题目
(2 + 3 + 3 分)如图 1,点 C 在线段 AB 上,图中共有 3 条线段:AB、AC 和 BC。若其中有一条线段的长度是另一条线段长度的两倍,则称点 C 是线段 AB 的“二倍点”。
(1)一条线段的中点是这条线段的“二倍点”吗?
(2)如图 2,点 A 表示数 −10,点 B 表示数 20。若点 M 从点 B 的位置开始,以每秒 3 cm 的速度向点 A 运动,当点 M 到达点 A 时停止运动。设运动的时间为 t 秒。
① 点 M 在运动的过程中表示的数为 ______(用含 t 的代数式表示)。
② 求 t 为何值时,点 M 是线段 AB 的“二倍点”。
先统一长度单位。 现存题干给出的速度是每秒3 cm,计算数轴位置和秒数还需要知道每个数轴单位长多少厘米。下面设每个数轴单位长u厘米,u>0;u=1会单独标为演示假设,不能直接把“3厘米”当成“3个数轴单位”。
答案:(1)是。(2)① M表示的数为20−3t/u,运动范围为0≤t≤10u;② 三个时刻为:
它们对应的数轴位置依次为10、5、0。在演示假设u=1下,位置式为20−3t,三个时刻为10/3秒、5秒、20/3秒;没有确定u的数值,就不能把这组三个秒数当作唯一的数值答案。
(1)中点也是二倍点
在第一问讨论的中点情形中,把中点记为C。中点在线段内部,并把线段分成相等的两段,所以AC=BC。整段由这两小段组成:
AC=BC,两小段相加就是AB。
AB=2AC;AB=2BC,所以中点是二倍点。
三条线段中,AB是AC的两倍,也是BC的两倍,确实符合定义,答案为是。这里的理由是中点定义,不是凭示意图看出两段一样长。
不要把两个图中的C混在一起。 第一问讨论的是中点这一情形;图2另行标出的固定点C表示0。图2的AB相差30个数轴单位,中点从−10向右走15个单位,表示5。因此图2的C不是中点;它是否符合二倍点定义,还要比较AB、AC、BC。
(2)① 从厘米路程换成数轴位置
t秒走过的路程是3t厘米。每个数轴单位长u厘米,所以走过的数轴单位数为:
起点B表示20,向左移动会让表示的数减小,因此:
数轴上A、B相差20−(−10)=30个单位,换成实际长度就是30u厘米。以每秒3厘米走完全程,需要30u÷3=10u秒,所以:
检查两端:t=0时,位置为20,正好在B;t=10u时,位置为20−30=−10,正好到A。3t是厘米路程;3t/u是走过的数轴单位数;20−3t/u才是当前位置。
(2)② 把三条长度写全,再逐组比较
以下长度统一使用厘米。M在线段AB上,因此:
两小段始终满足AM+BM=AB。三条线段每次取两条,还要分清谁是另一条的两倍,共有下面六种有方向的比较。
AB分别是AM、BM的两倍
- AB=2AM: 30u=2(30u−3t),得6t=30u,所以t=5u。
- AB=2BM: 30u=2×3t,也得t=5u。
两种关系得到同一个位置:AM=BM=15u厘米,是中点。它们同时成立,但只计一个时刻。
AM和BM互相比较
- AM=2BM: 30u−3t=2×3t,得9t=30u,所以t=10u/3。此时BM=10u、AM=20u。
- BM=2AM: 3t=2(30u−3t),得9t=60u,所以t=20u/3。此时BM=20u、AM=10u。
也可以先想长度:短段1份、长段2份,合起来3份是30u厘米,所以每份10u厘米。两小段交换长短时,M的位置不同,这两个时刻都要保留。
AM或BM能是AB的两倍吗?
剩下两种关系是AM=2AB和BM=2AB。M在线段AB上,AM、BM都不超过AB;而AB=30u>0,小段不可能达到整段的两倍。因此这两种关系都不成立。
到达端点时也没有遗漏:在A处,AM=0、BM=AB;在B处,BM=0、AM=AB。长度为0的那段加倍仍为0,两个相等的正长度也不是两倍关系,所以端点都不是二倍点。
代回核对三个时刻与位置
| t(秒) | M表示的数 | AM(cm) | BM(cm) | 成立的二倍关系 |
|---|---|---|---|---|
| 10u/3 | 10 | 20u | 10u | AM=2BM |
| 5u | 5 | 15u | 15u | AB=2AM=2BM |
| 20u/3 | 0 | 10u | 20u | BM=2AM |
因为u>0,三个时刻都在0到10u秒之间。六种比较已经逐一检查,中点的重复结果也只计了一次,所以恰有这三个位置。
最后一个位置是0,即图2的固定点C。此时AC=10u厘米、BC=20u厘米,BC=2AC。图2的C虽然不是中点,仍然是二倍点。
演示假设:每个数轴单位长1厘米
这里只为演示取u=1。每秒3厘米才相当于每秒3个数轴单位,于是:
位置式中的M表示动点所对应的数。三个时刻从早到晚,对应M从B向左依次经过10、5、0。
当前演示取u=1:每个数轴单位长度为1厘米;速度为3厘米/秒。
空心轮廓是已找到的位置;实心的M才是当前动点。重合时只画一个点,保留各个名字。
题中时间 t=5秒;M表示的数为5。
运动范围:0≤t≤10秒。
- AB · 点线:整段
- 30厘米(30个数轴单位)
- AM · 长虚线:剩余段
- 15厘米(15个数轴单位)
- BM · 实线:已走段
- 15厘米(15个数轴单位)
AM+BM=15+15=30厘米。
此刻成立:AB=2AM;AB=2BM。
换单位长度:每个数轴单位改成2厘米,速度仍是每秒3厘米,三个位置和时刻怎样改变?
三个位置仍是10、5、0,因为三段长度的倍数关系没有改变。但各段实际厘米长度都变成原来的2倍,速度没有变,所以到达各位置的时间也加倍。
此时位置式为20−3t/2。把这三个时刻分别代入,仍得到10、5、0;不能在单位长度变了以后,仍把3厘米当成3个数轴单位。
**迁移要点:写全新定义的比较对象 → 先统一单位再写位置 → 六种关系逐一检查 → 去掉重复结果并检验范围。**长度换算会改变到达时刻;同一线段上的二倍点位置由长度比例决定。
2022·广西桂林·第12题:中点与全段的两倍关系
(2022·广西桂林·第12题)如图,点C是线段AB的中点,若AC=2 cm,则AB=______cm.
展开真题答案与中点理由
填4。C是AB的中点,所以AC=CB=2厘米,AB=AC+CB=2+2=4厘米。也可以写AB=2AC=2×2=4厘米。
本题直接检查中点定义和全段、半段的关系:AB是AC、BC的两倍。它没有动点、速度或单位换算条件,不代替上面动点问题的完整分类。
出处:2022桂林中考数学原卷文本复刻与图。题头、第12题完整题干及A、C、B线段图均已核对;没有选项,原题长度单位为cm。