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第四集重大友情提醒: 經(jīng)網(wǎng)友提醒,上一集中“模型構(gòu)建”、例14以及相關(guān)變式中如果不強調(diào)“動點C位于直線AB的上方”的話,每一道題的目標軌跡都應(yīng)該由兩段弧組成,且這兩條弧關(guān)于AB對稱,此時路徑長還需要在原來結(jié)果的基礎(chǔ)上乘以2,這一點應(yīng)引起大家的注意!另外,有一些動點的路徑(或軌跡)可能在端點處取不到,但這對計算相應(yīng)的軌跡長問題不受影響,故可忽略,請同學們稍微注意即可! 《第四集》的例題屬于模型的直接考察,大多考題會在定角的推導上設(shè)置門檻,需要同學們形成主動尋找定角及定邊的意識與能力,下面再舉幾例,同學們可以用心體悟! 例15.如圖15所示,P為線段AB上一動點(點P不與點A、B重合),在線段AB的同側(cè)分別作等邊△APC和等邊△PBD,連結(jié)AD、BC,交點為Q. (1)求∠AQB的度數(shù); (2)若AB=6,求動點Q運動軌跡的長. 簡析:(1)此圖是一個經(jīng)典的“共頂點雙等邊三角形—手拉手—旋轉(zhuǎn)一拖二模型”,其內(nèi)部存在豐富多彩的結(jié)論; 首先,利用圖15-1中的全等三角形(SAS)易推得∠1=∠2; 再結(jié)合圖15-2中的“8字型”結(jié)構(gòu),導角易得∠AQB=120°; 當然也可以利用圖15-3中的“8字型”結(jié)構(gòu),導角推得∠AQB的度數(shù),殊途同歸,不再贅述; 若連接PQ,這個基本圖形中將“8字成瘋”,可以結(jié)合“四點共圓”或者“對頂相似”等結(jié)構(gòu)去探究,如圖15-4所示,包括還有許多的“平行8字型”等! (2)由第(1)小問知目標動點Q處產(chǎn)生了(多個)定角,要想求其運動的軌跡長,自然聯(lián)想到“定邊對定角”模型,接下來依托于點Q處產(chǎn)生的定角去尋找所對的定邊,你會發(fā)現(xiàn)只有定邊AB符合題意(注意:這里AC與BD都是動邊); 下圖是本題的動態(tài)圖,請欣賞之: 找到了動點Q的軌跡后,“無跡問題”變得有跡可循了,進一步可以追問最值問題等,譬如: 如圖15-7所示,在原題的基礎(chǔ)上,取AB的中點N,其他條件保持不變,求NQ的最小值. 解題后反思:本題在路徑長問題的基礎(chǔ)上追加了一個最值問題,這兩個問題都是在畫出具體軌跡的基礎(chǔ)上解決的,同學們要加強軌跡意識的自我培養(yǎng),要有主動自問、主動尋找動點軌跡的意識,這是很基本的一種解題意識,因為但凡動點,不可能是雜亂無章的運動,一定是在一條確定的路徑上運動的,當確定了路徑,也就牽住了“牛鼻子”,“無跡問題”變得有跡可循了,問題也就變得簡單易行了. 路徑問題與最值問題一般可認為是一對“雙生子”,能提出路徑長問題,一般都可以繼續(xù)追加最值問題;反過來,有相當一部分最值問題都可以通過確定動點的路徑來解決. 另外,本題中追加的最小值問題恰好當點Q位于軌跡弧的中點處取得,這是一種“超級對稱”的幾何直觀意識,有的時候這種幾何直觀更加難能可貴,哪怕猜錯了也無所謂,這也是于頭對我們的教誨! 再來看一道本人非常推崇的好題! 此題筆者之所以喜愛,是因為它既可以用“定邊對定角”模型解決,又可以用“瓜豆原理”輕松搞定,而這兩種方法在很大范圍內(nèi)都是普適的,是解決路徑問題的兩個重大法寶,尤其是后者對于路徑長問題甚至可以實現(xiàn)“盲殺”,本文最后一個版塊也會專門詳細介紹!下面提供這兩種解法: 解法一(“定邊對定角”模型): 第一步:如圖16-1,由點C是以AB為直徑的半圓弧的中點易知∠APC=45°; 第二步:如圖16-2,又由CQCP知△PCQ為等腰直角三角形,易得∠AQC=135°; 第三步:如圖16-3,連接AC,識別到“定邊AC對定角∠AQC”模型; ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 解題后反思:此題是一道典型的“定邊對定角”最值問題,下面介紹其基本破解之道: 首先要有尋找目標動點的軌跡意識,而這就需要我們先看看該動點處是否存在確定的角,可稱為“定角”,很多時候這樣的定角并不唯一; 然后循著剛找到的“定角們”去看看它們對應(yīng)的邊有木有確定的邊,可稱為“定邊”,一旦兩者兼有,就自然形成了“定邊對定角”模型; 確定了“定邊對定角”模型后,就可以畫出動點的軌跡弧,再確定圓心及相應(yīng)的圓心角,解之即可. 解法二(“瓜豆原理”): 第一步(“導角”得等腰直角三角形): 同解法一,首先推出△PCQ為等腰直角三角形; 接下來想想從動點Q可以看成由主動點P怎么來? 此時,往往可以借助圖形的常見變換,即平移、翻折、旋轉(zhuǎn)以及位似的眼光去分析主、從動點間的關(guān)系; 第二步(主、從動點間的關(guān)系): 如圖16-8,由“△PCQ為等腰直角三角形”易知,從動點Q可以看成主動點P繞著定點C按順時針方向旋轉(zhuǎn)90度而來; 其實,有關(guān)等腰直角三角形的問題,經(jīng)常可以這樣看待; 第三步(主、從動點軌跡間的關(guān)系): 每一個從動點Q都是由相應(yīng)的主動點P如此變換得到,這樣一來,從動點Q的軌跡肯定也是由主動點P的軌跡如此變換而來,即從動點Q的軌跡是由主動點P的軌跡(即弧BC)繞著定點C按順時針方向旋轉(zhuǎn)90度而來; 這是很自然的想法,跟代數(shù)里的整體思想一模一樣,只不過將動點的軌跡看成了一個整體而已,屬幾何里的整體思想,即所謂的“捆綁思想”; 眾所周知:圖形的常見三大變換,即平移、翻折及旋轉(zhuǎn)不改變圖形的形狀與大小,只改變圖形的位置;位似前后的圖形相似,即位似后的圖形與位似前的圖形相似,也即位似不改變圖形的形狀,只改變圖形的位置與大小,且其大小隨位似比同比例放縮; 有了這個理論的支撐易知:從動點Q的軌跡是與主動點P的軌跡(即弧BC)全等的一段弧,這即為所謂的“種瓜得瓜種豆得豆”之說; 如何確定并畫出這段弧呢?只要找到確定其圓心、半徑以及相應(yīng)的端點即可; 第四步(確定目標動點軌跡弧的圓心及端點):依據(jù)“捆綁思想”易知,從動點Q的軌跡弧的圓心也是由主動點P的軌跡弧(即弧BC)的圓心O繞著定點C按順時針方向旋轉(zhuǎn)90度而來,如圖16-9所示; 包括從動點Q的軌跡弧的兩個端點也是由主動點P的軌跡?。椿C)的兩個端點(即點B與點C)繞著定點C按順時針方向旋轉(zhuǎn)90度而來,即為點A與點C; ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 最后再來一道有趣的“定邊對定角”問題,讓同學們再次強化對此模型的認知: 例17.如圖17所示,半徑為2cm,圓心角為90°的扇形OAB的弧AB上有一個動點P,過點P向半徑OA作垂線,垂足為點H.設(shè)△OPH的內(nèi)心為I,當點P在弧AB上從點A運動到點B時,求內(nèi)心I所經(jīng)過的路徑長. ![]() 簡析:此題有趣,有趣在一個字,即“定”字上面,先看解析: 題目要求內(nèi)心I所經(jīng)過的路徑長,當然要先確定動點I的軌跡啦; ![]() ![]() ![]() 回到此問題上來,因為OP是一條“動邊”,并非我們要尋找的“定邊”,那如何解決呢?繼續(xù)我們的下一步; 第三步(“超級對稱”轉(zhuǎn)移邊角):如圖17-3,連接AI,由OI平分∠AOP結(jié)合“對稱思想”易知△AOI≌△POI(SAS),從而有∠AIO=∠PIO=135°,亦為一個“定角” 從而可以識別到“定邊AO對定角∠AIO”模型; 這里的邊AO是確確實實的“定邊”,而并非上面OP這個“偽定邊”,哈哈! ![]() ![]() ![]() 解題后反思:通過本例,同學們對于“定邊對定角”模型有了更深刻的認識嘛???尤其是“定”字,不僅僅要求是邊長確定,包括位置也要確定,即為真正的“定邊”; 還有本題中由一個“偽定邊對定價”轉(zhuǎn)化成了真正的“定邊對定角”,這里的轉(zhuǎn)化非常漂亮,也是一種“超級對稱”幾何直觀意識,值得大家用心揣摩! 前面說了這么多,其實主要還是圍繞著板塊一,即“路徑之隱圓(弧)”展開的,主要介紹了“定義法”、“定邊對直角”、“定邊對定角”這些最基本的模型解法,其間還穿插了一些如“瓜豆原理”等有趣的解法,下面進入板塊二,即路徑之隱線(段)! 未完待續(xù),敬請期待! (第五集完?。?/p> 敬請各位朋友關(guān)注本人公眾號,若能幫忙宣傳,則不勝感激,旨在服務(wù)于更多的學子還有更多喜歡鉆研的同仁們! |
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