【摘要】動點軌跡問題是中考和各類模擬考試的重點和難點題型,綜合考查了學(xué)生的幾何知識和思維能力.其中,動點軌跡為圓的最值問題具有一定的難度,致使該題型成為學(xué)生在中考中失分的集中點.掌握軌跡為圓的幾種模型,并構(gòu)建問題解決的一般思路,是應(yīng)對中考與圓有關(guān)的動點問題的一個重要途徑.文章就動點軌跡為圓(圓?。┑哪P瓦M(jìn)行梳理,并給出相應(yīng)的解題策略,旨在為一線教師在中考備考復(fù)習(xí)中提供教學(xué)參考.
【關(guān)鍵詞】動點問題;定義模型;直角模型;等弦對等角模型;最值問題
引 言
與動點有關(guān)的最值問題,是中考的一個難點.如果學(xué)生能確定動點的運(yùn)動軌跡,然后結(jié)合軌跡的幾何性質(zhì)求解,會事半功倍.下面介紹動點軌跡為圓(圓?。┑娜N模型,并結(jié)合中考題給出每種模型的解題策略.
一、動點軌跡為圓(圓弧)的三種模型
模型1 定義型
如圖1所示,設(shè)點A為定點,點B為動點,若AB長度固定,則點B的軌跡是以點A為圓心,AB長為半徑的圓.
模型2 直徑所對的角為直角(直角模型)
一條定邊所對的角始終為直角,則直角頂點軌跡是以定邊為直徑的圓或圓弧.如圖2,若P為動點,AB為定值,∠APB=90°,則動點P的軌跡是以AB為直徑的圓或圓弧.
模型3 等弦對等角模型
一條定邊所對的角始終為定角,則定角頂點軌跡是圓弧.如圖3,若P為動點,AB為定值,∠APB為定值,則動點P的軌跡為圓弧.
二、與圓有關(guān)的最值問題
1.定義型
該題型主要以選擇、填空形式出現(xiàn),難度系數(shù)不大,在各類考試中都以中檔題為主.解這類問題的關(guān)鍵是結(jié)合圓的定義判定動點變化的特點,再結(jié)合圓的性質(zhì)和其他幾何知識進(jìn)行解題.
解題策略:
第一步:根據(jù)題意判定動點的變化特性;
第二步:找準(zhǔn)定點和定長(圓心和半徑);
第三步:結(jié)合圓、三角形、四邊形的相關(guān)知識進(jìn)行解題.
點評 本題考查勾股定理,相似三角形的判定定理和性質(zhì),軸對稱的性質(zhì),三角形面積公式,綜合應(yīng)用這些知識是解題關(guān)鍵.先根據(jù)勾股定理及相似三角形的判定定理和性質(zhì)求出DM的長度,再根據(jù)圓的性質(zhì)求出QM的長度,判斷點E的運(yùn)動軌跡,確定當(dāng)點E與點Q重合時,點E到AB的距離最短為QM,再根據(jù)三角形面積公式求解即可.
2.直角模型
該題型主要以選擇、填空的形式出現(xiàn),一般較為靠后,有一定難度.該題型主要考查對圓的性質(zhì)的理解,有時會結(jié)合直角三角形的相關(guān)知識一起考查.利用數(shù)形結(jié)合思想,對圖形進(jìn)行討論是解題的關(guān)鍵.
解題策略:
第一步:觀察圖形特點,找準(zhǔn)直角頂點和定長(圓的直徑);
第二步:利用圓與直角三角形的相關(guān)知識點進(jìn)行解題;
第三步:涉及最值問題的圖形要考慮線段的轉(zhuǎn)化,熟練掌握共線問題、將軍飲馬問題、垂線段問題等相關(guān)知識點;
第四步:利用數(shù)形結(jié)合思想進(jìn)行分析、解答.
解 ∵四邊形ABCD是正方形,
∴∠ABF=∠DAE,AD=AB.
∵AE=BF,∴△DEA≌△AFB,
∴∠ADE=∠BAF,
∴∠DAF+∠BAF=∠DAB=90°,
∴∠ADE+∠DAF=90°,
∴∠DGA=90°,∴點G在以AD為直徑的圓上移動.
點評 根據(jù)SAS可證明△DEA≌△AFB,得∠ADE=∠BAF,再證明∠DGA=90°,進(jìn)一步可得點G在以AD為直徑的半圓上,且O,G,B三點共線時BG取得最小值.
點評 本題的解題關(guān)鍵是熟練掌握直角三角形和圓的相關(guān)知識.證明∠AMD=90°,得出點M在以O(shè)點為圓心,AO為半徑的圓上,從而可計算出答案.
3.等弦對等角模型
該模型主要考查轉(zhuǎn)化與化歸的數(shù)學(xué)思想.常用到結(jié)論:一定點與圓上的動點距離最大值為定點到圓心的距離與半徑之和,最小值為定點到圓心的距離與半徑之差.
解題策略:
第一步:觀察圖形特點,確定定弦和定角;
第二步:根據(jù)題意準(zhǔn)確分析出動點的運(yùn)動軌跡,并構(gòu)建適當(dāng)圖形(三角形居多);
第三步:利用四邊形、隱圓、直角三角形或相似的相關(guān)知識點解題.
點評 本題主要考查圓周角定理、圓的基本性質(zhì)及正方形的性質(zhì).根據(jù)題意得出點E是以AC為直徑的圓上的一個動點,根據(jù)最大的弦是直徑求得AC為CE的最大值,再利用勾股定理可得答案.
點評 本題考查全等三角形的判定和性質(zhì)、等邊三角形的性質(zhì)、圓、特殊角的三角函數(shù)等相關(guān)知識,解題的關(guān)鍵是學(xué)會添加輔助線.先證明∠APB=120°,推出點P的運(yùn)動軌跡是以O(shè)為圓心,OA為半徑的弧.再連接CO交☉O于點P′,可知當(dāng)點P運(yùn)動到P′時,CP取到最小值.
結(jié) 語
與圓有關(guān)的最值問題往往涉及動點的軌跡,需要先判定動點的軌跡是否為圓(圓弧),然后利用圓的幾何性質(zhì)及其他幾何知識求解.熟悉圓的以上三種模型及其相關(guān)的平面幾何知識是破解這類最值問題的關(guān)鍵.這類最值問題有一定的難度,主要考查化歸與轉(zhuǎn)化思想、數(shù)形結(jié)合思想的運(yùn)用與邏輯推理能力等,是具有很好區(qū)分度和選拔功能的試題.一線教師在日常教學(xué)或者中考備考復(fù)習(xí)中要重視對這類最值問題的講解、歸納與總結(jié).
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