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2021中考数学二轮复习微专题:最值(阿氏圆问题)突破与提升策略(无答案)
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这是一份2021中考数学二轮复习微专题:最值(阿氏圆问题)突破与提升策略(无答案),共8页。
所谓“阿氏圆”,是指由古希腊数学家阿波罗尼奥斯提出的圆的概念,在平面内,到两个定点距离之比等于定值(不为1)的点的集合叫做圆.
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构成的图形为圆.
下给出证明
法一:首先了解两个定理
(1)角平分线定理:如图,在△ABC中,AD是∠BAC的角平分线,则.
证明:,,即
(2)外角平分线定理:如图,在△ABC中,外角CAE的角平分线AD交BC的延长线于点D,则.
证明:在BA延长线上取点E使得AE=AC,连接BD,则△ACD≌△AED(SAS),CD=ED且AD平分∠BDE,则,即.
接下来开始证明步骤:
如图,PA:PB=k,作∠APB的角平分线交AB于M点,根据角平分线定理,,故M点为定点,即∠APB的角平分线交AB于定点;
作∠APB外角平分线交直线AB于N点,根据外角平分线定理,,故N点为定点,即∠APB外角平分线交直线AB于定点;
又∠MPN=90°,定边对定角,故P点轨迹是以MN为直径的圆.
法二:建系
不妨将点A、B两点置于x轴上且关于原点对称,设A(-m,0),则B(m,0),设P(x,y),PA=kPB,即:
解析式满足圆的一般方程,故P点所构成的图形是圆,且圆心与AB共线.
那么这个玩意和最值有什么关系呢?且来先看个例子:
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,则的最小值为__________.
【分析】这个问题最大的难点在于转化,此处P点轨迹是圆,故转化方法与之前有所不同,如下,提供两种思路.
法一:构造相似三角形
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=.
问题转化为PM+PB最小值,直接连BM即可.
【问题剖析】
(1)这里为什么是?
答:因为圆C半径为2,CA=4,比值是1:2,所以构造的是,也只能构造.
(2)如果问题设计为PA+kPB最小值,k应为多少?
答:根据圆C半径与CB之比为2:3,k应为.
【小结】此类问题都是构造好的图形搭配恰当的比例,构造相似转化线段即可解决.
法二:阿氏圆模型
对比一下这个题目的条件,P点轨迹是圆,A是定点,我们需要找出另一个定点M使得PM:PA=1:2,这不就是把“阿氏圆”的条件与结论互换了一下嘛!
而且这种问题里,给定的圆的位置、定点A的位置、线段的比例等,往往都是搭配好的!
P点轨迹圆的圆心C点和A点在直线AC上,故所求M点在AC边上,考虑到PM:PA=1:2,不妨让P点与D点重合,此时DM==1,即可确定M点位置.
如果对这个结果不是很放心,不妨再取个特殊的位置检验一下,如下图,此时PM=3,PA=6,亦满足PM:PA=1:2.
【小结】法二其实是开了上帝视角,在已知其是阿氏圆的前提下,通过特殊点找出所求M点位置,虽不够严谨,却很实用.
【练习1】如图,在中,∠ACB=90°,BC=12,AC=9,以点C为圆心,6为半径的圆上有一个动点D.连接AD、BD、CD,则2AD+3BD的最小值是 .
【分析】首先对问题作变式2AD+3BD=,故求最小值即可.
考虑到D点轨迹是圆,A是定点,且要求构造,条件已经足够明显.
当D点运动到AC边时,DA=3,此时在线段CD上取点M使得DM=2,则在点D运动过程中,始终存在.
问题转化为DM+DB的最小值,直接连接BM,BM长度的3倍即为本题答案.
【练习2】如图,已知正方ABCD的边长为4,圆B的半径为2,点P是圆B上的一个动点,则的最大值为_______.
【分析】当P点运动到BC边上时,此时PC=2,根据题意要求构造,在BC上取M使得此时PM=1,则在点P运动的任意时刻,均有PM=,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.
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