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中考复习冲刺系列——纯几何压轴选解(1)

永泰一中 张祖冬 初中数学延伸课堂 2022-07-16


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中考冲刺——纯几何压轴问题(1)

(本文略去前面简单的小题)

【试题】在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=2√3,BC=2,若P是以AB为直径所作半圆上由A沿着半圆向B运动的一点,连接CP,过P向下做PM⊥CP,且有PM=0.5CP,如图示,求点P运动过程中,点M的运动路径长.

(——试题选自《顶尖中考数学微专题》P.83的拓展变式2)

【图文解析】

      又是一道典型的“旋转相似”题(实际上几乎所有的动点问题如果涉及相关计算,多数可心转化为“旋转相似”),本公众号已有多篇(超过15篇)这方面的文章,有兴趣的朋友可以通过本文开头提供的方法输入“关键词”快速查找相应的文章.

      本题只作简单解析:

      首先证明:随着点P在半圆上运动,点M的运动路径也为半圆.

      由于主动点P是在圆弧上运动,所以考虑问题时应考虑圆心,为此可从特殊位置入手找到添加辅助线的方法及一般性的解题思路.如下图示:

      得到特殊情况且与圆心O有关的直角三角形OCD,显然有△OCD∽△PCM,且OD=0.5OC,CD=(√5OC)/2,进一步得到:CD:OC=2/√5.





      接下来考虑一般情况,如下图示:

      由PM=0.5CP,且△CPM为直角三角形,不难得到CP:CM=2/√5,所以有CD:OC=CP:CM,同时tan∠PCM=tan∠OCD==2/√5.即∠PCM为定角,进一步可得∠PCO=∠MCD.

  综合上述条件,可得:△PCO∽△MCD(“SAS”),所以OP:MD=OC:CD=2/√5,又OP为半圆O的半径,根据已知条件不难得到OP=0.5AB=2,所以MD=√5/2×OP=√5(定长),而D点为定点,因此点M应在以D为圆心,以√5为半径的半圆上运动。如下图示:

      所以所求的路径长为圆D的半圆弧长,为√5π.

      下面再次通过动画,体会路径问题与已知动点的联系.

【拓展与延伸】

在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=2√3,BC=2,若P是以AB的中点为圆心且与边AC相切的圆上的一个动点,连接CP,过P向下做PM⊥CP,且有PM=0.5CP,如图示,求点P运动过程中,点M的运动路径长.

解法类似,答案为√5π.



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