中考总复习 线段最值问题的方法技巧 讲义(无答案) 2023—2024学年人教版九年级数学下册

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中考总复习 线段最值问题的方法技巧 讲义(无答案) 2023—2024学年人教版九年级数学下册

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线段最值问题的方法技巧
模型介绍:几何最值中比较常见的是线段最值与线段和差最值,主要来源于两个公理,一是两点之间线段最短,二是垂线段最短,由这两个公理衍生出一些基本定理和基本图形.
常用到的定理是:三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边.
解题思路:利用平移、对称或旋转来变换线段和点的位置, 使动点变定点, 或找出动点的运动轨迹 ( 经常在某直线或某圆周上) ,使之符合基本定理或基本图形来求线段最值或线段和差最值.
类型 1 平移变换
方法技巧 基本型
平移变换 线段AB平移,注意线段AB不能发生旋转,与定点或动点(一般情况下在直线上移动)之间连线组成线段和差最值,利用平行四边形的对边平行且相等来变换线段的位置.
例1、如图,已知直线,点A,B分别在直线b,c 上,且 C,D是平面内的两点, 若求的最小值.
练习题
1、如图,OA 是⊙O的半径,,B是⊙O上一动点,过点B作且(点C 在点B 的上方),连接 DC,求DC的最小值和最大值.
2、如图,直线,且两条平行线间的距离是2,C是直线b,c外一点,且点 し均且线c的距离 ,点A,B分别在直线b,c上,且AB与直线b所夹的锐角是,E是直线c上一点, ,且过点E的直线EF与直线c 所夹的锐角是,M是EF上一点,连接 AM,求AM的最小值.
类型 2 对称变换
方法技巧 基本型
对称变换 一个点或多个点在同一条直线上移动或在不同直线上移动,利用垂直平分线上的点到线段两端点的距离相等来变换线段的位置.
例1、如图,P是直线l上任意一点,A,B是直线l上方的两点,A,B两点到直线l 的距离分别是 1,4即,已知 求的最小值.
练习题
1、如图,P 为AB 的中点,顶点为 P 且在AB 上方的两条射线PM,PN形成的夹角 C是PM 上一点,D是PN上一点,且求 CD的最大值.
2、如图,在矩形ABCD和矩形CEFG中,E是DC上一点,G是BC上一点M是BC上一动点,连接 AM,N是AM的中点,连接ND,NF,求D的最大值.
3、问题提出
(1)如图1,点A,B分别在直线l的两侧,分别过点A,B作直线l的垂线,垂足分别为M,N,AM=2,BN=3,MN=5,P是直线l上一点,求PA+PB的最小值.
问题探究
(2)如图2,点A,B分别在直线l的同一侧,分别过点A,B作直线l的垂线,垂足分别为M,N,AM=3,BN=4,MN=7,P是直线l上一点,求PA+PB的最小值.
问题解决
(3)如图3,某市进行河滩治理,将原来一条废弃的小河通过规划后建成一条集旅游、休闲、餐饮于一体的景点.如图,OM,ON是两条互相垂直的旅游大道,A,B是位于河中的两座休闲小岛,且岛A与OM的距离为20m,与ON的距离为30m,岛B与OM的距离为40m,与ON的距离为20m.现计划在旅游大道OM处选一点P,修建桥梁PA,PB,通往A,B两岛,并修建桥梁AB,将A,B两岛连起来,计算所修建的所有桥梁的最短长度.(结果保留根号)
类型3 旋转变换
方法技巧 基本型
旋转变换 通过旋转变换,把由三角形内一点发出的三条线段(星型线) 转化为两定点之间的折线(化星为折),再利用“两点之间,线段最短”求最小值(化折为直).
例1、问题提出:
如图1,△ABC是边长为1 的等边三角形,P 为△ABC 内部一点,连接 PA,PB,PC,求 PA+PB+PC 的最小值.
方法分析:
通过旋转,可把所求问题中的 PA,PB,PC 由分散变为集中,再利用“两点之间,线段最短”求最小值.
问题解决:
如图 2,将△BPA绕点B逆时针旋转60°至,过点作交CB的延长线于点E, 连接设与AB相交于点D,易知∠ABC=120°,由知为等边三角形,因此,故PA+PB+PC=P'A'+P'P+PC,当点P,C共线时,PA+PB+PC最小,最小值是,的长,再在Rt△A'BE 和中解直角三角形,即可求出的长.
学以致用:
(1)如图3,在△ABC 中,∠BAC=30°,AB=4,CA=3,P 为△ABC 内部一点,连接 PA,PB,PC,则 PA+PB+PC 的最小值为 ;
(2)如图4,在△ABC中,∠BAC=45°,AB=2 ,CA=3,P为△ABC 内部一点,连接 PA,PB,PC,则的最小值为 .
练习题
【问题背景】
数学活动小组在学习《确定圆的条件》时,曾遇到这样一个问题:如图1,草原上有三个放牧点,要修建一个牧民定居点,使得定居点到三个放牧点的距离相等,那么如何确定定居点的位置?
(1)请用无刻度的直尺和圆规在图2中画出定居点O的位置,使点O到点A,B,C的距离相等.(不写作法,保留作图痕迹)
【问题探索】
聪明的小智在解决这个问题之后,继续提出新的问题,如图3,在平面内是否存在一点P,使点P到△ABC三个顶点的距离之和最小?
通过不断探究,小智发现可以借助旋转的思想解决这个问题,如图4,把△APC 绕点A逆时针旋转 60°,得到△AP'C',连接 PP',可知△APP′为等边三角形,因此 PA+PB+PC=PP'+PB+P'C',由两点之间,线段最短,可知PA+PB+PC 的最小值即为点B,P,P′,C′共线时线段BC′的长.
【类比探究】
(2)如图5,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=1,∠ABC=30°,点P为△ABC 内一点,连接AP,BP,CP,求PA+PB+PC 的最小值.
【实际应用】
(3)如图6,现要在矩形公园ABCD内,选择一点P,从点P铺设三条输水管道PB,PC,PE,要求PE⊥AD.若AB=4,BC=6,请直接写出输水管道长度的最小值.

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