初中数学阿氏圆最值模型归纳docx.docx
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初中数学阿氏圆最值模型归纳docx
几何模型:
阿氏圆最值模型
【模型来源】
“阿氏圆”又称为“阿波罗尼斯圆”,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的轨迹构成的图形为圆.这个轨迹最早由古希腊数学家阿波罗尼斯发现,故称“阿氏圆”.
2
本题求“PA+PB”的最小值可以转化为“PA+PC”的最小值,其中与A与C为定点,P为动点,故当A、P、
5
C三点共线时,“PA+PC”值最小。
技巧总结】
计算PAkgPB的最小值时,利用两边成比例且夹角相等构造母子型相似三角形
问题:
在圆上找一点P使得PAkgPB的值最小,解决步骤具体如下:
1.如图,将系数不为1的线段两端点与圆心相连即OP,OB
OP
2.计算出这两条线段的长度比k
OB
OCPC
3.在OB上取一点C,使得k,即构造△POM∽△BOP,则k,PCkgPB
OPPB
4.则PAkgPB=PAPCAC,当A、P、C三点共线时可得最小值
究重点
变式练习>>>
[答案]:
①=37,②=237,③=237,④=237.,3
例题2.如图,点C坐标为(2,5),点A的坐标为(7,0),⊙C的半径为10,点B在⊙C上一动点,OB5AB
5
[答案]:
5.
变式练习>>>2.如图,在平面直角坐标系xoy中,A(6,-1),M(4,4),以M为圆心,22为半径画圆,O为原点,P是⊙
M上一动点,则PO+2PA的最小值为.
[答案]:
10.
例题3.如图,半圆的半径为1,AB为直径,AC、BD为切线,AC=1,BD=2,P为上一动点,
PC+PD
P、
D共线时,
PC+PD最小.理由:
连接PB、CO,AD与CO交于点M,
∵AB=BD=4,BD是切线,∴∠ABD=90°,∠BAD=∠D=45°,∵AB是直径,∴∠APB=90°,
∴∠PAB=∠PBA=45°,∴PA=PB,PO⊥AB,∵AC=PO=2,AC∥PO,∴四边形AOPC是平行四边形,∴OA=OP,∠AOP=90°,∴四边形AOPC是正方形,
∵DM⊥CO,
∴PC+PD=PM+PD=DM,
此时
PC+DP最小=AD﹣AM=2﹣=
变式练习>>>
3.如图,四边形ABCD为边长为4的正方形,⊙B的半径为2,P是⊙B上一动点,则
PC的最小值为
,∵∠PBE=∠CBE,
∴△PBE∽△CBE,∴
,使得BE=1.
=
=
,∴PD+PC=PD+PE,
∵PE+PD≤DE,在Rt△DCE中,DE==5,
∴PD+PC的最小值为5.
∵PB2=4,BE?
BD=
×4=4,∴BP2=BE?
BD,
∴=,
∴=,
∵∠PBE=∠PBD,∴△PBE∽△DBP,
=
=
=
,∴PE=
∴PD+4PC=4(PD+PC)=4(PE+PC),
变式练习>>>
∵PE+PC≥EC,在Rt△EFC中,EF=,
∴PD+4PC的最小值为10.故答案为5,10.
例题4.如图,已知正方ABCD的边长为6,圆B的半径为3,点P是圆B上的一个动点,则PD1PC的最
2
大值为
4.
(1)如图1,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+
PG=
的最小值为,PD﹣
2)如图2,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+
的最小值为,PD﹣的最大值为.
的最大值为.
当点P在DG的延长线上时,PD﹣PC的值最大,最大值为DG=.
故答案为,
图1解答】解:
图2
1)如图3中,在BC上取一点G,使得BG=4.
PD﹣PG≤DG,
,∵∠PBG=∠PBC,
∴PD+PC=DP+PG,
∵DP+PG≥DG,
∴PG=PC,
∴
∴
∴△PBG∽△CBP,
∴当D、G、P共线时,PD+PC的值最小,最小值为DG==.
使得BG=1,作DF⊥BC于F.
=2,
PC的值最小,最小值为DG,
(2)如图4中,在BC上取一点G,
∵
∵
∴
∴
∴△PBG∽△CB
PC,
∴PD+PC=DP+PG,
∵DP+PG≥DG,∴当D、G、P共线时,PD+在Rt△CDF中,∠DCF=60°,CD=4,∴DF=CD?
sin60=°2,CF=2,在Rt△GDF中,DG==
=2,
,∵∠PBG=∠PBC,
=
,
=
=
=
=
,
,
=
=
=
PD﹣PG≤DG,
∵PD﹣
当点P在DG的延长线上时,PD﹣
PC的值最大(如图2中),最大值为DG=
故答案为,.
例题5.如图,抛物线y=﹣x2+bx+c与直线AB交于A(﹣4,﹣4),B(0,
4)两点,直线AC:
y=﹣1x﹣6
2
交y轴于点C.点E是直线AB上的动点,过点E作EF⊥x轴交AC于点F,
(1)求抛物线y=﹣x2+bx+c的表达式;
(2)连接GB,EO,当四边形(3)①在y轴上存在一点H,矩形求出此时点E,H的坐标;
1求AM+CM它的最小值.
交抛物线于点G.
GEOB是平行四边形时,求点G的坐标;连接EH,HF,当点E运动到什么位置时,以②在①的前提下,以点E为圆心,EH长为半径作圆,
A,E,F,H为顶点的四边形是点M为⊙E上一动点,
4,﹣4),B(0,4)在抛物线y=﹣x2+bx+c上,
,∴抛物线的解析式为y=﹣x2﹣2x+4;2)设直线AB的解析式为y=kx+n过点A,B,
解答】解:
(1)∵点A(﹣
,
,
∴,∴,∴直线AB的解析式为y=2x+4,设E(m,2m+4),∴G(m,﹣m2﹣2m+4),
∵四边形GEOB是平行四边形,∴EG=OB=4,∴﹣m2﹣2m+4﹣2m﹣4=4,∴m=﹣2,∴G(﹣2,4);(3)①如图1,由
(2)
知,直线
∵直线
AC:
y=﹣
∵以点
A,E,F,
AB的解析式为y=2x+4,∴设E(a,2a+4),
11x﹣6,∴F(a,﹣a﹣6)
22
H为顶点的四边形是矩形,
,设H(0,p),
∵直线
AB的解析式为y=2x+4,直线AC:
y=﹣
1
x﹣6,
2
∴AB⊥AC,∴EF为对角线,
11111
∴(﹣4+0)=(a+a),(﹣4+p)=(2a+4﹣a﹣6),
22222
∴a=﹣2,P=﹣1,∴E(﹣2,0).H(0,﹣1);
②如图2,
1),
由①知,E(﹣2,0),H(0,﹣1),A(﹣4,﹣4),
∴EH=5,AE=25,设AE交⊙E于G,取EG的中点P,∴PE=
2连接PC交⊙E于M,连接EM,∴EM=EH=,
11
∴PM=AM,∴AM+CM的最小值=PC,设点P(p,2p+4),22
∵E(﹣2,0),∴PE2=(p+2)2+(2p+4)2=5(p+2)2,
∵PE=5,∴5(p+2)2=5,
24
∴p=5或p=﹣3(由于E(﹣2,0),所以舍去),∴P(5,﹣
222
∵C(0,﹣6),∴PC=
55
2
,即:
1AM+CM=55
22
变式练习>>>
5.如图1,抛物线y=ax2+(a+3)x+3(a≠0)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)(0 (1)求a的值和直线AB的函数表达式; ∴直线AB解析式为y=﹣x+3. 2)如图1中,∵PM⊥AB,PE⊥OA, ∴∠PMN=∠AEN,∵∠PNM=∠ANE,∴△PNM∽△ANE,∴ ,解得m=2. 3)如图2中,在y轴上取一点M′使得OM′= ,连接AM′,在AM′上取一点E′使得OE′=OE. ∵OE′=2,OM′O? B= ×3=4, = ∴OE′2=OM′O? B, ,∵∠BOE′=∠M′OE′, ∴△M′OE′∽△E′OB, ∴AE′ =AE′E+′M′=AM′,此时AE′+BE′最小 两点间线段最短,A、M′、E′共线时), . 最小值=AM′= 领悟提升强 达标检测 化落实 1.如图,在RT△ABC中,∠ B=90°,AB=CB=2,以点B为圆心作圆与AC相切,圆C的半径为2,点P 为圆B上的一动点,求AP 2 PC的最小值. 2 ∠C=90°,CA=3,CB=4,eC的半径为2,点P是eC上的一动点,则AP1PB 4.如图,在Rt△ABC中, 的最小值为 [答案]: 25. [答案]: 5. 2.如图,边长为4的正方形,内切圆记为⊙O,P是⊙O上一动点,则2PA+PB的最小值为 3.如图,等边△ABC的边长为6,内切圆记为⊙O,P是⊙O上一动点,则2PB+PC的最小值为 5.如图,在平面直角坐标系中,A2,0,B0,2,C4,0,D3,2,P是△AOB外部第一象限内的 6.如图,Rt△ABC,∠ACB=90°,AC=BC=2,以C为顶点的正方形CDEF(C、D、E、F四个顶点按逆时针方向排列)可以绕点C自由转动,且CD=,连接AF,BD 求证: △BDC≌△AFC; (1) 2) 当正方形CDEF有顶点在线段AB上时,直接写出BD+ AD的值; 【解答】 ∵四边形 ∴CF=CD,∠DCF=∠ACB=90°,∴∠ACF=∠DCB, ∵AC=CB,∴△FCA≌△DCB(SAS). ∴AB=2, ∵CD⊥AB, ∴AD=BD=, ∴BD+AD=+1. ②如图3中,当点E,F在边AB上时.BD=CF=,AD==, ∴BD+AD=+. (3)如图4中.取AC的中点M.连接DM,BM.∵CD= ,CM=1,CA=2, ∴CD2=CM? CA, ∴= ∴= ∴△DCM∽△ACD, , , ,∵∠DCM=∠ACD, DM = AD ∴BD+AD=BD+DM, ∴当B,D,M共线时,BD+AD的值最小,最小值==. 7. (1)如图1,在△ABC中,AB=AC,BD是AC边上的中线,请用尺规作图做出AB边上的中线CE,并证 明BD=CE: PD的最小值; 3)如图3, 在矩形 ABCD中,AB=18,BC=25,点M是矩形内部一动点, MA=15,当MC+MD最 解答】解: ( 1)如图1中,作线段AB的垂直平分线MN交AB于点E,连接EC.线段EC即为所求; 小时,画出点M的位置,并求出 MC ∵AB=AC,AE=EC,AD=CD,∴AE=AD, ∵AB=AC,∠A=∠A,AD=AE,∴△BAD≌△CAE(SAS),∴BD=CE. (2)如图2中,在AD上截取AE,使得AE=. = = ,∵∠PAE=∠DAP, ∴△PAE∽△DAP,∴ ∴PE= PD, ∴PC+PD=PC+PE, ∵PC+PE≥EC,∴PC+PD的最小值为 在Rt△CDE中,∵∠CDE=90°,CD=6,DE= EC的长, ∴EC= ,∴PC+PD的最小值为. (3)如图3中,如图2中,在AD上截取AE,使得AE=9.∵MA2=225,AE? AD=9×25=225,∴MA2=AE? AE, , , ∵∠MAE= , = , MC+ME≥EC, MC+ ∴ME= 的最小值为EC的长, ∠DAM,∴△MAE∽△DAM, MD=MC+ME, MD,∴ 在Rt△CDE中,∵∠CDE=90°,CD=18,DE=16,MD的最小值为2.
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