与圆相关的动态几何问题

  • 投稿小耳
  • 更新时间2015-09-03
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文/彭胜生

以运动的观点探究几何图形的变化规律问题,称之为动态几何问题,这类问题常常集几何、代数知识于一体,解决这类问题的关键要掌握图形在运动中伴随着出现一定的图形位置、数量关系的“变”与“不变”性,灵活运用有关数学知识解决问题。

随着课改的不断深入,数学中考题型也在不断创新,动态几何问题逐年增多,其中与圆相关的动态几何问题占比较大,这类动态几何通常包含点动、线动、形动等三类问题。

一、点动型

点动型就是指在题设图形中存在一个或多个动点,它们在线段、射线或弧线上运动的一类开放性题型。解题时要根据这些点在运动变化的过程中产生的等量关系、变量关系、图形的特殊状态、图形间的特殊关系等进行研究。

例1

解决这类点动问题的常常用的是“分段发现法”,也就是通过对运动过程中“拐点”进行探究,从动态的角度去分析可能出现的变与不变的情况,以静制动。

二、线动型

线动型就是指在题设图形中,设计一条或两条线通过平移或旋转的运动方式,使其与已知几何图形产生交点,并对这些点在运动变化的过程中产生的等量关系、变量关系、图形的特殊状态、图形间的特殊关系等进行研究。

例2

解决这类线动问题的关键是要把握图形运动与变化的全过程,抓住其中的等量关系和变量关系及运动变化中图形的特殊位置,进而探索出一般的结论或者从中获得解题启示,这种由特殊到一般的思想对我们解决运动变化问题是极为重要。

三、形动型

形动型是对给定的图形(或其一部分)实行某种位置变化,然后在新的图形中分析有关图形之间的关系。这类问题常与探究性、存在性等结合在一起,考察学生动手、观察、探索与实践能力。圆主要有移动、滚动、转动及翻动等四种常用基本运动。

当然,与圆相关的动态几何问题还会以不同的形式呈现:如物体在传送带(或定滑轮)上运动,此时物体移动(上升)的距离等于转轮上质点运动的弧线的长度;再比如圆在运动过程中直径会随着时间和位置的变化而变化的一类问题也常在中考题中出现,在这就不一一列举。无论动态几何问题以什么方式呈现,线动、形动实质还是点动,即点动带动线动,进而还会产生形动,因而线动型,形动型问题常通过转化成点动型问题求解。

解答与圆相关的动态几何问题的关键是抓住运动变化中的不变性(动中取静),抓住“静”的瞬间,使一般情形转化为特殊问题(静中求动),要善于借助图形分析,结合常用的数学方法,掌控动态变化的“拐点”,挖掘运动过程中的某些变量之间存在一些清晰或者隐含的关系,构建数学模型,从而把问题解决。

(作者单位:江苏省张家港市南丰中学)