本文内容选自2021年广州市中考数学压轴题,题目双动点产生的运动轨迹问题,比较综合、设计巧妙,值得研究.
【中考真题】
(2021·广州)如图,在菱形中,,,点为边上的一个动点,且,与交于点;
当为中点时,求证:四边形为平行四边形;
若,求的长;
当点从出发运动到时,求点运动的轨迹长.
【分析】
(1)由点E为AB的中点,可以得到四边形DFEC的一组对边平行且相等,因此结论得证.
(2)几何求值问题,可以考虑构造直角三角形用勾股定理解决.
(3)先确定轨迹,再求路径长.
①思路一:延长AG交BC于一点M,易得点M为定点,因此点G在线段AM上运动;
②思路二:证明∠BAG为定值,如求其锐角三角函数值(如tan)可以得到为定值,则点G在线段上运动;
③思路三:建立平面直角坐标系,得到点G的坐标满足直线解析式,那么点G在线段上运动.
④思路四:如下图,构造平行线.在BA上取一点M使得AM=1/2AB,连接DM,易得DG/GE=DC/EF=MA/AE,因此可以得到△AGE∽△MDE,那么就可以得到AG始终平行于DM,则点G在线段上运动.
【答案】
解:∵为中点,∴,
∵菱形,∴,,
∴,
∴四边形为平行四边形.
如图,过点作与,
∵菱形,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,,
设,则,,
∴,,
在中,,
∴,
解得(舍去),.
∴.
如图,连接并延长交于点,连接交于点,并连接,
∵,,
∴为等边三角形.
∴.
∵∵,
∴,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴.
∴当点从出发运动到时,点始终在直线上运动,运动轨迹为线段,
∵当点与重合时,点与点重合;
当点与重合时,点为与的交点;
∴点运动的轨迹长为线段的长.
∵,
∴,
∴,
∴点运动的轨迹长.
另解:
如图,以点为原点,射线为轴的非负半轴建立平面直角坐标系,
则点,,,.
设点的坐标为,则点的坐标为,
易得直线的解析式为,
直线的解析式为,
联立并解得点的坐标为,
所以点的坐标满足,即点的运动轨迹为线段.
当时,点的坐标为,
当时,点的坐标为.
∴点的运动轨迹长为.
本题压轴一问考查动点轨迹的问题,题目的问法与2021年越秀区一模的压轴题类似。只是轨迹由弧变成直线,解法类似。
【总结】
凡是动点轨迹问题,先判断轨迹的形状,一般分为两种:线段或弧.判断时只需取三个特殊点,如起点,中间点和终点.判断形状后再证明.
像本题这种运动轨迹为线段的问题,类似物理中的参照系,需要选择一些固定的点或线,根据相对位置不变来判断.
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