重难点突破专题二 数轴上的动点问题(7题型+提升练习)-【帮课堂】2024-2025学年七年级数学上册同步学与练(沪科版2024)
2024-09-18
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 初中数学沪科版七年级上册 |
| 年级 | 七年级 |
| 章节 | 小结·评价 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 数轴 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.49 MB |
| 发布时间 | 2024-09-18 |
| 更新时间 | 2024-09-18 |
| 作者 | 阿鱼数斋 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2024-09-18 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/47449701.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
重难点突破专题二 数轴上的动点问题
学习目标
1.分析动点的运动过程,找到动点的运动趋势和图形的整体变化过程;
2.灵活使用转化、数形结合、分类讨论和方程思想全面的分析问题;
3.会通过画图把握运动的全过程,然后就可以根据不同情况进行分类讨论,寻找等量关系列方程计算。
·知识提要
数轴上两点间的距离:右边点表示的数-左边点表示的数。
注意:若无法判定两点的左右需加绝对值
·数轴上A、B两点对应的数分别为a、b,
则①AB两点间的距离AB=|a-b|; ② AB的中点对应的数为
·方法点拨
1.数形结合:动点坐标与距离的表示
点在数轴上运动时,由于数轴向右的方向为正方向,因此向右运动的速度看作正速度,而向作运动的速度看作负速度。这样在起点的基础上加上点的运动路程就可以直接得到运动后点的坐标。
即一个点表示的数为a,向左运动b个单位后表示的数为a-b;向右运动b个单位后所表示的数为a+b
2.利用分类讨论思想全面的分析问题:根据条件对动点的位置进行分类讨论
3.利用方程思想找线段间的等量关系解决问题
·解题步骤
1.找出动点的基准坐标,即运动的起始坐标;
2.算出动点运动后的坐标:
向右运动:运动后的坐标 = 基准坐标 + 运动路程;
向左运动:运动后的坐标 = 基准坐标 - 运动路程;
3.表示线段长度:线段右端点表示的数 - 线段左端点表示的数;
4.列方程:根据运动的关系或题目中的条件,列出方程,未知数通常是运动时间t、速度V或所求坐标;
5.求解
·点在数袖上运动形成的路径可看作数轴上线段的和差关系
·等量关系与方程的表示:
1.根据“形”的关系来分析寻找等量关系,也就是利用各线段之间的数量关系列方程求解;
2.从“数”的方面寻找等量关系,就是利用各点在数轴上表示的数之间存在的内在关系列方程。
·往返运动中注意动点坐标的表示:动点运动路程与相关线段的差
·典型问题中的数学思想:①数轴上的规律探究问题:从特殊到一般;②数轴上距离问题:分类讨论与数形结合;③数轴上行程问题:分类讨论与方程;④数轴上的新定义问题:转化、方程及分类讨论思想
【题型一:距离与坐标】
例1.(23-24七年级上·安徽芜湖·期中)唐代文学家韩愈曾赋诗:“天街小雨润如酥,草色遥看近却无”,当代印度诗人泰戈尔也写道:“世界上最遥远的距离,不是瞬间便无处寻觅;而是尚未相遇,便注定无法相聚”.距离是数学、天文学、物理学中的热门话题,唯有对宇宙距离进行测量,人类才能掌握世界尺度.已知点P,Q在数轴上分别表示有理数p,q,P,Q两点之间的距离表示为.例如,在数轴上,有理数3与1对应的两点之间的距离为;有理数5与对应的两点之间的距离为;…;解决问题:
已知有理数a,b,c在数轴上对应的点分别为A,B,C,且满足,.
(1)分别求a,b,c的值;
(2)若点D在数轴上对应的数为x,当A、D间距离是B、C间距离的4倍时,请求出x的值;
(3)若点A和点B分别以每秒2个单位长度和每秒1个单位长度的速度在数轴上同时向右运动,设运动时间为t秒,是否存在一个常数k,使得的值在一定时间范围内不随运动时间t的改变而改变?若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)或
(3)
【分析】本题考查有关数轴的问题,关键是掌握在数轴上两点距离的表示方法.
(1)由非负数的概念即可求解;
(2)在数轴上应用两点间距离公式,即可求解;
(3)表示出的长度,即可求解.
【详解】(1)解:∵,,
∴,
∴,
∴;
(2)解:∵,,
∴,
∴或;
(3)解:假设存在符合条件的k值,
∵经过t秒点A表示的数是,点B表示的数是,
∴,,
∴,
由题意,,
∴,
即存在符合条件的k值.
变式1.(22-23七年级上·安徽六安·期中)数轴上有不同两点,,点表示的数为,点表示的数为.
(1)若点表示的数的相反数是,求点表示的数.
(2)若点与点之间的距离为6,且点在点的右侧,求的值.
(3)在(1)的条件下,在数轴上有两动点,,若动点从点出发向点运动,同时动点从点出发向点运动,经过2秒相遇;若动点从点出发向点运动,同时,动点从点出发与点同向运动,经过6秒相遇,求点与点的运动速度.
【答案】(1)1
(2)1
(3);
【分析】(1)根据题意求出点表示的数,再求出的值,即可得到点表示的数;
(2)列出一元一次方程求解即可;
(3)设点的运动速度为单位长度/秒,点的运动速度为单位长度/秒,根据题意列出一元二次方程,求解即可.
【详解】(1)解:∵点表示的数的相反数是,
∴点表示的数是8,
又∵点表示的数为,
∴,
解得:,
∴点表示的数为;
(2)解:∵点与点之间的距离为6,且点在点的右侧,
根据题意得,,
解得:;
(3)解:在(1)的条件下,点与点之间的距离为7,
设点的运动速度为单位长度/秒,点的运动速度为单位长度/秒,
根据题意得:,
解得:,
∴点的运动速度为单位长度/秒,点的运动速度为单位长度/秒.
【题型二:距离与坐标——中点坐标】
例2.数轴是数学学习的一个很重要的工具,利用数轴可以将数与形完美结合研究数轴我们可发现许多重要的规律:
①绝对值的几何意义:一般地,若点A、点B在数轴上表示的数分别为a,b,那么A、B两点之间的距离表示为,记作,则表示数3和1在数轴上对应的两点之间的距离;又如,所以表示数3和在数轴上对应的两点之间的距离;
②若数轴上点A、点B表示的数分别为a、b,那么线段的中点M表示的数为.
请借用数轴和以上规律解决下列问题:
如图,已知数轴上有A、B两点,分别表示的数为,6,点P以每秒2个单位长度的速度从点A出发沿数轴向右匀速运动,点Q以每秒1个单位长度从点B出发沿数轴向左匀速运动,当一个点到达终点,另一个点也随之停止运动,设运动时间为t秒.
(1)A、B两点的距离为______个单位长度;线段的中点M所表示的数为______;
(2)点P运动t秒后所在位置的点表示的数为______;点Q运动t秒后所在位置的点表示的数为______.(用含t的式子表示)
(3)P、Q两点经过多少秒会相距5个单位长度?
(4)在点P、Q运动过程中,O、P、Q三点有一点恰好是以另两点为端点的线段的中点时,直接写出此时t的值.
【答案】(1),
(2),
(3)或
(4)或或
【分析】本题考查的是数轴上两点之间的距离,数轴上的动点问题,数轴上线段的中点对应的数的计算方法,(1)利用数轴上两点之间的距离公式,数轴上线段的中点计算公式可得答案;
(2)数轴上点向右移动终点对应的数等于起点对应的数加上移动距离,数轴上点向左移动终点对应的数等于起点对应的数减去移动距离,从而可得答案;
(3)由t秒后,点P表示的数,点Q表示的数为,表示,再构建绝对值方程,再解方程即可;
(4)分①当时,O是线段的中点,②当时,P为线段的中点,③当时,Q为线段的中点,④当时,O为线段的中点,再利用中点对应的数的计算方法构建方程,再解方程即可.
【详解】(1)解:由数轴可得,A、B两点的距离为,线段的中点M所表示数为,
故答案为:16,;
(2)解:点P运动t秒后所在位置的点表示的数为,
点Q运动t秒后所在位置的点表示的数为 .
故答案为:,;
(3)解:∵t秒后,点P表示的数,点Q表示的数为,
∴,
又∵P、Q两点相距5个单位长度,
∴,
解得:或,
∴P、Q两点经过或时相距5个单位长度;
(4)解:①当O是线段的中点,且P点在原点左侧,Q点在原点右侧,此时,
由题意得,
解得.
②当P为线段的中点,P点在原点和Q点之间,
当P、Q两点重合时,,即,
∴此时,
由题意得,
解得;
③当Q为线段的中点,Q点在原点和P点之间,此时,
由题意得,
解得;
④当O为线段的中点,且Q点在原点左侧,P点在原点右侧,此时,
由题意得,
解得不合题意,舍去,
综上所述:或或.
变式2.(23-24七年级上·吉林·期末)【背景知识】数轴是初中数学的一个重要工具,利用数轴可以将数与形完美地结合.研究数轴我们发现了许多重要的规律:若数轴上点,点表示的数分别为,则两点之间的距离,线段的中点表示的数为.
【问题情境】数轴上点表示的数为,点表示的数为6,点从点出发,以每秒1个单位长度的速度沿数轴向终点匀速运动,同时点从点出发,以每秒2个单位长度的速度向左匀速运动,到达点后,再立即以同样的速度返回点,当点到达终点后,两点都停止运动,设运动时间为秒.
【综合运用】
(1)填空:两点间的距离________,线段的中点表示的数为________;
(2)当为何值时,两点间距离为3;
(3)若点为的中点,点为的中点,当点到达点之前,在运动过程中,探索线段和的数量关系,并说明理由.
【答案】(1)10,1
(2)当或或时,P,Q两点间距离为3
(3),理由见详解
【分析】本题主要考查数轴上两点之间的距离和中点坐标,数轴上动点问题以及分类讨论思想,
结合点和点表示的数,利用两点之间距离即可求得,利用中点坐标即可求得线段的中点表示的数;
当点P与点B重合时,求得;同理求得点Q与点A重合时的t;当点Q返回到点B时的t,当时,点P表示的数,点Q表示的数,结合题意即可列出方程求的t;当时,点P表示的数是,点Q表示的数是,同理求的t即可;
根据题意得,,当点到达点之前,即当时,点M表示的数是,点N表示的数是,即可得即可.
【详解】(1)解:∵点表示的数为,点表示的数为6,
∴,
线段的中点表示的数为∶,
故答案为:10,1
(2)当点P与点B重合时,;
当点Q与点A重合时,;
当点Q返回到点B时,,
当时,点P表示的数是,点Q表示的数是,
∵,
∴或,
解得:或,
当时,点P表示的数是,点Q表示的数是,
∵,
∴或,
解得或 (不符合题意,舍去),
综上所述,当或或时,P,Q两点间距离为3.
(3),理由如下:
∵点为的中点,点为的中点,
∴,,
当点到达点之前,即当时,
点M表示的数是,
点N表示的数是,
∵,
∴,
∴.
【题型三:折线数轴上的动点坐标与距离】
例3.七年级数学兴趣小组成员自主开展数学微项目研究,他们决定研究“折线数轴”.
探索“折线数轴”:素材1 如图,将一条数轴在原点,点,点处折一下,得到一条“折线数轴”.图中点表示,点表示,点表示,点D表示,我们称点与点在数轴上的“友好距离”为个单位长度,并表示为.
素材2 动点从点出发,以个单位长度/秒的初始速度沿着“折线数轴”向其正方向运动.当运动到点与点B之间时速度变为初始速度的一半.当运动到点与点之间时速度变为初始速度的两倍.经过点后立刻恢复初始速度.
问题解决:探索1 :动点从点运动至点B需要多少时间?
探索2 : 动点从点出发,运动秒至点和点之间时,求点表示的数(用含的代数式表示);
探索3 :动点从点出发,运动至点D的过程中某个时刻满足时,求动点运动的时间.
【答案】探索1:从点A运动至点B的时间为秒;探索2:表示的数为;探索3:动点运动的时间是秒或秒.
【分析】本题考查数轴上动点计算问题及数轴上两点间距离问题,解题的关键是理解题意并掌握相关的知识.
探索1:根据时间路程速度,即可求解;
探索2:由探索1可得在段运动时间为:秒,进而得到,结合点表示,即可求解;
探索3:分两种情况:①当在上时,②当在上时,根据线段的和差以及时间路程速度,即可求解.
【详解】解:探索1:点表示,点表示,
,,
在段初始速度为个单位长度/秒,在段速度为初始速度的一半,
在段速度为个单位长度/秒,
从点运动至点的时间为:(秒);
探索2:的初始速度为个单位长度/秒,在段速度为初始速度的两倍,
在段速度为个单位长度/秒,
由探索1可得:在段运动时间为:秒,
,
点表示,
表示的数为:;
探索3:设秒后,
①当在上时,
,
,
,
,
,
,
(秒);
②当在上时,
,
,
,
,
(秒).
综上:动点运动的时间为秒或秒.
【题型四:利用数轴解年龄问题】
例4.如图,将一根木棒放在数轴(单位长度为)上,木棒左端与数轴上的点重合,右端与数轴上的点重合
(1)若将木棒沿数轴向右水平移动,则当它的左端移动到点时,它的右端在数轴上所对应的数为;若将木棒沿数轴向左水平移动,则当它的右端移动到点时,它的左端在数轴上所对应的数为,由此可得这根木棒的长为________;
(2)图中点所表示的数是________,点所表示的数是________;
(3)由(1)(2)的启发,请借助“数轴”这个工具解决下列问题:
一天,彤彤去问妈妈的年龄,妈妈说:“我若是你现在这么大,你还要年才出生;你若是我现在这么大,我就岁啦!”请问妈妈现在多少岁了?
【答案】(1)9;
(2)17,26;
(3)妈妈现在的年龄为岁.
【分析】(1)由观察数轴可知三根这样长的木棒的长度,即可求出这根木棒的长;
(2)由所求出的这根木棒的长,结合图中的已知条件即可求得和所表示的数;
(3)根据题意,设数轴上小木棒的端表示彤彤的年龄,小木棒的端表示妈妈的年龄,则小木棒的长表示二人的年龄差,由此参照()中的方法结合已知条件分析解答即可.
【详解】(1)解:观察数轴可知三根这样长的木棒长为,则这根木棒的长为,
故答案为:;
(2)解:由这根木棒的长为,所以点表示为,点表示为,
故答案为:,;
(3)解:借助数轴,把彤彤和妈妈的年龄差看做木棒,妈妈像彤彤这样大时,可看做点移动到点,此时点向左移后所对应的数为,可知妈妈比彤彤大,
∴妈妈现在的年龄为(岁).
【点睛】此题考查认识数轴及用数轴表示有理数和有理数的加减法,难度一般,读懂题干要求是关键.
变式4.(23-24七年级上·湖北襄阳·期末)如图,将一根木棒放在数轴(单位长度为1)上,木棒左端与数轴上的点A重合,右端与数轴上的点B重合.
(1)若将木棒沿数轴向右水平移动,则当它的左端移动到点B时,它的右端在数轴上所对应的数为30;若将木棒沿数轴向左水平移动,则当它的右端移动到点A时,它的左端在数轴上所对应的数为3,由此可得这根木棒的长为_______;图中点A所表示的数是_______;点B所表示的数是_______;
(2)受(1)的启发,请借助“数轴”这个工具解决下列问题:
①一天,爸爸对小明说:“我若是你现在这么大,你才刚出生;你若是我现在这么大,我就84岁啦!”则爸爸的年龄是_______岁.(在图中标出分析过程)
②爷爷对小明说:“我若是你现在这么大,你还要14年才出生;你若是我现在这么大.我就118岁啦!”则爷爷的年龄是_______岁.(画出示意图展示分析过程)
【答案】(1)9,12,24
(2)①56,②74
【分析】本题考查了数轴的认识、用数轴表示数及有理数的加减法,读懂题干及正确理解题意是解决本题的关键.
(1)由图象可知3倍的长为,即可求得长度.A点在3的右侧,距离3有9个单位长度,故A点为12;B点在A的左侧,距离A有9个单位长度,故B点为21.
(2)根据题意,设数轴上小木棒的A端表示小明的年龄,B端表示爸爸(爷爷)的年龄,则木棒的长度表示二人的年龄差,参照(1)中的方法结合已知条件即可得出.
【详解】(1)解:观察数轴可知三根这样长的木棒长为,则这根木棒的长为,
∴A点表示为,B点表示的数是,
故答案为:,12,21;
(2)解:①借助数轴,把小明和爸爸的年龄差看做木棒,
同理可得爸爸比小明大,
∴爸爸的年龄是(岁),
故答案为56.
②借助数轴,把小明和爷爷的年龄差看做木棒,
同理可得爷爷比小明大,
∴爷爷的年龄是(岁),
故答案为74.
【题型五:数轴上的新定义点】
例5.(23-24七年级上·黑龙江绥化·期末)点在同一条直线上,点在线段的延长线上,如果,那么我们把点叫做点关于点的伴随点.
(1)如图,在数轴上,点表示的数是,点关于原点的伴随点表示的数是_________;
(2)在()的条件下,点表示的数是,若点关于点的伴随点是点,求的值;
(3)如图,数轴上的三个点分别表示的数是.有一动点从点出发,以每秒个单位长度的速度沿数轴的负方向运动;同时,另一动点从点出发,以每秒个单位长度的速度沿数轴的负方向运动.当动点运动至点处时,两动点同时停止运动.设动点的运动时间为秒,在运动过程中,若三个点中,恰有一个点是另一个点关于第三个点的伴随点,请直接写出的值.
【答案】(1);
(2);
(3)或或.
【分析】()根据伴随点的定义,求出,进而得出点的值;
()根据伴随点的定义,列出关于点的方程 ,代入即可求的得值;
()随着两点运动的情况,分四种情况讨论,列出关于的方程,求出值即可;
本题考查了新定义下数轴上两点之间的距离,根据新定义列出方程是解题的关键.
【详解】(1)解:根据题意得,,
∴,
∴点表示的数是
∴点关于原点的伴随点表示的数是;
(2)解:根据题意得,,
即,
根据数轴有,
∴可化为,,
解得;
(3)解:根据题意得:点秒后的位置为,点秒后的位置为,点表示的数是,
当点关于点的伴随点是点时有,
即,
即 ,
∵,
∴,
解得不合,舍去,
故点关于点的伴随点是点不存在;
当点关于点的伴随点是点时有,
即,
即,
∵,
∴,
解得;
故点关于点的伴随点是点,;
当点关于点的伴随点是点时有,
即,
即,
∵,
∴,
解得,
故点关于点的伴随点是点,;
当点关于点的伴随点是点时有,
即,
即,
∵,
∴,
解得,
故点关于点的伴随点是点,;
综上:或或.
变式5.(23-24七年级上·福建泉州·期中)我们规定:在数轴上,若点M到点A的距离是2,则称点M为点A的“青春点”;若点N到点A、B的距离之和是5,则称点N为点A、B的“奋斗中心”.
(1)若点A表示最大的负整数,则点A的“青春点”M表示的数是 ;
(2)如图1,点A表示的数是,点B表示的数是2,若点N为点A、B的“奋斗中心”,求满足条件的点N所表示的整数的和;
(3)如图2,点A、B、N在数轴上表示的数分别是、1、4,点P从点A出发,以2个单位/秒的速度沿数轴向右运动,同时点Q从点B出发,以1个单位/秒的速度沿数轴向右运动,求经过几秒点N是点P、Q的“奋斗中心”.
【答案】(1)或1
(2)
(3)经过秒或秒,点N是点P、Q的“奋斗中心”
【分析】本题为新定义问题,考查了数轴上上的点表示有理数,绝对值方程等知识,理解新定义,根据题意设出未知数,列出方程是解题关键.
(1)先确定点A表示的数是﹣1,设M表示的数是x,根据“青春点”的定义得到绝对值方程,解方程即可求解;
(2)设点N表示的数为y,即可得到,根据N表示的数是整数,得到y的值为,求和即可求解;
(3)设经过z秒,点N是点P、Q的“奋斗中心”,得到经过z秒,点P表示的数是,点Q表示的数是,根据“奋斗中心”的定义列出方程,解方程即可求解.
【详解】(1)解:∵点A表示最大的负整数,
∴点A表示的数是,
设M表示的数是x,则,
解得或1,
∴点A的“青春点”M表示的数是﹣3或1,
故答案为:或1;
(2)解:设点N表示的数为y,
∵A,B间的距离为5,
∴,
∵N表示的数是整数,
∴y的值为,
∴满足条件的点N所表示的整数的和为;
(3)解:设经过z秒,点N是点P、Q的“奋斗中心”.
根据题意可知,经过z秒,点P表示的数是,点Q表示的数是,
由题意知,,
∴,
∴,
∴,
∴或,
解得或,
∴经过秒或秒,点N是点P、Q的“奋斗中心”.
【题型六:动点的往返运动问题】
例6.(23-24七年级上·湖南郴州·期末)数轴上有A、B、C个点,分别表示有理数,动点P从A出发,以每秒1个单位的速度向终点C移动,移动时间为t秒.
(1)用含t的代数式表示P对应的数字为 .
(2)当P运动到B时,Q从A出发以每秒3个单位的速度向C运动,Q到达C后,立即以同样的速度返回,运动到终点A时停止.在Q开始运动后:
①请用含t的代数式表示:Q的移动时间为 ,Q未到达C前Q到C的距离 ,Q到达C后Q到C的距离 .
②P、Q两点之间的距离能否为3个单位?如果能,请求出此时t的值;如果不能,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①,,;②能,t的值为或9或或
【分析】(1)由题意知,P对应的数字为;
(2)①由题意知,P运动到B时,用时秒,由P运动到B时,Q从A出发,可知Q的移动时间为;Q未到达C前,对应的数字为,然后求即可,Q从A出发到达C,用时秒,Q到达C后,Q到C的距离;②当Q到达C前,,由,可得,计算求解即可;当 Q到达C后,,由(2)①可知,此时对应的数字为,由,可得,计算求解即可.
【详解】(1)解:由题意知,P对应的数字为,
故答案为:;
(2)①解:由题意知,P运动到B时,用时秒,
∵P运动到B时,Q从A出发,
∴Q的移动时间为;
Q未到达C前,对应的数字为,
∴Q到C的距离,
Q从A出发到达C,用时秒,
∴Q到达C后,Q到C的距离,
故答案为:,,;
②解:当Q到达C前,,
∵,
∴,
当时,解得,;
当时,解得,;
当Q到达C后,,
由(2)①可知,此时对应的数字为,
∵,
∴,
当时,解得,;
当时,解得,;
综上所述,P、Q两点之间的距离能为3个单位,t的值为或9或或.
【点睛】本题考查了在数轴上表示有理数,数轴上两点之间的距离,数轴上的动点问题,绝对值方程,熟练掌握在数轴上表示有理数,数轴上两点之间的距离,数轴上的动点问题,绝对值方程是解题的关键.
变式6.(22-23七年级上·湖南岳阳·期末)材料阅读:当点C在线段上,且时,我们称n为点C在线段上的点值,记作.如点C是的中点时,则,记作;反过来,当时,则有.因此,我们可以这样理解:与具有相同的含义.
初步感知:
(1)如图1,点C在线段上,若,则_______;若,则_______;
(2)如图2,已知线段,点P、Q分别从点A和点B同时出发,相向而行,运动速度均为,当点P到达点B时,点P、Q同时停止运动,设运动时间为.请用含有t的式子表示和,并判断它们的数量关系.
拓展运用:
(3)已知线段,点P、Q分别从点A和点B同时出发,相向而行,若点P、Q的运动速度分别为和,点Q到达点A后立即以原速返回,点P到达点B时,点P、Q同时停止运动,设运动时间为ts.则当t为何值时,等式成立.
【答案】(1),
(2);;
(3)存在t为4或,使等式成立
【分析】本题主要考查了一元一次方程的应用,理解新定义是解题的关键.
(1)根据材料阅读,即可求解;
(2)根据材料阅读,可表示和,即可求解;
(3)分两种情况:当点Q到达点A之前时,当点Q到达点A返回时,结合,列出方程,即可求解.
【详解】(1)解:根据题意得:,
∵,
∴,
故答案为:,
(2)解:∵,
∴,
∵
∴,
∴,
∴;
(3)解:当点Q到达点A之前时,
∵
∴,
∵
∴,
∴,
∵,
∴,
解得:;
当点Q到达点A返回时,此时,
∴
∵,
∴,
∵
∴
∴
∴存在t的值为4或,使等式成立.
例7.数轴是初中数学的一个重要工具,利用数轴可以将数与形完美结合.通过研究数轴,我们发现了许多重要的规律,比如:数轴上点A和点B表示的数为a,b,则A,B两点之间的距离,若,则可化简为.若,则可化简为,请你利用数轴解决以下问题:
(1)已知点P为数轴上任一动点,点P对应的数记为m,若点P与表示有理数的点的距离是个单位长度,则m的值为 ______;
(2)已知点P为数轴上任一动点,点P对应的数记为m,若数轴上点P位于表示的点与表示2的点之间,则______;
(3)已知点A,B,C,D在数轴上分别表示数a,b,c,d,四个点在数轴上的位置如图所示,若,则等于 ______.
(4)已知点A,B,C,D,E在数轴上分别表示数分别为:,,9,,25,一动点Q从原点O出发,沿数轴以每秒钟2个单位长度的速度来回移动,其移动方式是先向右移动1个单位长度,再向左移动2个单位长度,又向右移动3个单位长度,再向左移动4个单位长度,又向右移动5个单位长度……
①求Q点运动多少秒钟后所处的位置到点A、B、C、D、E各点距离之和最短?
②动点Q能不能在运动过程中同时经过这5个点A、B、C、D、E,若能求出从出发到都经过这5个点的最短时间,若不能说明理由.
【答案】(1)或
(2)7
(3)4
(4)①;②
【分析】(1)由题意可知,,再解方程即可;
(2)由点P位于表示的点与表示2的点之间,得到表示点P到2和的距离和,由,即可得到答案;
(3)由题意得到,,则,即可得到答案;
(4)①先确定点Q运动到时,到点A、B、C、D、E各点距离之和最短,然后求出运动的路程,然后求出时间即可;
②先求出同时都经过这5个点需要运动的次数,然后求出运动的总路程,最后求出时间即可.
【详解】(1)解:∵点P对应的数记为m,点P与表示有理数的点的距离是个单位长度,
∴,
∴或,
解得或,
故答案为:或;
(2)解:∵点P位于表示的点与表示2的点之间,
∴表示点P到2和的距离和,
∵,
∴,
故答案为:7;
(3)解:∵,
∴,
故答案为:4.
(4)解:①∵点A,B,C,D,E在数轴上分别表示数分别为:,,9,,25,
∴当点Q运动到时,到点A、B、C、D、E各点距离之和最短,
∵点Q从原点出发需要运动次才能到,
∴点Q运动的距离为:,
∴运动时间为:(秒),
即Q点运动秒钟后所处的位置到点A、B、C、D、E各点距离之和最短;
②动点Q能在运动过程中同时经过这5个点A、B、C、D、E,且需要运动的次数为:
(次),
∴需要运动的路程为:,
∴运动时间为:(秒),
即从出发到都经过这5个点的最短时间为秒.
【点睛】此题考查了数轴,用数轴上点表示有理数,数轴上两点间距离公式,有理数混合运算,规律探索,熟练掌握数轴上点的特征,两点间距离的求法,绝对值的意义是解题的关键.
【题型七:多动点问题——三动点】
例8.如图,O是数轴的原点,A、B是数轴上的两个点,A点对应的数是,B点对应的数是8,C是线段上一点,满足.
(1)求C点对应的数;
(2)动点M从A点出发,以每秒2个单位长度的速度沿数轴向右匀速运动,当点M到达C点后停留2秒钟,然后继续按原速沿数轴向右匀速运动到B点后停止.在点M从A点出发的同时,动点N从B点出发,以每秒1个单位长度的速度沿数轴匀速向左运动,一直运动到A点后停止.设点N的运动时间为t秒.
①当时,求t的值;
②在点M,N出发的同时,点P从C点出发,以每秒3个单位长度的速度沿数轴向左匀速运动,当点P与点M相遇后,点P立即掉头按原速沿数轴向右匀速运动,当点P与点N相遇后,点P又立即掉头按原速沿数轴向左匀速运动到A点后停止.当时,请直接写出t的值.
【答案】(1)4
(2)①或;②t的值为或或5.5
【分析】(1)根据A点,B点对应的数,得到,根据与的比值,得到,,得到C点对应的数是;
(2)①当M、N未相遇, M表示的数是, N表示的数是,得到,解得;当M、N相遇后,M在上运动,M表示的数是, N表示的数是,得到,解得;②当P与M还未第一次相遇时,P表示的数是,M表示的数是,N表示的数是,得到,解得,此种情况不存在;当P与M第一次相遇后,相遇后P掉头按原速沿数轴向右匀速运动,在未遇到N前,P表示的数是,得到,解得;当P与N相遇后,未与M第二次相遇时,P表示的数是,,解得;当P与M在点C处第二次相遇后直到到达A点前,P表示的数是, M表示的数是4,得到,解得,根据,得到这种情况不存在;当P运动到A后,若N为的中点,此时,,解得.
本题主要考查了数轴上动点问题,熟练掌握数轴上动点表示的数,两点间的距离公式,相遇与追及问题,列代数式,列方程,分类考虑动点的位置,是解题关键.
【详解】(1)∵A点对应的数是,B点对应的数是8,
∴,
∵,
∴,,
∴C点对应的数是,
答:C点对应的数是4;
(2)①∵运动t秒时,
当M、N未相遇,则M在上运动,M表示的数是,N在上运动,N表示的数是,
∴,
解得,
当M、N相遇后,M在上运动,M表示的数是,N在上运动,N表示的数是,
∴,
解得,
综上所述,t的值为或;
②当P与M还未第一次相遇时,P表示的数是,M表示的数是,N表示的数是,
∵
∴,
解得(舍去),此种情况不存在,
由已知得,P与M在时第一次相遇,相遇后P掉头按原速沿数轴向右匀速运动,在未遇到N前,P表示的数是,
∴,
解得,
由已知可知,当P与M在表示1的点处相遇,此时N运动到表示7的点处,再经过秒,即时,P与N相遇,此时M正好运动到C,P与N相遇后又立即掉头按原速沿数轴向左匀速运动,未与M第二次相遇,此时P表示的数是,
∴,
解得,
当P与M在点C处第二次相遇后直到到达A点前,P表示的数是,M在C点处,M表示的数是4,
次情况,
∴,
解得,不合,
∴这种情况不存在,
当P运动到A后,若N为的中点,此时,
∴,
解得,
综上所述,t的值为,或,或5.5.
1.(2022·河北秦皇岛·一模)如图,在一条直线上,从左到右依次有点、、,其中,.以这条直线为基础建立数轴、设点、、所表示数的和是.
(1)如果规定向右为正方向;
若以的中点为原点,以为单位长度建立数轴,则___________;
若单位长度不变,改变原点的位置,使原点在点的右边,且,求的值;并说明原点每向右移动,值将如何变化?
若单位长度不变,使,则应将中的原点沿数轴向___________方向移动___________;
若以中的原点为原点,单位长度为建立数轴,则___________.
(2)如果以为单位长度,点表示的数是,则点表示的数是___________.
【答案】(1)①;②;每向右移动,值减小;③左;;④;
(2)
【分析】(1)根据单位长度及、的长度,原点位置,确认点、、表示的数,再计算即可.由计算原点位置时,可设点A表示的数为,再表示点、表示的数,计算值列方程求解;
(2)由单位长度和点A表示的数,点C为点A向右移动5个单位,得到点C表示的数.
【详解】(1)①中点B:;点C:;点A:,故;
②中由原点在点的右边,且得:
点C:;点B:;点A:,故;
原点每向右移动,点、、均减小1,故点值减小3;
③中设点表示的数为,则点C:;点B:;
得,
故点表示的数由①中的变成了,
故原点O向左移动了个单位,即原点O向左移动了;
④中中点为原点O,单位长度为,
故点C:;点B:;点A:,
;
(2)以为单位长度,点表示的数是,
点C在点A右边6,故点C:.
【点睛】建立数轴时,利用左右平移的数字变化可求出点所表示的数的大小,向右移动则数加大,向左移动则数减小,在计算不方便的情况下,可设未知数列方程计算,正确的计算是解题的关键.
2.(23-24七年级上·安徽合肥·期中)在数轴上,表示数1的点记为O,我们把到O点距离相等的两个不同点M和N,称为基准1的对称点.例如:图中,点M表示数,点N表示数3,它们与表示数1的点O的距离都是2个单位长度,点M与点N互为基准1的对称点.
(1)已知点A表示数a,点B表示数b,点A与点B互为基准1的对称点.
①若,则b=__________;
②用含a的式子表示b,则b=__________;
(2)对点A进行如下操作:先把点A表示的数乘以,再把所得数对应的点沿着数轴向左移动2个单位长度得到点B.若点A与点B互为基准1的对称点,求点A表示的数.
【答案】(1)①,②
(2)
【分析】本题考查列代数式以及新定义下的计算,理解题意是解决问题的关键;
(1)①根据定义即可解决;
分为和两种情况分别计算即可;
(2)设点A表示数a,则B表示的数为:,根据定义计算即可;
【详解】(1)①由题意可得:,
∴;
②当,由题意可得:,
∴,
当,同理可得:,
∴,
综上所述:.
(2)设点A表示的数为a,则点B表示的数为,
∴,
∴,
∴.
故答案为:.
3.(22-23七年级上·福建漳州·期中)如图,在数轴上点表示数,点表示数,且满足.
(1)______,______;
(2)如图,一根木棒放在数轴上,木棒的左端与数轴上的点重合,右端与点重合.若将木棒沿数轴向右水平移动,则当它的左端移动到点时,它的右端与点重合:若将木棒沿数轴向左水平移动,则当它的右端移动到点时,则它的左端与点重合.若数轴上一个单位长度表示.则
①由此可得到木棒长为______;
②图中点表示的数是______,点表示的数是______;
(3)由题(1)(2)的启发,请你能借助“数轴”这个工具帮助小红解决下列问题:一天,小红去问曾当过数学老师现在退休在家的爷爷的年龄,爷爷说:“我若是你现在这么大,你还要39年才出生,你若是我现在这么大,我已经117岁,是老寿星了,哈哈!”请求出爷爷现在多少岁.
【答案】(1)7,28
(2)①7;②14,21
(3)爷爷现在的年龄是65岁
【分析】本题考查非负数的性质,数轴上两点间距离,数轴上的动点问题:
(1)利用绝对值和平方的非负性求解;
(2)根据木棒的移动可得,再结合(1)中结论求解;
(3)把小红与爷爷的年龄差看做木棒,根据爷爷说的话建立数轴,参照(2)中作法求解;
【详解】(1)解:因为,
所以,
解得.
故答案为:7,28.
(2)解:①由题知,,
又因为点表示的数是7,点表示的数为28,且,
所以,
即木棒的长度为.
故答案为:7;
②因为,
所以点表示的数是14;
因为,
所以点表示的数是21;
故答案为:14,21.
(3)解:根据题意,建立数轴如图所示,
小红现在的年龄对应数轴上的点,爷爷现在的年龄对应数轴上的点,
则当点移动到点时,点移动到了点;当点移动到点时,点移动到了点,
所以,
又因为爷爷说:“我若是你现在这么大,你还要39年才出生;你若是我现在这么大,我已经117岁,是老寿星了”,
所以,
且,
所以爷爷现在的年龄是65岁.
4.(23-24七年级上·福建福州·期中)定义:数轴上A、B两点的距离为a个单位记作,根据定义完成下列各题.
两个长方形和的宽都是3个单位长度,长方形的长是6个单位长度,长方形的长是10个单位长度,其中点A、D、E、H在数轴上(如图),点E在数轴上表示的数是5,且E、D两点之间的距离为14,原点记为0.
(1)求数轴上点H、A所表示的数?
(2)若长方形以4个单位长度/秒的速度向右匀速运动,同时长方形以3个单位长度/秒的速度向左匀速运动,数轴上有M、N两点,其中点M在A、D两点之间,且,其中点N在E、H两点之间,且,设运动时间为x秒.
①经过x秒后,M点表示的数是 ,N点表示的数是 (用含x的式子表示,结果需化简).
②求(用含x的式子表示,结果需化简).
(3)若长方形以2个单位长度/秒的速度向右匀速运动,长方形固定不动,设长方形运动的时间为秒,两个长方形重叠部分的面积为S,当时,求此时t的值.
【答案】(1)点H在数轴上表示的数是15,点A在数轴上表示的数是
(2)①,;②当M点在N点的左侧时,;当点M在N点的右侧时,
(3)9秒或13秒
【分析】(1)根据,,,,推出, ,得到,得到在数轴上点H表示的数是15,点A表示的数是;
(2)①根据长方形以4个单位长度/秒的速度向右匀速运动,同时长方形以3个单位长度/秒的速度向左匀速运动, , ,得到x秒后,M点表示的数:, N点表示的数:;②当M点在N点的左侧时,,当点M在N点的右侧时,;
(3)根据两个长方形的宽都是3个单位长度,重叠部分的面积为12,得到重叠部分的长为4个单位长度,当点D运动到E点右边4个单位时,长方形运动的时间为9秒;当点A运动到H点左边4个单位时,长方形运动的时间为13秒.
【详解】(1)由题意得:,,,,
∴,∴,
∴,
∴点H在数轴上表示的数是15,点A在数轴上表示的数是;
(2)①∵,,
∴, ,
∵,,
∴,,
∵长方形以4个单位长度/秒的速度向右匀速运动,同时长方形以3个单位长度/秒的速度向左匀速运动,
∴M点表示的数为:, N点表示的数为:;
故答案为:,;
②当M点在N点的左侧时,,
当点M在N点的右侧时,;
(3)∵两个长方形的宽都是3个单位长度,重叠部分的面积为12,
∴重叠部分的长为4个单位长度,
当点D运动到E点右边4个单位时,
;
当点A运动到H点左边4个单位时,
,
综上,长方形运动的时间为9秒或13秒时,两个长方形重叠部分的面积为12.
【点睛】本题主要考查了数轴动点问题,熟练掌握数轴上的点表示的数,数轴上两点间的距离,路程、速度和时间的关系,长方形面积公式等知识点,求数轴上两点间的距离用右边点对应的数减左边对应的数;路程等于速度乘时间;熟记长方形的面积是长乘宽是解题的关键.
5.(23-24七年级上·福建三明·期中)已知数轴上有、、三个点,分别表示有理数、、,动点从出发,以每秒个单位长度的速度向终点移动,设移动时间为秒.若用,,分别表示点与点、点、点的距离,试回答以下问题.
(1)当点运动秒时,______,______,______;
(2)当点运动了秒时,请用含的代数式表示到点、点、点的距离:______,______,______;
(3)经过几秒后,点到点、点的距离相等?此时点表示的数是多少?
(4)当点运动到点时,点从点出发,以每秒个单位长度的速度向点运动,点到达点后,再立即以同样速度返回,运动到终点.在点开始运动后,、两点之间的距离能否为个单位长度?如果能,请直接写出点表示的数;如果不能,请说明理由.
【答案】(1),,;
(2),,;
(3);
(4),,,.
【分析】()根据题意求得时,点的位置,进而求得两点距离;
()先表示出点的位置表示的数,进而求得两点距离;
()根据题意,列一元一次方程,解方程求解即可;
()分点到达点之前,和点到达点之后,两种情形,根据两点距离为,建立一元一次方程解方程求解即可;
此题考查了数轴上动点问题,数轴上两点距离问题,一元一次方程的应用,数形结合是解题的关键.
【详解】(1)∵、、三个点,分别表示有理数、、,动点从出发,以每秒个单位长度的速度向终点移动,设移动时间为秒,
∴时,点表示的数为,
∴当点运动秒时,,,,
故答案为:,,;
(2)依题意,当点运动了秒时,
则,点表示的数为,
∴,,
故答案为:,,;
(3)∵,
∴,
即或,
解得:,
∴点表示的数为;
(4)根据题意,设经过秒后、两点之间的距离为个单位长度,点运动到点需要的时间为:(秒)
当点未到达点,
此时,,则点表示的数为,点表示的数为,
则,
即或,
解得:或,
∴点表示的数为或;
当点从点返回后,
此时,,
则点表示的数为,点表示的数为,
则,
即或,
解得或,
∴点表示的数为或,
综上所述,点表示的数为,,,.
6.(23-24七年级上·广东深圳·期末)已知:,c比b大2.
(1)______,______,______.
(2)在数轴上,点A,B,C分别对应实数a,b,c.
①数轴上点P到点A的距离是点P到点B的距离的2倍,求点P对应的数.
②动点M从点A出发以4个单位速度向右运动,动点N从点B出发以1个单位速度向右运动,点D在数轴上对应的数是10,动点M与动点N同时出发,当M运动到D后立即以原来的速度向左运动,当点M到达出发点A时,两个动点同时停止运动,设运动时间是t,当______时,M、N两点到点C的距离相等(直接写出t的值).
【答案】(1);4;6
(2)①点P表示的数为2或10;②或或
【分析】(1)根据非负数的性质求出a、b的值,再求出c的值即可;
(2)①设点P表示的数为x,根据点P到点A的距离是点P到点B的距离的2倍得出,分三种情况进行讨论即可;
②分两种情况:当动点M向右运动时,当动点M向左运动时,分别求出t的值即可.
【详解】(1)解:∵,
∴,,
解得:,,
∵c比b大2,
∴;
故答案为:;4;6.
(2)解:①设点P为x,则点P到点A的距离是:,点P到点B的距离是:,
由点P到点A的距离是点P到点B的距离的2倍可得:
,
当时,,
解得:,不符合题意舍去;
当时,,
解得:;
当时,,
解得:;
综上分析可知,点P表示的数为2或10.
②当动点M向右运动时,即,
动点M从点A出发以4个单位速度向右运动,
点M对应实数为,
动点N从点B出发以1个单位速度向右运动,
点N对应实数为,
对应实数为6,
,,
M、N两点到点C的距离相等,
,
∴,
∴,
∴,
∴;
当动点M向左运动时,即,
动点M从D出发以4个单位速度向左运动,
点M对应实数为,
,,
M、N两点到点C的距离相等,
,
解得:或;
综上分析可知,或或时,M、N两点到点C的距离相等.
故答案为:或或.
【点睛】本题考查了非负数的性质,数轴上两点间距离,绝对值意义,解绝对值方程,数轴上点表示有理数,解题关键是“掌握数轴上两点之间的距离的运算,并通过等量关系列代数式”.
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重难点突破专题二 数轴上的动点问题
学习目标
1.分析动点的运动过程,找到动点的运动趋势和图形的整体变化过程;
2.灵活使用转化、数形结合、分类讨论和方程思想全面的分析问题;
3.会通过画图把握运动的全过程,然后就可以根据不同情况进行分类讨论,寻找等量关系列方程计算。
·知识提要 数轴上两点间的距离:右边点表示的数-左边点表示的数。
注意:若无法判定两点的左右需加绝对值
·数轴上A、B两点对应的数分别为a、b,
则①AB两点间的距离AB=|a-b|; ② AB的中点对应的数为
·方法点拨 1.数形结合:动点坐标与距离的表示
点在数轴上运动时,由于数轴向右的方向为正方向,因此向右运动的速度看作正速度,而向作运动的速度看作负速度。这样在起点的基础上加上点的运动路程就可以直接得到运动后点的坐标。
即一个点表示的数为a,向左运动b个单位后表示的数为a-b;向右运动b个单位后所表示的数为a+b
2.利用分类讨论思想全面的分析问题:根据条件对动点的位置进行分类讨论
3.利用方程思想找线段间的等量关系解决问题
·解题步骤
1.找出动点的基准坐标,即运动的起始坐标;
2.算出动点运动后的坐标:
向右运动:运动后的坐标 = 基准坐标 + 运动路程;
向左运动:运动后的坐标 = 基准坐标 - 运动路程;
3.表示线段长度:线段右端点表示的数 - 线段左端点表示的数;
4.列方程:根据运动的关系或题目中的条件,列出方程,未知数通常是运动时间t、速度V或所求坐标;
5.求解
·点在数袖上运动形成的路径可看作数轴上线段的和差关系
·等量关系与方程的表示:
1.根据“形”的关系来分析寻找等量关系,也就是利用各线段之间的数量关系列方程求解;
2.从“数”的方面寻找等量关系,就是利用各点在数轴上表示的数之间存在的内在关系列方程。
·往返运动中注意动点坐标的表示:动点运动路程与相关线段的差
·典型问题中的数学思想:①数轴上的规律探究问题:从特殊到一般;②数轴上距离问题:分类讨论与数形结合;③数轴上行程问题:分类讨论与方程;④数轴上的新定义问题:转化、方程及分类讨论思想
【题型一:距离与坐标】
例1.(23-24七年级上·安徽芜湖·期中)唐代文学家韩愈曾赋诗:“天街小雨润如酥,草色遥看近却无”,当代印度诗人泰戈尔也写道:“世界上最遥远的距离,不是瞬间便无处寻觅;而是尚未相遇,便注定无法相聚”.距离是数学、天文学、物理学中的热门话题,唯有对宇宙距离进行测量,人类才能掌握世界尺度.已知点P,Q在数轴上分别表示有理数p,q,P,Q两点之间的距离表示为.例如,在数轴上,有理数3与1对应的两点之间的距离为;有理数5与对应的两点之间的距离为;…;解决问题:
已知有理数a,b,c在数轴上对应的点分别为A,B,C,且满足,.
(1)分别求a,b,c的值;
(2)若点D在数轴上对应的数为x,当A、D间距离是B、C间距离的4倍时,请求出x的值;
(3)若点A和点B分别以每秒2个单位长度和每秒1个单位长度的速度在数轴上同时向右运动,设运动时间为t秒,是否存在一个常数k,使得的值在一定时间范围内不随运动时间t的改变而改变?若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由.
变式1.(22-23七年级上·安徽六安·期中)数轴上有不同两点,,点表示的数为,点表示的数为.
(1)若点表示的数的相反数是,求点表示的数.
(2)若点与点之间的距离为6,且点在点的右侧,求的值.
(3)在(1)的条件下,在数轴上有两动点,,若动点从点出发向点运动,同时动点从点出发向点运动,经过2秒相遇;若动点从点出发向点运动,同时,动点从点出发与点同向运动,经过6秒相遇,求点与点的运动速度.
【题型二:距离与坐标——中点坐标】
例2.数轴是数学学习的一个很重要的工具,利用数轴可以将数与形完美结合研究数轴我们可发现许多重要的规律:
①绝对值的几何意义:一般地,若点A、点B在数轴上表示的数分别为a,b,那么A、B两点之间的距离表示为,记作,则表示数3和1在数轴上对应的两点之间的距离;又如,所以表示数3和在数轴上对应的两点之间的距离;
②若数轴上点A、点B表示的数分别为a、b,那么线段的中点M表示的数为.
请借用数轴和以上规律解决下列问题:
如图,已知数轴上有A、B两点,分别表示的数为,6,点P以每秒2个单位长度的速度从点A出发沿数轴向右匀速运动,点Q以每秒1个单位长度从点B出发沿数轴向左匀速运动,当一个点到达终点,另一个点也随之停止运动,设运动时间为t秒.
(1)A、B两点的距离为______个单位长度;线段的中点M所表示的数为______;
(2)点P运动t秒后所在位置的点表示的数为______;点Q运动t秒后所在位置的点表示的数为______.(用含t的式子表示)
(3)P、Q两点经过多少秒会相距5个单位长度?
(4)在点P、Q运动过程中,O、P、Q三点有一点恰好是以另两点为端点的线段的中点时,直接写出此时t的值.
变式2.(23-24七年级上·吉林·期末)【背景知识】数轴是初中数学的一个重要工具,利用数轴可以将数与形完美地结合.研究数轴我们发现了许多重要的规律:若数轴上点,点表示的数分别为,则两点之间的距离,线段的中点表示的数为.
【问题情境】数轴上点表示的数为,点表示的数为6,点从点出发,以每秒1个单位长度的速度沿数轴向终点匀速运动,同时点从点出发,以每秒2个单位长度的速度向左匀速运动,到达点后,再立即以同样的速度返回点,当点到达终点后,两点都停止运动,设运动时间为秒.
【综合运用】
(1)填空:两点间的距离________,线段的中点表示的数为________;
(2)当为何值时,两点间距离为3;
(3)若点为的中点,点为的中点,当点到达点之前,在运动过程中,探索线段和的数量关系,并说明理由.
【题型三:折线数轴上的动点坐标与距离】
例3.七年级数学兴趣小组成员自主开展数学微项目研究,他们决定研究“折线数轴”.
探索“折线数轴”:素材1 如图,将一条数轴在原点,点,点处折一下,得到一条“折线数轴”.图中点表示,点表示,点表示,点D表示,我们称点与点在数轴上的“友好距离”为个单位长度,并表示为.
素材2 动点从点出发,以个单位长度/秒的初始速度沿着“折线数轴”向其正方向运动.当运动到点与点B之间时速度变为初始速度的一半.当运动到点与点之间时速度变为初始速度的两倍.经过点后立刻恢复初始速度.
问题解决:探索1 :动点从点运动至点B需要多少时间?
探索2 : 动点从点出发,运动秒至点和点之间时,求点表示的数(用含的代数式表示);
探索3 :动点从点出发,运动至点D的过程中某个时刻满足时,求动点运动的时间.
【题型四:利用数轴解年龄问题】
例4.如图,将一根木棒放在数轴(单位长度为)上,木棒左端与数轴上的点重合,右端与数轴上的点重合
(1)若将木棒沿数轴向右水平移动,则当它的左端移动到点时,它的右端在数轴上所对应的数为;若将木棒沿数轴向左水平移动,则当它的右端移动到点时,它的左端在数轴上所对应的数为,由此可得这根木棒的长为________;
(2)图中点所表示的数是________,点所表示的数是________;
(3)由(1)(2)的启发,请借助“数轴”这个工具解决下列问题:
一天,彤彤去问妈妈的年龄,妈妈说:“我若是你现在这么大,你还要年才出生;你若是我现在这么大,我就岁啦!”请问妈妈现在多少岁了?
变式4.(23-24七年级上·湖北襄阳·期末)如图,将一根木棒放在数轴(单位长度为1)上,木棒左端与数轴上的点A重合,右端与数轴上的点B重合.
(1)若将木棒沿数轴向右水平移动,则当它的左端移动到点B时,它的右端在数轴上所对应的数为30;若将木棒沿数轴向左水平移动,则当它的右端移动到点A时,它的左端在数轴上所对应的数为3,由此可得这根木棒的长为_______;图中点A所表示的数是_______;点B所表示的数是_______;
(2)受(1)的启发,请借助“数轴”这个工具解决下列问题:
①一天,爸爸对小明说:“我若是你现在这么大,你才刚出生;你若是我现在这么大,我就84岁啦!”则爸爸的年龄是_______岁.(在图中标出分析过程)
②爷爷对小明说:“我若是你现在这么大,你还要14年才出生;你若是我现在这么大.我就118岁啦!”则爷爷的年龄是_______岁.(画出示意图展示分析过程)
【题型五:数轴上的新定义点】
例5.(23-24七年级上·黑龙江绥化·期末)点在同一条直线上,点在线段的延长线上,如果,那么我们把点叫做点关于点的伴随点.
(1)如图,在数轴上,点表示的数是,点关于原点的伴随点表示的数是_________;
(2)在()的条件下,点表示的数是,若点关于点的伴随点是点,求的值;
(3)如图,数轴上的三个点分别表示的数是.有一动点从点出发,以每秒个单位长度的速度沿数轴的负方向运动;同时,另一动点从点出发,以每秒个单位长度的速度沿数轴的负方向运动.当动点运动至点处时,两动点同时停止运动.设动点的运动时间为秒,在运动过程中,若三个点中,恰有一个点是另一个点关于第三个点的伴随点,请直接写出的值.
变式5.(23-24七年级上·福建泉州·期中)我们规定:在数轴上,若点M到点A的距离是2,则称点M为点A的“青春点”;若点N到点A、B的距离之和是5,则称点N为点A、B的“奋斗中心”.
(1)若点A表示最大的负整数,则点A的“青春点”M表示的数是 ;
(2)如图1,点A表示的数是,点B表示的数是2,若点N为点A、B的“奋斗中心”,求满足条件的点N所表示的整数的和;
(3)如图2,点A、B、N在数轴上表示的数分别是、1、4,点P从点A出发,以2个单位/秒的速度沿数轴向右运动,同时点Q从点B出发,以1个单位/秒的速度沿数轴向右运动,求经过几秒点N是点P、Q的“奋斗中心”.
【题型六:动点的往返运动问题】
例6.(23-24七年级上·湖南郴州·期末)数轴上有A、B、C个点,分别表示有理数,动点P从A出发,以每秒1个单位的速度向终点C移动,移动时间为t秒.
(1)用含t的代数式表示P对应的数字为 .
(2)当P运动到B时,Q从A出发以每秒3个单位的速度向C运动,Q到达C后,立即以同样的速度返回,运动到终点A时停止.在Q开始运动后:
①请用含t的代数式表示:Q的移动时间为 ,Q未到达C前Q到C的距离 ,Q到达C后Q到C的距离 .
②P、Q两点之间的距离能否为3个单位?如果能,请求出此时t的值;如果不能,请说明理由.
变式6.(22-23七年级上·湖南岳阳·期末)材料阅读:当点C在线段上,且时,我们称n为点C在线段上的点值,记作.如点C是的中点时,则,记作;反过来,当时,则有.因此,我们可以这样理解:与具有相同的含义.
初步感知:
(1)如图1,点C在线段上,若,则_______;若,则_______;
(2)如图2,已知线段,点P、Q分别从点A和点B同时出发,相向而行,运动速度均为,当点P到达点B时,点P、Q同时停止运动,设运动时间为.请用含有t的式子表示和,并判断它们的数量关系.
拓展运用:
(3)已知线段,点P、Q分别从点A和点B同时出发,相向而行,若点P、Q的运动速度分别为和,点Q到达点A后立即以原速返回,点P到达点B时,点P、Q同时停止运动,设运动时间为ts.则当t为何值时,等式成立.
例7.数轴是初中数学的一个重要工具,利用数轴可以将数与形完美结合.通过研究数轴,我们发现了许多重要的规律,比如:数轴上点A和点B表示的数为a,b,则A,B两点之间的距离,若,则可化简为.若,则可化简为,请你利用数轴解决以下问题:
(1)已知点P为数轴上任一动点,点P对应的数记为m,若点P与表示有理数的点的距离是个单位长度,则m的值为 ______;
(2)已知点P为数轴上任一动点,点P对应的数记为m,若数轴上点P位于表示的点与表示2的点之间,则______;
(3)已知点A,B,C,D在数轴上分别表示数a,b,c,d,四个点在数轴上的位置如图所示,若,则等于 ______.
(4)已知点A,B,C,D,E在数轴上分别表示数分别为:,,9,,25,一动点Q从原点O出发,沿数轴以每秒钟2个单位长度的速度来回移动,其移动方式是先向右移动1个单位长度,再向左移动2个单位长度,又向右移动3个单位长度,再向左移动4个单位长度,又向右移动5个单位长度……
①求Q点运动多少秒钟后所处的位置到点A、B、C、D、E各点距离之和最短?
②动点Q能不能在运动过程中同时经过这5个点A、B、C、D、E,若能求出从出发到都经过这5个点的最短时间,若不能说明理由.
【题型七:多动点问题——三动点】
例8.如图,O是数轴的原点,A、B是数轴上的两个点,A点对应的数是,B点对应的数是8,C是线段上一点,满足.
(1)求C点对应的数;
(2)动点M从A点出发,以每秒2个单位长度的速度沿数轴向右匀速运动,当点M到达C点后停留2秒钟,然后继续按原速沿数轴向右匀速运动到B点后停止.在点M从A点出发的同时,动点N从B点出发,以每秒1个单位长度的速度沿数轴匀速向左运动,一直运动到A点后停止.设点N的运动时间为t秒.
①当时,求t的值;
②在点M,N出发的同时,点P从C点出发,以每秒3个单位长度的速度沿数轴向左匀速运动,当点P与点M相遇后,点P立即掉头按原速沿数轴向右匀速运动,当点P与点N相遇后,点P又立即掉头按原速沿数轴向左匀速运动到A点后停止.当时,请直接写出t的值.
1.(2022·河北秦皇岛·一模)如图,在一条直线上,从左到右依次有点、、,其中,.以这条直线为基础建立数轴、设点、、所表示数的和是.
(1)如果规定向右为正方向;
若以的中点为原点,以为单位长度建立数轴,则___________;
若单位长度不变,改变原点的位置,使原点在点的右边,且,求的值;并说明原点每向右移动,值将如何变化?
若单位长度不变,使,则应将中的原点沿数轴向___________方向移动___________;
若以中的原点为原点,单位长度为建立数轴,则___________.
(2)如果以为单位长度,点表示的数是,则点表示的数是___________.
2.(23-24七年级上·安徽合肥·期中)在数轴上,表示数1的点记为O,我们把到O点距离相等的两个不同点M和N,称为基准1的对称点.例如:图中,点M表示数,点N表示数3,它们与表示数1的点O的距离都是2个单位长度,点M与点N互为基准1的对称点.
(1)已知点A表示数a,点B表示数b,点A与点B互为基准1的对称点.
①若,则b=__________;
②用含a的式子表示b,则b=__________;
(2)对点A进行如下操作:先把点A表示的数乘以,再把所得数对应的点沿着数轴向左移动2个单位长度得到点B.若点A与点B互为基准1的对称点,求点A表示的数.
3.(22-23七年级上·福建漳州·期中)如图,在数轴上点表示数,点表示数,且满足.
(1)______,______;
(2)如图,一根木棒放在数轴上,木棒的左端与数轴上的点重合,右端与点重合.若将木棒沿数轴向右水平移动,则当它的左端移动到点时,它的右端与点重合:若将木棒沿数轴向左水平移动,则当它的右端移动到点时,则它的左端与点重合.若数轴上一个单位长度表示.则
①由此可得到木棒长为______;
②图中点表示的数是______,点表示的数是______;
(3)由题(1)(2)的启发,请你能借助“数轴”这个工具帮助小红解决下列问题:一天,小红去问曾当过数学老师现在退休在家的爷爷的年龄,爷爷说:“我若是你现在这么大,你还要39年才出生,你若是我现在这么大,我已经117岁,是老寿星了,哈哈!”请求出爷爷现在多少岁.
4.(23-24七年级上·福建福州·期中)定义:数轴上A、B两点的距离为a个单位记作,根据定义完成下列各题.
两个长方形和的宽都是3个单位长度,长方形的长是6个单位长度,长方形的长是10个单位长度,其中点A、D、E、H在数轴上(如图),点E在数轴上表示的数是5,且E、D两点之间的距离为14,原点记为0.
(1)求数轴上点H、A所表示的数?
(2)若长方形以4个单位长度/秒的速度向右匀速运动,同时长方形以3个单位长度/秒的速度向左匀速运动,数轴上有M、N两点,其中点M在A、D两点之间,且,其中点N在E、H两点之间,且,设运动时间为x秒.
①经过x秒后,M点表示的数是 ,N点表示的数是 (用含x的式子表示,结果需化简).
②求(用含x的式子表示,结果需化简).
(3)若长方形以2个单位长度/秒的速度向右匀速运动,长方形固定不动,设长方形运动的时间为秒,两个长方形重叠部分的面积为S,当时,求此时t的值.
5.(23-24七年级上·福建三明·期中)已知数轴上有、、三个点,分别表示有理数、、,动点从出发,以每秒个单位长度的速度向终点移动,设移动时间为秒.若用,,分别表示点与点、点、点的距离,试回答以下问题.
(1)当点运动秒时,______,______,______;
(2)当点运动了秒时,请用含的代数式表示到点、点、点的距离:______,______,______;
(3)经过几秒后,点到点、点的距离相等?此时点表示的数是多少?
(4)当点运动到点时,点从点出发,以每秒个单位长度的速度向点运动,点到达点后,再立即以同样速度返回,运动到终点.在点开始运动后,、两点之间的距离能否为个单位长度?如果能,请直接写出点表示的数;如果不能,请说明理由.
6.(23-24七年级上·广东深圳·期末)已知:,c比b大2.
(1)______,______,______.
(2)在数轴上,点A,B,C分别对应实数a,b,c.
①数轴上点P到点A的距离是点P到点B的距离的2倍,求点P对应的数.
②动点M从点A出发以4个单位速度向右运动,动点N从点B出发以1个单位速度向右运动,点D在数轴上对应的数是10,动点M与动点N同时出发,当M运动到D后立即以原来的速度向左运动,当点M到达出发点A时,两个动点同时停止运动,设运动时间是t,当______时,M、N两点到点C的距离相等(直接写出t的值).
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