cos cos 055A DB A EC α''∠-∠=+>，故cos cos A DB A EC ''∠>∠，因为(),,0,A DB A EC απ''∠∠∈，故A EC A DB α''∠>∠>， 故选B.17．如图，棱长为2的长方体1111ABCD A B C D -中，P 为线段11B D 上动点(包括端点).则以下结论正确的为（ ）A ．三棱锥1P A BD -中，点P 到面1A BD 2B ．过点P 平行于面1A BD 的平面被正方体1111ABCD A BCD -3C ．直线1PA 与面1A BD 所成角的正弦值的范围为36⎣⎦D ．当点P 和1B 重合时，三棱锥1P A BD -3【来源】广东省普宁市2020-2021学年高三上学期期末数学试题 【答案】C【解析】对于A 中，由111142222323P A BD A PBD V V --==⨯=，1A BD 为等边三角形，面积为11226232A BD =⨯=△S ,设点P 到面1A BD 的距离为h ，由142333h ⨯=，求得23h =所以A不正确；对于B 中，过点P 平行于平面1A BD 的平面被正方体截得的多边形平面11B D C ， 此时三角形11B D C 为边长为221226=232⨯B 不正确； 对于C 中，由正方体的结构特征和性质，可得点P 到平面1A BD 23当点P 在线段11B D 上运动时，1max 2PA =（P 为端点时），in 1m 2PA =设直线1PA 与平面1A BD 所成角为θ，则36sin ,33θ∈⎣⎦，所以C 正确；对于D 中，当点P 与1B 重合时，此时三棱锥为11B A BD -，设1B D 的中点为O ，因为11190B BD B A D ∠=∠=︒，可得11OA OB OD OB === 所以三棱锥1P A BD -的外接球的球心为1B D 的中点，其半径为3，所以三棱锥1P A BD -的外接球的体积为34(3)433ππ⨯=，所以D 不正确.故选：C.18．如图，在棱长为33的正方体1111ABCD A B C D -中，点P 是平面11A BC 内一个动点，且满足15213DP PB +=+，则直线1B P 与直线1AD 所成角的取值范围为（ ）(参考数据：43sin 53,sin 3755==)A ．37,143⎡⎤⎣⎦B ．37,90⎡⎤⎣⎦C ．53,143⎡⎤⎣⎦D ．37,127⎡⎤⎣⎦【来源】江西省景德镇一中2020-2021学年高三上学期期末考试数学（理）试题 【答案】B【解析】如图，建立空间直接坐标系，连结1B D ，交平面11A BC 于点O ，()0,0,0D ，()133,33,33B ，()133,0,33A ，()33,33,0B ，()10,33,33C ，()133,33,33DB =，()10,33,33A B =-，()133,0,33BC =-，110DB A B ⋅=，110DB BC ⋅=，111111,DB A B DB BC A B BC B ∴⊥⊥⋂=，，1DB ∴⊥平面11A BC ，根据等体积转化可知111111B A BC B A B C V V --=， 即()()23111311363332232B O ⨯⨯⨯⨯=⨯⨯，解得：13B O =， 13339B D =⨯=，16D O ∴=,11//AD BC ，∴异面直线1AD 与1B P 所成的角，转化为1BC 与1B P 所成的角，如图，将部分几何体分类出来，再建立一个空间直角坐标系，取1BC 的中点E ，过点O 作1//OF BC ，则以点O 为原点，1,,OF OE OB 为,,x y z 轴的正方向，建立空间直角坐标系(),,0P x y ，()10,0,3B ，()0,0,6D -，3326,22B ⎫⎪⎪⎭，13326,22C ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭，()1,,3B P x y =-，()136,0,0BC =-, 15213PB PD +=+，22229365213x y x y ++++=+2222936x y x y ++<++，即15PB =22925x y ∴++=，即2216x y +=，[]4,4x ∈-1111113644cos ,,555365B P BC x x B P BC B P BC ⋅-⎡⎤<>===-∈-⎢⎥⨯⎣⎦，因为异面直线所成的角是锐角，并设为θ，则4cos 0,5θ⎛⎤∈ ⎥⎝⎦，4sin 535=，4cos375∴=，37,90θ⎡⎤∴∈⎣⎦ 故选：B19．如图，在三棱锥D ABC -中，,1,1AD BC BC AD ⊥==．且2AB BD AC CD +=+=，则四面体ABCD 的体积的最大值为（ ）A ．14B ．212C ．36D ．524【来源】浙江省衢州市五校联盟2020-2021学年高三上学期期末联考数学试题 【答案】B【解析】作BE ⊥AD 于E ，连接CE ，如图，因为,AD BC ⊥,BE BC 再平面BEC 内相交，所以AD ⊥平面BEC ， 因为CE ⊂平面BEC ，所以CE ⊥AD ， 因为2AB BD AC CD +=+=，所以B 与C 都是在以A 、D 为焦点的椭球上，且BE 、CE 都垂直于焦距AD ， AB ＋BD = AC +CD =2，显然ABD ACD ≅，所以BE =CE . 取BC 中点F ，,,BC E AD E F F ⊥∴⊥ 要求四面体ABCD 的体积的最大值，因为AD 是定值，只需三角形EBC 的面积最大， 因为BC 是定值,所以只需EF 最大即可，当△ABD 是等腰直角三角形时几何体的体积最大， 因为AB ＋BD = AC +CD =2，1AB ∴=，22222131121,(1)22222EB EF ⎛⎫⎛⎫⎛⎫∴=-==--= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭， 所以几何体的体积为11221132212⨯⨯⨯⨯=故选：B20．如图，三棱锥A BCD -的底面BCD 在平面α内，所有棱均相等，E 是棱AC 的中点，若三棱锥A BCD -绕棱CD 旋转，设直线BE 与平面α所成的角为θ，则cos θ的取值范围为（ ）A ．36⎤⎥⎣⎦B ．5,16⎡⎤⎢⎥⎣⎦C ．110,6⎡⎢⎣⎦D ．330,6⎡⎢⎣⎦【来源】浙江省宁波市慈溪市2020-2021学年高三上学期期末数学试题 【答案】A【解析】取AD 的中点F ，连接EF 、BF ，如下图所示：。
专题训练(三)平行四边形中的动态问题
专题训练(三) 平行四边形中的动态问题班别姓名（教材P68习题第13题的变式与应用）【原题】(人教版八年级下册教材第68页第13题)如图.在四边形ABCD中.AD∥BC.∠B＝90°.AB＝8 cm.AD＝24 cm.BC＝26 cm.点P 从点A出发.以1 cm/s的速度向点D运动；点Q从点C同时出发.以3 cm/s的速度向点B运动.规定其中一个动点到达端点时.另一个动点也随之停止运动．从运动开始.使PQ ＝CD.分别需经过多少时间？为什么？1．如图.在四边形ABCD中.AD∥BC.AD＝6.BC＝16.点E是BC的中点．点P以每秒1个单位长度的速度从点A出发.沿AD向点D运动；点Q同时以每秒2个单位长度的速度从点C出发.沿CB向点B运动．点P停止运动时.点Q也随之停止运动．求当运动时间t 为多少秒时.以点P、Q、E、D为顶点的四边形是平行四边形．2．如图.A.B.C.D为矩形ABCD的四个顶点.AB＝25 cm.AD＝8 cm.动点P.Q分别从点A.C 同时出发.点P以3 cm/s的速度向点B移动.运动到点B为止.点Q以2 cm/s的速度向点D移动．(1)P.Q两点从出发开始到第几秒时.PQ∥AD?(2)试问：P.Q两点从出发开始到第几秒时.四边形PBCQ的面积为84平方厘米．3．如图.平行四边形ABCD中.AC＝6.BD＝8.点P从点A出发以每秒1 cm的速度沿射线AC移动.点Q从点C出发以每秒1 cm的速度沿射线CA移动．(1)经过几秒.以P.Q.B.D为顶点的四边形为矩形？(2)若BC⊥AC垂足为C.求(1)中矩形边BQ的长．4．如图.在四边形ABCD中.AD∥BC.∠B＝90°.AB＝8 cm.AD＝12 cm.BC＝18 cm.点P从点A出发以1 cm/s的速度向点D运动；点Q从点C同时出发.以2 cm/s的速度向点B 运动.当点Q到达点B时.点P也停止运动.设点P、Q运动的时间为t秒．(1)作DE⊥BC于E.则CD边的长度为10cm；(2)从运动开始.当t取何值时.四边形PQBA是矩形？(3)在整个运动过程中是否存在t值.使得四边形PQCD是菱形？若存在.请求出t值；若不存在.请说明理由．备用图5．如图.已知矩形ABCD.AD＝4.CD＝10.P是AB上一动点.M、N、E分别是PD、PC、CD 的中点．(1)求证：四边形PMEN是平行四边形；(2)请直接写出当AP为何值时.四边形PMEN是菱形；(3)四边形PMEN有可能是矩形吗？若有可能.求出AP的长；若不可能.请说明理由．参考答案【例】 (人教版八年级下册教材第68页第13题)如图.在四边形ABCD 中.AD ∥BC.∠B ＝90°.AB ＝8 cm .AD ＝24 cm .BC ＝26 cm .点P 从点A 出发.以1 cm /s 的速度向点D 运动；点Q 从点C 同时出发.以3 cm /s 的速度向点B 运动.规定其中一个动点到达端点时.另一个动点也随之停止运动．从运动开始.使PQ ＝CD.分别需经过多少时间？为什么？【解答】①设经过t s 时.四边形PQCD 是平行四边形.∵AP ＝t.CQ ＝3t.DP ＝24－t.∴DP ＝CQ.∴24－t ＝3t.∴t ＝6.即经过6s 时.四边形PQCD 是平行四边形.此时PQ∥CD .且PQ ＝CD.②设经过t s 时.PQ ＝CD.即四边形PQCD 是等腰梯形.∵AP ＝t.BQ ＝26－3t.∴t ＝26－3t ＋2.t ＝7.综上所述当t ＝6 s 或7 s 时.PQ ＝CD.【方法归纳】 根据动点运动过程中构造的特殊四边形的性质列方程求解．1．如图.在四边形ABCD 中.AD ∥BC.AD ＝6.BC ＝16.点E 是BC 的中点．点P 以每秒1个单位长度的速度从点A 出发.沿AD 向点D 运动；点Q 同时以每秒2个单位长度的速度从点C 出发.沿CB 向点B 运动．点P 停止运动时.点Q 也随之停止运动．求当运动时间t 为多少秒时.以点P 、Q 、E 、D 为顶点的四边形是平行四边形．解：由题意可知.AP ＝t.CQ ＝2t.CE ＝12BC ＝8.∵AD ∥BC.∴当PD ＝EQ 时.以点P 、Q 、E 、D 为顶点的四边形是平行四边形．当2t ＜8.即t ＜4时.点Q 在C 、E 之间.如图甲．此时.PD ＝AD －AP ＝6－t.EQ ＝CE －CQ ＝8－2t.由6－t ＝8－2t 得t ＝2.当8<2t<16.且t<6.即4<t<6时.点Q 在B 、E 之间.如图乙．此时.PD ＝AD －AP ＝6－t.EQ ＝CQ －CE ＝2t －8.由6－t ＝2t －8得t ＝143. ∴当运动时间为2s 或143s 时.以点P 、Q 、E 、D 为顶点的四边形是平行四边形．图甲图乙2．如图.A.B.C.D为矩形ABCD的四个顶点.AB＝25 cm.AD＝8 cm.动点P.Q分别从点A.C 同时出发.点P以3 cm/s的速度向点B移动.运动到点B为止.点Q以2 cm/s的速度向点D移动．(1)P.Q两点从出发开始到第几秒时.PQ∥AD?(2)试问：P.Q两点从出发开始到第几秒时.四边形PBCQ的面积为84平方厘米．解：(1)设P.Q两点从出发开始到第x秒时.PQ∥AD.∵四边形ABCD是平行四边形.∴AB∥CD.即AP∥DQ.∵PQ∥AD.∴四边形APQD是平行四边形．∴AP＝DQ.∴3x＝25－2x.解得x＝5.答：P.Q两点从出发开始到第5秒时.PQ∥AD.(2)设P.Q两点从出发开始到第a秒时.四边形PBCQ的面积为84平方厘米.∵BP＝25－3a.CQ＝2a.∴根据梯形面积公式得：1(25－3a＋2a)·8＝84.解得a＝4.2答：P.Q两点从出发开始到第4秒时.四边形PBCQ的面积为84平方厘米．3．如图.平行四边形ABCD中.AC＝6.BD＝8.点P从点A出发以每秒1 cm的速度沿射线AC移动.点Q从点C出发以每秒1 cm的速度沿射线CA移动．(1)经过几秒.以P.Q.B.D为顶点的四边形为矩形？(2)若BC⊥AC垂足为C.求(1)中矩形边BQ的长．解：(1)当t＝7秒时.四边形BPDQ为矩形．理由如下：当t＝7秒时.PA＝QC＝7.∵AC＝6.∴CP＝AQ＝1.∴PQ＝BD＝8.∵四边形ABCD为平行四边形.BD＝8.AC＝6.∴AO＝CO＝3.∴BO＝DO＝4.∴OQ＝OP＝4.∴四边形BPDQ为平形四边形．∵PQ＝BD＝8.∴四边形BPDQ为矩形．(2)由(1)得BO＝4.CQ＝7.∵BC⊥AC.∴∠BCA＝90°.∴BC2＋CQ2＝BQ2.∴BQ＝56＝214.4．如图.在四边形ABCD中.AD∥BC.∠B＝90°.AB＝8 cm.AD＝12 cm.BC＝18 cm.点P从点A出发以1 cm/s的速度向点D运动；点Q从点C同时出发.以2 cm/s的速度向点B 运动.当点Q到达点B时.点P也停止运动.设点P、Q运动的时间为t秒．(1)作DE⊥BC于E.则CD边的长度为10cm；(2)从运动开始.当t取何值时.四边形PQRA是矩形？(3)在整个运动过程中是否存在t值.使得四边形PQCD是菱形？若存在.请求出t 值；若不存在.请说明理由．备用图解：(2)如图1.由题意得：AP＝t.DP＝12－t.CQ＝2t.BQ＝18－2t.要使四边形PQBA是矩形.已有∠B＝90°.AD∥BC即AP∥BP.只需满足AP＝BQ即t ＝18－2t.解得t＝6.因此.当t＝6秒时.四边形PQBA是矩形．(3)不存在.理由：如图2.要使四边形PQCD是平行四边形.已有AD∥BC即DP∥CQ.只需满足DP＝CQ即12－t＝2t.∴t＝4时.四边形PQCD是平行四边形.但DP＝12－t＝8≠10.即DP≠DC.∴按已经速度运动.四边形PQCD只能是平行四边形.但不可能是菱形．5．如图.已知矩形ABCD.AD ＝4.CD ＝10.P 是AB 上一动点.M 、N 、E 分别是PD 、PC 、CD 的中点．(1)求证：四边形PMEN 是平行四边形；(2)请直接写出当AP 为何值时.四边形PMEN 是菱形；(3)四边形PMEN 有可能是矩形吗？若有可能.求出AP的长；若不可能.请说明理由．解：(1)∵M、N 、E 分别是PD 、PC 、CD 的中点.∴ME 是PC 的中位线.NE 是PD 的中位线．∴ME ∥PC.EN ∥PD.∴四边形PMEN 是平行四边形．(2)当AP ＝5时.在Rt △PAD 和Rt △PBC 中.⎩⎨⎧AP ＝BP ，∠A ＝∠B，AD ＝BC ，∴△PAD ≌△PBC(SAS )．∴PD ＝PC.∵M 、N 、E 分别是PD 、PC 、CD 的中点.∴NE ＝PM ＝12PD.ME ＝PN ＝12PC.∴PM ＝ME ＝EN ＝PN.∴四边形PMEN 是菱形．(3)四边形PMEN 可能是矩形．若四边形PMEN 是矩形.则∠DPC＝90°.设PA ＝x.PB ＝10－x.则DP ＝42＋x 2.CP ＝42＋（10－x ）2.∵DP 2＋CP 2＝DC 2.即16＋x 2＋16＋(10－x)2＝102.∴x 2－10x ＋16＝0.解得x ＝2或x ＝8.故当AP ＝2或AP ＝8时.四边形PMEN 是矩形．。
九年级+与平行四边形有关的动点问题.doc
学员编号：年级：课时数：
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（学法与能力主题）
授课日期时段
教学内容
1、专题精讲
1、与坐标系的结合
例：直角三角形AOB在平面直角坐标系中如图所示，O与坐标原点重合，点A在x轴 上，点B在y轴上，OB=2 ，∠BAO=30°，将△AOB沿直线BE折叠，使得OB边落在AB上，点O与点D重合．
∵抛物线经过点A(-1，0)，C(0，-3)，
∴ ，
解得 ，
∴所求抛物线的解析式为y= -2x-3．
(2)由(1)的抛物线解析式可知：点B(3，0).
设直线BC的解析式为y=kx+b.
将B(3，0)，C(0，-3)代入得，
，
解得 ，
∴直线BC的函数表达式为y=x-3．
(3)当正方形ODEF的顶点D运动到直线BC上时，设D点的坐标为(m，-2).
（2）先作MT⊥x轴于T，再设M（m，n），得出AT、MT、TO、BO的值，即可得出SAMBO的值，再根M点在抛物线上，求出SAMBO的值，然后求出S与m的函数关系式，得出抛物线开口向下，即可求出S的最大值；
（3）根据（2）的相应的条件，可以直接得出点此时Q的坐标；
解：（1）设抛物线解析式为：
∵抛物线交y轴于B（0，﹣4）
解得t=9(秒).
所以当t=9秒时，四边形MNCD是等腰梯形.
【点评】本题是一个动点问题，在解题中要抓住时间t与四边形中线段长度的关系.
3、与二次函数的结合
例：如图，在平面直角坐标系xoy中，已知抛物线顶点N的坐标为（ ），此抛物线交y轴于B（0，﹣4），交x轴于A、C两点且A点在C点左边．
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∵AＰ=t，CQ＝3t，DＰ＝2４-t，
∴DP=ＣQ.∴24-t＝3t．
∴t=6,即经过6s时,四边形PQCD是平行四边形，此时PQ∥ＣD,且ＰＱ＝CD.
②设经过ts时，PＱ=CD,即四边形PQCD是等腰梯形，
∵AP=t,BQ=26-3t，
∴ｔ＝26-3t＋2，ｔ＝7.
（1)经过几秒,以Ｐ，Q,B,D为顶点的四边形为矩形？
(２)若BC⊥AC垂足为Ｃ，求（１）中矩形边BQ的长．
解:(1)当t=７秒时，四边形BＰDQ为矩形.
３．如图,平行四边形ＡBCD中,AC=6,BＤ=8，点P从点Ａ出 发以每秒1cｍ的速度沿射线ＡC移动，点Q从点C出发以每秒１cm的速度沿射线CA移动．
(1）经过几秒,以Ｐ，Ｑ,B，Ｄ为顶点的四边形为矩形？
（2)若ＢC⊥AC垂足为C,求(1)中矩形边ＢQ的长．
4.如图，在四边形ABCD中, ＡD∥ＢＣ,∠Ｂ＝90°，AＢ=8cm,AD=12cm，BC=１8cm,点P从点A出发以１ｃｍ/s的速度向点D运动；点Q从点C同时出发，以２cm/ｓ的速度向点Ｂ运动，当点Q到达点B时，点P也停止运动,设点P、Q运动的时间为t秒.
∴当运动时间为2s或s时，以点P、Q、E、D为顶点的四边形是平行四边形.
图甲图乙
2．如图,A，B，C,D为矩形AＢCD的四个顶点,AB＝25cm，AD＝８cm,动点P，Ｑ分别从点A，Ｃ同时出发,点P以３cm／s的速度向点B移动,运动到点B为止，点Q以2cｍ／s的速度向点Ｄ移动．
(1)Ｐ，Ｑ两点从出发开始到第几秒时，PQ∥AＤ？
２.如图,A,B,Ｃ，D为矩形ABＣD的四个顶点，AＢ=2５cm，AD=8cｍ,动点P,Q分别从点A，C同时出发，点Ｐ以3cm/ｓ的速度向点B移动，运动到点B为止,点Q以２cm/s的速度向点Ｄ移动．
(1)P,Q两点从出发开始到第几秒时,ＰQ∥AD？
(2)试问：Ｐ,Q两点从出发开始到第几秒时,四边形PＢCＱ的面积为84平方厘米.
（1)求证：四边形PMＥN是平行四边形;
（２)请直接写出当ＡP为何值 时，四边形PＭEＮ是菱形;
(3)四边形ＰMＥＮ有可能是矩形吗?若有可能，求出AP的长;若不可 能，请说明理由．
参考答案
【例】 (人教版八年级下教材第68页第13题)
如图，在四边形AＢCＤ中,ＡD∥BＣ,∠B=90°,AＢ＝8cm,AD=24ｃm，BC＝２6ｃｍ.点P从点Ａ出发，以1cｍ／s的速度向点D运动；点Ｑ从点C同时出发,以3ｃm／ｓ的速度向点B运动,规定其中一个动点到达端点时，另一个动点也随 之停止运动．从运动开 始,使PQ＝CＤ，分别需经过多少时间?为什么？
解：由题意可知,AP=t，CQ＝2ｔ，CE＝ BC＝８．∵AＤ∥BC，∴当PＤ=ＥＱ时，以点P、Q、E、D为顶点的四边形是平行四边形．
当2ｔ<8，即ｔ<4时，点Q在C、E之间，如图甲.此时，PD=AD－ＡP＝6－t，EQ=CE－CQ=8－２ｔ，
由6-t＝8-2ｔ得t=2.
当8<2ｔ<１６,且ｔ<6,即4<t<6时，点Q在B、E之间，如图乙.此时,PD＝ＡD-ＡP＝６-t,ＥＱ=CＱ－ＣE＝2t－8，由6－t＝2t-8得ｔ＝.
(2)设P，Q两点从出发开始到第a秒时,四边形PBＣQ的面积为84平方厘米，
∵BＰ=25-3a，CQ＝2 a，
∴根据梯形面积公式得：
(25－３ａ+2a）·8=84.解得a＝4.
答:P，Q两点从出发开始到第4秒时,四边形PBCQ的面积为84平方厘米．
3．如图,平行四边形ABＣＤ中，AC=6,ＢD＝８，点P从点A出 发以每秒1cm的速度沿射线ＡC移动，点Q从点Ｃ出发以每秒1cm的速度沿射线ＣA移动．
１.如图，在四边形ABCＤ中,AD∥BC，ＡD＝６，BC＝1６，点Ｅ是BC的中点.点P以每秒1个单位长度的速度从点A出发,沿AD向点D运动;点Q同时以每秒2个单位长度的速度从点Ｃ出发，沿ＣB向点B运动．点Ｐ停止运动时,点Q也随之停止运动．求 当运动时间ｔ为多少秒时,以点Ｐ、Q、E、D为顶点的四边形是平行四边形．
（１)作DE⊥BC于Ｅ，则CＤ边的长度为10ｃm；
（2)从运动开始，当t取何值时，四边形PQBＡ是矩形？
（3)在整个运动过程中是否存在t值,使得四边形PQCD是菱形?若存在,请求出t值;若不存在,请说明理由.
备用图
５．如图，已知矩形AＢＣD,ＡＤ=4,CＤ=１０,Ｐ是AB上一动点,M、N、E分别是PD、PＣ、CD的中点．
(2)试问:P，Q两点从出发开始到第几秒时，四边形PBCQ的面积为８4平方厘米．
解:(１)设P，Q两点从出发开始到第ｘ秒时,ＰQ∥AD,
∵四边形ABCD是平行四边形，
∴AB∥CD,即AP∥DQ.
∵PQ∥ＡD,
∴四边形APQD是平行四边形．
∴AＰ＝DQ.
∴3x＝２５-2x.解得ｘ＝5．
答：P，Ｑ两点从出发开始到第5秒时，ＰＱ∥AD .
综上所述当t=６s或7s时，PＱ＝CD.
【方法归纳】 根据动点运动过程中构造的特殊四边形的性质列方程求解.
1.如图，在四边形AＢＣD中,AD∥BC,AD=６,ＢC=16,点E是BＣ的中点．点P以每秒１个单位长度的速度从点A出发,沿AD向点Ｄ运动;点Q同时以每秒2个单位长度的速度从点C出发,沿CB向点B运动.点P停止运动时,点Ｑ也随之停止运动．求 当运动时间t为多少秒时，以点P、Q、Ｅ、D为顶点的四边形是平行四边形.
专题训练（三)－平行四边形中的动态问题
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专题训练(三) 平行四边形中的动态问题
班别姓名
（教材P68习题第13题的变式与应用）
【原题】(人教版八年级下册教材第６8页第1３题)
如图，在四边形ＡＢＣD中,AD∥BC,∠B=９0°,ＡB＝8cm,AＤ=2４cm,ＢC＝26cm.点P从点A出发，以１cm/s的速度向点D运动;点Ｑ从点Ｃ同时出发，以3ｃm/s的速度向点B运动，规定其中一个动点到达端点时,另一个动点也随 之停止运动.从运动开 始，使PQ=CD,分别需经过多少时间?为什么？