中考专题费马点讲义与练习

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化学专题费马点讲义与练习

化学专题费马点讲义与练习

化学专题费马点讲义与练习

什么是费马点

费马点(也称为零点能)是指任何化学反应从反应物到产物之间的能量差异。它定义了反应物是否能被转化为产物。当反应物的能量低于费马点时,反应是自发的。反之,如果反应物的能量高于费马点,则需要外部能量才能触发反应。

计算费马点

计算费马点需要考虑反应物和产物的电子能级,以及它们之间的距离。以下是计算费马点的公式:

费马点 =(反应物电子亲和力+ 产物电离能)/ 2 + 反应物和产物之间的距离

1. 将钠(Na)水解产生氢气(H2)和氢氧化钠(NaOH)时,

计算费马点。

解:首先,我们需要知道钠和氢氧化钠的电子亲和力和电离能。钠的电子亲和力为 52.8 kJ/mol,电离能为 496 kJ/mol。氢氧化钠的

电子亲和力为 -1,091 kJ/mol,电离能为 684.3 kJ/mol。根据上面的

费马点公式,我们得出以下计算:

费马点 =(52.8 + 684.3)/ 2 +(0.3 + 0.3)= 369.9 kJ/mol

2. 某个反应物的电子亲和力为 -172 kJ/mol,电离能为 490

kJ/mol,产物的电子亲和力为 -234 kJ/mol,电离能为 726 kJ/mol,

反应物和产物之间的距离为 0.1 nm。计算反应的费马点。

解:根据费马点公式,我们有:

费马点 =(-172 + 726)/ 2 +(0.1)= 280 kJ/mol

- 以上练希望能够对计算费马点有所帮助。

中考费马点例题

中考费马点例题

2022年春北师大版九年级数学中考二轮复习《费马点模型》专题突破训练(附答案)1.如图,等边△ABC中有一点P,且PA=3,PB=4,PC=5,则∠APB的度数的为()

A.150°B.135°C.120°D.165°

2.如图,P是等边三角形ABC内的一点,且PA=3,PB=4,PC=5,以BC为边在△ABC 外作△BQC≌△BPA,连接PQ,则以下结论错误的是()

A.△BPQ是等边三角形B.△PCQ是直角三角形

C.∠APB=150°D.∠APC=135°

3.如图,点D是等边△ABC内一点,AD=3,BD=3,CD=,△ACE是由△ABD绕点A逆时针旋转得到的,则∠ADC的度数是()

A.40°B.45°C.105°D.55°

4.如图,点P是等边△ABC内一点,且PA=3,PB=4,PC=5,若将△APB绕着点B逆时针旋转60°后得到△CQB,则∠APB的度数为()

A.150°B.145°C.135°D.120°

5.如图,P是等边三角形ABC内的一点,且PA=3,PB=4,PC=5,将△ABP绕点B顺时针旋转60°到△CBQ位置.连接PQ,则以下结论错误的是()

A.∠QPB=60°B.∠PQC=90°C.∠APB=150°D.∠APC=135°6.已知,P为等边三角形ABC内一点,PA=3,PB=4,PC=5,则S△ABC=.

7.点P是等边三角形ABC内部一点,PA=3,PB=4,PC=5,则三角形ACP的面积是.8.如图,点P是等边△ABC内的一点,PA=6,PB=8,PC=10.若点P′是△ABC外的一点,且△P′AB≌△PAC,则∠APB的度数为.

专题37 几何最值之费马点问题【热点专题】-【中考高分导航】备战2022年中考数学考点总复习(全国

专题37  几何最值之费马点问题【热点专题】-【中考高分导航】备战2022年中考数学考点总复习(全国

模型展示:如图,在△ABC 内部找到一点 P,使得 PA+PB+PC 的值最小.
当点 P 满足∠APB=∠BPC=∠CPA=120º,则 PA+PB+PC 的值最小,P 点称为三 角形的费马点. 特别地,△ABC 中,最大的角要小于 120º,若最大的角大于或等于 120º,此时费马 点就是最大角的顶点 A(这种情况一般不考,通常三角形的最大顶角都小于 120°) 费马点的性质: 1.费马点到三角形三个顶点距离之和最小。 2.费马点连接三顶点所成的三夹角皆为 120°。
由旋转的性质可知,△ AEG 是等边三角形,∴AE=EG,
∵DF≤FG+EG+DE,BE=FG,∴AE+BE+DE 的最小值为线段 DF 的长.
在 Rt△ AFH 中,∠FAH=30°,AB= 2
2
=AF,∴FH=
1 2
AF=
2 ,AH=
AF 2 FH 2 =
6,
在 Rt△ DFH 中,DF= FH 2 DH 2 (2 2 6)2 2 2 = 2 3 2 ,∴BE+AE+ED 的最小值为 2 3 2 .
7.在正方形 ABCD 中,点 E 为对角线 AC(不含点 A)上任意一点,AB= 2 2 ;
(1)如图 1,将△ ADE 绕点 D 逆时针旋转 90°得到△ DCF,连接 EF;
①把图形补充完整(无需写画法); ②求 EF 2 的取值范围;

中考中的费马点详解加练习

中考中的费马点详解加练习

皮耶·德·费马(Pierre de Fermat)是一个17世纪的法国律师,也是一位业余数学家。

之所以称业余,是由于皮耶·德·费马具有律师的全职工作。他的姓氏根据法文与英文实际发音也常译为“费尔玛”(注意“玛”字)。

费马最后定理在中国习惯称为费马大定理,西方数学界原名“最后”的意思是:其它猜想都证实了,这是最后一个。

著名的数学史学家贝尔(E. T. Bell)在20世纪初所撰写的著作中,称皮耶·德·费马为”业余数学家之王。“贝尔深信,费马比皮耶·德·费马同时代的大多数专业数学家更有成就,然而皮耶·德·费马并未在其他方面另有成就,本人也渐渐退出人们的视野,考虑到17世纪是杰出数学家活跃的世纪,因而贝尔认为费马是17世纪数学家中最多产的明星。

费马点问题最早是由法国数学家皮埃尔·德·费马在一封写给意大利数学家埃万杰利斯塔·托里拆利(气压计的发明者)的信中提出的。

托里拆利最早解决了这个问题,而19世纪的数学家斯坦纳重新发现了这个问题,并系统地进行了推广,

因此这个点也称为托里拆利点或斯坦纳点,相关的问题也被称作费马-托里拆利-斯坦纳问题。

这一问题的解决极大推动了联合数学的发展,在近代数学史上具有里程碑式的意义。

“费马点”是指位于三角形内且到三角形三个顶点距离之和最短的点。

若给定一个三角形△ABC的话,从这个三角形的费马点P到三角形的三个顶点A、B、C的距离之和比从其它点算起的都要小。

这个特殊点对于每个给定的三角形都只有一个。

1.若三角形3个内角均小于120°,那么3条距离连线正好三等分费马点所在的周角,即该点所对三角形三边的X角相等,均为120°。

【中考几何模型压轴题】专题9《费马点》

【中考几何模型压轴题】专题9《费马点》

中考几何压轴题(几何模型30讲)

专题9《费马点》

破解策略

费马点是指平面内到三角形三个顶点距离之和最小的点,这个最小的距离叫做费马距离.

若三角形的内角均小于120°,那么三角形的费马点与各顶点的连线三等分费马点所在的周角;若三角形内有一个内角大于等于120°,则此钝角的顶点就是到三个顶点距离之和最小的点.

若三角形有一个内角大于等于120°,则此钝角的顶点即为该三角形的费马点

如图在△ABC中,∠BAC≥120°,求证:点A为△ABC的费马点

证明:

如图,在△ABC内有一点P延长BA至C,使得AC=AC,作∠CAP=∠CAP,并且使得AP=AP,连结PP

则△APC≌△APC,PC=PC

因为∠BAC≥120°

所以∠PAP=∠CAC≤60

所以在等腰△PAP中,AP≥PP

所以PA+PB+PC≥PP+PB+PC>BC=AB+AC

所以点A为△ABC的费马点

2.若三角形的内角均小于120°,则以三角形的任意两边向外作等边三角形,两个等边三角形外接圆在三角形内的交点即为该三角形的费马点.

如图,在△ABC中三个内角均小于120°,分别以AB、AC为边向外作等边三角形,两个等边三角形的外接圆在△ABC内的交点为O,求证:点O为△ABC的费马点证明:在△ABC内部任意取一点O,;连接OA、OB、OC

将△AOC绕着点A逆时针旋转60°,得到△AO′D连接OO′则O′D=OC 所以△AOO′为等边三角形,OO′=AO

所以OA+OC+OB=OO′+OB+O′D

则当点B、O、O′、D四点共线时,OA+OB+OC最小

中考数学专题复习37几何最值之费马点问题(全国通用原卷版)

中考数学专题复习37几何最值之费马点问题(全国通用原卷版)

问题分析

“费马点”指的是位于三角形内且到三角形三个顶点距高之和最短的点。主要分为两种情况:

(1)当三角形三个内角都小于120°的三角形.通常将某三角形绕点旋转60度.从而将“不等三爪图”中三条线段转化在同一条直线上.利用两点之间线段最短解决问题。

(2)当三角形有一个内角大于120°时.费马点就是此内角的顶点.

费马点问题解题的核心技巧:

旋转60° 构造等边三角形将“不等三爪图”中三条线段转化至同一直线上利用两点之间线段最短求解问题

模型展示:如图.在△ABC内部找到一点P.使得PA+PB+PC的值最小.

当点P满足△APB=△BPC=△CPA=120º.则PA+PB+PC的值最小.P点称为三角形的费马点.

特别地.△ABC中.最大的角要小于120º.若最大的角大于或等于120º.此时费马点就是最大角的顶点A

(这种情况一般不考.通常三角形的最大顶角都小于120°)

费马点的性质:

1.费马点到三角形三个顶点距离之和最小。

2.费马点连接三顶点所成的三夹角皆为120°。

最值解法:以△ABC任意一边为边向外作等边三角形.这条边所对两顶点的距离即为最小值。证明过程:

几何最值之费马点问题方法技巧

将△APC 边以A 为顶点逆时针旋转60°.得到AQE.连接PQ.则△APQ 为等边三角

形.PA=PQ 。

即PA+PB+PC=PQ+PB+PC.当B 、P 、Q 、E 四点共线时取得最小值BE

【例1】如图.四边形 ABCD 是菱形.A B =6.且△ABC =60° .M 是菱形内任一点.连接

AM .BM .CM .则AM +BM +CM 的最小值为________.

2022年中考数学几何模型之动点最值之费马点模型(讲+练)(解析版)

2022年中考数学几何模型之动点最值之费马点模型(讲+练)(解析版)

专题12 动点最值之费马点模型

费马点模型:如图,在△ABC内部找到一点P,使得PA+PB+PC的值最小.

当点P满足∠APB=∠BPC=∠CPA=120º,则PA+PB+PC的值最小,P点称为三角形的费马点.

特别地,△ABC中,最大的角要小于120º,若最大的角大于或等于120º,此时费马点就是最大角的顶点A

(这种情况一般不考,通常三角形的最大顶角都小于120°)

费马点的性质:

1.费马点到三角形三个顶点距离之和最小。

2.费马点连接三顶点所成的三夹角皆为120°。

费马点最小值解法:以△ABC任意一边为边向外作等边三角形,这条边所对两顶点的距离即为最小值

证明过程:

将△APC边以A为顶点逆时针旋转60°,得到AQE,连接PQ,则△APQ为等边三角形,PA=PQ。即PA+PB+PC=PQ+PB+PC,当B、P、Q、E四点共线时取得最小值BE

例题1. 已知:△ABC是锐角三角形,G是三角形内一点。△AGC=△AGB=△BGC=120°.

求证:GA+GB+GC的值最小.

【解析】证明:将△BGC逆时针旋转60°,连GP,DB.则△CGB△△CPD;

△ △CPD=△CGB=120°,CG=CP,GB=PD, BC=DC,△GCB=△PCD.

△ △GCP=60°,△ △BCD=60°,△ △GCP和△BCD都是等边三角形。

△ △AGC=120°, △CGP=60°.△ A、G、P三点一线。

△ △CPD=120°, △CPG=60°.△ G、P、D三点一线。

△ AG、GP、PD三条线段同在一条直线上。

△ GA+GC+GB=GA+GP+PD=AD.

中考复习之线段和差最值之费马点问题-附练习题含参考答案

中考复习之线段和差最值之费马点问题-附练习题含参考答案

A

B

C

P

中考数学复习线段和差最值系列之费马点

皮耶·德·费马,17世纪法国数学家,有“业余数学家之王”的美誉,之所以叫业余并非段位不够,而是因为其主职是律师,兼职搞搞数学.费马在解析几何、微积分等领域都有卓越的贡献,除此之外,费马广为人知的是以其名字命名的“费马小定理”、“费马大定理”等.

言归正传,今天的问题不是费马提出来的,是他解决的,故而叫费马点. 问题:在△ABC 内找一点P ,使得P A +PB +PC 最小.

【分析】在之前的最值问题中,我们解决的依据有:两点之间线段最短、点到直线的连线中垂线段最短、作对称化折线段为直线段、确定动点轨迹求最值等.以上依据似乎都用不上,怎么办?

若点P 满足∠PAB=∠BPC=∠CPA=120°,则PA+PB+PC 值最小,P 点称为该三角形的费马点.

一、如何作费马点

问题要从初一学到的全等说起:

(1)如图,分别以△ABC 中的AB 、AC 为边,作等边△ABD 、等边△ACE . (2)连接CD 、BE ,即有一组手拉手全等:△ADC ≌△ABE .

(3)记CD 、BE 交点为P ,点P 即为费马点.(到这一步其实就可以了)

(4)以BC 为边作等边△BCF ,连接AF ,必过点P ,有∠P AB =∠BPC =∠CP A =120°.

在图三的模型里有结论:(1)∠BPD =60°;(2)连接AP ,AP 平分∠DPE .有这两个结论便足以说明∠P AB =∠BPC =∠CP A =120°.

但是在这里有个小小的要求,细心的同学会发现,这个图成立的一个必要条件是∠BAC <120°,若120BAC ∠≥︒ ,这个图就不是这个图了,会长成这个样子:

中学考试中地费马点详解加练习

中学考试中地费马点详解加练习

皮耶·德·费马(Pierre de Fermat)是一个17世纪的法国律师,也是一位业余数学家。

之所以称业余,是由于皮耶·德·费马具有律师的全职工作。他的姓氏根据法文与英文实际发音也常译为“费尔玛”(注意“玛”字)。

费马最后定理在中国习惯称为费马大定理,西方数学界原名“最后”的意思是:其它猜想都证实了,这是最后一个。

著名的数学史学家贝尔(E. T. Bell)在20世纪初所撰写的著作中,称皮耶·德·费马为”业余数学家之王。

“贝尔深信,费马比皮耶·德·费马同时代的大多数专业数学家更有成就,然而皮耶·德·费马并未在其他方面另有成就,本人也渐渐退出人们的视野,考虑到17世纪是杰出数学家活跃的世纪,因而贝尔认为费马是17世纪数学家中最多产的明星。

费马点问题最早是由法国数学家皮埃尔·德·费马在一封写给意大利数学家埃万杰利斯塔·托里拆利(气压计的发明者)的信中提出的。

托里拆利最早解决了这个问题,而19世纪的数学家斯坦纳重新发现了这个问题,并系统地进行了推广,

因此这个点也称为托里拆利点或斯坦纳点,相关的问题也被称作费马-托里拆利-斯坦纳问题。

这一问题的解决极大推动了联合数学的发展,在近代数学史上具有里程碑式的意义。

“费马点”是指位于三角形内且到三角形三个顶点距离之和最短的点。

若给定一个三角形△ABC的话,从这个三角形的费马点P到三角形的三个顶点A、B、C的距离之和比从其它点算起的都要小。

这个特殊点对于每个给定的三角形都只有一个。

1.若三角形3个内角均小于120°,那么3条距离连线正好三等分费马点所在的周角,即该点所对三角形三边的张角相等,均为120°。

中考数学复习专题:几何最值模型—费马点专题

中考数学复习专题:几何最值模型—费马点专题

【费马点】平面内,到三角形的三个顶点的距离之和最小的点称为费马点

【结论】如图所示,△ABC 的三个内角均不大于120°,P 为三角形内一点,当点P 与△ABC 三个顶点的连线夹角均为120°时,PA +PB +PC 的值最小.(PA +PB +PC=AD=BE=CF ) 【费马点作法】

如图,以△ABC 的三边向外分别作等边三角形,然后把外面的三个顶点与原三角形的相对顶点相连,交于点P ,点P 就是原三角形的费马点.

【证明】如图,将△ABP 绕点B 逆时针旋转60°,得到△A 'BP ',

连接P P ',则△BPP 是等边三角形,所以PB =PP '. 由旋转的性质可得P A +PB +PC =P 'A '+PP '+PC >A 'C 因此,当A '、P '、P 、C 四点共线时,

P A 十PB 十PC 的值最小.

因为△BPP '是等边三角形,即∠BPP '=60°, 所以∠BPC =120°.

因为∠APB =∠A 'P 'B ,∠BP 'P =60°, 所以∠APB =180°-60°=120°,

则∠CP A =360°-120°-120°=120°, 故∠BPC =∠APB =∠CP A =120°.

C

B

A

P

P

D

F

E

C

B

A

A'

P'

A

B

C

P

费马点结论

:

1) 对于一个各角不超过120°的三角形,费马点是对各边的张角都是120°的点; 2) 对于有一个角超过120°的三角形,费马点就是这个内角的顶点. 费马问题解决问题的方法是运用旋转变换.

1) 利用旋转把三条共点线段转化成折线段, 2) 利用两点之间线段最短 构造直角三角形,利用勾股定理 模型巧记

费马点初中几何模型经典例题

费马点初中几何模型经典例题

费马点,又称为费马-托里拆利点,是三角形内的一个特殊点,具有以下性质:从该点向三角形的三个顶点连线,与三角形的三边形成的三个小三角形中,每个小三角形的角都是120度。此外,从费马点到三角形三个顶点的距离之和最短。

下面是一个关于费马点的初中几何模型经典例题:

例题:在三角形ABC中,求作一点P,使得PA + PB + PC的和最小。

解题步骤:

1.作三角形的外接圆:首先,作出三角形ABC的外接圆。

2.找出外接圆上的两交点:然后,在三角形ABC的一边上(例如边BC)作一个等边三角形BCD(其

中D点位于BC的延长线上)。同样地,在三角形ABC的另一边上(例如边AC)也作一个等边三角形ACE。

这样,等边三角形BCD和等边三角形ACE会与三角形ABC的外接圆相交于两点F和G。

3.连接FG并找出交点:连接点F和G,它们会相交于一点P。

4.验证结果:通过计算或几何证明,可以验证点P就是使得PA + PB + PC和最小的点。

这个例题展示了费马点的性质和应用,通过构造等边三角形和利用外接圆,我们可以找到满足条件的点P。

在实际解题过程中,还需要结合三角形的具体形状和条件进行具体分析。

中考专题费马点讲义与练习

中考专题费马点讲义与练习

图4—11P

C B

A

从“费马点”说起

前言

解题 题海战术 通性通法 过程与结果 内化 一、走近费马点 1.(浙教版数学八下P82)设计题 你听说过费马点吗?如图4—11,P 为△ABC 所在平面上一点。如果∠APB=∠BPC=∠CPA=120°,则点P 就叫做费马点。费马点有许多有趣并且有意义的性质,例如,平面内一点P 到△ABC 三顶点的距离之和为PA+PB+PC ,当点P 为费马点时,距离之和最小。假设A,B,C 表示三个村庄,要选一处建车站,使车站到三个村庄的公路路程的和最短。若不考虑其他因素,那么车站应建在费马点上。

请按下列步骤对费马点进行探究:

(1) 查找有关资料,了解费马点被发现的历史背景;

(2) 在特殊三角形中寻找并验证费马点。例如,当△ABC 是等边三角形、等

腰三角形或直角三角形时,费马点有哪些性质?

(3) 把你的研究结果写成一篇小论文,并通过与同学交流来修改完善

你的小论文。

2.(2009年浙江省湖州市中考题)若P 为ABC △所在平面上一点,且120APB BPC CPA ∠=∠=∠=°,则点P 叫做ABC △的费马点. (1)若点P 为锐角ABC △的费马点,且60ABC PA PC ∠===°,3,4,则PB 的值为________; (2)如图,在锐角ABC △外侧作等边ACB △′连结BB ′. 求证:BB ′过ABC △的费马点P ,且BB ′=PA PB PC ++.

3.(2010年湖南省永州市中考数学试题)探究问题:

(1)阅读理解:

①如图(1),在已知△ABC 所在平面上存在一点P ,使它到三角形三顶点的距离之和最小,则称点P 为△ABC 的费马点,此时PA+PB+PC 的值为△ABC 的费马距离.

旋转之“费马点”模型13种题型(学生版)--中考数学专项训练

旋转之“费马点”模型13种题型(学生版)--中考数学专项训练

旋转之“费马点”模型13种题型

【知识梳理】

最值问题是中考常考题型,费马点属于几何中的经典题型,目前全国范围内的中考题都是从经典题改编而来,所以应熟练掌握费马点等此类最值经典题。

【考点剖析】

一.一元一次方程的应用(共1小题)

1(2020春•江北区期末)如图,已知直线AB与直线CD相交于点O,∠BOE=90°,OF平分∠BOD,∠BOC:∠AOC=1:3.

(1)求∠DOE,∠COF的度数;

(2)若射线OF,OE同时绕O点分别以2°/s,4°/s的速度,顺时针匀速旋转,当射线OE,OF的夹角为90°

时,两射线同时停止旋转.设旋转时间为t,试求t值.

二.二次函数综合题(共1小题)

2(2018秋•沙坪坝区校级期中)在平面直角坐标系中,二次函数y=ax2+bx-8的图象与x轴交于

A、B两点,与y轴交于点C,直线y=kx+5

3

(k≠0)经过点A,与抛物线交于另一点R,已知OC=2OA,OB=3OA.

(1)求抛物线与直线的解析式;

(2)如图1,若点P是x轴下方抛物线上一点,过点P作PH⊥AR于点H,过点P作PQ∥x轴交抛物线于

点Q,过点P作PH′⊥x轴于点H′,K为直线PH′上一点,且PK=23PQ,点I为第四象限内一点,且

在直线PQ上方,连接IP、IQ、IK,记l=13

2

PH-1

4

PQ,m=IP+IQ+IK,当l取得最大值时,求出点

P的坐标,并求出此时m的最小值.

(3)如图2,将点A沿直线AR方向平移13个长度单位到点M,过点M作MN⊥x轴,交抛物线于点N,动点D为x轴上一点,连接MD、DN,再将△MDN沿直线MD翻折为△MDN′(点M、N、D、N′在同一平面内),连接AN、AN′、NN′,当△ANN′为等腰三角形时,请直接写出点D的坐标.

费马点问题(含答案)(训练习题)

费马点问题(含答案)(训练习题)

费马点的问题

定义:数学上称,到三角形3个顶点距离之和最小的点为费马点。它是这样确定的:

1. 如果三角形有一个内角大于或等于120°,这个内角的顶点就是费马点;

2. 如果3个内角均小于120°,则在三角形内部对3边张角均为120°的点,是三角形的费马点。

3. 费马点与3个顶点连成的线段是沟通3点的最短路线,容易理解,这个路线是唯一的。我们称这一结果为最短路线原理。

性质:费马点有如下主要性质:

1.费马点到三角形三个顶点距离之和最小。

2.费马点连接三顶点所成的三夹角皆为120°。

3.费马点为三角形中能量最低点。

4.三力平衡时三力夹角皆为120°,所以费马点是三力平衡的点。

例1:已知:△ABH是等边三角形。

求证:GA+GB+GH最小

证明:∵△ABH是等边三角形。G是其重心。

∴∠AGH=∠AGB=∠BGH=120°。

以HB为边向右上方作等边三角形△DBH.

以HG为边向右上方作等边三角形△GHP.

∵AH=BH=AB=12.

∴∠AGH=120°, ∠HGP=60°.

∴A、G、P三点一线。

再连PD两点。

∵△ABH、△GHP和△BDH都是等边三角形,∠GHB=30°.

∴∠PHD=30°,.

在△HGB和△HPD中

∵HG=HP

∠GHB=∠PHD;

HB=HD;

∴△HGB≌△HPD;(SAS)

∴∠HPD=∠HGB=120°;

∵∠HPG=60°.

∴G、P、D三点一线。

∴AG=GP=PD,且同在一条直线上。

∵GA+GH+GB=GA+GP+PD=AD.

∴G点是等边三角形内到三个顶点的距离之和最小的哪一点,费马点。也就是重心。例2:已知:△ABC是等腰三角形,G是三角形内一点。∠AGC=∠AGB=∠BGC=120°。

中考数学常见几何模型专题12 最值模型-费马点问题(原卷版)

中考数学常见几何模型专题12 最值模型-费马点问题(原卷版)

专题12 最值模型-费马点问题

最值问题在中考数学常以压轴题的形式考查,费马点问题是由全等三角形中的手拉手模型衍生而来,主要考查转化与化归等的数学思想。在各类考试中都以中高档题为主,中考说明中曾多处涉及。本专题就最值模型中的费马点问题进行梳理及对应试题分析,方便掌握。

【模型背景】皮耶·德·费马,17世纪法国数学家,有“业余数学家之王”的美誉,之所以叫业余并非段位不够,而是因为其主职是律师,兼职搞搞数学.费马在解析几何、微积分等领域都有卓越的贡献,除此之外,费马广为人知的是以其名字命名的“费马小定理”、“费马大定理”等.费马点:三角形内的点到三个顶点距离之和最小的点。

【模型解读】

结论1:如图,点M 为△ABC 内任意一点,连接AM 、BM 、CM ,当M 与三个顶点连线的夹角为120°时,MA +MB +MC 的值最小。

注意:上述结论成立的条件是△ABC 的最大的角要小于120º,若最大的角大于或等于120º,此时费马点就是最大角的顶点A 。(这种情况一般不考,通常三角形的最大顶角都小于120°)

【模型证明】以AB 为一边向外作等边三角形△ABE ,将BM 绕点B 逆时针旋转60°得到BN ,连接EN . △△ABE 为等边三角形,△AB =BE ,△ABE =60°.而△MBN =60°,△△ABM =△EBN .

在△AMB 与△ENB 中,△AB BE

ABM EBN BM BN =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩

,△△AMB △△ENB (SAS )

. 连接MN .由△AMB △△ENB 知,AM =EN .△△MBN =60°,BM =BN ,△△BMN 为等边三角形. △BM =MN .△AM +BM +CM =EN +MN +CM .△当E 、N 、M 、C 四点共线时,AM +BM +CM 的值最小. 此时,△BMC =180°﹣△NMB =120°;△AMB =△ENB =180°﹣△BNM =120°;

旋转之“费马点”模型13种题型(解析版)--中考数学专项训练

旋转之“费马点”模型13种题型(解析版)--中考数学专项训练

旋转之“费马点”模型13种题型

【知识梳理】

最值问题是中考常考题型,费马点属于几何中的经典题型,目前全国范围内的中考题都是从经典题改编而来,所以应熟练掌握费马点等此类最值经典题。

【考点剖析】

一.一元一次方程的应用(共1小题)

1(2020春•江北区期末)如图,已知直线AB与直线CD相交于点O,∠BOE=90°,OF平分∠BOD,∠BOC:∠AOC=1:3.

(1)求∠DOE,∠COF的度数;

(2)若射线OF,OE同时绕O点分别以2°/s,4°/s的速度,顺时针匀速旋转,当射线OE,OF的夹角为90°

时,两射线同时停止旋转.设旋转时间为t,试求t值.

【分析】(1)根据平角的定义和∠BOC:∠AOC=1:3可求∠BOC的度数,根据对顶角相等可求∠AOD的度数,根据角的和差关系可求出∠DOE的度数,根据平角的定义和角平分线的定义可求∠BOF的度数,

根据角的和差关系求出∠COF的度数;

(2)先求出∠EOF的度数,再根据射线OE、OF的夹角为90°,列出方程求解即可.【解答】解:(1)∵∠BOC:∠AOC=1:3,

∴∠BOC=180°×1

1+3

=45°,

∴∠AOD=∠BOC=45°,

∵∠BOE=90°,

∴∠AOE=90°,

∴∠DOE=∠AOE+∠AOD=90°+45°=135°,

∠BOD=180°-∠AOD=180°-45°=135°,

∵FO平分∠BOD,

∴∠BOF=1

2∠BOD=1

2

×135°=67.5°,

∴∠COF=∠BOC+∠BOF=45°+67.5°=112.5°;

(2)∠EOF=∠EOB+∠BOF=90°+67.5°=157.5°,

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图4—11P

C B

A

从“费马点”说起

前言

解题 题海战术 通性通法 过程与结果 内化 一、走近费马点 1.(浙教版数学八下P82)设计题 你听说过费马点吗?如图4—11,P 为△ABC 所在平面上一点。如果∠APB=∠BPC=∠CPA=120°,则点P 就叫做费马点。费马点有许多有趣并且有意义的性质,例如,平面内一点P 到△ABC 三顶点的距离之和为PA+PB+PC ,当点P 为费马点时,距离之和最小。假设A,B,C 表示三个村庄,要选一处建车站,使车站到三个村庄的公路路程的和最短。若不考虑其他因素,那么车站应建在费马点上。

请按下列步骤对费马点进行探究:

(1) 查找有关资料,了解费马点被发现的历史背景;

(2) 在特殊三角形中寻找并验证费马点。例如,当△ABC 是等边三角形、等

腰三角形或直角三角形时,费马点有哪些性质?

(3) 把你的研究结果写成一篇小论文,并通过与同学交流来修改完善

你的小论文。

2.(2009年浙江省湖州市中考题)若P 为ABC △所在平面上一点,且120APB BPC CPA ∠=∠=∠=°,则点P 叫做ABC △的费马点. (1)若点P 为锐角ABC △的费马点,且60ABC PA PC ∠===°,3,4,则PB 的值为________; (2)如图,在锐角ABC △外侧作等边ACB △′连结BB ′. 求证:BB ′过ABC △的费马点P ,且BB ′=PA PB PC ++.

3.(2010年湖南省永州市中考数学试题)探究问题:

(1)阅读理解:

①如图(1),在已知△ABC 所在平面上存在一点P ,使它到三角形三顶点的距离之和最小,则称点P 为△ABC 的费马点,此时PA+PB+PC 的值为△ABC 的费马距离.

②如图(2),若四边形ABCD 的四个顶点在同一圆上,则有AB ·CD+BC ·DA=AC ·BD ,此为托勒密定理.

(2)知识迁移:

H

P

D

C

B

A

①请你利用托勒密定理,解决如下问题:

如图(3),已知点P 为等边△ABC 外接圆的弧BC 上任意一点.求证:PB+PC=PA ②根据(2)①的结论,我们有如下探寻△ABC(其中∠A 、∠B 、∠C 均小于120度)的费 马点和费马距离的方法:

第一步:如图(4)在△ABC 的外部以BC 为边长作等边△BCD 及其外接圆; 第二步:在弧BC 上任取一点'P ,连结'P A 、'P B 、'P C 、'P D

易知''''('')'P A P B P C P A P B P C P A ++=++=+ ; 第三步:请你根据(1)①中定义,在图(4)中找出△ABC 的费马点P ,并请指出 线段 的长度即为△ABC 的费马距离

(3)知识应用:

2010年4月,我国西南地区出现了罕见的持续干旱现象,许多村庄出现了人、畜饮水困难,为解决老百姓的饮水问题,解放军某部来到云南某地打井取水.已知三村庄A 、B,C 构成了如图(5)所示

的△ABC(其中∠A 、∠B 、∠C 均小于120o

),现选取一点P 打水井,使从水井P 到三村庄A 、B 、C 所铺设的 输水管总长度最小,求输水管总长度的最小值. 4.(2008年广东省中考题)已知正方形ABCD 内一动点E 到A,B,C 三点的距离之和的最小值为

62+,求此正方形的边长。

5.(2009年天津市竞赛题)已知点P 是锐角三角形ABC 内的一个点,且使PA+PB+PC 最小。试确定点P 的位置,并证明你的结论。

图1

P

C

B

A

B`

图2

B

6.(2011年北京市竞赛题)如图,矩形ABCD 是一个长为1000m ,宽为600m 的货场,A 、D 是入口。现拟在货场内建一个收费站P ,在铁路线BC 段上建一个发货站台H ,设铺设公路AP 、DP 及HP 之长度和为l 。

(1)求l 的最小值;(2)请指出当l 取最小值时,收费站P 和发货站台H 的几何位置。

二、探究费马点 1.来历:

费马在阅读“将军饮马”问题时,联想到“如何确定平面内到三个已知点距离和最小的点?” 写信给托里拆利,托里拆利解决了这个难题,后来斯坦纳进行了完善和推广。 2.结论:三角形的费马点:

平面上,到一个已知三角形三个顶点的距离和最小的点叫做这个三角形的费马点. (1)当已知三角形最大内角小于120°时,费马点在该三角形内,且与任两个顶点的连线的夹角均为120°;

(2)当已知三角形最大内角大于或等于120°时,费马点就是这个最大内角的顶点.

3.证明.求三条发散的线段和的最小值,一般通过图形变换,形成确定两端点的折线,运用“两点之间线段最短”解决.

1)当三角形的最大内角小于120°的情形.

已知:如图1,P 为△ABC 内一点,∠APB=∠BPC=∠CPA=120°.设平面内有一点'

P . 求证:PA+PB+PC ≤C P B P A P '

'

'

++.

明:如图

2,分别以AP 、AC 为边作正三角形,

连结E B '

',得△APC ≌△'AEB ,易知',,,B E P B 在同一直线上,PA+PB+PC='EB PE BP ++≤C P B P A P '''++.

B'

B

2)当三角形的最大内角不小于120°的情形.

4.如何确定费马点的位置(最大内角小于120°的情形).

分别以BC 、AC 为边向外作正三角形,连结'',AA BB ,交点即为所求费马点P 。 (连结PC ,先证明△'ACA ≌△CB B ',得∠PAC=∠C PB ',所以',,,B C P A 四点共圆,得∠APC=120°,同理∠BPC=120°)

5.应用举例(思考:特殊三角形的费马点性质). 题1~6见前

7.(2009年北京市中考题)如图,在平面直角坐标系xOy 中,△ABC 的坐标分别为

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