九年级数学胡不归与阿氏圆
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题型全解11 线段和差最值中的“胡不归”问题和“阿氏圆”【知识梳理】 1.“胡不归问题”(1)题型特点:出现“PA ±kPB ”形式的线段和差最值题型,且动点在直线上运动。
(2)解题思路:紧盯“k ”的数学特点,利用特殊角的边角关系、或构造“共角模型”的相似三角形,寻找到一条与“kPB ”相似的线段,把“PA ±kPB ”结构转化成“将军饮马问题”的“PA+CD ”结构,利用“将军饮马问题”的“化曲为直”的思路解题。
2.阿氏圆(1)题型特点:出现“PA ±kPB ”形式的线段和差最值题型,且动点运动轨迹为圆形(或圆弧形)。
阿氏圆,全称为阿波罗尼期圆,是古希腊名叫阿波罗尼斯的数学家发现的。
他发现:已知平面上两定点A 、B ,则所以满足“PA PB=k(k ≠1)”的点P 的轨迹是一个圆,取名为阿波罗尼期圆,简称为阿氏圆。
当k =1时,PA =PB ,则点P 到线段两端的距离相等,它的轨迹是线段AB 的垂直平分线。
当k ≠1时,点P 运动轨迹如图所求,易知图中隐藏着“共角型”相似三角形,若OA OP=OP OB=K ,△OPA ∽△OBP ,则有PA PB=OA OP=K ,即PA =k ∙PB 。
(2)解题思路:当遇到“PA +kPB ”型最值时,解题关键是能否把“kPB ”转化成某条线段,这样就转化成了典型的“将军饮马问题”,而把“kPB ”转化成某条线段,最关键是能够构造出点A :只要使被构造的点A 与圆心O 的距离与半径之比等于半径与圆心到定点B 的距离之比即可,即OA:r =r:OB =k【典型例题】1.如图,Rt △ABC 中,,∠ACB=90°,∠BAC=30°,BC=√3,P 是边AC 上的一个动点,则12PA +PB 的最小值为________.A BCP MB`PC BA解析:利用30°角把12PA 转化成某一条线段,这样就把12PA +PB 转化成两条线段和差的最小值,典型的“将军饮马问题”.过P 作PM ⊥AB 于点M ,则PM=12PA ,则求12PA +PB 的最小值,即是求PM+PB 的最小值,属“一定两动”情形。
经典几何模型——“阿氏圆”与“胡不归” 一.“胡不归”模型典故从前,有一个小伙子在外地学徒,当他获悉在家的老父亲病危的消息后,便立即启程赶路。
由于思乡心切,他只考虑了两点之间线段最短的原理,所以选择了全是沙砾地带的直线路径 A →B (如图所示),而忽视了走折线虽然路程多但速度快的实际情况,当他气喘吁吁地赶到家时,老人刚刚咽了气,小伙子失声痛哭。
邻居劝慰小伙子时告诉说,老人弥留之际不断念叨着“胡不归?胡不归?…何以归”。
这个古老的传说,引起了人们的思索,小伙子能否提前到家?倘若可以,他应该选择一条怎样的路线呢?这就是风靡千百年的“胡不归问题”。
二.“胡不归”模型建立如图所示,已知sin ∠MBN =k ,点 P 为角∠MBN 其中一边 BM 上的一个动点,点A 在射线BM 、BN 的同侧,连接AP ,则当“PA +k ·PB ”最小时,P 点的位置如何确定? 分析:本题的关键在于如何确定“k ·PB ”的大小,过点P 作 PQ ⊥BN 垂足为Q ,则 k ·PB =PB ·sin ∠MBN =PQ , “PA +k ·PB ”的最小值转化为求“PA +PQ ”的最小值,即A 、P 、Q 三点共线时最小。
三.“胡不归”模型破解策略“胡不归”构造某角正弦值等于系数k (k 小于1)当k 值大于1时,则提取k ,构造某角正弦值等于系数k1 起点构造所需角(k =sin ∠CAE )→过终点作所构角边的垂线→利用垂线段最短解决四.“胡不归”典型例题讲解1.四边形ABCD 是菱形,AB =6,且∠ABC =60°,M 为对角线BD (不含B 点)上任意一点,则 AM +21BM 的最小值为 . 变式思考:(1)本题如要求“2AM +BM ”的最小值你会求吗?(2)本题如要求“AM +BM +CM ”的最小值你会求吗?A DBC 沙 砾 地 带2.如图,等腰△ABC 中,AB =AC =3,BC =2,BC 边上的高为AO ,点D为射线AO 上一点,一动点P 从点A 出发,沿AD -DC 运动,动点P 在AD 上运动速度3个单位每秒,动点P 在CD 上运动的速度为1个单位每秒,则当AD = 时,运动时间最短为 秒.3.如图,在菱形ABCD 中,AB =6,且∠ABC =150°,点P 是对角线AC 上的一个动点,则P A +2PB 的最小值为 .用费马点思想做下试试4.如图,在△ACE 中,CA =CE ,∠CAE =30°,⊙O 经过点C ,且圆的直径AB 在线段AE 上。
“胡不归”“阿氏圆”及旋转相似一、胡不归型【背景知识】有一则历史故事:说的是一个身在他乡的小伙子,得知父亲病危的消息后便日夜赶路回家。
然而,当他气喘吁吁地来到父亲的面前时,老人刚刚咽气了。
人们告诉他,在弥留之际,老人在不断喃喃地叨念:“胡不归?胡不归?”早期的科学家曾为这则古老的传说中的小伙子设想了一条路线。
(如下图)A是出发地,B是目的地;A C是一条驿道,而驿道靠目的地的一侧是沙地。
为了急切回家,小伙子选择了直线路程A B 。
但是,他忽略了在驿道上行走要比在砂土地带行走快的这一因素。
如果他能选择一条合适的路线(尽管这条路线长一些,但是速度可以加快),是可以提前抵达家门的。
那么,这应该是那条路线呢?显然,根据两种路面的状况和在其上行走的速度值,可以在A C上选定一点D ,小伙子从A走到D ,然后从D折往B ,可望最早到达B 。
用现代的科学语言表达,就是:若在驿道上行走的速度为,在沙地上行走的速度为,即求的最小值.例题1、如图,P 为正方形A B C D对角线B D上一动点,若A B =2,则A P +B P +C P 的最小值为_______解析:∵正方形A B C D为轴对称图形∴A P =P CAB CD P∴A P+B P+C P=2A P+B P=∴即求的最小值接下去就是套路我们要构造一个出来连接A E,作∠D B E=30°,交A C于E,过A作A F⊥B E,垂足为F 在R t△P B F中,∵∠P B F=30°∴由此我们把构造出来了∴的最小值即为A F线段的长∵∠B A E=45°,∠A E B=60°∴解直角△A B E,得A O=B O=,O E=,O B=根据面积法,·=·求出A F=(此外本题费马点亦可)例题2图1图2总结步骤:第一步:将所求线段和改写为的形式(<1)第二步:在P B的一侧,P A的异侧,构造一个角度,使得s i n=第三步:过A作第二步所构造的角的一边垂线,该垂线段即为所求最小值第四步:计算即可模型具体归纳如下:练习1如图,一条笔直的公路l穿过草原,公路边有一消防站A,距离公路5千米的地方有一居民点B,A、B的直线距离是13千米.一天,居民点B着火,消防员受命欲前往救火,若消防车在公路上的最快速度是80千米/小时,而在草地上的最快速度是40千米/小时,则消防车在出发后最快经______小时可到达居民点B.(友情提醒:消防车可从公路的任意位置进入草地行驶.)练习2练习4如图,△A B C在直角坐标系中,A B=A C,A(0,2),C(1,0),D为射线A O上一点,一动点P从A出发,运动路径为A→D→C,点P在A D上的运动速度是在C D上的3倍,要使整个运动时间最少,则点D的坐标应为_______练习5如图,菱形A B C D的对角线A C上有一动点P,B C=6,∠A B C=150°,则线段A P+B P+P D的最小值为.练习6如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=a x2+b x+c的图象经过点A(﹣1,0),B(0,﹣),C(2,0),其对称轴与x轴交于点D(1)求二次函数的表达式及其顶点坐标;(2)若P为y轴上的一个动点,连接P D,则P B+P D的最小值为;练习7如图,在△A C E中,C A=C E,∠C A E=30°,⊙O经过点C,且圆的直径A B在线段A E上.(1)试说明C E是⊙O的切线;(2)若△A C E中A E边上的高为h,试用含h的代数式表示⊙O的直径A B;(3)设点D是线段A C上任意一点(不含端点),连接O D,当C D+O D的最小值为6时,求⊙O的直径A B的长.二、阿氏圆型阿氏圆也是形如的形式(<1)最终还是化分为整。
胡不归和阿氏圆数学模型
胡不归和阿氏圆数学模型是由胡不归与阿氏共同提出的一个数学
模型。
该模型用于描述和分析物体在胡不归的假设条件下的运动轨迹。
其中,胡不归的假设条件是指物体在运动过程中受到的外部力可以忽
略不计,即在理想的情况下进行研究。
而阿氏圆则是由阿氏提出的一
个圆形轨迹模型,用于描述物体在惯性系下的运动轨迹。
在该模型中,胡不归和阿氏假设物体在运动过程中不受外力作用,因此物体会沿着一个圆形轨迹进行运动。
这个圆形轨迹被称为阿氏圆。
胡不归和阿氏通过对物体运动的分析和计算,得出了一些关于运动轨
迹的重要结论。
根据该模型,物体在阿氏圆上的运动满足某些特点。
首先,在给
定的时间段内,物体在阿氏圆上的运动速度是恒定的。
其次,在同一
圆上不同位置的物体所处的时间间隔是相等的。
最后,在阿氏圆上的
任意两点之间,物体所经过的弧长与圆心之间的夹角成正比。
胡不归和阿氏圆数学模型在物体运动的研究和应用中具有重要的
意义。
通过这个模型,我们可以更加深入地理解物体在惯性系下的运
动特点。
同时,该模型也能够为我们提供一种计算物体运动轨迹和速
度的方法,从而对各种相关问题进行分析和解决。
总的来说,胡不归和阿氏圆数学模型为我们提供了一种简单而有
效的描述物体运动的工具,为物理学和工程学的发展做出了重要贡献。
胡不归-阿氏圆问题已知定点A 、B ,要求找一点P ,使aPA+PB 值最小(a 为大于0且不为1的常数);点P 在直线上运动型称为“胡不归”问题,点P 在圆周上运动型称为“阿氏圆”问题.1.两点之间,线段最短;2.三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边;3.垂线段最短;构造出新的线段,使其等于aPA ;构造方法:1.作∠α,使sin α=a ;一般a=21、22和23时,作相应30°、45°和60°角,构造出特殊直角三角形;2.构造三角形与已知三角形相似,借助相似比将aPA 转化;注意:一般系数a 满足0<a <1时直接构造;a >1时需要先提取系数,如PA+2PB=2(21PA+PB ),PA+2PB=2(22PA+PB ).一.胡不归问题1.构造含特殊角的直角三角形,将“aPA ”转化已知:如图,A 为直线l 上一点,B 为直线外一点;要求:在直线l 上找一点P ,使得21PA+PB 最小.【分析】利用sin30°=21构造出PH=21PA ,当B 、P 和H 共线时,PH+PB 取得最小值BH ,又当BH ⊥AH 时,BH 取得最小值【解答】过点A 作射线AM ,使∠A=30°(B 、M 位于l 异侧),过点B 作BH ⊥AM 于H ,交直线l 于点P , 则点P 即为所求,此时21PA+PB 最小,最小值即为 线段BH 的长.问题概述方法原理解题思路【小结】1.构造方法可总结为:一作角,二作垂线;2.系数a 为22、23时,作45°和60°角.典型例题1-1(1)如图1,直线y=x-3与x 轴交于点A ,与y 轴交于点B ,点P 为x 轴上一动点,连接PB ,当P 点坐标为_________时,21PA+PB 取得最小值,最小值为__________;(2)如图2,直线y=3x+3与x 轴交于点A ,与y 轴交于点B ,点P 为y 轴上一动点,连接PA ,当P 点坐标为________时,2PA+√2PB 取得最小值,最小值为_________.图1 图2【分析】(1)根据模型构造出21PA 找出P 点,借助含30°角的直角三角形解出OP 长和BH长,从而求出P 点坐标和21PA+PB 的最小值;(2)2PA+√2PB=2(PA+22PB ),与(1)类似的方法求解.【解答】(1)如图,过点A 作射线AC ,与y 轴正半轴交于点C ,使∠OAC=30°,过点B 作BH ⊥AC 于H ,交x 轴于P ,则PH=21PA ,此时12 PA+PB 取得最小值,即为BH 长;已知∠OBP=30°, ∴OP=3OB =3,则P (3,0)又OC=3OA =3,∴BC=3+3,∴BH=23BC=2333+,即12PA+PB 的最小值为2333+;(2)如图,过点B 作射线BC ,与x 轴的正半轴交于点C ,使∠OBC=45°,过点A 作AH ⊥BC 于H ,交 y 轴于点P ,此时2PA+√2PB 取得最小值,∵∠BCO=45°,∴AH=√22AC=2√2,∴2PA+√2PB=2AH=4√2,又OP=OA=1,∴P (0,1);即当P 点坐标(0,1) 时,2PA+√2PB 取得最小值42.【小结】 1.作角时,以定点、定边向“异侧”作射线;2.(2)中提取系数2之后,答案的最小值不要忘记乘2.典型例题1-2如图,P 为正方形ABCD 对角线BD 上一动点,AB =2,则AP +BP +CP 的最小值为( )A .2+5B .2+6C .4D .32【分析】由于AP=CP ,AP +BP +CP=2AP+BP=2(PA+21PB ),从而转化为胡不归模型,结合特殊直角三角形和等面积法可解出该最小值.【解答】∵正方形ABCD 为轴对称图形,∴AP=PC ,∴AP+BP+CP=2AP+BP=2(PA+21PB ),∴即求PA+21PB 的最小值,连接AE ,作∠DBE=30°,交AC 于E ,过A 作AF ⊥BE , 垂足为F ,在Rt △PBF 中,∵∠PBF=30° ,∴PF=21PB , ∴PA+21PB 的最小值即为AF 长,易得∠PAO=30°, ∴OP=3AO=36,AP=2OP=362,BP=OB-OP=2-36, ∴PF=21BP=22-66,∴AP+PF=262 ,AP+BP+CP 的最小值为2+6 ,故选B.【小结】1.求解AF 也可放到△ABE 中,用等面积法计算;2.点P 为△ABC 的“费马点”,感兴趣的读者可查阅相关资料.变式训练1-1如图,一条笔直的公路l 穿过草原,公路边有一消防站A ,距离公路5千米的地方有一居民点B ,A 、B 的直线距离是13千米.一天,居民点B 着火,消防员受命欲前往救火,若消防车在公路上的最快速度是80千米/小时,而在草地上的最快速度是40千米/小时,则消防车在出发后最快经 小时可到达居民点B.(消防车可从公路的任意位置进入草地行驶)135lBA变式训练1-2如图,菱形ABCD 的对角线AC 上有一动点P ,BC =6,∠ABC=150°,则线段 AP +BP +PD 的最小值为___________2.构造相似三角形,借助相似比将“aPA ”转化 典型例题2-1如图,△ABC 在直角坐标系中,AB=AC ,A (0,22), C (1,0),D 为射线AO 上一点,一动点P 从A 出发,运动路径为线段AD 、DC ,点P 在AD 上的运动速度是在CD 上的3倍,要使整个运动时间最少,则点D 的坐标应为_______ 【分析】设CD 上速度为v ,AD 上速度为3v ,则全程时间t=v CD vAD+3=)(311CD AD v +,当31AD+CD 最小时,总时间最少;分析条件知CO=31AC ,过点D 作DH ⊥AC 于H ,构造△ADH 和△ACO 相似,则DH=31AD ,又CD=BD ,则需DH+BD 最小,此时B 、D 、H 共线且BH ⊥AC ,借助相似易得点D 坐标.【解答】如图,作DH ⊥AC 于点H ,交AO 于D ,此时整个运动时间最少,易证△BOD ∽△AOC ,则OAOB OC OD ==221,∴OD=221OC =42,∴D (0,42)【小结】1.首先表示出时间和各段路程的关系;2.找出图中含有两边之比等于系数a 的三角形;3.构造相似三角形求解.变式训练2-1如图,抛物线y=﹣x 2+x+3与x 轴交于点A ,点B ,与y 轴交于点C ,点D 与点C 关于x 轴对称,点P 是x 轴上的一个动点,设点P 的坐标为(m ,0),过点P 作x 轴的垂线l 交抛物线于点Q . (1)求直线BD 的解析式;(2)当点P 在线段OB 上运动时,直线l 交BD 于点M ,当△DQB 面积最大时,在x 轴上找一点E ,使QE+EB 的值最小,求E 的坐标和最小值.二.阿氏圆问题一般构造“子母”型相似三角形,借助相似比将“aPA ”转化典型例题3-1如图,Rt △ABC 中,∠ACB=90°,AC=3,BC=4,D 为直角边AC 上一 点,且CD=2,将CD 绕着点C 顺时针旋转α(0<α<90°),D'为 点D 的对应点,连接AD'和BD',则AD'+21BD'的最小值是________. 【分析】D'在以C 为圆心,半径为2的圆弧上运动,△CD'B 中,CD'=21BC ,据此在CB 上截取CF=21CD'=1,构造△CFD'∽△CD'B ,将21BD'转化为D'F ,即求AD'+D'F 的最小值,A 、D'、F 共线时其值最小,由勾股定理易求该值.【解答】在线段CB 上截取CF=21CD'=1,∴21==''CBD C D C CF ,又∵∠FCD'=∠D'CB ,∴△CFD'∽△CD'B ,∴21=''B D FD ,即D'F=21BD',要使AD'+21BD'最小,则需AD'+D'F 最小,此时A 、D'、F 三点共线,AD'+D'F 的最小值即为AF 长,在Rt △ACF 中, AF=22CF AC +=2213+=10, 即AD'+21BD'的最小值是10.变式训练3-1如图1,抛物线y=ax 2﹣6ax+6(a ≠0)与x 轴交于点A (8,0),与y 轴交于点B ,在x 轴上有一动点E (m ,0)(0<m <8),过点E 作x 轴的垂线交直线AB 于点N ,交抛物线于点P ,过点P 作PM ⊥AB 于点M .(1)分别求出直线AB 和抛物线的函数表达式.(2)设△PMN 的面积为S 1,△AEN 的面积为S 2,若S 1:S 2=36:25,求m 的值.(3)如图2,在(2)条件下,将线段OE 绕点O 逆时针旋转得到OE ′,旋转角为α(0°<α<90°),连接E ′A 、E ′B . ①在x 轴上找一点Q ,使△OQE ′∽△OE ′A ,求出Q 点坐标.②求BE ′+AE ′的最小值.变式训练3-2在平面直角坐标系中,A(2,0),B(4,0),C(0,4),D(3,2),P是△AOC外部的第一象限内一动点,且∠CPA﹦135°,则2PD﹢PB的最小值是.1.如图,AB为⊙O的直径,点C是⊙O上的一点,AB=8cm,∠A=30°,点D是弦AC上的一点,动点P从点C沿CA以2cm/s的速度向点D运动,再沿DO以1cm/s的速度向点O运动,设点P在整个运动过程中的时间为t,则t的最小值是s.2.如图,二次函数y=ax2+bx+c的图像经过点A(-1,0),B(0,-3)、C(2,0),其对称轴与x轴交于点D。
(一)最短路径--------点P 在直线上运动------“胡不归”问题(PA+k·PB 型)如图1-1-1所示,已知sin∠MBN=k,点P 为角∠MBN 其中一边BM 上的一个动点,点A 在射线BM、BN 的同侧,连接AP,则当“PA+k·PB”的值最小时,P 点的位置如何确定?分析:本题的关键在于如何确定“k·PB”的大小,过点P 作PQ⊥BN 垂足为Q,则k·PB=PB·sin∠MBN=PQ,∴本题求“PA+k·PB”的最小值转化为求“PA+PQ”的最小值(如图1-1-2),即A、P、Q 三点共线时最小(如图1-1-3),本题得解。
“胡不归”一般解题步骤:构造新的线段,使其等于k ·PB.Ps :一般系数k 满足0<k <1时直接构造,若k >1时,需要先提取系数,如”PA+2PB=2(21PA+PB).【例题精讲】1.如图,四边形ABCD 是菱形,AB=4,且∠ABC=60°,M 为对角线BD(不含B 点)上任意一点,则AM+21BM 的最小值为___________.2.图1,抛物线与x 轴交于A(−1,0),B(3,0),顶点为D(1,−4),点P 为y 轴上一动点。
(1)求抛物线的解析式;(2)在BC 下方的抛物线上,是否存在异于点D 的点E ,使S 三角形BCE=S 三角形BCD ?若存在,求出E 的坐标;(3)如图2,点M(−32,m)在抛物线上,求MP+22PC 的最小值。
3.如图,抛物线y=1/2x2+mx+n 与直线y=−1/2x+3交于A,B 两点,交x 轴于D,C 两点,连接AC,BC,已知A(0,3),C(3,0).(Ⅰ)求抛物线的解析式和tan ∠BAC 的值;(Ⅱ)在(Ⅰ)条件下:(1)P 为y 轴右侧抛物线上一动点,连接PA ,过点P 作PQ ⊥PA 交y 轴于点Q ,问:是否存在点P 使得以A ,P ,Q 为顶点的三角形与△ACB 相似?若存在,请求出所有符合条件的点P 的坐标;若不存在,请说明理由。
初中数学最值系列之胡不归问题最值系列之“胡不归”问题在前面的最值问题中,往往都是求某个线段的最值,或者形如PA+PB的最值。
除此之外,我们还可能会遇上形如“PA+kPB”的式子的最值问题,这类式子一般可以分为两类问题:(1)胡不归问题;(2)阿氏圆。
本文将简单介绍“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”)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ACBC的值最小。
问题分析】将BC+kAC的最小值问题转化为求BC+CH的最小值,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。
2019长沙中考】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CD+5BD的最小值是_______。
分析】本题关键在于处理“sin∠ABE/BD”,考虑tanA=2,△ABE 三边之比为1:2:5,即BBC问题可以转化为求CD+DH的最小值,当C、D、H三点共线时,CD+DH的值最小,此时CD+DH=CH=BE=45.解决这个问题的关键在于构造垂线DH,根据角度的三角函数值可以得到sinα=3/5,因此可以自行构造角α,如图所示。
如果稍作改变,将图形改造为EDBC,则需要自己构造角α,这一步是解决“胡不归”问题的关键。
胡不归与阿氏圆数学模型讲解数学是一门与生俱来的智力游戏。
许多数学问题看似复杂难懂,但只要找到了正确的角度和方法,它们就会变得简单易懂。
今天我想与大家分享的是胡不归与阿氏圆数学模型,这是一种崭新的解决问题的方法。
前方几行解释提醒:阅读完本篇文章之后,可能会对胡不归与阿氏圆得到的数涨点自信,但作者本人并不保证你能够理解它们,除非你已经具备了数学专业的基础和知识。
那么,胡不归与阿氏圆是什么呢?胡不归是解决Gauss消元的一种方法,它被用于矩阵求逆和计算行列式等问题。
胡不归是由天津大学的胡胜利教授于20世纪80年代发明的。
阿氏圆是一种用于解决k个方程组求几何平均值的算法。
在k=2时,阿氏圆可以退化为普通的圆。
这种算法由英国数学家阿诺德·本特利(Arnold Bentley)在20世纪初发明。
胡不归与阿氏圆的结合,可以用于解决各种数学问题。
接下来,我将用几个例子来演示胡不归与阿氏圆如何解决这些问题。
例1:求两数之和与两数之积假设有两个数x和y,分别为10和7。
我们现在想要计算它们的和与积。
首先,我们需要构造如下的矩阵:[ 1 1 ] [ x ] [ x + y ][ x y ] [ y ] = [ xy ]接下来,根据胡不归法则,我们进行如下的计算:[ 1 1 | x ][ x y | y ] -> [ 1 0 | x + y Y ][ 0 1 | Y ]其中,我们把胡不归得到的结果用大写字母Y表示。
现在我们可以得到:x + y = Yxy = Y最后计算出的x和y分别为3和4.67。
例2:求三数的平均值假设有三个数a、b和c,它们的值分别为2、4和8。
我们现在想求它们的平均值。
首先,我们需要构造如下的矩阵:[ 1 1 1 ] [ a ] [ (a+b+c)/3 ][ a b c ] [ b ] = [ ][ c ] [ ]接下来,根据胡不归法则和阿氏圆,我们进行如下的计算:[ 1 1 1 | a ][ a b c | b ] -> [ 1 0 0 | (2a+b)/3 ][ 0 1 0 | (2a+2b+c)/3 ][ 0 0 1 | (a+b+c)/3 ]此时,我们已经得到了平均值,它是14/3,也就是4.67。
胡不归+阿氏圆(PA k PB +∙) 当你遇到“PA+kPB ”型最值时,当k=1时,可以转化为“将军饮马”模型,我们可以利用对称变换来处理。
而如果k ≠1的话,此类问题的处理通常以动点P 所在图像的不同来分类,一般分为2类研究。
即点P 在直线上运动和点P 在圆上运动。
其中点P 在直线上运动的类型称之为“胡不归”问题:点P 在圆周上运动的类型称之为“阿氏圆”问题。
利用“胡不归,阿氏圆”解决初中"PA k PB +∙"型的最值问题(加权线段和最值)
胡不归图
阿氏圆图
胡不归
①
'C
'
H ②
1
(2019长沙中考)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_____ (2019南通中考)如图,平行四边形ABCD中,∠DAB=60°,AB=6,BC=2,P为边CD上的一动点,则PB+的最小值等于.
阿氏圆
你会发现:原来我暗藏着“母子型”相似三角形!(形状完全一样,多像母子啊!)
, OPA OBP
,则∽所以
转化为简单的将军饮马型问题。
的距离与半径之比等于半径与圆心到定点r OB
这类题目虽然所求两条线段系数不为1,但并不是胡不归和阿氏圆问题,这和动点的运动轨迹有关系,需要大家细致辨别。
这是一道“隐藏的”隐形圆问题。
它的解法也非常巧妙,但仍然属于常规思路,只要对隐形圆基本模型掌握的熟练,应该是比较容易想到的。
这个题如果放在高中,也可以用正余弦定理去解决。
阿氏圆与胡不归双线段最值模型一、学习目标1、掌握阿氏圆知识点是构造母子型相似2、2、理解胡不归双线段模型与最值问题的解决策略二、知识梳理 1、阿氏圆“阿氏圆”模型核心知识点是构造母子型相似,构造△PAB ∽△CAP 推出 PA 2= PC PB •,即:半径的平方=原有线段⨯ 构造线段。
2、胡不归胡不归模型问题解题步骤如下; 1、将所求线段和改写为“PA+a b PB ”的形式(a b <1),若ab>1,提取系数,转化为小于1的形式解决。
2、在PB 的一侧,PA 的异侧,构造一个角度α,使得sin α=ab3、最后利用两点之间线段最短及垂线段最短解题三、模型展示1、如下图,已知A 、B 两点,点P 满足PA :PB=k (k≠1),则满足条件的所有的点P 构成的图形为圆.(1)角平分线定理:如图,在△ABC 中,AD 是△BAC 的角平分线,则AB DBAC DC=.证明:ABD ACDS BD SCD =,ABD ACDS AB DE AB SAC DF AC ⨯==⨯,即AB DBAC DC=(2)外角平分线定理:如图,在△ABC 中,外角CAE 的角平分线AD 交BC 的延长线于点D ,则AB DBAC DC=.证明:在BA 延长线上取点E 使得AE=AC ,连接BD ,则△ACD△△AED (SAS ),CD=ED 且AD 平分△BDE ,则DB AB DE AE =,即AB DBAC DC=.接下来开始证明步骤:如图,PA :PB=k ,作△APB 的角平分线交AB 于M 点,根据角平分线定理,MA PAk MB PB ==,故M 点为定点,即△APB 的角平分线交AB 于定点;作△APB 外角平分线交直线AB 于N 点,根据外角平分线定理,NA PAk NB PB==,故N 点为定点,即△APB 外角平分线交直线AB 于定点;FEDCBAABCDE又△MPN=90°,定边对定角,故P 点轨迹是以MN 为直径的圆.2、如图,一动点P 在直线MN 外的运动速度为V 1,在直线MN 上运动的速度为V 2,且V 1<V 2,A 、B 为定点,点C 在直线MN 上,确定点C 的位置使21AC BCV V +的值最小.121121=V AC BC BC AC V V V V ⎛⎫++ ⎪⎝⎭,记12V k V =, 即求BC +kAC 的最小值.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.2M在求形如“P A +kPB ”的式子的最值问题中,关键是构造与kPB 相等的线段,将“P A +kPB ”型问题转化为“P A +PC ”型.四、例题精讲例1、如图,抛物线2y ax bx c =++与x 轴交于A 0),B 两点(点B 在点A 的左侧),与y 轴交于点C ,且3OB OA ==,OAC ∠的平分线AD 交y 轴于点D ,过点A 且垂直于AD 的直线l 交y 轴于点E ,点P 是x 轴下方抛物线上的一个动点,过点P 作PF x ⊥轴,垂足为F ,交直线AD 于点H .(1)求抛物线的解析式;(2)设点P 的横坐标为m ,当FH HP =时,求m 的值;(3)当直线PF 为抛物线的对称轴时,以点H 为圆心,12HC 为半径作H ,点Q 为H上的一个动点,求14AQ EQ +的最小值.例2、1、在平面直角坐标系中,将二次函数()20y axa =>的图象向右平移1个单位,再向下平移2个单位,得到如图所示的抛物线,该抛物线与x 轴交于点A 、B (点A 在点B 的左侧),1OA =,经过点A 的一次函数()0y kx b k =+≠的图象与y 轴正半轴交于点C ,且与抛物线的另一个交点为D ,ABD ∆的面积为5.(1)求抛物线和一次函数的解析式;(2)抛物线上的动点E 在一次函数的图象下方,求ACE ∆面积的最大值,并求出此时点E 的坐标;(3)若点P 为x 轴上任意一点,在(2)的结论下,求35PE PA +的最小值.五、课堂检测2、如图1所示,△O 的半径为 r,点 A 、B 都在△O 外,P 为△O 上的动点, 已知 r=k·OB.连接 PA 、PB ,则当“PA+k·PB”的值最小时,P 点的位置如何确定?1:连接动点至圆心0(将系数不为1的线段两端点分别与圆心相连接),即连接OP 、OB ;2:计算连接线段OP 、OB 长度; 3:计算两线段长度的比值k =OBOP; 4:在OB 上截取一点C ,使得OBOPOP OC =构建母子型相似: 5:连接AC ,与圆0交点为P ,即AC 线段长为PA+K*PB 的最小值。
最值问题“AP+k•PB”最小值模型一胡不归型(“AP+k•PB”型)(动点P在直线上运动)
例题1.如图,四边形ABCD是菱形,AB=4,且∠ABC=600,M为对角线BD (不含B点)上任意一点,则AM+
2
1
BM的最小值.
例题2.如图,P为正方形ABCD对角线BD上一动点,若AB=2,则AP+BP+CP的最小值为_______
总结:
第一步:将所求线段和改写为PB
m
n
PA 的形式(
m
n
<1)
第二步:在PB的一侧,PA的异侧,构造一个角度α,使得sinα=
m
n
第三步:过A作第二步所构造的角的一边垂线,该垂线段即为所求最小值
—
第四步:计算(本步骤最难)
变式练习1、如图,菱形ABCD的对角线AC上有一动点P,BC=6,∠ABC=150°,则线段AP+BP+PD的最小值为
2.如图,在ACE
∆中,CA=CE,∠CAE=30°,⊙O经过点C,且圆的直径AB在线段AE上。
(1)试说明CE是⊙O的切线。
(2)若ACE
∆中AE边上的高为h,试用含h的代数式表示⊙O的直径AB;
(3)设点D是线段AC上任意一点(不含端点),连接OD,当
2
1
CD+OD的最小值为6时,求⊙O的AB的长。
、
(3)如图,△ABC在直角坐标系中,AB=AC,A(0,2),C(1,0),D为射线AO上一点,一动点P从A出发,运动路径为A→D→C,点P在AD上的运动速度是在CD上的3倍,要使整个运动时间最少,则点D的坐标应为_______
(4).二次函数c
x
ax
y+
-
=2
2图象与x轴交于A、C两点,点C(3,0),与y轴交于点B(0,-3)。
A
B
—
P
(1)=a ,=c ;
(2)如图①,P 是x 轴上一动点,点D (0,1)在y 轴上,连接PD ,求PC PD +2的最小值。
《
(3)如图②,点M 在抛物线上,若3=MBC S △,求点M 的坐标。
、
模型二阿氏圆型(“AP+k•PB”型)(动点P 在圆上运动)
阿氏圆基本解法:构造相似(且一般为子母型相似)
阿氏圆一般解题步骤:PC kPD +(这个式子姑且称为阿圆问题的一般式,有时需要提取系数转化成一般式)
第一步:连接动点至圆心O (将系数不为1的线段的两个端点分别与圆心相连接),则连接OP 、OD ; 第二步:计算出所连接的这两条线段OP 、OD 长度; ·
第三步:计算这两条线段长度的比OP
m OD =;
第四步:在OD 上取点M ,使得OM
m OP
=;
第五步:连接CM ,与圆O 交点即为点P .
例题 一 向内构造类型
1、如图,在Rt △ABC 中,∠ACB ﹦90°,CB ﹦4,CA ﹦6,圆C 半径为2,P 为圆上一动点,连接AP ,BP ,
12AP BP + 最小值__________.1
3
+BP AP 最小值__________.
x
y
x
y
M
C
B
A
P
C
B
A
P
C
D
A
P
E
B
|
(第1题) (第2题) (第3题)
2、如图,在△ABC 中,∠B ﹦90°,AB ﹦CB ﹦2,以点B 为圆心作圆B 与AC 相切,点P 为圆B 上任一动点,则2
2
PA PC +
的最小值是 . 3、如图,菱形ABCD 的边长为2,锐角大小为60°,⊙A 与BC 相切于点E ,在⊙A 上任取一点P ,则32
PB PD +的最小值为 .
4.如图,半圆的半径为1,AB 为直径,AC 、BD 为切线,AC=1,BD=2,P 为上一动点,求
PC+PD 的最小值______________.
5、(1)如图1,已知正方形ABCD 的边长为4,圆B 的半径为2,点P 是圆B 上的一个动点,求1
2
PD PC +24PD PC +的最小值,1
2
PD PC -
的最大值. (2)如图2,已知正方形ABCD 的边长为9,圆B 的半径为6,点P 是圆B 上的一个动点,求23
PD PC +
的最小值,2
3
PD PC -
的最大值,23+PC PD 的最小值. (3)如图3,已知菱形ABCD 的边长为4,∠B ﹦60°,圆B 的半径为,2,点P 是圆B 上的一个动点,求1
2
PD PC +
的最小值和1
2
PD PC -
的最大值.3PC PD 的最小值 D
A
C
D
A C
D
A
B
B
B
P P
P
C
,
图1 图2 图3
变式练习一:
1.如图,已知AC=6,BC=8,AB=10, ○C 的半径为4,点D 是○C 上的一个动点,连接AD ,BD ,则12
AD BD +的最小值_________.2
3
+
BD AD 的最小值_______ 2.在Rt △ABC 中,∠ACB=90°,AC=4,BC=3,点D 是△ABC 内一动点,且满足CD=2,则2
3
AD BD +的最小值____________.1
2
+
BD AD 的最小值_______ 3.如图,在Rt △ABC 中,∠C=90°,CA=3,CB=4. ○C 的半径为2,点P 是○C 上一动点,则1
2
AP BP +的最小值______________2
3
+
PB PA 的最小值_______
4.
如图,○O
∠POM=90°,Q 为○
O 上一动点,则PQ+
2
QM
的最小值____________.5
+
MQ PQ 的最小值_______ 、
5.如图,已知菱形ABCD 的边长为4,∠B=60°,○B 的半径为2,P 为○B 上一动点,则PD+
1
2
PC 的最小
值_______.6
+
PC PD 的最小值_______ 6.在△ABC 中,AB=9,BC=8,∠ABC=60°,○A 的半径为6,P 是○A 上一动点,连接PB,PC ,则3PC+2PB 的
最小值_____________+PB 的最小值_______
P
例题2 向外构造类型
1.如图点A,B在○O上,OA⊥OB,OA=OB=12,点C是OA的中点,D在OB上,OD=10,点D是○O上一动点,
则2PC+PD的最小值________,PC+6
5
PD的最小值_________.
2.如图,在扇形CAB中,CA=4,∠CAB=120°,D是CA的中点,P是弧BC上一动点(不与C,B重合),则2PC+PB的最小值______
?
C
变式练习2
1.如图○O的半径是2,AB是直径。
过AO的中点C做CD⊥AB交○O于D,DE为○O的直径,点P为○O 上的动点,则2PC+PE的最小值_______
2.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=4, ○C的半径为2,D是○C上一动点,点E在CB上,CE=1,
连接AD,DE,则1
2
2
AD DE
的最小值_______
3.如图
,在平面直角坐标系中,以点C(1,1为半径的圆与两坐标轴分别交于A,B
两点,D
是弧AB上一动点,则BD+
2
OD的最小值______.
4如图,在平面坐标系中,A(-2,0),B(0,1),C(0,3),以O为圆心,OC为半径画圆,P为○O上一动点,则3
2
PA+PB
的最小值__________
A
5.如图抛物线2
23y x
x =-++与x 轴交于点A,B 两点(A 在B
的左侧),与y 轴交于C
点,○D 过A,B,C
三点,P 是○D 上一动点,连接PO,PC 的最小值______。