内容正文:
最值系列之“胡不归”问题
一、知识导航
在前面的最值问题中往往都是求某个线段最值或者形如PA+PB最值,除此之外我们还可能会遇上形如“PA+kPB”这样的式子的最值,此类式子一般可以分为两类问题:(1)胡不归问题;(2)阿氏圆.本文简单介绍“胡不归”模型.
【故事介绍】
从前有个少年外出求学,某天不幸得知老父亲病危的消息,便立即赶路回家.根据“两点之间线段最短”,虽然从他此刻位置A到家B之间是一片砂石地,但他义无反顾踏上归途,当赶到家时,老人刚咽了气,小伙子追悔莫及失声痛哭.邻居告诉小伙子说,老人弥留之际不断念叨着“胡不归?胡不归?…”(“胡”同“何”)
而如果先沿着驿道AC先走一段,再走砂石地,会不会更早些到家?
【模型建立】
如图,一动点P在直线MN外的运动速度为V1,在直线MN上运动的速度为V2,且V1<V2,A、B为定点,点C在直线MN上,确定点C的位置使的值最小.
【问题分析】
,记,
即求BC+kAC的最小值.
【问题解决】
构造射线AD使得sin∠DAN=k,CH/AC=k,CH=kAC.
将问题转化为求BC+CH最小值,过B点作BH⊥AD交MN于点C,交AD于H点,此时BC+CH取到最小值,即BC+kAC最小.
【模型总结】
在求形如“PA+kPB”的式子的最值问题中,关键是构造与kPB相等的线段,将“PA+kPB”型问题转化为“PA+PC”型.
而这里的PB必须是一条方向不变的线段,方能构造定角利用三角函数得到kPB的等线段.
二、典例精析
如图,△ABC中,AB=AC=10,tanA=2,BE⊥AC于点E,D是线段BE上的一个动点,则的最小值是_______.
【分析】本题关键在于处理“”,考虑tanA=2,△ABE三边之比为,,故作DH⊥AB交AB于H点,则.
问题转化为CD+DH最小值,故C、D、H共线时值最小,此时.
【小结】本题简单在于题目已经将BA线作出来,只需分析角度的三角函数值,作出垂线DH,即可解决问题,若稍作改变,将图形改造如下:
则需自行构造α,如下图,这一步正是解决“胡不归”问题关键所在.
三、真题演练
1.如图,在中,,,,若是边上的动点,则的最小值( )
A. B. C. D.
2.如图,矩形,,,点是边上的动点,点F是射线BC上的动点,且,连接,.若,则m的最小值为( )
A. B. C. D.
3.如图,中,,,于点,是线段上的一个动点,则的最小值是 .
4.如图,四边形ABCD是菱形,AB=8,且∠ABC=60°,M为对角线BD(不含B点)上任意一点,则AM+BM的最小值为 .
5.如图,矩形ABCD中AB=3,BC,E为线段AB上一动点,连接CE,则AE+CE的最小值为 .
6.如图,直线y=x﹣3分别交x轴、y轴于B、A两点,点C(0,1)在y轴上,点P在x轴上运动,则PC+PB的最小值为 .
7.如图,在平面直角坐标系中,直线l分别交x、y轴于B、C两点,点A、C的坐标分别为(3,0)、(0,﹣3),且∠OCB=60°,点P是直线l上一动点,连接AP,则的最小值是 .
8.如图,在中,,,半径为的经过点,是圆的切线,且圆的直径在线段上,设点是线段上任意一点不含端点,则的最小值为 .
9.如图,△ABC中,∠BAC=75°,∠ACB=60°,AC=4,则△ABC的面积为 ;点D,点E,点F分别为BC,AB,AC上的动点,连接DE,EF,FD,则△DEF的周长最小值为 .
10.如图,▱中,,,为边上一点,则的最小值为 .
11.如图,在平面直角坐标系中,一次函数分别交x轴、y轴于A、B两点,若C为x轴上的一动点,则2BC+AC的最小值为 .
12.如图,在△ABC中,AB=AC=4,∠CAB=30°,AD⊥BC,垂足为D,P为线段AD上的一动点,连接PB、PC.则PA+2PB的最小值为 .
13.∠AOB=30°,OM=2,D为OB上动点,求MDOD的最小值.
14.如图,矩形的顶点、分别在、轴的正半轴上,点的坐标为,一次函数的图象与边、、轴分别交于点、、,,并且满足,点是线段上的一个动点.
(1)求的值;
(2)连接,若的面积与四边形的面积之比为,求点的坐标;
(3)求的最小值.
15.如图,在平面直角坐标系中,直线l1:y=x+和直线l2:y=﹣x+b相交于y轴上的点B,且分别交x轴于点A和点C.
(1)求△ABC的面积;
(2)点E坐标为(5,0),点F为直线l1上一个动点,点P为y轴上一个动点,求当EF+CF最小时,点F的坐标,并求出此时PF+OP的最小值.
16.如图1,已知正方形ABCD,AB=4