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坐标法求立體幾何軌迹問題

生活 更新时间:2024-08-27 17:32:56

近些年的中考中,經常出現動點的運動軌迹類問題,通常出題以求出軌迹的長度或最值最為常見。很多考生碰到此類試題常常無所适從,不知該從何下手。

其實初中階段如遇求軌迹長度僅有2種類型:"直線型"和"圓弧型"(兩種類型中還會涉及點往返探究"往返型"),對于兩大類型該如何斷定,通常老師會讓學生畫圖尋找3處以上的點來确定軌迹類型進而求出答案,對于填空選擇題而言不外乎是個好方法,但如果要進行說理很多考生難以解釋清楚。

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)1

典型考題

類型1 軌迹為直線型最值問題

1.(2019春•姑蘇區期末)如圖,正方形紙片ABCD的邊長為4cm,點M、N分别在邊AB、CD上.将該紙片沿MN折疊,使點D落在邊BC上,落點為E,MN與DE相交于點Q.随着點M的移動,點Q移動路線長度的最大值是(  )

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)2

A.2 cm B.4 cm C.√2 cm D.1 cm

【解析】如圖,取AB、CD中點K、G,連接KG、BD交于點O.

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)3

由題意可知點Q運動的路線就是線段OG,

∵DO=OB,DG=GC,∴OG=1/2BC=1/2×4=2.

∴點Q移動路線長度的最大值是2.故選:A.

2.(2018秋•西安期末)如圖,在平面直角坐标系中,x軸上有一點B(10,0),點M由點B出發沿x軸向左移動,以BM為斜邊在x軸上方作等腰直角三角形AMB,則點M在運動過程中,OA的最小值為_________.

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)4

【解析】:如圖,過點O作OE⊥AB于點E,

∵△AMB是等腰直角三角形,∴∠ABM=45°,

∴點A在與OB成45°角的直線BE上移動,

∴當點A與點E重合時,OA的值最小,

∵OE⊥AB,∠ABO=45°,

∴∠EOB=45°=∠EBO,∴OE=BE,

∴OB=√2OE=10,∴OE=5√2,∴OA的最小值為5√2.

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)5

3.(2019•常熟市二模)已知x軸上一點A(1,0),B為y軸上的一動點,連接AB,以AB為邊作等邊△ABC如圖所示,已知點C随着點B的運動形成的圖形是一條直線,連接OC,則AC OC的最小值是_______.

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)6

【解析】如圖所示,在第四象限以OA為邊長作等邊△AOD,

連接OD,并作直線CD,延長AD交y軸于點A'.

∵等邊△ABC、等邊△AOD,

∴AB=AC,AO=AD,∠BAC=∠OAD=60°。

∴∠BAC﹣∠OAC=∠OAD﹣∠OAC,∴∠BAO=∠CAD.

在△BAO和△CAD中,AB=AC, ∠BAO=∠CAD,AO=AD,

∴△BAO≌△CAD(SAS),∴∠AOB=∠ADC.

∵∠AOB=90°,∴∠ADC=90°,∴CD⊥AD.

∴點C随着點B的運動形成的圖形是直線CD.

∵∠AOA'=90°,∠OAD=60°,

∴∠AA'O=30°. ∴OA=1/2AA',∴AD=OA=1/2AA',

∴點D是AA'的中點.

∵CD⊥AD,∴CD是AA'的中垂線.∴AC=A'C,∴AC OC=A'C OC.

又∵點C在直線CD上運動,所以點O、C、A'三點共線時,A'C OC的值最小,最小值為OA'的長.

在R△AOA'中,∠AOA'=90°,∠OAD=60°,OA=1,OA'=√3OA=√3,

∴AC OC的最小值為√3.

故答案為√3.

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)7

類型2 軌迹為圓弧型最值問題

4.(2018秋•德清縣期末)如圖,以G(0,2)為圓心,半徑為4的圓與x軸交于A,B兩點,與y軸交于C,D兩點,點E為⊙G上一動點,且點E在第一象限,CF⊥AE于點F,當點E在⊙G的圓周上運動的過程中,線段BF的長度的最小值為(  )

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)8

A.3 B.2√3﹣2 C.6﹣2√3 D.4﹣√3

【解析】:連接AC、BC,如圖所示:

∵以G(0,2)為圓心,半徑為4的圓與x軸交于A,B兩點,與y軸交于C,D兩點,

∴OC=6,OG=2,AG=4,OA=OB,AC=BC,

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)9

5.(2019•南充中考題)如圖,矩形硬紙片ABCD的頂點A在y軸的正半軸及原點上滑動,頂點B在x軸的正半軸及原點上滑動,點E為AB的中點,AB=24,BC=5.給出下列結論:①點A從點O出發,到點B運動至點O為止,點E經過的路徑長為12π;②△OAB的面積最大值為144;③當OD最大時,點D的坐标為(25√26/26,125√26/26).其中正确的結論是______.(填寫序号)

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)10

【解析】①由條件可知AB=24,則AB的中點E的運動軌迹是圓弧,最後根據弧長公式即可計算出點E所經過的路徑長;②當△OAB的面積最大時,因為AB=24,所以△OAB為等腰直角三角形,即OA=OB,可求出最大面積為144;③當O、E、D三點共線時,OD最大,過點D作DF⊥y軸于點F,可求出OD=25,證明△DFA∽△AOB和△DFO∽△BOA,可求出DF長,則D點坐标可求出.故答案為:②③.

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)11

6.(2019秋•河西區期末)如圖,在邊長為1的正方形ABCD中,将射線AC繞點A按順時針方向旋轉α度(0<α≤360°),得到射線AE,點M是點D關于射線AE的對稱點,則線段CM長度的最小值為______.

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)12

【解析】:如圖所示:連接AM.∵四邊形ABCD為正方形,∴由勾股定理可求得AC=√2.∵點D與點M關于AE對稱,∴AM=AD=1.

∴點M運動的軌迹是在以A為圓心,以AD長為半徑的圓上.

如圖所示,當點A、M、C在一條直線上時,CM有最小值.∴CM的最小值=AC﹣AM′=√2﹣1,故答案為:√2﹣1.

7.(2019秋•南通期中)如圖,AB為半圓O的直徑,點C在半圓O上,AB=8,∠CAB=60°,P是弧BC上的一個點,連接AP,過點C作CD⊥AP于點D,連接BD,在點P移動過程中,BD長的最小值為______.

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)13

坐标法求立體幾何軌迹問題(求幾何最值難題)14

方法歸納

直線型軌迹如何尋,任畫三點定軌迹,此法适用選填題,要知它法往下尋。

如遇定點和定角,夾角定位來搞定,如遇定線和定距,平行定距把它解。

圓弧型軌迹如何尋,通過定點 定長⇒圓, 定線 定角⇒圓兩個模型确定。

動點路徑問題中,核心方法是尋找定點、定線、定長、定角等,再根據線與圓的基本概念及基本性質确定運動軌迹所形成的圖形.

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