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暑假特辑1 瓜豆,一线三等角,手拉手,GIF分析,多角度突破期末压轴题

 数海一叶舟 2021-05-17

写在前面

转眼间,八年级的期末考试又结束了,不知这次的成绩,你自己是否满意,本讲,我们重点来分析梁溪区八年级期末卷的压轴题!

试题呈现:

如图1,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,点A的坐标为(-8,0),直线BC经过点B(-8,6),C(0,6),将四边形OABC绕点O按顺时针方向旋转a度得到四边形OA′B′C′,此时直线OA′、直线B′C′分别与直线BC相交于点P、Q.

(1)连接AP,在旋转过程中,当∠PAO=∠POA时,求点P坐标.

(2)连接OQ,当α<90°时,若P为线段BQ中点,求△OPQ的面积.

(3)如图2,连接AQ,以AQ为斜边向上作等腰直角△AQM,请直接写出在旋转过程中CM的最小值.

思路分析:

(1)由∠PAO=∠POA,可得PA=PO,那么点P必然在AO的中垂线上,也可证△ABP≌△OCP,∴点P为BC中点,点P坐标可求.

(2)本题较难,要求△OPQ的面积,却只知道P为线段BQ中点,显然,我们要求出PQ的长,也就是BP的长,接下来怎么思考呢?

监考时,笔者的第一反应,连接BO,证△BOQ为直角三角形,则OP为斜边中线,OP=PQ,但思路却卡在证明∠BOQ为90°上.但直觉有时很重要,精确作图后测量,发现OP=PQ,看来OP可能的确等于OQ,到底该怎么证呢?

思路1:(参考答案)

证角等,要使OP=PQ,则∠POQ=∠PQO,而∠POQ=∠C′QO,则只要证∠C′QO=∠PQO,此时,思路打开,证明△OCQ≌△OC′Q即可.

思路2:(笔者想法)

面积法,要计算△POQ的面积,PQ可以作为底,那能否换一个思路,尝试以PO为底呢?此时,可以过点Q作PO的高,发现恰好与矩形的边A′B′相等,则问题迎刃而解.

接下来,问题转化为BP=OP的问题,则设BP为x,用勾股定理就能解决.

过程解答:

(1)易证△ABP≌△OCP,点P为BC中点,

∴B(-8,6),C(0,6),∴P(-4,6)

继续分析:

(3)问有一定难度,首先,要求CM的距离最小值,点C是定点,点M的动点,那么,可以尝试找到点M的轨迹,再来讨论最小值,接下来,我们用GIF动态演示一下整个过程:

显然,点M的轨迹是一条直线,这是为什么呢?

其实,可以用这两年网络上十分流行的“瓜豆原理”来解释:

何为瓜豆原理?

简单直白的来讲,化用自成语“种瓜得瓜,种豆得豆”!

(以上部分内容,摘录改编自好友公众号《广猛说题》)

但问题没结束,怎样求点M所在直线的解析式呢?

我们可以选择两个特殊位置,如起始位置,Q,C,C′重合.或当C′落在x轴上时,均可以构造一线三直角相似模型,求出两个位置下点M的坐标,从而求出解析式.最终,问题转化为求点到直线上一点的距离最小值,此时,我们可以把旋转后的矩形隐去,可以十分清楚的发现,是垂线段最短问题.

过程解答:

反思:

显然,对于初二学生来说,这样的“瓜豆原理”还是很难思考的,之后的特殊值解法也比较繁琐,有没有更一般的方法呢?

同事提醒了我,都是过点M作水平线,构造一线三等角,不妨用参数来表示点M的坐标,看看它是否在定直线上呢?事实上,通过计算,的确如此!

过程解答:

再反思:

笔者解完后,继续思考,点B的坐标是(-8,6),也在直线y=x+14上,而我们知道,直线y=x+b,其与x轴的夹角是45°,反之,若能证明MB与x轴的夹角是45°,不就可以知道点M所在直线解析式了吗?而且直线y=6是平行x轴的,问题就转化为证明∠MBQ=45°了!

过程解答:

当然,到了初三,学过圆之后,我们知道,∠ABQ=∠AMQ=90°,则A,B,M,Q四个点必然在以AQ为直径的一个圆上,马上可得 “同弦所对的圆周角相等”,则弦MQ所对的∠MAQ=∠MBQ=45°.

还反思:

要证明∠MBQ=45°还有其他做法吗?

由等腰直角三角形,你能想到什么?

MA=MQ,∠AMQ=90°,这不就已经满足我们熟悉的“手拉手”模型了吗?MQ可看作MA绕点M逆时针旋转90°得到,则想办法将MB绕点M逆时针旋转90°,构造一个手拉手全等.

过程解答:

小结:

本题的得分率还是很低的,思维难度逐级提升,无论是第(2)问,还是第(3)问,都需要有大胆的直觉,再小心的求证.第三问中,涉及到运动变化过程中的不变量,这就需要我们结合已有知识,模型去解题.

初二已是尾声,初三就在眼前,希望每位同学都能充实的度过这个暑假,为初三一整年的努力打下扎实的基础.

当然,这两天考完了,同学们还是可以放松下的,这不,好电影为你推荐好了!

END

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