内容正文:
数学
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第四章 三角形
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(学用见P84)
三角形的费马点
教材原题呈现
[HK版教材八上P150 A组复习题第12题]已知:如图,在△ABC中,以它的边AB,AC为边,分别在形外作等边三角形ABD,ACE,连接BE,DC.求证:BE=DC.
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【教材知识拓展】费马点是指位于三角形内,且到三角形三个顶点距离之和最短的点.如图,P为△ABC内一点,当∠APB=∠BPC=∠CPA=120°时,P为△ABC的费马点.
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理由:如图所示,以点A为旋转中心,将△ACP逆时针旋转60°,得△ADE,连接PD,CE,易得△APD和△ACE为等边三角形,∴CP=DE,AP=PD,∴AP+BP+CP=BP+PD+DE,∴当B,P,D,E四点共线时,AP+BP+CP的值最小.此时AP+BP+CP=BE,∠ADE=∠APC=∠APB=120°,
∴当∠APB=∠BPC=∠APC=120°,P为△ABC的费马点.
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命题方向1 考查定义
1.若P为锐角△ABC的费马点,且∠ABC=60°,PA=3,PC=4,则PB的值为 .
2
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【解析】如图所示,∵P是△ABC的费马点,
∴∠APB=∠BPC=∠CPA=120°,
∴∠PAB+∠PBA=60°.∵∠ABC=60°,即∠PBA+∠PBC=60°,∴∠PAB=∠PBC,∴△PAB∽△PBC,∴,∴PB2=PA·PC=3×4=12,∴PB=2.
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命题方向2 求到不共线三点距离之和的最小值
2.两张宽为3 cm的纸条交叉重叠成四边形ABCD,如图所示.若∠α=30°,求对角线BD上的动点P到A,B,C三点距离之和的最小值.
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解:如图,过点D作DE⊥BC于点E,把△ABP绕点B逆时针旋转60°得到△A'BP'.
∵∠α=30°,DE=3 cm,
∴CD=2DE=6 cm,同理得BC=AD=6 cm.
由旋转的性质,得A'B=AB=CD=6 cm,BP'=BP,A'P'=AP,∠P'BP=60°,∠A'BA=60°,∴△P'BP是等边三角形,∴BP=PP',
∴PA+PB+PC=A'P'+PP'+PC.
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根据两点间线段最短,可知当PA+PB+PC=A'C时最短.
连接A'C,与BD的交点即为点P,即点P到A,B,C三点距离之和的最小值是A'C.
∵∠ABC=∠DCE=∠α=30°,∠A'BA=60°,
∴∠A'BC=90°,
∴A'C(cm),
∴点P到A,B,C三点距离之和的最小值是6 cm.
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命题方向3 求角度
3.如图,P为正方形ABCD内一点,PB=1,PC=2,PD=3,求∠BPC的度数.
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解:解法1:如图,将△DCP绕点C逆时针旋转90°得到△BCQ,∴∠PCQ=∠DCB=90°,∴△PCQ为等腰直角三角形,
∴∠CPQ=45°,PQ=2.
由旋转的性质得BQ=PD=3.
在△BPQ中,BP=1,PQ=2,BQ=3,
∴BP2+PQ2=BQ2,∴∠BPQ=90°,
∴∠BPC=∠BPQ+∠CPQ=90°+45°=135°.
图1
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解法2:如图,过点D作DE⊥PC于点E,过点B作BF⊥CP交CP的延长线于点F.
易证△DCE≌△CBF,
∴DE=CF,CE=BF.
设BF=CE=x,则PF,PE=2-x,
由DE=CF,得,解得x(负值舍去),
∴PFBF,∴∠FBP=∠FPB=45°,
∴∠BPC=135°.
图2
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