利用隐形圆探究最值问题
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中考数学善⽤隐形圆、巧解最值题
近年来,⼏何中因动点⽽产⽣线段最值问题⼴泛出现,成为中考的热点和难点。
此类题型⼀般都会以选择或填空的压轴形式出现,其中⼜以构造“隐形圆”来解决最值问题,条件隐藏较深,学⽣难以把握哪些题型需要构造“隐形圆”处理。
今天笔者想通过本篇⽂章与⼤家分享构造“隐形圆”的常见题型,以便学⽣掌握出题者的套路,灵活运⽤“隐形圆”解题。
【知识储备】
最值问题的解决⽅法通常有两⼤类:
(1)应⽤⼏何性质:
①三⾓形的三边关系:两边之和⼤于第三边,两边之差⼩于第三边;
②两点间线段最短;
③连结直线外⼀点和直线上各点的所有线段中,垂线段最短;
④定圆中的所有弦中,直径最长。
(2)运⽤代数证法:
①运⽤配⽅法求⼆次三项式的最值;
②运⽤⼀元⼆次⽅程根的判别式。
动态图在此!⼀⽬了然!
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写在最后:⼏何中的动态题是难点也是重点,很多时候我们要抓住问题的不变量,并对不变量进⾏追问。
⼀招长江三叠浪:定点是谁?定长(⾓)有吗?轨迹如何?
最值问题就会信⼿拈来!。
隐形圆最值问题初中题型
隐形圆最值问题是初中数学中的一个常见题型,也是一个优化问题。
该问题通常涉及到一个平面内的几何图形,并要求根据给定条件找到某个属性的最大值或最小值。
以下是一个典型的隐形圆最值问题:
问题:已知一个正方形的周长为20cm。
在正方形内部有一个圆,使得圆与正方形的边界相切。
求这个圆的最大半径。
解答:设正方形的边长为a,圆的半径为r。
根据条件,圆与正方形的边界相切,表示圆正好与正方形的边界接触,没有超出正方形。
根据正方形的周长为20cm可知: 4a = 20 a = 5cm
设圆的半径为r,圆的直径为2r。
由于圆与正方形的边界相切,所以圆的直径等于正方形的边长,即2r = a。
代入已知条件可得: 2r = a 2r = 5
解出r得最大半径: r = 5/2 r = 2.5cm
因此,该正方形内的隐形圆的最大半径为2.5cm。
在解决类似的隐形圆最值问题时,关键是将问题进行合理的建模和分析。
通过设定适当的变量和条件,利用等式或不等式关系,可以得到最终的结果。
重要的是将问题化归为数学计算的形式,然后进行推导和求解。
隐形圆最值问题需要仔细观察和分析,巧妙运用数学知识和方法,才能得到准确的最值结果。
最值模型之隐圆模型模型一隐圆之定点定长型1、借助“隐圆”解决几何最值问题的理论依据有两个:①定圆的所有弦中,直径最长;②圆外一点与圆心的连线上,该点和此直线与圆的近交点距离最短、远交点距离最长.2、圆外的定点A与圆上动点B的距离AB的最值问题:当A、B、O三点共线时,AB有最大值或最小值。
如图2,AB最大值=OA+半径;如图3,AB最小值=OA-半径;定长模型(共顶点的三条等线段)若P为动点,但AB=AC=AP原理:圆A中,AB=AC=AP则B、C、P三点共圆,A圆心,AB半径备注:常转全等或相似证明出定长例题解析1如图,在边长为2的菱形ABCD中,∠A=60°,M是AD边的中点,N是AB边上的一动点,将△AMN 沿MN所在直线翻折得到△A`MN,连接A`C,则A`C长度的最小值是.【分析】考虑△AMN沿MN所在直线翻折得到△A'MN,可得MA'=MA=1,所以A'轨迹是以M点为圆心,MA为半径的圆弧.连接CM,与圆的交点即为所求的A',此时A'C的值最小.构造直角△MHC,勾股定理求CM,再减去A'M即可,答案为7-1.2如图,在矩形ABCD中,AB=2,AD=7,动点P在矩形的边上沿B→C→D→A运动.当点P不与点A、B重合时,将△ABP沿AP对折,得到△AB P,连接CB ,则在点P的运动过程中,线段CB 的最小值为.【答案】11-2【思路点拨】根据折叠的性质得出B 在A为圆心,2为半径的弧上运动,进而分类讨论当点P在BC上时,当点P在DC上时,当P在AD上时,即可求解.【详解】解:∵在矩形ABCD中,AB=2,AD=7,∴BC=AD=7,AC=BC2+AB2=7+4=11,如图所示,当点P在BC上时,∵AB =AB=2∴B 在A为圆心,2为半径的弧上运动,当A,B ,C三点共线时,CB 最短,此时CB =AC-AB =11-2,当点P在DC上时,如图所示,此时CB >11-2当P在AD上时,如图所示,此时CB >11-2综上所述,CB 的最小值为11-2变式训练1如图,在矩形ABCD中,AB=2,AD=3,点E,F分别为AD、DC边上的点,且EF=2,G为EF的中点,P为BC边上一动点,则PA+PG的最小值为?【答案】4【简析】简单:G的运动轨迹为圆,求AP+PG典型的“将军饮马”问题,故做A关于BC的对称点A',则AP+PG=A P+PG,当A'、P、G三点共线时,最短,又因为A 为固定点,G在圆上运动,可知当A'、G、D三点共线时,此时A'G最短,为4动点,将△CEF沿直线EF翻折,点C落在点P处,则点P到边AB距离的最小值是.【分析】考虑到将△FCE沿EF翻折得到△FPE,可得P点轨迹是以F点为圆心,FC为半径的圆弧.过F 点作FH⊥AB,与圆的交点即为所求P点,此时点P到AB的距离最小.由相似先求FH,再减去FP,即可得到PH.答案为1.2.3如图,点A,B的坐标分别为A(6,0),B(0,6),C为坐标平面内一点,BC=22,M为线段AC的中点,连接OM,当OM取最大值时,点M的坐标为.【答案】4,4【详解】解:如图,∵点C为坐标平面内一点,BC=22,∴C在⊙B上,且半径为22,在x轴上取OD=OA=6,连接CD,∵AM=CM,OD=OA,∴OM是△ACD的中位线,∴OM=1CD,2∴即当OM最大时,CD最大,而D,B,C三点共线时,即当C在DB的延长线上时,OM最大,∵OB=OD=6,∠BOD=90°,∴BD=62,∴CD=62+22=82,且C(2,8),∴OM=1CD=42,即OM的最大值为42,2∵M是AC的中点,则M(4,4),故答案为:(4,4).4如图,正方形ABCD的边长为10,点G是边CD的中点,点E是边AD上一动点,连接BE,将△ABE沿BE翻折得到△FBE,连接GF.当GF最小时,AE的长是.【答案】55-5【详解】解:①分析所求线段GF端点:G是定点、F是动点;②动点F的轨迹:正方形ABCD的边长为10,点E是边AD上一动点,连接BE,将△ABE沿BE翻折得到△FBE,连接GF,则BF=BA=10,因此动点轨迹是以B为圆心,BA=10为半径的圆周上,如图所示:③最值模型为点圆模型;④GF最小值对应的线段为GB-10;⑤求线段长,连接GB,如图所示:在RtΔBCG中,∠C=90°,正方形ABCD的边长为10,点G是边CD的中点,则CG=5,BC=10,根据勾股定理可得BG=CG2+BC2=52+102=55,当G、F、B三点共线时,GF最小为55-10,接下来,求AE的长:连接EG,如图所示根据翻折可知EF=EA,∠EFB=∠EAB=90°,设AE=x,则根据等面积法可知S正方形=SΔEDG+SΔBCG+SΔBAE+SΔBEG,即100=12DE⋅DG+12BC⋅CG+12AB⋅AE+12BG⋅EF=1 2510-x+5×10+10x+55x整理得5+1x=20,解得x=AE=205+1=205-15+15-1=55-55如图,在矩形ABCD中,AB=3,AD=4,E、F分别是边AD、BC上的动点,且CF=2AE,连接EF,将四边形ABFE沿EF翻折,点A、B的对应点分别为A'、B',连接A'D,则A'D的最小值为.【答案】73-5 3提示:连接AC交EF于点O,连接OA'、OD,作OH⊥AD于H则△AOE∽△COF∵CF=2AE,∴CO=2AO,∴A'O=AO=13AC=53∴AH=45AO=43,OH=35AO=1∴DH=AD-AH=4-43=83,OD=OH2+DH2=733∴A'D≥OD-OA'=73-5 3模型二隐圆之定长定角型(1)直角圆周角模型固定线段AB所对动角∠C恒为90°原理:圆O中,圆周角为90°所对弦是直径则A、B、C三点共圆,AB为直径备注:常通过互余转换等证明出动角恒为直角解题技巧:若定角为90°,取定长AB的中点O为圆心,AB的一半为半径画辅助圆。