動(dòng)點(diǎn)四邊形問(wèn)題具有較強(qiáng)的綜合性和開(kāi)放性,解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是靈活運(yùn)用相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)“動(dòng)中求靜”:通過(guò)對(duì)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的分析,觀察所求圖形的形狀變化,結(jié)合四邊形的定義、性質(zhì)和判定列方程解決問(wèn)題.下面舉例說(shuō)明.
原題呈現(xiàn)
例1 (人教版8年級(jí)下冊(cè)68頁(yè)13題)如圖1,在四邊形ABCD中,AD [?] BC,∠B = 90°,AB = 8 cm,AD = 24 cm,BC = 26 cm,點(diǎn)P從點(diǎn)A出發(fā),以1 cm/s的速度向點(diǎn)D運(yùn)動(dòng);點(diǎn)Q從點(diǎn)C同時(shí)出發(fā),以3 cm/s的速度向點(diǎn)B運(yùn)動(dòng). 規(guī)定其中一個(gè)動(dòng)點(diǎn)到達(dá)端點(diǎn)時(shí),另一個(gè)動(dòng)點(diǎn)也隨之停止運(yùn)動(dòng).從運(yùn)動(dòng)開(kāi)始,使PQ [?] CD和PQ = CD,分別需要經(jīng)過(guò)多少時(shí)間?為什么?
分析:將運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線(xiàn)段的長(zhǎng)度用字母t表示出來(lái),得AP = t,PD = 24 - t,CQ = 3t,BQ = 26 - 3t,然后根據(jù)平行四邊形的性質(zhì)和判定解題即可.
解:(1)∵AD [?] BC,PQ [?] CD,∴四邊形PDCQ為平行四邊形.
∴PD = CQ.∴24 - t = 3t,∴t = 6.
(2)若PQ = DC,分兩種情況:
①四邊形PDCQ是平行四邊形,則PD = CQ,由(1)得t = 6.
②四邊形PDCQ是等腰梯形. 如圖2,過(guò)點(diǎn)D作DE ⊥ BC,垂足為點(diǎn)E,過(guò)點(diǎn)P作PF ⊥ BC,垂足為點(diǎn)F,則有△PQF ≌ △DCE,四邊形PFED是矩形,
∴3t = 24 - t + 2 × (26 - 24),∴t = 7.
綜上,當(dāng)t = 6或7時(shí),PQ = CD.
解題策略
1.分析:明確動(dòng)點(diǎn)的個(gè)數(shù)、運(yùn)動(dòng)路徑、運(yùn)動(dòng)速度.
2.作圖:根據(jù)題目要求確定位置畫(huà)出示意圖.(動(dòng)中取靜)
3.表達(dá):根據(jù)“路程 = 速度 × 時(shí)間”,表示關(guān)鍵線(xiàn)段長(zhǎng),并確定范圍.
4.列式:根據(jù)圖形特點(diǎn)尋找等量關(guān)系,列方程求解.(靜中找等,等變方程)
5.檢驗(yàn):驗(yàn)證所求是否符合題意.
能力提升
例2 如圖3,在四邊形ABCD中,AD [?] BC,BC ⊥ CD,AD = 6 cm,BC = 10 cm,點(diǎn)E從點(diǎn)A出發(fā)以1 cm/s的速度向點(diǎn)D運(yùn)動(dòng),點(diǎn)F從點(diǎn)B出發(fā),以2 cm/s的速度向點(diǎn)C運(yùn)動(dòng),當(dāng)其中一點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí),另一點(diǎn)也隨之停止,設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t.
(1)t取何值時(shí),四邊形EFCD為矩形?
(2)M是BC上一點(diǎn),且BM = 4,t取何值時(shí),以A,M,E,F(xiàn)為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形?
分析:(1)當(dāng)DE = CF時(shí),四邊形EFCD為矩形,列出方程即可求解問(wèn)題;
(2)分點(diǎn)F分別在點(diǎn)M左側(cè)和右側(cè)兩種情況,當(dāng)AE = FM時(shí)以A,M,E,F(xiàn)為頂點(diǎn)的四邊形為平行四邊形,列出方程即可求解問(wèn)題.
解:(1)當(dāng)DE = CF時(shí),四邊形EFCD為矩形,
∴6 - t = 10 - 2t,∴t = 4.
(2)①當(dāng)點(diǎn)F在點(diǎn)M左側(cè)時(shí),若AE = FM,則四邊形AEMF是平行四邊形,
∴t = 4 - 2t,∴t = [43];
②當(dāng)點(diǎn)F在點(diǎn)M右側(cè)時(shí),若AE = FM,則四邊形AEFM是平行四邊形,
∴t = 2t - 4,∴t = 4.
綜上,t = [43]或4時(shí),以A,M,E,F(xiàn)為頂點(diǎn)的四邊形是平行四邊形.
總結(jié)反思
特殊四邊形動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題,無(wú)論是單動(dòng)點(diǎn)還是多動(dòng)點(diǎn),其解題關(guān)鍵都是利用圖形,探索動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律,尋找分界點(diǎn)并畫(huà)出符合題設(shè)條件的圖形進(jìn)行討論.在分析的過(guò)程中要關(guān)注圖形的特性(特殊的位置、特殊的性質(zhì)),尋找確定的等量關(guān)系列方程解決問(wèn)題.
拓展訓(xùn)練
1. 如圖4,在Rt△ABC中,∠B = 90°,[BC=53],∠C = 30°,點(diǎn)D從點(diǎn)C出發(fā)沿CA方向以每秒2個(gè)單位長(zhǎng)度的速度向點(diǎn)A勻速運(yùn)動(dòng),同時(shí)點(diǎn)E從點(diǎn)A出發(fā)沿AB方向以每秒1個(gè)單位長(zhǎng)度的速度向點(diǎn)B勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)其中一個(gè)點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí),另一個(gè)點(diǎn)也隨之停止運(yùn)動(dòng). 設(shè)點(diǎn)D,E運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是t秒(t > 0). 過(guò)點(diǎn)D作DF ⊥ BC于點(diǎn)F,連接DE,EF.
(1)四邊形AEFD能夠成為菱形嗎?如果能,求出相應(yīng)的t值.
(2)當(dāng)t為何值時(shí),△DEF為直角三角形?請(qǐng)直接寫(xiě)出相應(yīng)的t的值.
思路分析:(1)可得AE = t,AD = 10 - 2t,先證明四邊形AEFD為平行四邊形,若AE = AD,則平行四邊形AEFD為菱形,列方程可求解;
(2)分三種情況討論,列方程可求解.
2. 在矩形ABCD中,AB = 6,BC = 8,G,H分別是AD,BC的中點(diǎn),E,F(xiàn)是對(duì)角線(xiàn)AC上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),分別從A,C同時(shí)以每秒1個(gè)單位長(zhǎng)度的速度出發(fā)相向而行,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t秒.
(1)當(dāng)0 < t < 5時(shí),判斷四邊形EGFH的形狀,并說(shuō)明理由;
(2)當(dāng)0 < t < 10時(shí),若四邊形EGFH為矩形,請(qǐng)直接寫(xiě)出t的值.
思路分析:(1)如圖5,通過(guò)證明三角形全等可得EG = FH,易證EG [?] FH,則可證四邊形EGFH為平行四邊形;
(2)分為兩種情況,一種是點(diǎn)E,F(xiàn)沒(méi)有經(jīng)過(guò)AC的中點(diǎn),另一種是點(diǎn)E,F(xiàn)經(jīng)過(guò)AC的中點(diǎn),利用對(duì)角線(xiàn)EF = GH列方程即可求解.
答案:1. (1)能,t [=103];
(2)t = [52]或4.
2. (1)四邊形EGFH是平行四邊形,理由略;
(2)t = 2或t = 8.
(作者單位:大連理工大學(xué)附屬學(xué)校)
初中生學(xué)習(xí)指導(dǎo)·中考版2024年3期