中考数学专题复习--“PA+kPB”最值探究(胡不归+阿氏圆)-学案.pdf

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1、其身正,不令而行;其身不正,虽令不从。论语好学近乎知,力行近乎仁,知耻近乎勇。中庸“胡不归”与“阿氏圆”背景:初中几何常见考查线段最值问题,解决问题本质思想有两个:在平面内 两点之间线段最短 垂线段最短 思想 两点之间线段最短 垂线段最短 体现 三角形三边关系(三角形两大模型边的关系)直角三角形斜边大于直角边 将军饮马大类 将军饮马特例 费马点 平行线间垂线段最短 圆外一点与圆上点距离最值 垂径定理相关最值 阿氏圆 胡不归 (三边关系)若四边形的一组对边中点的连线的长为 d,另一组对边的长分别为 3、5,则 d 的最大值是_ (斜边大于直角边)如图,已知 AB=10,P 是线段 AB 上的任意

2、一点,在 AB 的同侧分d53丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。杜甫老当益壮,宁移白首之心;穷且益坚,不坠青云之志。唐王勃别以 AP、PB 为边作等边三角形 APC 和等边三角 PBD,求 CD 的最小值 (费马点)已知正方形 ABCD 内一点,E 到 A、B、C 三点的距离之和的最小值为26,求此正方形的边长 (圆外一点与圆上点距离最值)如图,在边长为 2 的菱形 ABCD 中,A=60,M 是 AD 边的中点,N 是 AB 边上的一动点,将AMN 沿 MN 所在直线翻折得到AMN,连接 AC,求 AC 长度的最小值 如图,RtABC 中,ABBC,AB=12,BC=8,P 是ABC 内部的一

3、个动点,且满足PAB=PBC,求线段 CP 长的最小值 百学须先立志。朱熹丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。杜甫(将军饮马特例)如图,在锐角ABC 中,AB=8,BAC=45,BAC 的平分线交BC 于点 D,M、N 分别是 AD 和 AB 上的动点,则求 BM+MN 的最小值.(垂径定理相关最值)如图,点 A 在半径为 3 的O 内,OA=3,P 为O 上一点,当OPA 取最大值时,PA 的长等于_.答案:4;5;2;71;4;4 2;6 BUT 以上专题不作为我们今天的主题,TODAY WE STUDY:“PA+kPB”型的最值问题是近几年中考考查的热点更是难点。当 k 值为 1 时,即可转

4、化为“PA+PB”之和最短问题,就可用我良辰美景奈何天,便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷,似水流年。汤显祖我尽一杯,与君发三愿:一愿世清平,二愿身强健,三愿临老头,数与君相见。白居易们常见的“饮马问题”模型来处理,即可以转化为轴对称问题来处理。当 k 取任意不为 1 的正数时,若再以常规的轴对称思想来解决问题,则无法进行,因此必须转换思路。此类问题的处理通常以动点 P 所在图像的不同来分类,一般分为 2 类研究。即点 P 在直线上运动和点 P 在圆上运动。点 P 在直线上运动的类型称之为“胡不归”问题;点 P 在圆周上运动的类型称之为“阿氏圆”问题。胡不归 前景引入:从前,有一个小伙子在外地读

5、书,当他获悉在家的老父亲病危 古之立大事者,不惟有超世之才,亦必有坚忍不拔之志。苏轼吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?论语的消息后,便立即启程赶路。由于着急的不行,他只考虑了两点之间线段最短的原理,所以选择了全是沙砾地带的直线路径 AB(如图所示),而忽视了走折线虽然路程多但速度快的实际情况,当他气喘吁吁地赶到家时,老人刚刚咽了气,小伙子失声痛哭。邻居劝慰小伙子时告诉说,老人弥留之际不断念叨着“胡不归胡不归何以归”。这个古老的传说,引起了人们的思索,小伙子能否提前到家倘若可以,他应该选择一条 怎样的路线呢这就是风靡千百年的“胡不归问题”。天行健,君子以自强不息。地势坤

6、,君子以厚德载物。易经丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。杜甫胡不归问题探究:已知:AC 上方为砂地,速度为 V2,AC 上则为平地,速度为 V1,路线 1:走 AB 路线 2:走 AD 后再走 DB 求解:D 在何处所花时间最短 问题解决:路线 1 时间:12ABtV 路线 2 时间:212ADDBtVV 关键点:将 V1转化为 V2 作CAE=,使得21sinVV 过点 B 作 BEAE 交 AC 与点 D,则 D 为所求点,此时:211211sinADDEDEDEVVVVVV 则路线 2 时间变为:22BEtV V1V2V2DEACBV2V2V1DBCA宠辱不惊,看庭前花开花落;去留无意,望

7、天上云卷云舒。洪应明以铜为镜,可以正衣冠;以古为镜,可以知兴替;以人为镜,可以明得失。旧唐书魏征列传模型归纳:在当 V2等于 1 个单位每秒,V1等于1k个单位每秒时,则路线 2 所用时间变为了211ADDBkAtkDDB,即PA+kPB 型的最值问题 模型说理:如下图,A,B 为定点,P 为射线 BM 上一点,求 PA+kPB 的最小值及确定 P 点的位置 分析:关键是转化 kPB 的大小,构造NBM,使 sinNBM=k,过 P 作 PQBN 与点 Q,此时 PQ=PBsinNBM=kPB 求 PA+kPB 的最小值转化为 求 PA+PQ 的最小值,则过 A 作 AQBN 与点 Q 交 B

8、M 于点 P,此时 AQ 即为最小值,P 为所求点 BMAPQBMANPQPPQNAMB先天下之忧而忧,后天下之乐而乐。范仲淹以家为家,以乡为乡,以国为国,以天下为天下。管子牧民本质:垂线段最短 解题步骤:1.将所求线段写成 PA+kPB 的形式(0k1)2.在 PB 一侧,PA 异侧,构造一个角度,使 sin=k 3.过 A 做构造的角的另一边的垂线,则垂线段即为所求最小值 4.计算即可 注意:当 k 大于 1 时需要变换(提取 k)PQNAMB勿以恶小而为之,勿以善小而不为。刘备吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?论语牛刀小试 例 1:如图,四边形 ABCD 是菱形

9、,AB=4,且ABC=60,M 为对角线 BD(不含 B 点)上任意一点,求解 AM+12BM 的最小值。详解:如图,作 AN于 BC 垂足为 N,四边形 ABCD 是菱形且ABC=60,DBC=30,即1sin2MNDBCBM 12BM=MN,AM+12BM=AM+MN,即 AM+12BM 的最小值为 AN.在 RtABN 中,AN=ABsinABC=342 32.AM+12BM 的最小值为2 3.变式思考:(1)改为求 2AM+BM 的最小值 AM+BM+CM 的最小值(2)改为求 AM+2BM 的最小值 BCADMMNCAD人之为学,不日进则日退,独学无友,则孤陋而难成;久处一方,则习染

10、而不自觉。顾炎武天行健,君子以自强不息。地势坤,君子以厚德载物。易经例 2:如图所示,点 A 为直线 l 外一定点,点 B,C 为直线 l 上两点,且 AB=2,ABC=15,点 P 为直线 l 上的动点,请确定点 P 的位置,使 AP+12BP 最小,并求出这个最小值。变式思考:改为求 2AP+2BP 的最小值 例 3:如图,P 为正方形 ABCD 对角线 BD 上一动点,若 AB=2,则 AP+BP+CP 的最小值为_ 例 4:如图,一条笔直的公路 l 穿过草原,公路边上有一消防BCABCADP人之为学,不日进则日退,独学无友,则孤陋而难成;久处一方,则习染而不自觉。顾炎武宠辱不惊,看庭前

11、花开花落;去留无意,望天上云卷云舒。洪应明站 A,距离公路 5 千米的地方有一居名点 B,A,B 的直线距离是13 千米.居民点 B 着火,消防员受命欲前往救火,若消防车在公路上的最快速度是 80 千米/小时,而在草地上的最快速度是40 千米/小时,则消防车在出发后最快经_小时可到达居民点B.(友情提醒:消防车可从公路的任意位置进入草地行驶)例 5:如图,在平面直角坐标系中,已知A(0,4),B(-1,0),在y 轴上有一动点 G,求 BG+13AG 的最小值.513BAyxOAB云路鹏程九万里,雪窗萤火二十年。王实甫丈夫志四方,有事先悬弧,焉能钧三江,终年守菰蒲。顾炎武例 6:如图,等腰AB

12、C 中,AB=AC=3,BC=2,BC 边上的高为AO,点 D 为射线 AO 上一点,一动点 P 从点 A 出发,沿 AD-DC 运动,动点 P 在 AD 上运动速度 3 个单位每秒,动点 P 在 CD 上运动的速度为 1 个单位每秒,则当 AD=_时,运动时间最短为_秒.例 7:如图,在菱形 ABCD 中,AB=6,且ABC=150,点 P 是对角线 AC 上的一个动点,则 PA+PB+PD 的最小值为_.OBCADBCADP谋事在人,成事在天!增广贤文人不知而不愠,不亦君子乎?论语例 8:如图,在平面四边形 ABCD 中,AB=BC=1,AD=CD=2,DAB=DCB=90,点 P 为 A

13、D 中点,M,N 分别在线段BD,BC 上,则 PM+22MN 的最小值为_ 例 9:(2016 徐州)如图,在平面直角坐标系中,二次函数 y=ax2+bx+c 的图像经过点 A(-1,0),B(0,-3),C(2,0),其中对称轴与 x 轴交于点 D。若 P 为 y 轴上的一个动点,连接 PD,则12PB+PD 的最小值为_。CPDBAMN勿以恶小而为之,勿以善小而不为。刘备以铜为镜,可以正衣冠;以古为镜,可以知兴替;以人为镜,可以明得失。旧唐书魏征列传例 10:(2014.成都)如图,已知抛物线8 3249yxx与 x轴从左至右依次交于点 A、B,与 y 轴交于点 C,经过点 B 的直线

14、34 333yx与抛物线的另一个交点为D(-5,3 3).设 F 为线段 BD 上一点(不含端点),连接 AF,一动点 M 从点 A出发,沿线段 AF 以每秒 1 个单位的速度运动到 F,再沿线段FD 以每秒 2 个单位的速度运动到 D 后停止,当点 F 的坐标为_时,点 M 在整个运动过程中用时最少 古之立大事者,不惟有超世之才,亦必有坚忍不拔之志。苏轼百学须先立志。朱熹 例 11:如图所示,抛物线 y=x2-2x-3 与 x 轴交于 A,B 两点,过点 B 的直线交抛物线于点 E,且 tanEBA=43,有一只蚂蚁从 A 出发,先以 1 单位/秒的速度爬到线段 BE 的点 D 处,再以单位

15、/秒的速度沿着 DE 爬到 E 处觅食,则蚂蚁从 A 到 E 的最短时间是_秒 百学须先立志。朱熹天行健,君子以自强不息。地势坤,君子以厚德载物。易经例 12:(2017 徐州二模)二次函数 y=x2-2x-3 图像与 x 轴交于点A,C 两点,点 C,与 y 轴交于点 B,点 P 为 x 轴上一动点,点D(0,1)在 y 轴上,连接 PD,求2PD+PC 的最小值.志不强者智不达,言不信者行不果。墨翟以铜为镜,可以正衣冠;以古为镜,可以知兴替;以人为镜,可以明得失。旧唐书魏征列传答案 例 1 变式:(1)4 3;4 3(2)无解 例 2:2 例 3:26 例 4:5 3 1280 例 5:2

16、 2 43 例 6:7 24;4 23 例 7:6 2 例 8:1 例 9:3342 例 10:(-2,2 3)例 11:649 例 12:4 宠辱不惊,看庭前花开花落;去留无意,望天上云卷云舒。洪应明非淡泊无以明志,非宁静无以致远。诸葛亮阿氏圆 简介:又称阿波罗尼斯圆,已知平面上两点 A、B,则所有满足PA/PB=k 且不等于 1 的点 P 的轨迹是一个以定比 m:n 内分和外分定线段 AB 的两个分点的连线为直径的圆,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(k=m:n)证明:设点 A(a,0),B(0,0),P(x,y),22PAxay,22PBxy PA=kPB,即2222

17、xayk xy 整理配方得:2222211akaxykk 点 P 的轨迹是一个以(21ak,0)为圆心,21kak为半径的圆 BAP先天下之忧而忧,后天下之乐而乐。范仲淹以家为家,以乡为乡,以国为国,以天下为天下。管子牧民重要结论:(1)AMANPAkMBNMPB(2)OPOAPAkOBOPPB OBPOPA(母子型相似)模型考法:考察阿氏圆模型时常常已知阿氏圆Pe和一个定点 A(大前提:OAkOP),要求找到1kAP,那么需要找出 B 点,则 BP 为所求。But how to get the B 法一:法二:根据AMPAOAkMBPBOP 根据OPOAkOBOP 截取1MBAMk 截取1O

18、BOPk 阿氏圆定义 构造母子相似 BMAONP忍一句,息一怒,饶一着,退一步。增广贤文人人好公,则天下太平;人人营私,则天下大乱。刘鹗模型说理:已知O 的半径为 r,点 A、B 都在O 外,P 为O 上的动点,已知 r=kOB.连接 PA、PB,则当“PA+kPB”的值最小时,P 点的位置如何确定 分析:关键在于转化 kPB 的大小 在 OB 上截取 OC=kOP=kr,则可得OPB 与OCP 相似,所以 PC=kPB,求 PA+kPB 的最小值转化为 求 PA+PC 的最小值 则连接 AC 即为所求 OBAPABOPCABOPC老当益壮,宁移白首之心;穷且益坚,不坠青云之志。唐王勃忍一句,

19、息一怒,饶一着,退一步。增广贤文解题步骤:1.连接动点至圆心 O(将系数不为 1 的线段的两个端点分别与圆心相连接),则连接 OP、OB 2.计算出所连接的这两条线段 OP、OB 长度 3.计算这两条线段长度的比OPkOB 4.在 OB 上取点 C,使得OCOPOPOB 5.连接 AC,与圆 O 交点即为点 P 6.计算 AC 长度即可 ABOPC天行健,君子以自强不息。地势坤,君子以厚德载物。易经人之为学,不日进则日退,独学无友,则孤陋而难成;久处一方,则习染而不自觉。顾炎武牛刀小试 例 1:如图,在 RtABC 中,ACB90,CB4,CA6,C半径为 2,P 为圆上一动点,连结 AP,B

20、P,求 AP12BP 的最小值 详解:连接 CP,在 CB 上取点 D,使 CD1,则有12CDCPCPCB,又PCDBCP,PCDBCP,12PDBP,12PDBP 12APBPAPPDAD 2237ADACCD 变式思考:改为求解13APBP 的最小值呢 丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。杜甫丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。杜甫例 2:如图,在直角坐标系中,以原点 O 为圆心作半径为 4 的圆交 X 轴正半轴于点 A,点 M 坐标为(6,3),点 N 坐标为(8,0),点 P 在圆上运动,求 PM+12PN 的最小值.例 3:正ABC 的内切圆半径为 1,P 为圆上一点,BP+12CP 的最

21、小值为_.天行健,君子以自强不息。地势坤,君子以厚德载物。易经人不知而不愠,不亦君子乎?论语例 4:如图,半圆的半径为 1,AB 为直径,AC、BD 为切线,AC=1,BD=2,P为AB上 一 动 点,求22PC+PD的 最 小 值.例 5:已知扇形 COD 中,COD90,OC6,OA3,OB5,点 P 是 CD 上一点,则 2PAPB 的最小值为_ AODCBP谋事在人,成事在天!增广贤文良辰美景奈何天,便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷,似水流年。汤显祖例 6:如图,菱形 ABCD 的边长为 2,锐角大小为 60,A 与 BC相切与点 E,在A 上任取一点 P,求 PB+32PD 的最小值

22、 例 7:在平面直角坐标系中,A(2,0),B(0,2),C(4,0),D(3,2),P 是AOB 外部的第一象限内一动点,且BPA=135,则 2PD+PC的最小值是_.yxODCBAP宠辱不惊,看庭前花开花落;去留无意,望天上云卷云舒。洪应明志不强者智不达,言不信者行不果。墨翟例 8:(1)如图 1,已知正方形 ABCD 的边长为 4,圆 B 的半径为 2,点 P 是圆 B 上的一个动点,求 PD+12PC 的最小值和 PD-12PC 的最大值;(2)如图 2,已知正方形 ABCD 的边长为 9,圆 B 的半径为 6,点 P 是圆 B 上的一个动点,那么 PD+23PC 的最小值为_,PD

23、-23PC 的最大值为_(3)如图 3,已知菱形 ABCD 的边长为 4,B=60,圆 B 的半径为 2,点 P 是圆 B 上的一个动点,那么 PD+12PC 的最小值为_,PD-12PC 的最大值为_ 良辰美景奈何天,便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷,似水流年。汤显祖丈夫志四方,有事先悬弧,焉能钧三江,终年守菰蒲。顾炎武例 9:如图 1,抛物线 y=ax2+(a+3)x+3(a0)与 x 轴交于点A(4,0),与 y 轴交于点 B,在 x 轴上有一动点 E(m,0)(0m4),过点 E 作 x 轴的垂线交直线 AB 于点 N,交抛物线于点P,过点 P 作 PMAB 于点 M(1)求 a 的值和直线 AB 的函数表达式;(2)设PMN 的周长为 C1,AEN 的周长为 C2,若1265CC,求 m 的值;(3)如图 2,在(2)条件下,将线段 OE 绕点 O 逆时针旋转得到 OE,旋转角为(090),连接 EA、EB,求 EA+23EB 的最小值 百川东到海,何时复西归?少壮不尽力,老大徒伤悲。汉乐府长歌行百川东到海,何时复西归?少壮不尽力,老大徒伤悲。汉乐府长歌行答案 例 1 变式:2 373 例 2:5 例 3:212 例 4:3 22 例 5:13 例 6:372 例 7:2 2 例 8:(1)5 5 (2)106 106 (3)37 37 例 9:4 103

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