文 胡海洋
點動、線動、面動構成的問題稱為幾何動態(tài)問題,也一直是中考壓軸題命題的熱點。這類問題的特征是,以運動中的幾何圖形為載體構建成綜合題,把幾何、三角、函數(shù)、方程等知識集于一身,題型新穎,綜合性強,能力要求高。遇到這類問題,要把握好一般與特殊的關系;在分析過程中,要特別關注圖形的特殊性(特殊角、特殊圖形的性質(zhì)、圖形的特殊位置)。如何準確、快速地解決此類問題呢?關鍵是把握解決此類題型的規(guī)律與方法——以靜制動。
例題(2018·江蘇宿遷)如圖1,在邊長為1 的正方形ABCD 中,動點E、F 分別在邊AB、CD上。將正方形ABCD 沿直線EF折疊,使點B的對應點M 始終落在邊AD 上(點M 不與點A、D 重合),點C 落在點N 處,MN 與CD 交于點P,設BE=x。
(2)隨著點M 在邊AD 上位置的變化,△PDM 的周長是否發(fā)生變化?如變化,請說明理由;如不變,請求出該定值;
(3)設四邊形BEFC 的面積為S,求S 與x之間的函數(shù)表達式,并求出S的最小值。
【解析】(1)由折疊性質(zhì)可知BE=ME=x,結(jié)合已知條件知AE=1-x,在Rt△AME 中,根據(jù)勾股定理,得,解得
(2)△PDM的周長不變,為定值2。
方法一:連接BM、BP,過點B 作BH⊥MN,如圖2。根據(jù)折疊性質(zhì)知BE=ME,由等邊對等角得∠EBM=∠EMB,由等角的余角相等得∠MBC=∠BMN,由全等三角形的判定AAS得Rt△ABM≌Rt△HBM,根據(jù)全等三角形的性質(zhì),得AM=HM,AB=HB=BC,又根據(jù)全等三角形的判定HL 得Rt△BHP≌Rt△BCP,根據(jù)全等三角形的性質(zhì),得HP=CP,由三角形周長和等量代換即可得出△PDM周長為定值2。
方法二:設AM=a,由EM2=AE2+AM2,得x2=(1-x)2+a2,∴a2=2x-1。
由△AEM∽△DMP,得
(3)方法一:過點F 作FQ⊥AB,垂足為Q,連接BM。由折疊性質(zhì)可知∠BEF=∠MEF,BM⊥EF,由等角的余角相等得∠EBM=∠EMB=∠QFE,由全等三角形的判定ASA得Rt△ABM≌Rt△QFE,據(jù)全等三角形的性質(zhì),得AM=QE。設AM 長為a,在Rt△AEM 中,根據(jù)勾股定 理,得(1-x)2+a2=x2,從 而 得AM=QE=,BQ=CF=x-,根據(jù)梯形的面積公式代入即可得出S 與x 之間的函數(shù)表達式。又由(1-x)2+a2=x2,得=BE,BQ=-a(0<a<1),代入梯形面積公式即可轉(zhuǎn)為關于a 的二次函數(shù),配方從而求得S 的最小值。
方法二:設AM=a,MD=1-a,由勾股定理,得a2=2x-1。利用△AEM∽△DMP∽△NFP得比例式,求出FN。由FC=FN 得BE)·BC,表示成關于a的函數(shù)表達式求解。
方法三:連接FM、BM、BF。由折疊性質(zhì)知EF垂直平分BM,則FM=BF。
∴y2+1=(1-y)2+(1-a)2,則
圖形運動問題一般與圖形變換相結(jié)合。圖形在運動過程中只是位置發(fā)生變化,大小、形狀一般不變,因此我們在解答這類問題時往往可以運用平移、旋轉(zhuǎn)、對稱、平行、全等、等腰三角形等知識。本題考查了折疊的性質(zhì)、勾股定理、三角形全等、相似三角形、二次函數(shù)等知識點,綜合性較強,特別是第(3)問的解題思路,看似清晰,處理起來卻很困難且比較復雜。計算量大,即對計算技巧要求很高,因此處理復雜問題也是我們必備的能力。