8. 提升题▶如图,数轴的单位长度为1.
(1)如果点B,D表示的数互为相反数,那么图中点A,D表示的数分别是,.
(2)当点B为原点时,在数轴上是否存在点M,使得点M到点A的距离是点M到点D的距离的2倍?若存在,请求出此时点M表示的数;若不存在,请说明理由.
(3)在(2)的条件下,点P从点A出发,以每秒3个单位长度的速度向右运动,点Q从点C出发,以每秒1个单位长度的速度向右运动,它们同时开始运动.当点P与点Q之间的距离为3个单位长度时,求点P与点Q所对应的数分别是多少.

(1)如果点B,D表示的数互为相反数,那么图中点A,D表示的数分别是,.
(2)当点B为原点时,在数轴上是否存在点M,使得点M到点A的距离是点M到点D的距离的2倍?若存在,请求出此时点M表示的数;若不存在,请说明理由.
(3)在(2)的条件下,点P从点A出发,以每秒3个单位长度的速度向右运动,点Q从点C出发,以每秒1个单位长度的速度向右运动,它们同时开始运动.当点P与点Q之间的距离为3个单位长度时,求点P与点Q所对应的数分别是多少.
答案
$\boldsymbol{-4}$,$\boldsymbol{2}$。
(2) 存在。
当点B为原点时,点A表示的数为-2,点D表示的数为4。
设点M表示的数为$x$,根据题意得:
$|x - (-2)| = 2|x - 4|$,即$|x+2|=2|x-4|$
① 当$x+2=2(x-4)$时,解得$x=10$;
② 当$x+2=-2(x-4)$时,解得$x=2$。
综上,点M表示的数为2或10。
(3) 设运动时间为$t$秒,
由(2)可知点A表示的数为-2,点C表示的数为3,
运动$t$秒后,点P对应的数为$-2+3t$,点Q对应的数为$3+t$。
根据题意得$|(-2+3t)-(3+t)|=3$,即$|2t-5|=3$
① 当$2t-5=3$时,解得$t=4$,
此时点P对应的数为$-2+3×4=10$,点Q对应的数为$3+4=7$;
② 当$2t-5=-3$时,解得$t=1$,
此时点P对应的数为$-2+3×1=1$,点Q对应的数为$3+1=4$。
综上,点P与点Q对应的数分别是1和4,或10和7。
(2) 存在。
当点B为原点时,点A表示的数为-2,点D表示的数为4。
设点M表示的数为$x$,根据题意得:
$|x - (-2)| = 2|x - 4|$,即$|x+2|=2|x-4|$
① 当$x+2=2(x-4)$时,解得$x=10$;
② 当$x+2=-2(x-4)$时,解得$x=2$。
综上,点M表示的数为2或10。
(3) 设运动时间为$t$秒,
由(2)可知点A表示的数为-2,点C表示的数为3,
运动$t$秒后,点P对应的数为$-2+3t$,点Q对应的数为$3+t$。
根据题意得$|(-2+3t)-(3+t)|=3$,即$|2t-5|=3$
① 当$2t-5=3$时,解得$t=4$,
此时点P对应的数为$-2+3×4=10$,点Q对应的数为$3+4=7$;
② 当$2t-5=-3$时,解得$t=1$,
此时点P对应的数为$-2+3×1=1$,点Q对应的数为$3+1=4$。
综上,点P与点Q对应的数分别是1和4,或10和7。
解析
【分析】
(1) 先利用互为相反数的两个数到原点距离相等的性质,结合B、D之间的单位长度确定原点位置,再根据单位长度推算A、D表示的数;
(2) 先确定点B为原点时A、D对应的数,设点M表示的数为x,根据数轴上两点距离的表示方法列绝对值方程,分情况去掉绝对值求解即可;
(3) 先明确(2)的条件下A、C对应的数,设运动时间为t秒,分别表示出t秒后P、Q对应的数,再根据两点距离为3列绝对值方程,分情况求解后代入得到P、Q的对应数值。
【解析】
(1) 由图可知B、D之间相距4个单位长度,
∵B、D表示的数互为相反数,
∴B、D到原点的距离均为$4÷2=2$,因此点B表示$-2$,点D表示$2$;又
∵点A在B左侧2个单位长度处,
∴点A表示的数为$-2-2=-4$。
(2) 存在,解答如下:
当点B为原点时,点A在B左侧2个单位,对应数为$-2$,点D在B右侧4个单位,对应数为$4$。
设点M表示的数为$x$,根据题意得:$|x - (-2)| = 2|x - 4|$,即$|x+2|=2|x-4|$。
① 当$x+2=2(x-4)$时,解得$x=10$;
② 当$x+2=-2(x-4)$时,解得$x=2$。
综上,点M表示的数为2或10。
(3) 设运动时间为$t$秒,由(2)可知点A表示$-2$,点C在B右侧3个单位,对应数为$3$。
运动$t$秒后,点P对应的数为$-2+3t$,点Q对应的数为$3+t$。
根据两点距离为3可得:$|(-2+3t)-(3+t)|=3$,即$|2t-5|=3$。
① 当$2t-5=3$时,解得$t=4$,此时点P对应数为$-2+3×4=10$,点Q对应数为$3+4=7$;
② 当$2t-5=-3$时,解得$t=1$,此时点P对应数为$-2+3×1=1$,点Q对应数为$3+1=4$。
综上,点P与Q对应的数分别是1和4,或10和7。
【答案】
(1) $\boldsymbol{-4}$,$\boldsymbol{2}$;
(2) 存在,点M表示的数为$\boldsymbol{2}$或$\boldsymbol{10}$;
(3) 点P、Q对应的数为$\boldsymbol{1}$和$\boldsymbol{4}$,或$\boldsymbol{10}$和$\boldsymbol{7}$。
【知识点】
数轴与相反数,绝对值方程,数轴动点问题
【点评】
本题是数轴的综合提升题,结合了相反数性质、两点距离计算、动点运动规律等内容,解题过程中需要用到分类讨论思想处理绝对值方程,能有效强化对数形结合思想的应用能力。
【难度系数】
0.6
(1) 先利用互为相反数的两个数到原点距离相等的性质,结合B、D之间的单位长度确定原点位置,再根据单位长度推算A、D表示的数;
(2) 先确定点B为原点时A、D对应的数,设点M表示的数为x,根据数轴上两点距离的表示方法列绝对值方程,分情况去掉绝对值求解即可;
(3) 先明确(2)的条件下A、C对应的数,设运动时间为t秒,分别表示出t秒后P、Q对应的数,再根据两点距离为3列绝对值方程,分情况求解后代入得到P、Q的对应数值。
【解析】
(1) 由图可知B、D之间相距4个单位长度,
∵B、D表示的数互为相反数,
∴B、D到原点的距离均为$4÷2=2$,因此点B表示$-2$,点D表示$2$;又
∵点A在B左侧2个单位长度处,
∴点A表示的数为$-2-2=-4$。
(2) 存在,解答如下:
当点B为原点时,点A在B左侧2个单位,对应数为$-2$,点D在B右侧4个单位,对应数为$4$。
设点M表示的数为$x$,根据题意得:$|x - (-2)| = 2|x - 4|$,即$|x+2|=2|x-4|$。
① 当$x+2=2(x-4)$时,解得$x=10$;
② 当$x+2=-2(x-4)$时,解得$x=2$。
综上,点M表示的数为2或10。
(3) 设运动时间为$t$秒,由(2)可知点A表示$-2$,点C在B右侧3个单位,对应数为$3$。
运动$t$秒后,点P对应的数为$-2+3t$,点Q对应的数为$3+t$。
根据两点距离为3可得:$|(-2+3t)-(3+t)|=3$,即$|2t-5|=3$。
① 当$2t-5=3$时,解得$t=4$,此时点P对应数为$-2+3×4=10$,点Q对应数为$3+4=7$;
② 当$2t-5=-3$时,解得$t=1$,此时点P对应数为$-2+3×1=1$,点Q对应数为$3+1=4$。
综上,点P与Q对应的数分别是1和4,或10和7。
【答案】
(1) $\boldsymbol{-4}$,$\boldsymbol{2}$;
(2) 存在,点M表示的数为$\boldsymbol{2}$或$\boldsymbol{10}$;
(3) 点P、Q对应的数为$\boldsymbol{1}$和$\boldsymbol{4}$,或$\boldsymbol{10}$和$\boldsymbol{7}$。
【知识点】
数轴与相反数,绝对值方程,数轴动点问题
【点评】
本题是数轴的综合提升题,结合了相反数性质、两点距离计算、动点运动规律等内容,解题过程中需要用到分类讨论思想处理绝对值方程,能有效强化对数形结合思想的应用能力。
【难度系数】
0.6
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