专题十六：最短路径——胡不归点（PA+k·PB型）直线型轨迹问题探究-2020中考数学专题突破

专题十六：最短路径——胡不归点（PA+k·PB型）直线型轨迹问题探究 ( 专题导入 ) 导例：（2019年长沙市）如图1，△ABC中，AB=AC=10，tanA=2，BE⊥AC于点E，D是线段BE上的一个动点，则CD+BD的最小值是_____． ( 方法点睛 ) 几何“PA + k·PB”型的最值问题，如图2． 当 k≠1 且 k 为正数时，若点 P 在某条直线上运动时，此时所求的最短路径问题称之为“胡不归”问题．那么对于当“PA + k·PB”的值最小时，点 P 的位置如何确定呢? 分析：问题的关键在于如何确定“k·PB”的大小，过点 P 作 PQ⊥BN，垂足为 Q，如图3则 k·PB = PB·sin∠MBN = PQ．因此，本题求“PA + k·PB”的最小值转化为求“PA +PQ”的最小值(如图4 所示)，即 A，P，Q 三点共线时最小． 导例解析：如图5，作DH⊥AB于H，CM⊥AB于M．由tanA==2，设AE=a，BE=2a，利用勾股定理构建方程求出a，再证明DH=BD，推出CD+BD=CD+DH，由垂线段最短即可解决问题．答案：4． ( 典例精讲 ) 类型一：阿氏圆之PA + k·PB型： 例1：如图，抛物线y＝ax2+bx﹣3与x轴交于A（﹣1，0），B（3，0），与y轴交于点C，顶点为D． （1）抛物线的解析式为 ，点D的坐标为 ． （2）在线段BC下方的抛物线上，是否存在异于点D的点E，使S△BCE＝S△BCD？若存在，求出点E的坐标；若不存在，请说明理由． （3）点M在抛物线上，点P为y轴上一动点，求的最小值． 【分析】（1）根据点A，B的坐标，利用待定系数法可求出抛物线的解析式，再利用配方法可求出顶点D的坐标； （2）利用二次函数图象上点的坐标特征可求出点B的坐标，过点D作DE∥BC，交抛物线于点E，则S△BCE＝S△BCD，由点B，C的坐标，利用待定系数法可求出直线BC的解析式，由BC∥DE结合点D的坐标可得出直线DE的解析式，再连接直线DE和抛物线的解析式成方程组，通过解方程组可求出点E的坐标； （3）利用二次函数图象上点的坐标特征可求出点M的坐标，过点M作MF⊥直线BC于点F，交y轴于点P，过点B作BN⊥直线BC，交y轴于点N，由OC＝OB结合BN⊥直线BC可得出点N的坐标，由点B，N的坐标，利用待定系数法可求出直线BN的解析式，由MF∥BN结合点M的坐标可得出直线MF的解析式，联立直线MF和抛物线的解析式成方程组，通过解方程组可求出点F的坐标，进而可求出MF的长度，由∠PCF＝45°，∠PFC＝90°可得出△PCF为等腰直角三角形，进而可得出PF＝PC，结合点到直线之间垂直线段最短可得出当MF⊥BC时，MP+PC取得最小值，最小值为MF的长度，此题得解． 类型二：阿氏圆之动点产生路程与速度型 例2.如图，抛物线与直线交于A，B两点，交x轴于D，C两点，连接AC，BC，已知A（0，3），C（3，0）。[来源:学|科|网] （1）抛物线的函数关系式为 ，tan∠BAC= 。 （2）P为y轴右侧抛物线上一动点，连接PA，过点P作PQ⊥PA交y轴于点Q，问：是否存在点P使以A，P，Q为顶点的三角形与△ABC相似？若存在，求出所有符合条件的P点坐标，若不存在，请说明理由。 （3）设E为线段AC上一点（不含端点），连接DE，一动点M从点D出发，沿线段DE以每秒一个单位的速度运动到E点，再沿线段EA以每秒个单位的速度运动到点A后停止，当点E的坐标是多少时，点M在整个运动过程中用时最少？ 分析（Ⅰ）只需把A，C两点的坐标代入y=x2+mx+n，就可得到抛物线的解析式，然后求出直线AB与抛物线的交点B的坐标，利用勾股定理逆定理判断出三角形ABC是直角三角形，从而得到∠ACB=90°，然后根据三角函数的定义就可求出tan∠BAC的值； （Ⅱ）（1）过点P作PG⊥y轴于G，则∠PGA=90°．设点P的横坐标为x，由P在y轴右侧可得x＞0，则PG=x，易得∠APQ=∠ACB=90°．若点G在点A的下方，①当∠PAQ=∠CAB时，△PAQ∽△CAB．此时可证得△PGA∽△BCA，根据相似三角形的性质可得AG=3PG=3x．则有P（x，3-3x），然后把P（x，3-3x）代入抛物线的解析式，就可求出点P的坐标②当∠PAQ=∠CBA时，△PAQ∽△CBA，同理，可求出点P的坐标；若点G在点A的上方，同理，可求出点P的坐标；（2）过点E作EN⊥y轴于N，如图3．易得AE=EN，则点M在整个运动中所用的时间可表示为+=DE+EN．作点D关于AC的对称点D′，连接D′E，则有D′E=DE，D′C=DC，∠D′CA=∠DCA=45°，从而