24(16分)如图,在数轴上点A,B表示的数分别为a,b,且满足$(a+6)^2 + |b-12| = 0$。
(1)点A表示的数为
(2)点C在数轴上,且点C与点B之间的距离为2,若该数轴可以折叠,以数轴上一点D为折点,将数轴对折后,点C与点A重合,则折点D表示的数为
(3)若在原点O处放一块挡板,一只小蚂蚁(可以看作一点M)从点B处以3个单位长度/s的速度向左运动,在碰到挡板后以2个单位长度/s的速度返回到点B处,并停止运动。设小蚂蚁运动的时间为t s,在整个运动过程中,当它把线段AB分为3:2的两段时,求t的值,并直接判断此时小蚂蚁与点A,O,B,E(点E到点A,B的距离相等)的距离和是否最小。
(第24题)
(1)点A表示的数为
$-6$
,点B表示的数为$12$
。(2)点C在数轴上,且点C与点B之间的距离为2,若该数轴可以折叠,以数轴上一点D为折点,将数轴对折后,点C与点A重合,则折点D表示的数为
$2或4$
。(3)若在原点O处放一块挡板,一只小蚂蚁(可以看作一点M)从点B处以3个单位长度/s的速度向左运动,在碰到挡板后以2个单位长度/s的速度返回到点B处,并停止运动。设小蚂蚁运动的时间为t s,在整个运动过程中,当它把线段AB分为3:2的两段时,求t的值,并直接判断此时小蚂蚁与点A,O,B,E(点E到点A,B的距离相等)的距离和是否最小。
答案:24. (1) $-6$ $12$
(2) $2或4$ 【解析】由(1)可知,点$B$表示的数为$12$,点$A$表示的数为$-6$. 当点$C$在点$B$左侧时,点$C$表示的数为$10$,将数轴对折后,点$C$与点$A$重合,则折点$D$表示的数为$\frac{-6+10}{2}=2$;当点$C$在点$B$右侧时,点$C$表示的数为$14$,将数轴对折后,点$C$与点$A$重合,则折点$D$表示的数为$\frac{-6+14}{2}=4$. 综上所述,折点$D$表示的数为$2$或$4$.
(3) 因为点$A$表示的数为$-6$,点$B$表示的数为$12$,所以点$E$表示的数为$\frac{-6+12}{2}=3$,$AB=12-(-6)=18$. 易知当点$M$在点$O$与点$E$之间时(包含点$O,E$),与点$A,O,B,E$的距离和最小. 由点$M$把线段$AB$分为$3:2$的两段得,当点$M$接近点$A$时,$BM=18×\frac{3}{5}=10.8$,此时点$M$表示的数为$12-10.8=1.2$. 在小蚂蚁从点$B$处向原点$O$处运动的过程中,有$t=10.8÷3=3.6$;在小蚂蚁从原点$O$处向点$B$处运动的过程中,有$t=(1.2-0)÷2+(12-0)÷3=4.6$. 当点$M$表示的数为$1.2$时,点$M$在点$O$与点$E$之间,所以此时小蚂蚁与点$A,O,B,E$的距离和是最小的. 当点$M$接近点$B$时,$BM=18×\frac{2}{5}=7.2$,此时点$M$表示的数为$12-7.2=4.8$. 在小蚂蚁从点$B$处向原点$O$处运动的过程中,有$t=7.2÷3=2.4$;在小蚂蚁从原点$O$处向点$B$处运动的过程中,有$t=(4.8-0)÷2+(12-0)÷3=6.4$. 当点$M$表示的数为$4.8$时,点$M$不在点$O$与点$E$之间,所以此时小蚂蚁与点$A,O,B,E$的距离和不是最小的. 综上,$t$的值为$3.6$和$6.4$,当$t=3.6$时距离和最小,当$t=6.4$时距离和不是最小.
(2) $2或4$ 【解析】由(1)可知,点$B$表示的数为$12$,点$A$表示的数为$-6$. 当点$C$在点$B$左侧时,点$C$表示的数为$10$,将数轴对折后,点$C$与点$A$重合,则折点$D$表示的数为$\frac{-6+10}{2}=2$;当点$C$在点$B$右侧时,点$C$表示的数为$14$,将数轴对折后,点$C$与点$A$重合,则折点$D$表示的数为$\frac{-6+14}{2}=4$. 综上所述,折点$D$表示的数为$2$或$4$.
(3) 因为点$A$表示的数为$-6$,点$B$表示的数为$12$,所以点$E$表示的数为$\frac{-6+12}{2}=3$,$AB=12-(-6)=18$. 易知当点$M$在点$O$与点$E$之间时(包含点$O,E$),与点$A,O,B,E$的距离和最小. 由点$M$把线段$AB$分为$3:2$的两段得,当点$M$接近点$A$时,$BM=18×\frac{3}{5}=10.8$,此时点$M$表示的数为$12-10.8=1.2$. 在小蚂蚁从点$B$处向原点$O$处运动的过程中,有$t=10.8÷3=3.6$;在小蚂蚁从原点$O$处向点$B$处运动的过程中,有$t=(1.2-0)÷2+(12-0)÷3=4.6$. 当点$M$表示的数为$1.2$时,点$M$在点$O$与点$E$之间,所以此时小蚂蚁与点$A,O,B,E$的距离和是最小的. 当点$M$接近点$B$时,$BM=18×\frac{2}{5}=7.2$,此时点$M$表示的数为$12-7.2=4.8$. 在小蚂蚁从点$B$处向原点$O$处运动的过程中,有$t=7.2÷3=2.4$;在小蚂蚁从原点$O$处向点$B$处运动的过程中,有$t=(4.8-0)÷2+(12-0)÷3=6.4$. 当点$M$表示的数为$4.8$时,点$M$不在点$O$与点$E$之间,所以此时小蚂蚁与点$A,O,B,E$的距离和不是最小的. 综上,$t$的值为$3.6$和$6.4$,当$t=3.6$时距离和最小,当$t=6.4$时距离和不是最小.
解析:
【分析】
(1) 利用平方和绝对值的非负性求解:两个非负数的和为0,则每个非负数均为0,据此列方程求出a、b的值,即可得到点A、B表示的数。
(2) 先根据点C与点B的距离为2,分点C在点B左侧、右侧两种情况求出点C表示的数;数轴对折后点C与点A重合,说明折点D是点A和点C的中点,根据中点公式(两点对应数的平均数)即可求出折点D表示的数。
(3) 先计算线段AB的总长度,以及到A、B距离相等的点E(即AB中点)表示的数;小蚂蚁将AB分为3:2的两段,分BM占3份、BM占2份两种情况求出对应点M表示的数;再结合小蚂蚁的运动阶段和对应速度计算t的值;最后判断点M是否在O与E之间(该区间内到四个点的距离和最小),得出对应结论。
【解析】
(1) 因为$(a+6)^2≥0$,$\vert b-12\vert≥0$,且$(a+6)^2 + \vert b-12\vert = 0$,所以$a+6=0$,$b-12=0$,解得$a=-6$,$b=12$。
(2) 由(1)可知点B表示的数为12,点A表示的数为$-6$:
① 当点C在点B左侧时,点C表示的数为$12-2=10$,对折后点C与点A重合,折点D是A、C的中点,故D表示的数为$\frac{-6+10}{2}=2$;
② 当点C在点B右侧时,点C表示的数为$12+2=14$,同理折点D表示的数为$\frac{-6+14}{2}=4$。
综上,折点D表示的数为2或4。
(3) 因为点A表示的数为$-6$,点B表示的数为$12$,所以点E是AB中点,表示的数为$\frac{-6+12}{2}=3$,$AB=12-(-6)=18$。易知当点M在点O与点E之间时(包含点O、E),到点A、O、B、E的距离和最小。
由点M把线段AB分为3:2的两段:
① 当点M接近点A时,$BM=18×\frac{3}{5}=10.8$,此时点M表示的数为$12-10.8=1.2$,小蚂蚁从B向O运动时,$t=10.8÷3=3.6$,此时M在O和E之间,距离和最小;小蚂蚁返回时的对应情况不符合最终取值要求。
② 当点M接近点B时,$BM=18×\frac{2}{5}=7.2$,此时点M表示的数为$12-7.2=4.8$,小蚂蚁从O向B返回时,总时间$t=(4.8-0)÷2+(12-0)÷3=6.4$,此时M不在O和E之间,距离和不是最小;小蚂蚁去程的对应情况不符合最终取值要求。
综上可得t的取值和对应结论。
【答案】
(1) $\boldsymbol{-6}$,$\boldsymbol{12}$
(2) $\boldsymbol{2或4}$
(3) $t$的值为$\boldsymbol{3.6}$和$\boldsymbol{6.4}$;当$t=3.6$时小蚂蚁与点A、O、B、E的距离和最小,当$t=6.4$时距离和不是最小。
【知识点】
非负数的性质,数轴的应用,动点行程问题
【点评】
本题综合性较强,涵盖了非负性运算、数轴上中点与距离的计算、动点的分类讨论等内容,解题时注意不要遗漏可能的情况,同时要结合数轴的性质判断距离最值,对逻辑思维能力有一定要求。
【难度系数】
0.4
(1) 利用平方和绝对值的非负性求解:两个非负数的和为0,则每个非负数均为0,据此列方程求出a、b的值,即可得到点A、B表示的数。
(2) 先根据点C与点B的距离为2,分点C在点B左侧、右侧两种情况求出点C表示的数;数轴对折后点C与点A重合,说明折点D是点A和点C的中点,根据中点公式(两点对应数的平均数)即可求出折点D表示的数。
(3) 先计算线段AB的总长度,以及到A、B距离相等的点E(即AB中点)表示的数;小蚂蚁将AB分为3:2的两段,分BM占3份、BM占2份两种情况求出对应点M表示的数;再结合小蚂蚁的运动阶段和对应速度计算t的值;最后判断点M是否在O与E之间(该区间内到四个点的距离和最小),得出对应结论。
【解析】
(1) 因为$(a+6)^2≥0$,$\vert b-12\vert≥0$,且$(a+6)^2 + \vert b-12\vert = 0$,所以$a+6=0$,$b-12=0$,解得$a=-6$,$b=12$。
(2) 由(1)可知点B表示的数为12,点A表示的数为$-6$:
① 当点C在点B左侧时,点C表示的数为$12-2=10$,对折后点C与点A重合,折点D是A、C的中点,故D表示的数为$\frac{-6+10}{2}=2$;
② 当点C在点B右侧时,点C表示的数为$12+2=14$,同理折点D表示的数为$\frac{-6+14}{2}=4$。
综上,折点D表示的数为2或4。
(3) 因为点A表示的数为$-6$,点B表示的数为$12$,所以点E是AB中点,表示的数为$\frac{-6+12}{2}=3$,$AB=12-(-6)=18$。易知当点M在点O与点E之间时(包含点O、E),到点A、O、B、E的距离和最小。
由点M把线段AB分为3:2的两段:
① 当点M接近点A时,$BM=18×\frac{3}{5}=10.8$,此时点M表示的数为$12-10.8=1.2$,小蚂蚁从B向O运动时,$t=10.8÷3=3.6$,此时M在O和E之间,距离和最小;小蚂蚁返回时的对应情况不符合最终取值要求。
② 当点M接近点B时,$BM=18×\frac{2}{5}=7.2$,此时点M表示的数为$12-7.2=4.8$,小蚂蚁从O向B返回时,总时间$t=(4.8-0)÷2+(12-0)÷3=6.4$,此时M不在O和E之间,距离和不是最小;小蚂蚁去程的对应情况不符合最终取值要求。
综上可得t的取值和对应结论。
【答案】
(1) $\boldsymbol{-6}$,$\boldsymbol{12}$
(2) $\boldsymbol{2或4}$
(3) $t$的值为$\boldsymbol{3.6}$和$\boldsymbol{6.4}$;当$t=3.6$时小蚂蚁与点A、O、B、E的距离和最小,当$t=6.4$时距离和不是最小。
【知识点】
非负数的性质,数轴的应用,动点行程问题
【点评】
本题综合性较强,涵盖了非负性运算、数轴上中点与距离的计算、动点的分类讨论等内容,解题时注意不要遗漏可能的情况,同时要结合数轴的性质判断距离最值,对逻辑思维能力有一定要求。
【难度系数】
0.4