线段最值问题
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由此派生:
③[定点到定点]:三角形两边之和大于第三边;
④[定线到定线]:平行线之间,垂线段最短;
⑤[定点到定圆]:点圆之间,点心线截距最短(长);
⑥[定线到定圆]:线圆之间,心垂线截距最短;
⑦[定圆到定圆]:圆圆之间,连心线截距最短(长)。
举例证明:[定点到定圆]:点圆之间,点心线截距最短(长)。
,P是⊙O上一点,求AP
简析:E是定点,F'是动点,要确定F'点的运动路径。
先确定线段A'B'的运动轨迹是
,内圆半径为AB边上的高,F'是A'B'上任意一点,因此F
到圆环的最短和最长路径。
E到圆环的最短距离为
=EC+CF=3+6=9,其差为
简析:动线段(或定点)应居于动点轨迹的两侧,本题的三条动线段在OA、OB的内侧。
所以本题的关键是
动线段PM、MN、PN转化为连接两点之间的路径
折得P1、P2,△PMN的周长转化为
点P1、P2之间的路径,从而转化为求
小值为线段P1P2=OP=6。
例5.如图,在锐角△ABC中,AB
N分别是AD和AB上的动点,则
简析:本题的问题也在于动线段BM、MN居于动点轨迹AD的同侧,同样把点N沿AD翻折至AC上,BM+MN=BM+MN',转化为求点B到直线AC的最短路径,即BN'⊥AC 时,最小值为2√2。
【平移变换类】典型问题:“造桥选址”。
例6.如图,m、n是小河两岸,河宽20米,A、B是河旁两个村庄,要在河上造一座桥,要使A、B之间的路径最短应该如何选址(桥须与河岸垂直)?
简析:桥长为定值,可以想像把河岸m向下平移与n重合,同时把点A向下平移河宽,此时转化成n上的一点到A、B的路径之和最短,即转化为定点A'到定点B的最短路径。
如下图:
思路是把动线AM平移至A'M,A'N+BN即转化为求定点A'与定点B之间的最路径。
本题的关键是定长线段MN把动线段分隔,此时须通过平移把动线段A'N、BN变为连续路径,也可以把点B向上平移20米与点A连接。
例7.如图,CD是直线y=x上的一条定长的动线段,且CD=2,点A(4,0),连接AC、AD,设C点横坐标为m,求m为何值时,△ACD的周长最小,并求出这个最小值。
简析:两条动线段AC、AD居于动点所在直线的两侧,不符合基本图形中定形(点线圆)应在动点轨迹的两侧。
首先把AC沿直线CD翻折至另一侧,如下图:
现在把周长转化为A'C+CD+AD,还需解决一个问题:动线段A'C与AD之间被定长线段CD阻断,动线段必须转化成连续的路径。
同上题的道理,把A'C沿CD方向平移CD的长度即可,如下图。
现在已经转化为A''D+AD的最短路径问题,属定点到定点,当A''D与AD共线时A''D+AD最短,即为线段AA''的长。
【旋转变换类】典型问题:“费马点”。
【三角变换类】典型问题:“胡不归”。
例9.如图,A地在公路BC旁的沙漠里,A到BC的距离AH=2√3,AB=2√19,在公路BC上行进的速度是在沙漠里行
驶速度的2倍。
某人在B地工作,A地家中父亲病危,他急着沿直线BA赶路,谁知最终没能见到父亲最后一面,其父离世之时思念儿子,连连问:“胡不归,胡不归……!”(怎么还不回来),这真是一个悲伤的故事,也是因为不懂数学而导致的。
那么,从B至A怎样行进才能最快到达?
简析:BP段行驶速度是AP段的2倍,要求时间最短即求BP/2+AP最小,从而考虑BP/2如何转化,可以构造含30°角利用三角函数关系把BP/2转化为另一条线段。
如下图,作∠CBD=30°,PQ⊥BD,得PQ=1/2BP,由“垂线段最短”知当A、P、Q共线时AP+PQ=AQ'最小。
【相似变换类】典型问题:“阿氏圆”。
“阿氏圆”:知平面上两点A、B,则所有满足PA/PB=k且不等于1的点P的轨迹是一个圆,这个轨迹最先由古希腊数学家阿波罗尼斯发现,故称阿氏圆,如下图所示,其中PO:BO=AO:PO=PA:PB=k。
例10.已知A(-4,-4)、B(0,4)、C(0,-6)、D(0,-1),AB与x轴交于点E,以点E为圆心,ED长为半径作圆,点M为⊙E上一动点,求1/2AM+CM的最小值。
简析:本题的主要问题在于如何转化1/2AM,注意到由条件知在M的运动过程中,EM:AE=1:2保持不变,从而想到构造相似三角形,使之与△AEM的相似比为1:2,这样便可实现1/2AM的转化,如下图取EN:EM=1:2,即可得△EMN∽△EAM,再得MN=1/2AM,显然,MN+CM的最小值就是定点N、C之间的最短路径。
之后便是常规方法先求N点坐标,再求CN的长。
【过手练习】
2.菱形ABCD中,∠BAC=60°,P是AC
如图,在平面直角坐标系xOy中,顶点为M的抛物线y=ax2+bx(a>0),经过点A
轴上的点B,连接OA、OM、AB,AO=OB=2,∠AOB=120°.
(1)求这条抛物线的表达式;
(2)连接OM,求∠AOM的大小;
(3)过点M作ME⊥OB,垂足为E,点P为y轴上动点,若以O、M、P为顶点的三角形与。