以三角形、四边形为背景的动态几何问题均以动态几何的形式来考查三角形、四边形的性质,
判定,全等三角形、相似三角形的性质及判定,本节将对此类问题归类如下:
一、在平面直角坐标系中探究
【例题1】已知直线 l 经过 A(6,0)和 B(0,12)两点,且与直线 y = x 交于点 C.
(1)求直线 l 的表达式;
(2)若点 P(x,0)在线段 OA 上运动,过点 P 作 l 的平行线交直线 y = x 于点 D,
① 求 △PCD 的面积 S 与 x 的函数关系式;
② S 有最大值吗?若有,求出当 S 最大时 x 的值 .
【解析】
(1)设直线 l 的表达式为 y = kx b , 用待定系数法求出 k , b 的值即可;
(2)
① 点 C 是直线 l 与 y = x 的交点,从而可求得点 C 的坐标 .
根据三角形的面积公式及结合平行的性质,可求得 S 与 x 的函数关系式;
② 根据二次函数的性质,即可得到 S 的最大值 .
解:
(1)设直线 l 的表达式为 y = kx b ,
由 A(6,0)和 B(0,12),得
∴ 直线 l 的表达式为 y = -2x 12 .
(2)
①
∴ 点 C 的坐标为(4,4),
∴ S△COP = 1/2 x ▪ 4 = 2x .
∵ PD∥直线 l ,
∴ CD/OC = AP/OA .
∵ CD/OC = ( 1/2 h × CD ) / ( 1/2 h × OC ) = S / S△COP,
∴ S / S△COP = AP / OA , 即 S / 2x = (6 - x)/ 6 ,
∴ △PCD 的面积 S 与 x 的函数关系式为 S = -1/3 x^2 2x .
② ∵ S = -1/3 (x - 3)^2 3 ,
∴ 当 S 最大时,x = 3 .
【例题2】如图,在直角坐标系中,矩形 OABC 的顶点 A , C 均在坐标轴上,且 OA = 4 ,
OC = 3 , 动点 M 从点 A 出发,以每秒 1 个单位长度的速度,沿 AO 向终点 O 移动;
动点 N 从点 C 出发沿 CB 向终点 B 以同样的速度移动,当两个动点运动了 x 秒(0 < x < 4)时,
过点 N 作 NP⊥BC 交 OB 于点 P,连接 MP .
(1) 直接写出点 B 的坐标,并求出点 P 的坐标(用含 x 的式子表示);
(2)当 x 为何值时,△OMP 的面积最大?并求出最大值 .
解:
(1)在矩形 OABC 中,OA = 4 , OC = 3 ,
∴ B 点的坐标为(4,3).
如图,延长 NP 交 OA 于点 G,则 PG∥AB,OG = CN = x .
∵ PG∥AB,
∴ △OPG∽△OBA .
∴ PG / BA = OG / OA , 即 PG / 3 = x / 4 ,
解得 PG = 3/4 x .
∴ 点 P 的坐标为(x , 3/4 x).
(2)设 △OMP 的面积为 S .
在 △OMP 中,OM = 4 - x , OM 边上的高为 3/4 x,
∴ S 与 x 之间的函数表达式为
配方,得
∴ 当 x = 2 时,S 有最大值,最大值为 3/2 .
二、在几何图形中探究
【例题3】如图,在矩形 ABCD 中,AB = 3 米,BC = 4 米,动点 P 以 2 米/秒的速度从点 A 出发,
沿 AC 向点 C 移动,同时动点 Q 以 1 米/秒的速度从点 C 出发,沿 CB 向点 B 移动,
设 P , Q 两点同时移动的时间为 t 秒(0 < t < 2.5).
(1)当 t 为何值时,PQ∥AB;
(2)设四边形 ABQP 的面积为 y , 当 t 为何值时,y 的值最小?并求出这个最小值 .
【解析】
(1)首先由勾股定理求得 AC = 5 米,然后根据 AB∥PQ 可得到 PC / AC = QC / BC ,
从而得到关于 t 的方程,从而可解得 t 的值;
(2)过点 P 作 PE⊥BC,由 PE∥AB 可得到 PC / AC = PE / AB ,
从而可求得 PE = 3 - 6/5 t , 然后根据 y = S△ABC - S△PQC 列出 t 与 y 的函数关系式,
最后利用配方法求得最小值即可 .
解:
(1)在 Rt△ABC 中,
由题意,得 PC = AC - AP = 5 - 2t , QC = t .
如图 ①,∵ AB∥PQ , ∴ △CPQ∽△CAB .
∴ PC / AC = QC / BC , 即 (5 - 2t)/ 5 = t / 4 ,
解得 t = 20/13 .
(2)如图 ②,过点 P 作 PE⊥BC 于点 E .
由 (1)知,PC = 5 - 2t , QC = t ,
∵ PE∥AB,
∴ △CPE∽△CAB .
∴ PC / AC = PE / AB , 即 (5 - 2t)/ 5 = PE / 3 .
∴ PE = 3 - 6/5 t .
∴ 当 t = 5/4 时,y 的值最小,最小值为 81/16 .
【例题4】如图,在 △ABC 中,∠C = 60°,BC = 4,AC = 2√3,点 P 在 BC 边上运动,
PD∥AB,交 AC 于 D . 设 BP 的长为 x , △APD 的面积为 y .
(1)求 AD 的长(用含 x 的代数式表示);
(2)求 y 与 x 之间的函数关系式,并回答当 x 取何值时,y 的值最大?最大值是多少?
(3)是否存在这样的点 P,使得 △ADP 的面积是 △ABP 面积的 2/3 ?若存在,请求出 BP 的长;
若不存在,请说明理由 .
解:
(1)∵ PD∥AB,
∴ AD / AC = BP / BC .
∵ BC = 4 , AC = 2√3 , BP = x ,
∴ AD / 2√3 = x / 4 ,
∴ AD = √3/2 x .
(2)过点 P 作 PE⊥AC 于 E .
∵ sin∠ACB = PE / PC , ∠C = 60°,
∴ PE = PC × sin60° = √3/2(4 - x ).
∴ y 与 x 之间的函数关系式为
∴ 当 x = 2 时,y 的值最大,最大值是 3/2 .
(3)存在这样的点 P .
∵ △ADP 与 △ABP 等高不等底,
∴ S△ADP / S△ABP = DP / AB .
∵ △ADP 的面积是 △ABP 面积的 2/3 ,
∴ S△ADP / S△ABP = 2/3 ,
∴ DP / AB = 2/3 .
∵ PD∥AB,
∴ △CDP∽△CAB .
∴ DP / AB = CP / CB ,
∴ CP / CB = 2/3 .
∴ (4 - x)/ 4 = 2/3 ,
∴ x = 4/3 ,
∴ BP = 4/3 .
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