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1、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”等据说费马在提出“费马大定理”时,在笔记本上写道:我已经想到了一个绝妙的证明方法,但是这个地方不够写,我就不写了吧。看得出那个时候纸确实挺贵的,然后,直到1995年,才由英国数学家怀尔斯证明出,而距离费马逝世,已经过去了330年果然,数学搞得好的都是装x的一把好手言归正传,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
2、,使得PA+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阿哈哈哈,此处一个也用不上!其实理论还是上面的理论,本题难点在于有3条线段,我们需要对这三条线段作一些位置上的变化,如果能变换成在一条直线上,问题就能解决了!算了算了,不墨迹了,直接报答案了: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接下来讨论3个问题:(1)如何作三角形的费马点?(2)为什么是这个点?(3)费马点怎么考?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A
3、BC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:ADCABE(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PAB=BPC=CPA=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PAB=BPC=CPA=120原来在“手拉手全等”就已经见过了呀,只是相逢何必曾相识!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BACBE还剩下第3个问题!如果说费马点以前还算是课外的拓展内容,那现在,已经有人把它搬上了中考舞台
4、!三、费马点怎么考?直接考,要不然还能怎么考?看看今年2019武汉中考填空最后一题:问题背景:如图1,将ABC绕点A逆时针旋转60得到ADE,DE与BC交于点P,可推出结论:PA+PC=PE问题解决:如图2,在MNG中,MN=6,M=75,MG=,点O是MNG内一点,则点O到MNG三个顶点的距离和的最小值是_【分析】本题的问题背景实际上是提示了解题思路,构造60的旋转,当然如果已经了解了费马点问题,直接来解决就好了!如图,以MG为边作等边MGH,连接NH,则NH的值即为所求的点O到MNG三个顶点的距离和的最小值(此处不再证明)过点H作HQNM交NM延长线于Q点,根据NMG=75,GMH=60,
5、可得HMQ=45,MHQ是等腰直角三角形,MQ=HQ=4,NH=【练习】如图,在ABC中,ACB=90,AB=AC=1,P是ABC内一点,求PA+PB+PC的最小值【分析】如图,以AD为边构造等边ACD,连接BD,BD的长即为PA+PB+PC的最小值至于点P的位置?这不重要!如何求BD?考虑到ABC和ACD都是特殊的三角形,过点D作DHBA交BA的延长线于H点,根据勾股定理,即可得出结果【练习】如图,已知矩形ABCD,AB=4,BC=6,点M为矩形内一点,点E为BC边上任意一点,则MA+MD+ME的最小值为_【分析】依然构造60旋转,将三条折线段转化为一条直线段分别以AD、AM为边构造等边ADF、等边AMG,连接FG,易证AMDAGF,MD=GFME+MA+MD=ME+EG+GF过F作FHBC交BC于H点,线段FH的长即为所求的最小值6