在初中数学的学习过程中,动点问题是许多学生感到困惑的一个重要部分。这类题目不仅考察了学生的几何知识,还要求学生具备较强的逻辑思维能力和空间想象能力。今天,我们来探讨一道非常经典的动点问题,并通过详细分析帮助大家更好地理解这一类题型。
经典例题
在一个直角三角形ABC中,∠C=90°,AC=6cm,BC=8cm。点P从点A出发,沿边AB以每秒1cm的速度向点B移动;同时,点Q从点B出发,沿边BA以每秒2cm的速度向点A移动。当点P和点Q相遇时,求此时AP的长度以及△APQ的面积。
解题思路
第一步:明确已知条件与未知量
- 已知直角三角形ABC中,AC=6cm,BC=8cm。
- 点P从A出发,速度为1cm/s;点Q从B出发,速度为2cm/s。
- 目标是找到P、Q相遇时AP的长度及△APQ的面积。
第二步:建立坐标系
为了便于计算,我们可以将直角三角形放置于平面直角坐标系中:
- 设点A为原点(0, 0),点B为(8, 0),点C为(0, 6)。
- 根据题意,点P的运动轨迹为线段AB,而点Q的运动轨迹为线段BA。
第三步:设定参数方程
设t秒后P、Q相遇,则:
- 点P的位置为(x₁, y₁) = (t, 0),因为P沿着x轴方向移动;
- 点Q的位置为(x₂, y₂) = (8 - 2t, 0),因为Q沿着相反方向移动。
由于P、Q相遇时位置相同,因此有:
\[ t = 8 - 2t \]
解得 \( t = \frac{8}{3} \) 秒。
第四步:计算AP的长度
此时,点P的坐标为 \((\frac{8}{3}, 0)\),所以AP的长度为:
\[ AP = \sqrt{\left(\frac{8}{3}\right)^2 + 0^2} = \frac{8}{3} \]
第五步:计算△APQ的面积
当P、Q相遇时,它们位于同一直线上(即x轴上),因此△APQ实际上退化为一条直线段,其面积为0。
总结
这道题目展示了如何利用动点问题中的速度关系来解决几何问题。通过建立坐标系并运用参数方程的方法,我们可以清晰地描述动点的运动轨迹,并最终得出答案。希望本例题能够帮助同学们更好地掌握此类题目的解法!