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构造三角形模型求解线段最值难题
作者:陈明儒
来源:《中学数学杂志(初中版) 》2016年第02期
以往求解线段(线段和)的最值问题,常用的解题方法是将所求线段进行等价转换,或者通过图形变换,将所求问题变成要么求两个定点之间的距离,要么转化成定点到直线的距离. 但是新近出现一些线段最值问题,尽管解决问题的依据还是一样,但是学生碰到这些问题往往束手无策,成为几何难题. 笔者为此作了一些研究与总结,现与大家共享.1构造斜三角形模型 例1如图1,直角扇形ODE 中,∠DOE=90°,OD=12,△ABC 是扇形内接三角形,其中
A 、B 、C 分别在弧DE ,半径OE 、OD 上,∠ACB=90°,AC ∶BC=2∶3,求线段AC 的最小值.
分析学生见到∠ACB=∠COB=90°,想到构造直角相似三角形,即作AH ⊥OD 于H ,如图1,运用△ACH ∽△COB ,结果无功而返. 其实,因为AC ∶BC=2∶3,当AC 变化时,BC 也随之变换. 如果抓住OA 是扇形的半径这个不变量,联想直角三角形中的常用辅助线即斜边上的中线,尝试取BC 的中点M ,如图2,连结OM 、AM ,构造斜三角形AOM ,运用AM+OM≥OA,当且仅当A 、M 、O 三点共线时等号成立,这样问题迎刃而解.
评注本题是属于双动点问题,难点是A 、C 两点都是动点,关键是找出与AC 关联的两条线段OM 、AM ,通过添三条辅助线,将问题转化到一个斜三角形中,这是一般学生很难想到的. 在图2中,学生可能还会想到斜三角形AOC ,但是OC 与AC 不关联,问题也会陷入困境,因此构造合适的斜三角形至关重要.
例2如图3,已知抛物线y=-49(x-1)(x-7)与x 轴交于A 、B 两点,对称轴与抛物线交于点C ,与x 轴交于点D ,圆C 的半径为2,G 为圆C 上的一动点,P 为AG 的中点,则DP 的最大值为().
A.72B.352C.23D.412
分析G 为圆C 上的一动点,学生的直觉是当直线AG 与圆C 相切时,DP 取到最大值,显然这是错误的. 如图4,因为直线CD ⊥x 轴,这样就得到直角三角形ACD ,又有“P为AG 的中点”这个重要信息,自然联想到“三角形中位线”及“直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半”两个定理,从而构造出斜三角形PDM ,再利用DP≤PM+DM,求解问题.
评注本题还有另外构造斜三角形的方法,如图5,具体解法留给读者思考. 纵观例1、例2的解题思路,解题依据都是利用“两点之间线段最短”这一基本事实,但是当问题的条件与这一事实的联系不是十分明了时,通过构造出斜三角形的模型,才是有效的解题策略. 但是构造斜三角形往往需要添多条辅助线,使问题增加了难度,不易解决.2构造直角三角形模型
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构造三角形模型求解线段最值难题
作者:陈明儒
来源:《中学数学杂志(初中版) 》2016年第02期
以往求解线段(线段和)的最值问题,常用的解题方法是将所求线段进行等价转换,或者通过图形变换,将所求问题变成要么求两个定点之间的距离,要么转化成定点到直线的距离. 但是新近出现一些线段最值问题,尽管解决问题的依据还是一样,但是学生碰到这些问题往往束手无策,成为几何难题. 笔者为此作了一些研究与总结,现与大家共享.1构造斜三角形模型 例1如图1,直角扇形ODE 中,∠DOE=90°,OD=12,△ABC 是扇形内接三角形,其中
A 、B 、C 分别在弧DE ,半径OE 、OD 上,∠ACB=90°,AC ∶BC=2∶3,求线段AC 的最小值.
分析学生见到∠ACB=∠COB=90°,想到构造直角相似三角形,即作AH ⊥OD 于H ,如图1,运用△ACH ∽△COB ,结果无功而返. 其实,因为AC ∶BC=2∶3,当AC 变化时,BC 也随之变换. 如果抓住OA 是扇形的半径这个不变量,联想直角三角形中的常用辅助线即斜边上的中线,尝试取BC 的中点M ,如图2,连结OM 、AM ,构造斜三角形AOM ,运用AM+OM≥OA,当且仅当A 、M 、O 三点共线时等号成立,这样问题迎刃而解.
评注本题是属于双动点问题,难点是A 、C 两点都是动点,关键是找出与AC 关联的两条线段OM 、AM ,通过添三条辅助线,将问题转化到一个斜三角形中,这是一般学生很难想到的. 在图2中,学生可能还会想到斜三角形AOC ,但是OC 与AC 不关联,问题也会陷入困境,因此构造合适的斜三角形至关重要.
例2如图3,已知抛物线y=-49(x-1)(x-7)与x 轴交于A 、B 两点,对称轴与抛物线交于点C ,与x 轴交于点D ,圆C 的半径为2,G 为圆C 上的一动点,P 为AG 的中点,则DP 的最大值为().
A.72B.352C.23D.412
分析G 为圆C 上的一动点,学生的直觉是当直线AG 与圆C 相切时,DP 取到最大值,显然这是错误的. 如图4,因为直线CD ⊥x 轴,这样就得到直角三角形ACD ,又有“P为AG 的中点”这个重要信息,自然联想到“三角形中位线”及“直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半”两个定理,从而构造出斜三角形PDM ,再利用DP≤PM+DM,求解问题.
评注本题还有另外构造斜三角形的方法,如图5,具体解法留给读者思考. 纵观例1、例2的解题思路,解题依据都是利用“两点之间线段最短”这一基本事实,但是当问题的条件与这一事实的联系不是十分明了时,通过构造出斜三角形的模型,才是有效的解题策略. 但是构造斜三角形往往需要添多条辅助线,使问题增加了难度,不易解决.2构造直角三角形模型