中考数学几何模型之阿氏圆最值模型(解析版)

中考数学几何模型：阿氏圆最值模型

名师点睛拨开云雾开门见山在前面的“胡不归”问题中，我们见识了“kPA+PB”最值问题，其中P点轨迹是直线，而当P点轨迹变为圆时，即通常我们所说的“阿氏圆”问题．

【模型来源】

“阿氏圆”又称为“阿波罗尼斯圆”，如下图，已知A、B两点，点P满足PA：PB=k（k≠1），则满足条件的所有的点P的轨迹构成的图形为圆．这个轨迹最早由古希腊数学家阿波罗尼斯发现，故称“阿氏圆”.

A B P O

【模型建立】

如图1 所示，⊙O 的半径为R，点A、B 都在⊙O 外，P为⊙O上一动点，已知R=2

5 OB，

连接PA、PB，则当“PA+2

5

PB”的值最小时，P 点的位置如何确定？

解决办法：如图2，在线段OB 上截取OC使OC=2

5

R，则可说明△BPO与△PCO相似，则有

2

5

PB=PC。

故本题求“PA+2

5

PB”的最小值可以转化为“PA+PC”的最小值，其中与A与C为定点，P为动点，故当A、

P、C 三点共线时，“PA+PC”值最小。

【技巧总结】

计算PA k PB +的最小值时，利用两边成比例且夹角相等构造母子型相似三角形

问题：在圆上找一点P 使得PA k PB +的值最小，解决步骤具体如下： 1. 如图，将系数不为1的线段两端点与圆心相连即OP ，OB

2. 计算出这两条线段的长度比

OP

k OB = 3. 在OB 上取一点C ，使得OC k OP =，即构造△POM ∽△BOP ，则PC

k PB

=，PC k PB =

4. 则=PA k PB PA PC AC ++≥，当A 、P 、C 三点共线时可得最小值

典题探究 启迪思维 探究重点

例题1. 如图，在Rt △ABC 中，∠C=90°，AC=4，BC=3，以点C 为圆心，2为半径作圆C ，分别交AC 、BC

于D 、E 两点，点P 是圆C 上一个动点，则1

2

PA PB +的最小值为__________．

E

A

B

C D

P

M

P

D

C

B

A

【分析】这个问题最大的难点在于转化1

2PA ，此处P 点轨迹是圆，注意到圆C 半径为2，CA=4，

连接CP ，构造包含线段AP 的△CPA ，在CA 边上取点M 使得CM=2，

连接PM ，可得△CPA ∽△CMP ，故PA ：PM=2:1，即PM=1

2

PA ．

问题转化为PM+PB ≥BM 最小值，故当B ，P ，M 三点共线时得最小值，直接连BM 即可得13．

变式练习>>>

1．如图1，在RT △ABC 中，∠ACB=90°，CB=4，CA=6，圆C 的半径为2，点P 为圆上一动点，连接AP ,BP ， 求①BP AP 21+

，②BP AP +2，③BP AP +3

1

，④BP AP 3+的最小值.

[答案]：①=37，②=237，③=

3

37

2，④=37

例题2. 如图，点C 坐标为(2,5)，点A 的坐标为(7,0)，⊙C 的半径为10,点B 在⊙C 上一动点，

AB OB 5

5

的最小值为________.

[答案]：5.

变式练习>>>

2．如图，在平面直角坐标系xoy 中，A(6,-1)，M(4,4)，以M 为圆心，22为半径画圆，O 为原点，P 是⊙M 上一动点，则PO+2PA 的最小值为________.

[答案]：10.

例题3. 如图，半圆的半径为1，AB为直径，AC、BD为切线，AC＝1，BD＝2，P为上一动点，求PC+PD 的最小值．

【解答】解：如图当A、P、D共线时，PC+PD最小．理由：

连接PB、CO，AD与CO交于点M，

∵AB＝BD＝4，BD是切线，∴∠ABD＝90°，∠BAD＝∠D＝45°，

∵AB是直径，∴∠APB＝90°，

∴∠P AB＝∠PBA＝45°，∴P A＝PB，PO⊥AB，

∵AC＝PO＝2，AC∥PO，∴四边形AOPC是平行四边形，

∴OA＝OP，∠AOP＝90°，∴四边形AOPC是正方形，

∴PM＝PC，∴PC+PD＝PM+PD＝DM，

∵DM⊥CO，∴此时PC+DP最小＝AD﹣AM＝2﹣＝．

变式练习>>>

3．如图，四边形ABCD为边长为4的正方形，⊙B的半径为2，P是⊙B上一动点，则PD+PC的最小值为5；PD+4PC的最小值为10．

【解答】解：①如图，连接PB、在BC上取一点E，使得BE＝1．

∵PB2＝4，BE•BC＝4，∴PB2＝BE•BC，∴＝，∵∠PBE＝∠CBE，

∴△PBE∽△CBE，∴＝＝，∴PD+PC＝PD+PE，

∵PE+PD≤DE，在Rt△DCE中，DE＝＝5，

∴PD+PC的最小值为5．

②连接DB ，PB ，在BD 上取一点E ，使得BE ＝，连接EC ，作EF ⊥BC 于F ．

∵PB 2＝4，BE •BD ＝×4

＝4，∴BP 2＝BE •BD ，

∴＝，∵∠PBE ＝∠PBD ，∴△PBE ∽△DBP ， ∴＝

＝

，∴PE ＝

PD ，

∴

PD +4PC ＝4（PD +PC ）＝4（PE +PC ），

∵PE +PC ≥EC ，在Rt △EFC 中，EF ＝，FC ＝，∴EC ＝，

∴PD +4PC 的最小值为10

．故答案为5，10

．

例题4. 如图，已知正方ABCD 的边长为6，圆B 的半径为3，点P 是圆B 上的一个动点，则1

2PD PC 的

最大值为_______．

A

B C

D

P

【分析】当P 点运动到BC 边上时，此时PC=3，根据题意要求构造1

2PC ，在BC 上取M 使得此时PM=32

，

则在点P 运动的任意时刻，均有PM=1

2

PC ，从而将问题转化为求PD-PM 的最大值．连接PD ，对于△PDM ，

PD-PM ＜DM ，故当D 、M 、P 共线时，PD-PM=DM 为最大值

152

． A

B

C

D P M

M

P

D

C

B

A

A

B

C

D

P

M

M

P

D

C

B

A