近年來以幾何圖形的運動為載體,求幾何圖形在運動過程中,圖形上某一動點所經過的路徑的長度在各類幾何試卷中頻頻出現。解決這類問題時,首先要弄清點在運動過程中,其路徑的形狀是什麼圖形,計算出動點運動的起點和終點,再根據相關計算公式計算出路徑的長度。
類型1 路徑為線段
例1.(2018秋•江漢區校級月考)如圖,Rt△ABC中,AB=AC=3,點D是AB上一點,以CD為邊作等邊△CDE,使A、E位于BC異側.當D點從A點運動到B點,E點運動的路徑長為( )
A.3B.2√2C.3√2D.3√3
【分析】如圖,作等邊三角形△BCH,連接EH.由△DCB≌△ECH(SAS),推出BD=EH,可得點E的運動軌迹=線段AB的長=3;
【解答】如圖,作等邊三角形△BCH,連接EH.
∵△CDE,△BCH都是等邊三角形,
∴∠DCE=∠BCH,∴∠DCB=∠ECH,
∵CD=CE,CB=CH,∴△DCB≌△ECH(SAS),∴BD=EH,
∴點E的運動軌迹=線段AB的長=3,故選:A.
【點評】本題考查等邊三角形的性質,全等三角形的判定和性質,軌迹等知識,解題的關鍵是正确尋找點E的運動軌迹,屬于中考常考題型.
例2.(2018秋•東營區校級月考)如圖,等腰Rt△ABC中,斜邊AB的長為2,O為AB的中點,P為AC邊上的動點,OQ⊥OP交BC于點Q,M為PQ的中點,當點P從點A運動到點C時,點M所經過的路線長為_______
【分析】連接OC,OM、CM,如圖,利用斜邊上的中線性質得到OM=1/2PQ,CM=1/2PQ,則OM=CM,于是可判斷點M在OC的垂直平分線上,則點M運動的軌迹為△ABC的中位線,然後根據三角形中位線性質求解.
【解答】如圖,連接OC,OM、CM,
∵M為PQ的中點,∴OM=1/2PQ,CM=1/2PQ,∴OM=CM,
∴點M在OC的垂直平分線上,∴點M運動的軌迹為△ABC的中位線,
∴點M所經過的路線長=1/2AB=1.故答案為1.
【點評】本題考查了軌迹:通過計算确定動點在運動過程中不變的量,從而得到運動的軌迹.也考查了等腰直角三角形的性質.
例3.(2018秋•贛榆區期中)如圖,線段AB上有C、D兩點,AB=6,AC=BD=1,點P是線段CD上的一個動點,分别以PA、PB為斜邊在線段AB的同側作等腰直角三角形MAP和等腰直角三角形NBP,連接MN,當點P從點C運動到點D的過程中,△PMN的外接圓圓心經過的路程是_______.
【分析】分别延長AM、BN交于點F,易證△MPN是直角三角形,即△PMN的外接圓圓心是MN的中點O,由于四邊形MPNF為平行四邊形,得出O為PF中點,設點P從距離A點1cm處C沿AB向右運動至距離B點1cm處N,則O的運行軌迹為△CDF的中位線GH.運用中位線的性質求出GH的長度即可.
【解答】如圖,分别延長AM、BN交于點F.
∵△AMP和△PNB都是等腰直角三角形,且∠AMP=∠BNP=90°
∵∠A=∠APM=∠BPN=∠B=45°,
∴∠MPN=90°,∴△MPN是直角三角形,
∴△PMN的外接圓的圓心是MN的中點O,
∵∠A=∠BPN,∴AF∥PN,
同理,PM∥BN,∴四邊形MPNF為平行四邊形,∴PF與MN互相平分.
∵O為MN的中點,
∴O為PF中點,即在P的運動過程中,O始終為FP的中點,所以O的運行軌迹為三角形FCD的中位線G,.
∵CD=AB﹣AC﹣BD=6﹣1﹣1=4,
∴GH=1/2CD=2,即,△PMN的外接圓圓心經過的路程是2.
故答案為:2.
【點評】本題考查了等腰直角三角形的性質、三角形中位線的性質、平行四邊形的判定和性質,以及動點問題,是中考的熱點,解題的關鍵是正确尋找點R的運動軌迹,屬于中考填空題中的壓軸題.
類型2 路徑為圓弧
例4.(2018秋•江都區校級月考)如圖,AB為⊙O的直徑,且AB=4,點C在半圓上,OC⊥AB,垂足為點O,P為半圓上任意一點,過P點作PE⊥OC于點E,設△OPE的内心為M,連接OM、PM.當點P在半圓上從點B運動到點A時,内心M所經過的路徑長為_______.
【分析】分兩種情況,當點M在扇形BOC和扇形AOC内,先求出∠CMO=135°,進而判斷出點M的軌迹,再求出∠OO'C=90°,最後用弧長公式即可得出結論.
【解答】∵△OPE的内心為M,∴∠MOP=∠MOC,∠MPO=∠MPE,
∴∠PMO=180°﹣∠MPO﹣∠MOP=180°﹣1/2(∠EOP ∠OPE),
∵PE⊥OC,即∠PEO=90°,
∴∠PMO=180°﹣1/2(∠EOP ∠OPE)=180°﹣1/2(180°﹣90°)=135°,
如圖,∵OP=OC,OM=OM,而∠MOP=∠MOC,
∴△OPM≌△OCM(SAS),∴∠CMO=∠PMO=135°,
所以點M在以OC為弦,并且所對的圓周角為135°的兩段劣弧上(弧OMC和弧ONC);點M在扇形BOC内時,過C、M、O三點作⊙O′,連O′C,O′O,
在優弧CO取點D,連DA,DO,
∵∠CMO=135°,∴∠CDO=180°﹣135°=45°,
∴∠CO′O=90°,而OA=2cm,
【點評】本題考查了弧長的計算公式,三角形内心的性質、三角形全等的判定與性質、圓周角定理和圓的内接四邊形的性質,解題的關鍵是正确尋找點M的運動軌迹,屬于中考選擇題中的壓軸題.
例5.(2018秋•柯橋區期中)如圖,一塊∠BAC為30°的直角三角闆ABC的斜邊AB與量角器的直徑恰好重合,點E在量角器的圓弧邊緣處從A到B運動,連接CE,交直徑AB于點D.
(1)當點E在量角器上對應的刻度是90°時,則∠ADE的度數為_____ ;
(2)若AB=8,P為CE的中點,當點E從A到B的運動過程中,點P也随着運動,則點P所走過的路線長為______
【分析】(1)連接OE.根據∠ACE=1/2∠AOE=45°,∠ADE=∠A ∠ACE求解即可;
(2)連接OP,設OC的中點為O′.由PE=PC,推出OP⊥EC,推出∠OPC=90°,推出點P的運動軌迹是以OC為直徑的半圓,由此即可解決問題;
【解答】(1)如圖,連接OE.
∵直角三角闆ABC的斜邊AB與量角器的直徑恰好重合,∴點A,E,B,C共圓,
∵點E對應的刻度是90°,∴∠AOE=90°,
∴∠ACE=1/2∠AOE=45°,∴∠ADE=∠A ∠ACE=75°.故答案為75°.
(2)連接OP,設OC的中點為O′.
∵PE=PC,∴OP⊥EC,∴∠OPC=90°,
∴點P的運動軌迹是以OC為直徑的半圓,
∵OC=1/2AB=4,∴OO′=1/2OC=2,
∴點P的運動路徑的長為π•2=2π,故答案為2π
【點評】本題考查軌迹,圓周角定理,垂徑定理等知識,解題的關鍵是靈活運用所學知識解決問題,學會正确尋找點的運動軌迹,屬于中考常考題型.
方法總結:在點的運動中,點的位置在不斷變化,由此引發的是許多線段的長度和位置也随之改變,而解決數學問題則需要在這個變化過程中,尋找其變化規律以及不随點的運動而改變的性質。
中考中關于點的運動軌迹形狀,通常有兩種可能,一是軌迹是線段,如在坐标系中隻要求出兩端點的坐标就可求得路徑長;二是軌迹為圓弧,此時先确定圓弧所在圓心半徑,再确定圓心角就可利用弧長公式求得路徑長,
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