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数 学
河北
二轮专项突破
1
小专题培优8 点圆、线圆最值模型
一、小专题培优
(2025.23)
问题 已知平面内一定点A和☉O上一动点P,☉O的半径为r,OA=
d,求A,P两点之间距离的最值
情况 图示 最小值 最大值
点A在圆内 当点P在OA的延长线上(即点P1处)时,AP取得最小值r-d 当点P在AO的延长线上(即点P2处)时,AP取得最大值r+d
情况 图示 最小值 最大值
点A在圆上 当点P与点A重合时,AP取得最小值0 当点P在AO的延长线上(即点P2处)时,AP取得最大值r+d
情况 图示 最小值 最大值
点A在圆外 当点P在OA上(即点P1处)时,AP取得最小值d-r 当点P在AO的延长线上(即点P2处)时,AP取得最大值r+d
例1 如图,正方形ABCD的边长为4,点P是以AB为直径的半圆O上一
点,则CP的最小值为 .
2 -2
【解析】连接OP,OC,OC交半圆O于点P'.∵OB= AB=2,∴ 在Rt△OBC中,OC= 2 .∵CP≥OC-OP,∴CP≥2 -2,当点P与点P'重合时,CP取得最小值2 -2.
针对训练1 如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,D是边BC的中点,以
D为圆心,BD长为半径作☉D,E是☉D上一点,若AB=12,BC=10,
则AE的最小值为 ,最大值为 .
8
18
【解析】当A,E,D三点在一条直线上时,线段AE的长取得最值.∵BC=10,D是边BC的中点,∴BD=5.∵∠ABC=90°,∴AD= =13.当点A,E在BC的同侧时,AE有最小值,最小值为AD-DE=13-5=8;当点A,E在BC的异侧时,AE有最大值,最大值为AD+DE=13+5=18.
类型 圆上一动点、圆心与圆外一定点连线的夹角 圆上两动点与圆外一定点的连线的夹角
图示 →
P是☉O上的动点,A是☉O外的定点 →
P,Q是☉O上的动点,A是☉O外的定点
结论 当AP与☉O相切时,∠PAO最大 当AP,AQ都与☉O相切时,∠PAQ最大
例2 如图,☉O的半径为2,点A在圆外,且OA=4,P是☉O上的动
点,则∠PAO的度数最大为 °,此时AP的长为 .
30
2
【解析】分析可知,当AP与☉O相切时,∠PAO的度数最大,连接OP,此时∠APO=90°.∵OP=2,OA=4,∴ sin ∠PAO= = ,AP= =2 ,∴∠PAO=30°.
问题 已知☉O与直线l,M是☉O上一动点,☉O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d,求点M到直线l的距离的最值
情况 图示 最小值 最大值
直线l与☉O相离 过点O作直线l的垂线,交☉O于点M1,当点M运动到点M1的位置时,点M到直线l的距离取得最小值d-r 过点O作直线l的垂线,其反向延长线交☉O于点M2,当点M运动到点M2的位置时,点M到直线l的距离取得最大值d+r
情况 图示 最小值 最大值
直线l与☉O相切 连接OP,当点M与点P重合时,点M到直线l的距离取得最小值0 连接PO并延长,交☉O于点M2,当点M运动到点M2的位置时,点M到直线l的距离取得最大值2r
情况 图示 最小值 最大值
直线l与☉O相交 当点M为直线l与☉O的交点(即点M1和M1'处)时,点M到直线l的距离取得最小值0 过点O作直线l的垂线,
其反向延长线交☉O于点M2,当点M运动到点M2的位置时,点M到直线l的距离取得最大值d+r
【技巧点拨】若N是直线l上的动点,则MN也在此处取得最小值,此时点N的位置为点O到直线l的垂线的垂足
例3 如图,等边三角形ABC的边长为4,☉C的半径为 ,P为AB上一
动点,过点P作☉C的切线PQ,切点为Q,则PQ的最小值为 .
3
【解析】如解图,连接CQ,CP,过点C作CH⊥AB于点H. ∵PQ是☉C的切线,∴CQ⊥PQ,PQ= = ,当CP⊥AB时,CP最小,PQ取最小值.∵△ABC为等边三角形,∴∠B=60°,∴CH=BC· sin B=2 ,∴PQ的最小值为 =3.
针对训练2 (2025邯郸丛台区校级模拟)如图,直径为2的半圆O与
Rt△ABC的边AC相切,圆心O在边AB上,若∠C=90°,AC=6,BC
=8,P,Q分别是BC与半圆O上的动点,则PQ的最大值和最小值之积
是( B )
B
A. B. C. D.
【解析】如解图,设半圆O与Rt△ABC的边AC相切于
点D,连接OD,过点O作OF⊥BC于点F,交半圆O
于点E. ∵∠C=90°,AC=6,BC=8,∴AB=
=10.∵直径为2的半圆O与Rt△ABC的边
AC相切于点D,∴OD⊥AC,OD=1,∴△ADO∽
△ACB,∴ = = ,∴AO= ,∴BO= .∵OF⊥BC,∴△BOF∽△BAC,∴ = = ,∴OF= ,当点P与点F重合,点Q与点E重合时,PQ有最小值,最小值为 -1= ,根据圆外的点到圆上的点距离最大时,需经过圆心,∴当点P与点B重合,且点Q也在线段AB上时,PQ取得最大值 +1= ,∴PQ的最大值和最小值之积为 × = .
16
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