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精讲本
2023 日照 数学
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微专题五 “隐形圆”在求最值中的运用
定点定长辅助圆
问题 平面内两定点O,D,动点E到定点O的距离相等,若OD=d,⊙O的半径为r,求DE的最大值或最小值
作法 以点O为圆心,OE为半径作⊙O,连接OD,直线OD交⊙O于点E
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例1 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,将△ABC绕顶点C逆时针旋转得到△A′B′C,点M是BC的中点,点P是A′B′的中点,连接PM.若BC=4,∠BAC=30°,则线段PM的最大值是( )
A.8 B.6 C.4 D.5
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解:如图,连接PC.
在Rt△ABC中,∵∠A=30°,BC=4,∴AB=8.
根据旋转性质可知A′B′=AB=8,
∴A′P=PB′=PC= A′B′=4,
∴点P在以点C为圆心,PC为半径的圆上运动.
∵CM=BM=2,PM≤PC+CM,
∴当PM经过圆心时取得最大值,即PM≤6,
∴PM的最大值为6(此时P,C,M三点共线).故选B.
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线圆最值
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结论 当直线l与⊙O相离时,PH的最大值为d+r,最小值为d-r 当直线l与⊙O相切时,PH的最大值为2r,最小值为0 当直线l与⊙O相交时,PH的最大值为d+r,最小值为r-d
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例2 如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=6.点E是边AD的中点,点P是线段AE上一动点.将△ABP沿BP折叠得到△A′BP,连接A′E,A′C.当△A′CE的面积最小时,点A′到CE的距离为( )
A.0.6 B.0.8 C.1 D.1.2
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解:由折叠可得A′B=AB=4.如图,点A′在以点B为圆心,以4为半径的部分圆弧上运动,
过点B作BH⊥EC,垂足为H,交圆弧于点A′,此时A′H的值最小,即△A′CE的面积最小.
∵四边形ABCD是矩形,∠CDE=90°,AD∥BC,
∴∠DEC=∠BCH,∠CDE=∠BHC=90°,
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【基本图形】
定弦定角辅助圆
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【模型分析】
条件:点P是动点,∠APB=α是定值,线段AB是一条定线段,求与线段长度有关的最值.
作法:当∠APB<90°时,以AB为底边作顶角为2α的等腰三角形,记顶点为O,以点O为圆心,OA的长为半径作⊙O;当∠APB=90°时,取AB的中点O,以O为圆心,OA为半径作⊙O;当∠APB>90°时,以AB为底边作顶角为360-2α的等腰三角形,顶点记作O,以点O为圆心,OA为半径作⊙O.
结论:点P的运动轨迹是以点O为圆心,OA为半径的圆,可求解点圆、线圆有关最值问题.
原理:圆周角定理.
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例3 (2021·广东)在△ABC中,∠ABC=90°,AB=2,BC=3.点D为平面上一个动点,∠ADB=45°,则线段CD长度的最小值为________.
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解:如图,连接OC,作△ABD的外接圆,连接OA,OB,过点O作OE⊥BC于点E..
∵∠ADB=45°,AB=2,∴∠AOB=90°,∴OA=OB= ,
∴点O的轨迹是以点O为圆心, 为半径的轨迹圆.
∴当O,D,C三点共线,即点D位于D′时,CD的值最小.
∵∠OBA=45°,∠ABC=90°,∴∠OBE=45°.
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【基本图形】
定角定高辅助圆
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例4 如图,在△ABC中,∠BAC=60°,AD⊥BC于点D.若AD=4,求△ABC面积的最小值.
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【规范解答】
解:如图,作△ABC的外接圆⊙O,过点O作OE⊥BC于点E,连接OA,OB,OC,则BE=CE= BC,
OA=OB=OC.
∵∠BAC=60°,
∴∠BOC=120°,∠OBC=∠OCB=30°.
设OA=OB=OC=r,
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【基本图形】
阿氏圆
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例5 已知抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于点A,B(点A在点B的右侧)如
图,点D为抛物线的顶点,以点A为圆心,1为半径作⊙A,点E为⊙A上的
动点,连接DE,BE,求DE+ BE的最小值.
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【规范解答】
解:令y=0,则0=-x2+2x+3,解得x1=-1,x2=3,
∴A(3,0),B(-1,0),
∴AB=4.
将抛物线解析式化为顶点式为y=-(x-1)2+4,
∴D(1,4).
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∴△BCH∽△CED,∴eq \f(BC,CE)=eq \f(BH,CD).
∵点E是AD的中点,∴DE=eq \f(1,2)AD=3.
在Rt△CDE中,CE=eq \r(CD2+DE2)=5,
∴eq \f(6,5)=eq \f(BH,4),∴BH=eq \f(24,5),∴A′H=BH-A′B=eq \f(4,5)=0.8.