九年级数学| 高中入学考试复习
几何最小问题的典型题型
解决几何最大值问题的思路
两点之间最短的线段; 连接直线外一点与直线上所有点的线段中,垂直线段最短;
三角形两条边之和大于第三条边或三角形两条边之差小于第三条边(重叠时取最大值)
它是解决几何优化问题的理论基础,根据不同特征进行变换是解决优化问题的关键。 通过变换减少变量,向三定理靠拢,解决问题; 直接调用基本模型也是解决几何优化问题的有效方法。
几何极小问题中的基本模型示例
轴对称最大
图形
原则
两点之间最短的线段
两点之间最短的线段
三角形三边关系
特征
A、B为定点,l为定直线,P为直线l上的动点。 求AP+BP的最小值
A、B为定点,l为定直线,MN为直线l上的移动线段。 求AM+BN的最小值
A、B为定点,l为定直线,P为直线l上的动点。 求 |AP-BP| 的最大值
转变
构造其中一个固定点关于固定线 l 的对称点
先平移AM或BN,使M和N重合,然后做其中一个固定点相对于固定直线l的对称点
构造其中一个固定点关于固定线 l 的对称点
折叠最佳价值
图形
原则
两点之间最短的线段
特征
在△ABC中,两点M和N分别是AB和BC边上的移动点。 沿MN对折△BMN。 B点的对应点是B'。 连接AB'并找到AB'的最小值。
转变
转化为求AB'+B'N+NC的最小值
典型问题类型
1、如图:P点为∠AOB内的某一点。 点M和N分别在边OA和OB上移动。 若∠AOB=45°,OP=
,则△PMN的周长最小值为。
【分析】考虑P相对于OA、OB的对称点C、D。 连接OC、OD。 那么当M、N为CD、OA、OB交点时,△PMN的周长最短,最短值为CD的长度。 根据对称性,可以证明△COD是等腰直角三角形,并据此求解。
【答案】解:构造P关于OA、OB的对称点C、D。 连接OC、OD。 那么当M、N为CD、OA、OB交点时,△PMN的周长最短,最短值为CD的长度。
∵ PC 关于 OA 对称,
∴∠COP=2∠AOP,OC=OP
同理,∠DOP=2∠BOP,OP=OD
∴∠COD=∠COP+∠DOP=2 (∠AOP+∠BOP)=2∠AOB=90°,OC=OD。
∴△COD是等腰直角三角形。
那么CD=
奥克=
×3
=6.
【提问后的思考】
本题考察对称性的性质。 正确画图并理解△PMN最小周长的条件是解决问题的关键。
2、如图所示,当四边形PABN的周长最小时,a=。
【分析】因为AB和PN的长度是固定的,所以只要求PA+NB的长度即可。 问题是PA+NB什么时候最短。
将B点向左平移2个单位至B'点; 绕x轴关于B′画对称点B″,连接AB″,与x轴交于P,确定点N的位置。此时PA+NB最短。
设直线AB″的解析式为y=kx+b,用待定系数法求直线的解析式。 即可得到a的值。
【答案】解:将N点向左移动2个单位与P重合,B点向左移动2个单位至B′(2,-1)。
画出 B′ 的关于 x 轴的对称点 B″。 根据该方法,我们知道点B″(2, 1),
假设直线AB″的解析公式为y=kx+b,
但
,解为k=4,b=-7。
∴y=4x-7。 当y=0时,x=
,即 P (
,0),a=
.
所以填写答案:
.
【提问后的思考】
考查关于X轴的对称点、两点之间的最短线段等知识。
3、如图所示,两点A、B分别位于直线两侧。 A点与直线AM的距离=4,B点与直线BN的距离=1,MN=4。 P为直线上的移动点,|PA_PB|的最大值是。
【分析】在直线l的对称点B′处画B点,则PB=PB′,故|PA_PB|=|PA_PB′|,则当A、B′、P在一条直线上时, |PA-PB| 具有最大的值。 根据平行线的线段定理可以得到PN和PM的值,然后根据毕达哥拉斯定理可以得到PA和PB′的值,然后得到|PA的最大值_PB| 可以获得。
【答案】解:在直线l的对称点B′处作点B,连接AB′并在P处延长相交直线l。
∴B′N=BN=1,
过D点为B′D⊥AM,
利用毕达哥拉斯定理求AB′=5
∴|PA﹣PB|=5的最大值。
【提问后的思考】
这道题考的是作图——轴对称变换、毕达哥拉斯定理等。熟悉“两点之间最短线段”是回答这道题的关键。
4. 动手操作:在长方形纸片ABCD中,AB=3,AD=5。 如图所示,将纸张对折,使A点落在BC边的A′处,折痕为PQ。 当A'点在BC边缘上移动时,折叠的端点P和Q也移动。 如果限制P点和Q点分别在AB边和AD边上移动,则A′点在BC边上可以移动的最大距离为。
【分析】本题的关键是找到两个极值,即BA′取最大值或最小值时P点或Q点的位置。 通过实验不难发现,当P点和B点重合时,BA'取最大值3,当Q点和D点重合时,BA'取最小值1。因此,A'点的最大距离BC侧可以移动的是2。
【答案】解:当P点和B点重合时,BA′的最大值为3,
当Q点和D点重合时(如图所示),由毕达哥拉斯定理可得A′C=4。 此时BA'的最小值为1。
那么A′点在边BC上移动的最大距离为3-1=2。
所以答案是:2
【提问后的思考】
本题考验学生的动手能力以及图形折叠和勾股定理应用的知识。 难度稍大一些。 学生主要缺乏动手操作的习惯,仅凭想象就会犯错误。
5、如图所示,直角梯形纸片ABCD,AD⊥AB,AB=8,AD=CD=4,点E、F分别在线段AB、AD上,沿EF对折△AEF ,记A点的落点为P。当P落在直角梯形ABCD内时,PD的最小值等于。
【分析】如图所示,经过分析探索,只有当直径EF最大且A点落在BD上时PD才最小。 根据毕达哥拉斯定理,可以求出BD的长度,问题就可以解决。
【回答】
解决办法:如图所示,
∵当P点落在梯形内部时,∠P=∠A=90°,
∴四边形PFAE是以EF为直径的内接圆的四边形。
∴只有当直径EF最大且A点落在BD上时,PD最小,
此时E与B点重合;
由问题:PE=AB=8,
由毕达哥拉斯定理可知:
BD2=82+62=80,
∴BD=
,
∴PD=
.
【提问后的思考】
该命题以直角梯形为载体,以折叠变换为方法,以全等三角形的判定及其性质的应用为核心构建; 解决问题的关键是抓住人物运动中的某一瞬间,动中求静,以静制动。
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