内容正文:
项目13 “将军饮马”求最值2.0版
探究1
动态三角形的周长最小
1. 如图,点A是锐角∠MON内部任意一点,在∠MON的两边OM,ON上各取一点B,C,使△ABC的周长最小.
思路:
如图解,分别作点A关于OM,ON的对称点A'和A'',连接A'A'',与OM,ON相交于点B,C,则线段A'A''的长度即为△ABC周长的最小值.
2. 如图,在四边形ABCD中,∠C = 50°,∠B = ∠D = 90°,点E和F分别在BC和DC上,试求当△AEF的周长取得最小值时∠EAF的度数.
思路:
如图解,由作图得线段MN的长度即为△AEF周长的最小值.易得∠DAB = 180° - ∠C = 130°,易得∠M + ∠N = ∠C = 50°,所以∠EAF = 130° - 50° = 80°.
3. 如图,∠AOB = 60°,点P是∠AOB内的一个定点且OP = ,若点M,N分别是射线OA,OB上异于点O的动点,试求△PMN周长的最小值.
思路:
如图解,由作图得线段P'P''的长度即为△PMN周长的最小值.由对称的性质易得∠P'OP'' = 120°,OP' = OP'' = OP = ,求得P'P'' = 3.
解题通法
定点的对称点也一定是定点,通常将“作定点关于动点所在直线的对称点”作为思考的切入点.
轴对称变换巧妙转化了点、线段和角的位置关系,且保证了转化前后的等量关系.
探究2
“胡不归”问题
4. 如图,在△ABC中,∠C = 90°,∠A = 30°,BC = 1,P是AC上一动点,求的最小值.
思路:
如图解,由AP可知,作∠CAM = 30°,过点P作PD⊥AM于点D,过点B作BE⊥AM于点E,可得PD = AP,所以当B,P,D在一条直线上时,BP + PD即BP + AP最小,最小值为线段BE的长度 = .
5. 如图,△ABC中,AB = AC = 10,tan A = 2,BE⊥AC于点E,D是线段BE上的一个动点,求的最小值.
如图解,过点 D作 DF⊥AB于点 F,过点 C作CF′⊥AB 于点F′,得DF = BD,所以CD + BD的最小值为线段CF′的长度 = 4.
思路:
6. 如图,在平面直角坐标系中,直线分别与轴、轴交于点A,B,抛物线恰好经过A,B两点,点C的坐标是(0,6).将△ACO绕点C逆时针旋转90°得到△ECF,点A的对应点是点E.若点P是y轴上任意一点,求取最小值时点P的坐标.
如图解,过点E作EH⊥AB,垂足为H,交y轴于点P,作EG⊥y轴于点G,可得HP = BP,所以BP + EP的最小值即为EH的长,由△GEP ∽ △HBP求得PG = ,所以P.
解题通法
“胡不归”问题是指求带系数的线段和(形如“AB + kAC”)的最小值,解这类试题的关键是通过三角函数构造“AD = kAC”,将求“AB + kAC”的最小值转化为求“AB + AD”的最小值,进一步将图形转化为“将军饮马”模型的基本图形进行求解.
迁移进阶
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1. (原创)如图,在∠AOB的内部有一点P,∠AOB = 45°,OP = 2,点M,N分别是射线OA,OB上的动点,则△PMN周长的最小值为 .
2. (原创)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y = -x2 + 2x + 3与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,连接AC,抛物线的最高点为点D.若点E是对称轴直线l上一点(点A,C,E不在同一条直线上),当△ACE的周长最小时,点E的坐标为 (1,2) .
(1,2)
思路:
如图解,已知点A,B关于直线l对称,连接BC交直线l于点E,求出直线BC的函数表达式为y = -x + 3,将x = 1代入得y = 2,求得E(1,2).
3. 如图,△ABC中,AB = 5,AC = 4,sin A = ,BD⊥AC于点D,点P是线段BD上的一个动点,则PC + PB的最小值是 .
思路:
如图解,过点P作PE⊥AB于点E,过点C作CF⊥AB于点F,则PE = PB,所以PC + PB的最小值为线段CF的长,易求得CF = .
4. 如图,在菱形ABCD中,AB = AC = 10,对角线AC,BD相交于点O,点M在线段AC上,且AM = 3,点P为线段BD上的一个动点,则MP + PB的最小值是 .
思路:
如图解,过点P作PE⊥BC于点E,过点M作MF⊥BC于点F,易知PE = PB,所以MP + PB的最小值为线段MF的长,易求得MF = .
5. 如图,在△ABC中,∠C = 90°,AC = 2,BC = 6.点D是边BC上的动点,则BD + AD的最小值是 4