數學培優——數軸上的動點問題
數軸上的動點問題是以數軸為背景,考查數軸知識運用的一類常見題型.解答這類問題時要注意數形結合思想、方程思想、分類讨論思想以及數軸上兩點間距離公式的運用.
數軸上兩點間的距離:數軸上兩點A,B所表示的數a,b的差的絕對值叫做這兩點間的距離,記作AB=|a-b|.
例1 已知點P是數軸上一個動點,它從點A出發,先向左移動3個單位到達點B,然後從點B 移動8個單位落在原點O.則點A表示的數是___________.
解析:設點A表示的數是a,因為點A向左移動3個單位到達點B,所以點B表示的數是a-3.
由題意,點B到原點O的距離是8,
即OB=8,
所以|a-3|=8,
所以a=11或-5.
例2 已知數軸上一隻電子跳蚤第一次從原點O向右跳1個單位長度落在點A1,第二次從點A1向左跳2個單位長度落在點A2,第三次從點A2向右跳3個單位長度落在點A3,第四次從點A3向左跳4個單位長度落在點A4,…,如此繼續下去,第2021次從點A2020向左跳2021個單位長度落在點A2021,則點A2021表示的數是______.
解析:依題意,得:
A1表示的數是1,
A2表示的數是1-2,
A3表示的數是1-2 3,
A4表示的數是1-2 3-4,
…,
A2021表示的數是:
1-2 3-4 … 2019-2020 2021
=(-1)×1010 2021=1011.
所以點A2021表示的數是2011.
例3 如圖,已知數軸上有A,B,C三點,分别表示數-16,-8,10.現有甲、乙兩隻電子螞蟻分别從A、C兩點同時出發,相向爬行x秒,甲的速度為2個單位/秒.
(1)當x=5時,設甲爬行到點D,則D,B之間的距離DB=______;
(2)如果甲與乙恰好在點B相遇,求乙的速度;
(3)如果甲到A,B,C的距離之和為30個單位,求x的值;
解析:(1)依題意,得點D表示的數是
-16 5×2=-6,
所以DB=-6-(-8)=2;
(2)當甲從點A爬行到點B時,
(3)因為AB=-8-(-16)=8,
所以x=8÷2=4,
當x=4時,乙從點C爬行到點B,
因為BC=10-(-8)=18,18÷4=4.5,
所以乙的速度是4.5個單位/秒;
(3)設甲爬行到點P時,
甲到A,B,C三點的距離之和為30,
則AP=2x,點P表示的數是2x-16.
①如果點P在A,B之間,
則PA PB=AB=8,
由PA PB PC=30,
得PC=30-8=22,
又PC=10-(2x-16)=26-2x,
所以26-2x=22,x=2;
②如果點P在B,C之間,
則PB PC=BC=18,
由PA PB PC=30,得
PA=30-18=12,
又PA=2x,
所以2x=12,x=6;
綜上,x的值等于2或6.
例4 如圖,數軸A,B兩點表示的數分别是-30和20,甲電子螞蟻從點A出發,以每秒3個單位向右爬行2秒後,乙電子螞蟻從點B出發向左爬行.
(1)如果甲、乙兩隻螞蟻恰好在AB的中點相遇,求乙的速度;
(2)在(1)的條件下,求乙出發幾秒後兩隻螞蟻相距14個單位.
解析:(1)設AB的中點為C,
因為AB=18-(-30)=48,
所以AC=24,
所以甲從A爬行到C需要的時間為
24÷3=8(秒),
所以乙從B爬行到C所用的時間為
8-2=6(秒),
24÷6=4,
所以乙的速度為4個單位/秒;
(2)設乙出發x秒後甲爬行到點D,乙爬行到點E.則
點D表示的數是
-30 3(x 2)=3x-24,
點E表示的數18-4x.
①如果在相遇前相距14個單位,則
由DE=14,得
(18-4x)-(3x-24)=14,
即18-4x-3x 24=14,
整理,得-7x=-28,x=4;
②如果在相遇後相距14個單位,則
由DE=14,得
(3x-24)-(18-4x)=14,
即3x-24-18 4x=14,
整理,得7x=56,x=8.
所以乙出發4秒或8秒後兩隻螞蟻相距14個單位.
例5 已知數軸上A,B兩點表示的數分别是-5和10,點P為數軸上一個動點,其表示的數是x.
(1)如果點P到點A,B的距離之和為17,求x的值;
(2)如果點P以每分鐘6個單位的速度從原點O出發向右移動,點Q以每分鐘5個單位得速度從點A出發向右移動,點R以每分鐘2個單位的速度從點B出發向右移動,設P,Q,R同時出發,問幾分鐘後PQ=PR?
解析:(1)當P在A,B之間時,
PA PB=AB=10-(-5)=15<17,
所以P不可能在A,B之間;
當P在點A的左邊時,
PA=-5-x,PB=10-x,
由PA PB=17,得
(-5-x) (10-x)=17,解得x=-6;
當P在點B的右邊時,
PA=x-(-5)=x 5,PB=x-10,
由PA PB=17,得
(x 5) (x-10)=17,解得x=11;
所以x的值等于-6或11;
(2)設出發y分鐘後PQ=PR.此時
P表示的數是6y,
點Q表示的數是-5 5y,
點R表示的數是10 2y.
①當點Q追上點R時,
Q,R重合,此時PQ=PR,
由Q,R重合,得
-5 5y=10 2y,解得y=5;
②當點Q為追上點R時,
PQ=6y-(-5 5y)=5 y,
PR=(10 2y)-6y=10-4y,
由PQ=PR,得
5 y=10-4y,y=1.
所以出發1分鐘或5分鐘後,PQ=PR.
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