轴对称在几何最值问题中的应用: 一:两点与一条直线: 1、两点在直线异侧: 问题1 :
如图,“西气东输”是造福子孙后代的创世工程. 要在燃气管道l 上修建一个泵站, 分别向A ,B 两城镇供气. 泵站修在什么地方, 可使所用的输气管线最短? 实际问题数学化:
已知:如图,点A 、B 在直线l 的异侧,在l 上找点P ,
使P A+PB最小(即P A 与PB 的和最小). A
问题的求解
要使P A +PB 最小,在连接AB 的线中,线段AB 最短. 解:连结AB ,交直线l 于点P ,点P 为所求.
思考:1、如图,点A 、B 在直线l 的异侧,在l 上找点P , 使P A-PB 的绝对值最小(即P A 与PB 的差的绝对值最小)
(线段AB 的垂直平分线与直线l 的交点P 为所求,P A=PB,PA -PB =0最小)
2、如图,点A 、B 在直线l 的异侧,在l 上找点P ,使P A-PB 的绝对值最大(即P A 与PB 的差的绝对值最大) (点B 关于直线l 的对称点B ,直线AB 交直线l 于点P 为所求,
'
'
B
l
A
l
AP -BP =AP -B 'P =AB '最大)
3、游戏规则如下:如图,在操场上有两定点A 、B 和一条
直线l ,每组两名同学一人在点A ,一人在点B ,(A、B 距直线l 的距离不等),两人在线l 上找一点P ,分别沿直 线运动到该点,通过测算,两人距离之差绝对值越大,该 小组就胜利,如果你是小组组长,怎样找这样一点保证一 定胜利?
将问题数学化:
已知:如图,点A 、点B 在直线l 的异侧(点A 、点B 距直线l 距离不等),在l 上找点
P 使|P A -PB |最大.
4、如果A 、B 两城镇在河流的异侧,架一座桥(垂直于河岸) 连通两岸,选择一个架桥点使从A 城镇到B 城镇距离最短, 架桥点选在何处呢?
2、两点在直线的同侧:
已知:A 、B 两点在直线l 的同侧,点A ′与A 关于直线l 对称,连接A ′B 交l 于P 点,设A ′B=a (1)求AP+BP;
(2)若点M 是直线l 上异于P 点的任意一点,求证:AM+BM>AP+BP
问题2 (教材42页探究)
如图,要在燃气管道l 上修建一个泵站,分别向A ,B
两城镇供气. 泵站修在什么地方,可使所用的输气管线最短?
实际问题数学化
A 已知: 如图,点A 、B 在直线l 的同侧. 在l 上找点P ,
使P A+PB最小.
问题的求解
点B 关于直线l 的对称点B ,连接AB 交直线l 于点P
如果P 1是异于点P 的一点,你能证明AP 1+BP 1> AP +BP 吗?
证明:连接B 1P
1
. 由轴对称性质,
BP 1=B 1P 1,BP =B 1P . 所以 AP 1+BP 1=AP 1+ B1P 1, AP +BP =AP+ B1P =AB 1, 在△AP 1B 1中,AP 1+B 1P 1>AB 1, 即 AP 1+BP 1 > AP+BP .
'
'
B
l
1
1
所以P A+PB最小
思考:1、已知:如图,直线 和点A ,B ,试在直线 上
找一点P ,使△PAB 的周长最小,并说明理由。
2、如图,点A 、B 在直线l 的同侧,在l 上找点P ,使PA -PB 最小(即P A 与PB
的差的绝对值最小)
(线段AB 的垂直平分线与直线l 的交点P 即为所求,P A=PB,PA -PB =0最小)
3、如图,点A 、B 在直线l 的同侧,在l 上找点P ,使PA -PB 最大(即P A 与PB
的差的绝对值最大)
(连接A 、B ,线段AB 的延长线交直线l 于点P 即为所求,AP -BP =AB 最大)
4、、已知:如图,直线 和点A ,B ,在直线 上找两点M ,N ,且MN=5,
点M 在N 的左边,使四边形ABNM 的周长最小。
二:一点与两条直线:
问题3 如图,公园内两条小河汇合,两河形成的半岛上有一处古迹P ,现计划在两条小河上各修建一座小桥,并在半岛上修三条小路,连通两座小桥与古迹,这两座小桥应建在何处,使所修建的道路最短?
实际问题数学化
如图,P 为∠MON 内一定点,分别在OM 与ON 上找 点A 、B ,使△ABP 的周长最小.
问题求解
解:作点P 关于OM 、ON 的对称点P 1、P 2,连接P 1P 2 , P 1P 2与OM 、ON 分别交于A 、B ,点A 、B 即为所求.
思考:已知:如图, ∠MON=90°, ∠MON 内有 一定点P ,在OM 、ON 上各找出一点A 、B 使 △PAB 的周长最小.
三:两点与两条直线
问题4 (教材47页9题)
如图,A 为马厩,B 为帐篷,牧马人某一天要从马厩牵出马, 先到草地某一处牧马,再到河边饮马,然后牵马回到帐篷, 请你帮他确定这一天所走的最短路线.
1. 实际问题数学化
如图,已知∠MON 内有两定点A 、B ,分别在OM 和ON 上各点C 、D ,使AC +CD +BD 最小.
2. 问题的求解
解:作点A 关于OM 的对称点A 1,作点B 关于ON 的对称点B 1,连接A 1B 1, A 1B 1与OM 、ON 分别交于点C 、D , 则此时AC +CD +BD 最小.
补充练习:
1. 已知直线l 及其两侧两点A 、B ,如图. (1)在直线l 上求一点P ,使PA=PB; (2)在直线l 上求一点Q ,使l 平分∠AQB. (3)在直线l 上求一点R, 使|RA RB |最大.
A
l
B
2。 在旷野上,一个人骑马从A 到B ,半路上他必须让马在河边饮水一次(如图所示). 他
应该怎样选择饮水点P ,可使使所走的路程P A +PB 最短?
A
B
l
3。 如图,公园中有两处古迹P 和Q ,现计划在两条小河上
各修建一座小桥,并在半岛上修四条小路,连通两座小桥与古迹,这两座小桥应建在何处,才能使修路的费用最低?
4。 如图,现有一条地铁线路l ,小区A 、B 在l 的同侧,已知地铁站两入口C 、D 间的长度为a 米,现设计两条路AC 、BD 连接入口和两小区. 地铁站入口C 、D 设计在何处,能使所修建的公路AC 与BD 之和最短?
轴对称在坐标系中的应用:
1.如图,在直角坐标系中,x轴上一动点M(x,0)到两定点A(5,5),B(2,1)的距离之和取最小值时,求点M的坐标。
2.直角坐标系中,A(3,2)、B(1,1),在x轴上找一点P ,使PA -最大, 1)求P点坐标。
2)若点B坐标改为(2,-1),其他条件不变,求P点坐标。
3.已知A (-1,2)和B (-3,-1).试在y 轴上确定一点P ,使其到A 、B 的距离和最小,求P 点的坐标.
4.如图,一束光线从点A (0,1)出发,经x轴上点P 反射后,经过点B (3,3),求点P的坐标,直线BP 与AP的解析式;
5、牧马人某一天要从马厩牵出马, 先到一条东西走向的河边饮马, 再到一块南北走向的草地边的某一处牧马, 然后回到帐篷, 若以河流的方向为x 轴, 草地的走向为y 轴, 已知马厩A 的坐标为(3百米,1百), 帐篷B 在马厩的西北方向上, 离草地距离为1百米. (1)画出直角坐标系, 标出A 、B 点, 并求出帐篷B 的坐标; (2)请你帮它确定这一天的最短路线, 并求出这时牧马和
饮马的位置(用坐标表示).
综合运用:
的最小值
1. 已知: 等腰直角△ABC 的直角边长为3,D 是斜边AB 的中点,P 是AC 边上一动点, 求PB+PD
2. △ABC 中,AB=2,∠BAC=30◦, 若在AC,AB 上各取一点M,N 使BM+MN的值最小, 求最小值.
(
1)
3. 在边长为2的正方形ABCD 中, 点Q 为BC 边中点, 点P 为对角线AC 上一动点, 连接PB, △PBQ 的周长的最小值时, 求PQ 的长..
4. 正方形ABCD 的面积为12, △ABE 是等边三角形,E 点在正方形内, 对角线AC 上有一点P 求PD+PE的最小值。
5。在正方形ABCD 中,点E 在BC 边上,BE=2,CE=1,点P 在BD上,求PE+PC的最小值。
6。正方形ABCD 中,AB=8,M 是DC 上一点,且DM=2,N 是AC 上一动点,求DN+MN的最大值与最小值。
7。直角梯形ABCD 中,AD ∥BC ,AB ⊥BC ,AD=2,BC=DC=5,点P 在BC 上移动,则当PA+PD取最小值时,求△APD 中AP 边上的高。
8。如图,⊙O半径为5,MN为直径,弦AB=8,CD=6,AB⊥MN于E, CD⊥MN于F,点P为EF上任一点,求PA+PC的最小值。
9。AB是⊙O的直径,AB=4,点C是半圆的三等分点,点D是弧BC的中点,AB上有一动点P,连接PC,PD ,则PC+PD的最小值是多少?并画出点P 的位置。
10。抛物线y =ax +c 经过A (0,1),B (2,-3)
1)求解析式,并判断C (1,0)是否在抛物线上;
2)M 是抛物线对称轴上一动点,连接MB ,MC ,求△MBC 变周长的最小值。
11。的五笔抛物线y =x +bx 经过A (4,0),设点C (1,-3),在抛物线的对称轴上确定一点D ,使AD -CD 的值最大,求点D 的坐标。
2
2
用轴对称研究最值问题--探究光的反射现象
1.光的反射定律:入射光线、反射光线和平面在反射点的法线三线共面,而且入射光线、反射光线与法线之间的夹角相等.
2.光的反射现象中存在最短路径问题,它在本质上就是轴对称变换的客观反映,正好可以借助轴对称变换给予合理的解释.
3. 从光的反射现象中存在的最短路径出发讨论轴对称变换的运用,为学生提供了一个实际模型,可以帮助学生更好地认识教材中的“问题探究”,也可以把不同学科之间的知识很好地结合起来
练习:
1
1.右图是一个经过改造的台球桌面的示意图,图中
四个角上的阴影部分分别表示四个入球孔. 如果一个球 按图中所示的方向被击出(球可以经过多反射),那么 该球最后将落入的球袋是( ) 4(A )1 号袋 (B )2 号袋 (C )3 号袋 (D )4 号袋
2.你见过打台球吗?某同学打台球时想通过打击主球M A ,经过桌边MN 反弹回撞击彩球B ,请画出主球A 击A
打在桌边MN 何处才能达到目标?
3.如图, 某同学打台球想将白球绕过黑球击打红球, 其中白球通过撞击桌边MN 后反弹后击中红球, 请在图中标明, 白球撞在MN 上哪一个点, 才能达到目的?
4. (2010北京)22.阅读下列材料:
N
B
小贝遇到一个有趣的问题:在矩形ABCD 中,AD =8cm ,AB =6cm . 现有一动点P 按下列方式在矩形内运动:它从A 点出发,沿着与AB 边夹角为45︒的方向作直线运动,每次碰到矩形的一边,就会改变运动方向,沿着与 这条边夹角为45︒的方向作直线运动,并且它一直按照这种 方式不停地运动,即当P 点碰到BC 边,沿与BC 边夹角 为45︒的方向作直线运动,当P 点碰到CD 边,再沿着与CD 边夹角为45︒的方向作直线运动,…,如图1所示.问P 点 第一次与D 点重合前与边相碰几次,P 点第一次与D 点重合 .....时所经过的路径的总长是多少. .
小贝的思考是这样开始的 : 如图2,将
矩形A B C D 沿直线CD 折叠,得到矩形 A 1B 1CD .由轴对称的知识,发现P 2P 3=P 2E ,P . 1A =PE 1
图
1
请你参考小贝的思路解决下列问题:
图2
(1)P 点第一次与D 点重合前与边相碰 次;P 点从A 点出发到第一次与D 点...
重合时所经过的路径的总长是 cm ; ...
(2) 进一步探究:改变矩形ABCD 中AD 、AB 的长,且满足AD AB .动点P 从A 点出发,按照阅读材料中动点的运动方式,并满足前后连续两次与边相碰的位
置在矩形ABCD 相邻的两边上. 若P 点第一次与B 点重合前与边相碰7次,则 ...
AB :AD 的值为
轴对称在几何最值问题中的应用: 一:两点与一条直线: 1、两点在直线异侧: 问题1 :
如图,“西气东输”是造福子孙后代的创世工程. 要在燃气管道l 上修建一个泵站, 分别向A ,B 两城镇供气. 泵站修在什么地方, 可使所用的输气管线最短? 实际问题数学化:
已知:如图,点A 、B 在直线l 的异侧,在l 上找点P ,
使P A+PB最小(即P A 与PB 的和最小). A
问题的求解
要使P A +PB 最小,在连接AB 的线中,线段AB 最短. 解:连结AB ,交直线l 于点P ,点P 为所求.
思考:1、如图,点A 、B 在直线l 的异侧,在l 上找点P , 使P A-PB 的绝对值最小(即P A 与PB 的差的绝对值最小)
(线段AB 的垂直平分线与直线l 的交点P 为所求,P A=PB,PA -PB =0最小)
2、如图,点A 、B 在直线l 的异侧,在l 上找点P ,使P A-PB 的绝对值最大(即P A 与PB 的差的绝对值最大) (点B 关于直线l 的对称点B ,直线AB 交直线l 于点P 为所求,
'
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B
l
A
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AP -BP =AP -B 'P =AB '最大)
3、游戏规则如下:如图,在操场上有两定点A 、B 和一条
直线l ,每组两名同学一人在点A ,一人在点B ,(A、B 距直线l 的距离不等),两人在线l 上找一点P ,分别沿直 线运动到该点,通过测算,两人距离之差绝对值越大,该 小组就胜利,如果你是小组组长,怎样找这样一点保证一 定胜利?
将问题数学化:
已知:如图,点A 、点B 在直线l 的异侧(点A 、点B 距直线l 距离不等),在l 上找点
P 使|P A -PB |最大.
4、如果A 、B 两城镇在河流的异侧,架一座桥(垂直于河岸) 连通两岸,选择一个架桥点使从A 城镇到B 城镇距离最短, 架桥点选在何处呢?
2、两点在直线的同侧:
已知:A 、B 两点在直线l 的同侧,点A ′与A 关于直线l 对称,连接A ′B 交l 于P 点,设A ′B=a (1)求AP+BP;
(2)若点M 是直线l 上异于P 点的任意一点,求证:AM+BM>AP+BP
问题2 (教材42页探究)
如图,要在燃气管道l 上修建一个泵站,分别向A ,B
两城镇供气. 泵站修在什么地方,可使所用的输气管线最短?
实际问题数学化
A 已知: 如图,点A 、B 在直线l 的同侧. 在l 上找点P ,
使P A+PB最小.
问题的求解
点B 关于直线l 的对称点B ,连接AB 交直线l 于点P
如果P 1是异于点P 的一点,你能证明AP 1+BP 1> AP +BP 吗?
证明:连接B 1P
1
. 由轴对称性质,
BP 1=B 1P 1,BP =B 1P . 所以 AP 1+BP 1=AP 1+ B1P 1, AP +BP =AP+ B1P =AB 1, 在△AP 1B 1中,AP 1+B 1P 1>AB 1, 即 AP 1+BP 1 > AP+BP .
'
'
B
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1
1
所以P A+PB最小
思考:1、已知:如图,直线 和点A ,B ,试在直线 上
找一点P ,使△PAB 的周长最小,并说明理由。
2、如图,点A 、B 在直线l 的同侧,在l 上找点P ,使PA -PB 最小(即P A 与PB
的差的绝对值最小)
(线段AB 的垂直平分线与直线l 的交点P 即为所求,P A=PB,PA -PB =0最小)
3、如图,点A 、B 在直线l 的同侧,在l 上找点P ,使PA -PB 最大(即P A 与PB
的差的绝对值最大)
(连接A 、B ,线段AB 的延长线交直线l 于点P 即为所求,AP -BP =AB 最大)
4、、已知:如图,直线 和点A ,B ,在直线 上找两点M ,N ,且MN=5,
点M 在N 的左边,使四边形ABNM 的周长最小。
二:一点与两条直线:
问题3 如图,公园内两条小河汇合,两河形成的半岛上有一处古迹P ,现计划在两条小河上各修建一座小桥,并在半岛上修三条小路,连通两座小桥与古迹,这两座小桥应建在何处,使所修建的道路最短?
实际问题数学化
如图,P 为∠MON 内一定点,分别在OM 与ON 上找 点A 、B ,使△ABP 的周长最小.
问题求解
解:作点P 关于OM 、ON 的对称点P 1、P 2,连接P 1P 2 , P 1P 2与OM 、ON 分别交于A 、B ,点A 、B 即为所求.
思考:已知:如图, ∠MON=90°, ∠MON 内有 一定点P ,在OM 、ON 上各找出一点A 、B 使 △PAB 的周长最小.
三:两点与两条直线
问题4 (教材47页9题)
如图,A 为马厩,B 为帐篷,牧马人某一天要从马厩牵出马, 先到草地某一处牧马,再到河边饮马,然后牵马回到帐篷, 请你帮他确定这一天所走的最短路线.
1. 实际问题数学化
如图,已知∠MON 内有两定点A 、B ,分别在OM 和ON 上各点C 、D ,使AC +CD +BD 最小.
2. 问题的求解
解:作点A 关于OM 的对称点A 1,作点B 关于ON 的对称点B 1,连接A 1B 1, A 1B 1与OM 、ON 分别交于点C 、D , 则此时AC +CD +BD 最小.
补充练习:
1. 已知直线l 及其两侧两点A 、B ,如图. (1)在直线l 上求一点P ,使PA=PB; (2)在直线l 上求一点Q ,使l 平分∠AQB. (3)在直线l 上求一点R, 使|RA RB |最大.
A
l
B
2。 在旷野上,一个人骑马从A 到B ,半路上他必须让马在河边饮水一次(如图所示). 他
应该怎样选择饮水点P ,可使使所走的路程P A +PB 最短?
A
B
l
3。 如图,公园中有两处古迹P 和Q ,现计划在两条小河上
各修建一座小桥,并在半岛上修四条小路,连通两座小桥与古迹,这两座小桥应建在何处,才能使修路的费用最低?
4。 如图,现有一条地铁线路l ,小区A 、B 在l 的同侧,已知地铁站两入口C 、D 间的长度为a 米,现设计两条路AC 、BD 连接入口和两小区. 地铁站入口C 、D 设计在何处,能使所修建的公路AC 与BD 之和最短?
轴对称在坐标系中的应用:
1.如图,在直角坐标系中,x轴上一动点M(x,0)到两定点A(5,5),B(2,1)的距离之和取最小值时,求点M的坐标。
2.直角坐标系中,A(3,2)、B(1,1),在x轴上找一点P ,使PA -最大, 1)求P点坐标。
2)若点B坐标改为(2,-1),其他条件不变,求P点坐标。
3.已知A (-1,2)和B (-3,-1).试在y 轴上确定一点P ,使其到A 、B 的距离和最小,求P 点的坐标.
4.如图,一束光线从点A (0,1)出发,经x轴上点P 反射后,经过点B (3,3),求点P的坐标,直线BP 与AP的解析式;
5、牧马人某一天要从马厩牵出马, 先到一条东西走向的河边饮马, 再到一块南北走向的草地边的某一处牧马, 然后回到帐篷, 若以河流的方向为x 轴, 草地的走向为y 轴, 已知马厩A 的坐标为(3百米,1百), 帐篷B 在马厩的西北方向上, 离草地距离为1百米. (1)画出直角坐标系, 标出A 、B 点, 并求出帐篷B 的坐标; (2)请你帮它确定这一天的最短路线, 并求出这时牧马和
饮马的位置(用坐标表示).
综合运用:
的最小值
1. 已知: 等腰直角△ABC 的直角边长为3,D 是斜边AB 的中点,P 是AC 边上一动点, 求PB+PD
2. △ABC 中,AB=2,∠BAC=30◦, 若在AC,AB 上各取一点M,N 使BM+MN的值最小, 求最小值.
(
1)
3. 在边长为2的正方形ABCD 中, 点Q 为BC 边中点, 点P 为对角线AC 上一动点, 连接PB, △PBQ 的周长的最小值时, 求PQ 的长..
4. 正方形ABCD 的面积为12, △ABE 是等边三角形,E 点在正方形内, 对角线AC 上有一点P 求PD+PE的最小值。
5。在正方形ABCD 中,点E 在BC 边上,BE=2,CE=1,点P 在BD上,求PE+PC的最小值。
6。正方形ABCD 中,AB=8,M 是DC 上一点,且DM=2,N 是AC 上一动点,求DN+MN的最大值与最小值。
7。直角梯形ABCD 中,AD ∥BC ,AB ⊥BC ,AD=2,BC=DC=5,点P 在BC 上移动,则当PA+PD取最小值时,求△APD 中AP 边上的高。
8。如图,⊙O半径为5,MN为直径,弦AB=8,CD=6,AB⊥MN于E, CD⊥MN于F,点P为EF上任一点,求PA+PC的最小值。
9。AB是⊙O的直径,AB=4,点C是半圆的三等分点,点D是弧BC的中点,AB上有一动点P,连接PC,PD ,则PC+PD的最小值是多少?并画出点P 的位置。
10。抛物线y =ax +c 经过A (0,1),B (2,-3)
1)求解析式,并判断C (1,0)是否在抛物线上;
2)M 是抛物线对称轴上一动点,连接MB ,MC ,求△MBC 变周长的最小值。
11。的五笔抛物线y =x +bx 经过A (4,0),设点C (1,-3),在抛物线的对称轴上确定一点D ,使AD -CD 的值最大,求点D 的坐标。
2
2
用轴对称研究最值问题--探究光的反射现象
1.光的反射定律:入射光线、反射光线和平面在反射点的法线三线共面,而且入射光线、反射光线与法线之间的夹角相等.
2.光的反射现象中存在最短路径问题,它在本质上就是轴对称变换的客观反映,正好可以借助轴对称变换给予合理的解释.
3. 从光的反射现象中存在的最短路径出发讨论轴对称变换的运用,为学生提供了一个实际模型,可以帮助学生更好地认识教材中的“问题探究”,也可以把不同学科之间的知识很好地结合起来
练习:
1
1.右图是一个经过改造的台球桌面的示意图,图中
四个角上的阴影部分分别表示四个入球孔. 如果一个球 按图中所示的方向被击出(球可以经过多反射),那么 该球最后将落入的球袋是( ) 4(A )1 号袋 (B )2 号袋 (C )3 号袋 (D )4 号袋
2.你见过打台球吗?某同学打台球时想通过打击主球M A ,经过桌边MN 反弹回撞击彩球B ,请画出主球A 击A
打在桌边MN 何处才能达到目标?
3.如图, 某同学打台球想将白球绕过黑球击打红球, 其中白球通过撞击桌边MN 后反弹后击中红球, 请在图中标明, 白球撞在MN 上哪一个点, 才能达到目的?
4. (2010北京)22.阅读下列材料:
N
B
小贝遇到一个有趣的问题:在矩形ABCD 中,AD =8cm ,AB =6cm . 现有一动点P 按下列方式在矩形内运动:它从A 点出发,沿着与AB 边夹角为45︒的方向作直线运动,每次碰到矩形的一边,就会改变运动方向,沿着与 这条边夹角为45︒的方向作直线运动,并且它一直按照这种 方式不停地运动,即当P 点碰到BC 边,沿与BC 边夹角 为45︒的方向作直线运动,当P 点碰到CD 边,再沿着与CD 边夹角为45︒的方向作直线运动,…,如图1所示.问P 点 第一次与D 点重合前与边相碰几次,P 点第一次与D 点重合 .....时所经过的路径的总长是多少. .
小贝的思考是这样开始的 : 如图2,将
矩形A B C D 沿直线CD 折叠,得到矩形 A 1B 1CD .由轴对称的知识,发现P 2P 3=P 2E ,P . 1A =PE 1
图
1
请你参考小贝的思路解决下列问题:
图2
(1)P 点第一次与D 点重合前与边相碰 次;P 点从A 点出发到第一次与D 点...
重合时所经过的路径的总长是 cm ; ...
(2) 进一步探究:改变矩形ABCD 中AD 、AB 的长,且满足AD AB .动点P 从A 点出发,按照阅读材料中动点的运动方式,并满足前后连续两次与边相碰的位
置在矩形ABCD 相邻的两边上. 若P 点第一次与B 点重合前与边相碰7次,则 ...
AB :AD 的值为