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动中觅静 静中探解
——四边形中动点问题的解题策略

2021-06-07谢丽丽

初中生世界 2021年19期
关键词:动点矩形四边形

文 谢丽丽

近几年,命题者常以四边形为背景,渗透点的运动,并对此点在运动变化过程中产生的等量、变量、图形间的关系进行考查。下面结合例题对四边形中的动点问题进行剖析,供同学们参考。

一、动点产生的分段函数

例1如图1,E为矩形ABCD的边AD上一点,点P从点B出发沿折线BE-D运动到点D停止,点Q从点B出发沿BC运动到点C停止,它们的运动速度都是1cm/s。现P、Q两点同时出发,设运动 时 间 为x(s),△BPQ的 面 积 为y(cm2),若y与x的对应关系如图2 所示,则矩形的面积是( )。

图1

A.96cm2B.84cm2

C.72cm2D.56cm2

【分析】我们先初步了解整个运动的过程,由于两点运动速度相同,那么可以厘清其中的三种情形:点P在线段BE上运动,点Q在线段BC上运动;点P在线段ED上运动,点Q在线段BC上运动;点P在线段ED上运动,点Q在点C处静止。明确三种情形的临界状态,再结合图像上的关键点进行分析,化动为静,便可将面积转化为线段长求解。

解:从函数的图像和点的运动过程可以得出,当点P运动到点E时,x=10,y=30。过点E作EH⊥BC,如图3。

图3

在Rt△BAE中,由勾股定理,得AE=8。

由图2知,当x=14时,点P与点D重合,即DE=14-10=4,

∴AD=AE+DE=8+4=12,

∴矩形的面积为12×6=72(cm2)。

故选C。

二、动点产生的图形

例2如图4,在矩形ABCD中,AB=1,,P为AD上一个动点,连接BP,线段BA与线段BQ关于BP所在的直线对称,连接PQ,当点P从点A运动到点D时,线段PQ在平面内扫过的面积为 。

图4

【分析】已知点P的运动轨迹是线段AD,因此,只需再确定点Q的运动轨迹即可。由轴对称得BQ=BA,而点B是定点,BA的长为定值1,所以点Q的运动轨迹是圆弧,其圆心角可结合已知数据求得。那么图5中的阴影面积即为所求,再利用分割法可求得面积。

解:∵线段BA与线段BQ关于BP所在的直线对称,

∴BQ=BA=1,△ABP≌△QBP。

∵点B是定点,

∴点Q的运动轨迹是以B为圆心的圆弧。

如图5,阴影部分即为当点P从点A运动到点D时,线段PQ在平面内扫过的图形。

图5

三、动点产生的线段最值

例3如图6,在▱ABCD中,∠B=60°,AB=10,BC=8,点E为边AB上的一个动点,连接ED并延长至点F,使得DF,以EC、EF为邻边构造▱EFGC,连接EG,求EG的最小值。

图6

【分析】点E的运动带来▱EFGC的运动。▱EFGC中边的长度在变,但我们要抓住变化过程中不变的数量关系和位置关系,如EF=CG,EF∥CG。又由DF=。记CD与EG的交点是点O,由△DOE∽△COG,得。此时,问题转化为求线段EO长的最小值,即求两条平行线AB、CD之间的距离。

图7

四边形中的动点问题综合性强,常与圆、三角形等几何知识以及方程、函数等代数内容结合,要求较高。我们要抓住动点变化过程中不变的量,关注特殊四边形本身的数量关系和位置关系,必要时结合特殊状态或将相关线段代数化,通过动的现象寻觅静的本质,从动静间的转化出发剖析问题,实现动态问题静态化,最终实现问题的解决。

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