构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

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,巧妙地引入辅助圆,转化为利用圆的几何性质来解决,往往会使问题思路豁然开朗,运算简单便捷,过程清晰明了,引人入胜。

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题


典型考题

1.(2019春•新密市期中)数学兴趣小组在"中学生学习报"中了解到"直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半",用含30°角的直角三角板做实验,如图,∠ACB=90°,BC=6cm,M,N分别是AB,BC的中点,标记点N的位置后,将三角板绕点C逆时针旋转,点M旋转到点M′,在旋转过程中,线段NM′的最大值是(  )

A.7cm B.8 cm C.9cm D.10cm

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

【解析】:∵∠ACB=90°,BC=6cm,∠A=30°,∴AB=2BC=12,

∵M,N分别是AB,BC的中点,∴CM=6,CN=3,

∵将三角板绕点C逆时针旋转,点M旋转到点M′,

在旋转过程中,点M′始终在以C为圆心,CM为半径的圆上,

∴当M′旋转当与B,C在一条直线上时,即到D的位置时,线段NM′的值最大,即NM′的最大值=DN=6+3=9,故选:C.

2.(2019•霍邱县二模)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=8,BC=6,点D是AC的中点,将CD绕着点C逆时针旋转一周,在旋转的过程中,点D的对应点为点E,连接AE、BE,则△AEB面积的最小值是(  )

A.1 B.2 C.3 D.4

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

【解析】:如图,作CH⊥AB于H,

∵∠ACB=90°,AC=8,BC=6,

∴由勾股定理求得AB=10,

∵1/2CH•AB=1/2AC•BC,∴CH=24/5,

∵点D是AC的中点,∴CD=4,

∵将CD绕着点C逆时针旋转,在旋转过程中点D的对应点为点E,

∴CE=4,即点E在以C为圆心,4为半径的圆上,

∵点E在HC的上,点E到AB的距离最小,

∴S△AEB最小值=1/2×10×(24/5 -4)=4故选:D.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

3.(2019•龙泉驿区模拟)如图,矩形ABCD中,AB=3,BC=4,点E是AB边上一点,且AE=2,点F是边BC上的任意一点,把△BEF沿EF翻折,点B的对应点为G,连接AG,CG,则四边形AGCD的面积的最小值为_______.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

【解析】∵四边形ABCD是矩形,

∴CD=AB=3,AD=BC=4,∠ABC=∠D=90°,根据勾股定理得,AC=5,

∵AB=3,AE=2,

∴点F在BC上的任何位置时,点G始终在AC的下方,

设点G到AC的距离为h,

∵S四边形AGCD=S△ACD+S△ACG=1/2AD×CD+1/2AC×h=1/2×4×3+1/2×5×h=5/2h+6,

∴要四边形AGCD的面积最小,即:h最小,

∵点G是以点E为圆心,BE=1为半径的圆上在矩形ABCD内部的一部分点,

∴EG⊥AC时,h最小,即点E,点G,点H共线.

由折叠知∠EGF=∠ABC=90°,

延长EG交AC于H,则EH⊥AC,

在Rt△ABC中,sin∠BAC=BC/AC=4/5,

在Rt△AEH中,AE=2,sin∠BAC=EH/AE=4/5,

∴EH=4/5AE=8/5,

∴h=EH﹣EG=8/5﹣1=3/5,

∴S四边形AGCD最小=5/3h+6=5/2×3/5+6=15/2.

故答案为:15/2.

4.(2019•锦州中考题)如图,在矩形ABCD中,AB=3,BC=2,M是AD边的中点,N是AB边上的动点,将△AMN沿MN所在直线折叠,得到△A′MN,连接A′C,则A′C的最小值是________.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

【解析】:∵四边形ABCD是矩形

∴AB=CD=3,BC=AD=2,

∵M是AD边的中点,∴AM=MD=1.

∵将△AMN沿MN所在直线折叠,∴AM=A'M=1,

∴点A'在以点M为圆心,AM为半径的圆上,

∴如图,当点A'在线段MC上时,A'C有最小值,

∵由勾股定理可求得MC=√10,

∴A′C的最小值=MC﹣MA'=√10﹣1.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

5.(2018•连云港模拟)如图,Rt△ABC中,AB⊥BC,AB=6,BC=4,P是△ABC内部的一个动点,且满足∠PAB=∠PBC,则线段CP长的最小值为_______.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

【解析】:∵∠ABC=90°,∴∠ABP+∠PBC=90°,

∵∠PAB=∠PBC,∴∠BAP+∠ABP=90°,∴∠APB=90°,

∴点P在以AB为直径的⊙O上,连接OC交⊙O于点P,此时PC最小,

在RT△BCO中,∵∠OBC=90°,BC=4,OB=3,

∴由勾股定理可求得OC=5,

∴PC=OC﹣OP=5﹣3=2. ∴PC最小值为2. 故答案为2.

6.(2019秋•河西区期末)如图,在边长为1的正方形ABCD中,将射线AC绕点A按顺时针方向旋转α度(0<α≤360°),得到射线AE,点M是点D关于射线AE的对称点,则线段CM长度的最小值为_______.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

【解析】:如图所示:连接AM.

∵四边形ABCD为正方形,∴由勾股定理可求得AC=√2.

∵点D与点M关于AE对称,∴AM=AD=1.

∴点M在以A为圆心,以AD长为半径的圆上.

如图所示,当点A、M、C在一条直线上时,CM有最小值.

∴CM的最小值=AC﹣AM′=√2﹣1,故答案为:√2﹣1.

7.(2019秋•自贡期末)如图,AB是⊙O的直径,C为圆上一点,且∠AOC=120°,⊙O的半径为2,P为圆上一动点,Q为AP的中点,则CQ的长的最值是_________ .

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

【解析】:如图,连接OQ,作CH⊥AB于H.

∵AQ=QP,∴OQ⊥PA,∴∠AQO=90°,

∴点Q的运动轨迹为以AO为直径的⊙K,连接CK,

当点Q在CK的延长线上时,CQ的值最大,

在Rt△OCH中,∵∠COH=60°,OC=2,∴OH=1/2OC=1,CH=√3,

在Rt△CKH中,由勾股定理可求得CK=√7,

∴CQ的最大值为1+√7.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

8.(2019秋•南平期末)如图,△ABO为等边三角形,OA=4,动点C在以点O为圆心,OA为半径的⊙O上,点D为BC中点,连接AD,则线段AD长的最小值为__________.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

【解析】:如图1,取OB的中点E,

在△OBC中,DE是△OBC的中位线,

∴DE=1/2 OC=2,即点D是在以E为圆心,2为半径的圆上,

∴求AD的最小值就是求点A与⊙E上的点的距离的最小值,

如图2,当D在线段AE上时,AD取最小值2√3-2.

9.(2018•临颍县一模)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=4,BC=6,点D是边BC的中点,点E是边AB上的任意一点(点E不与点B重合),沿DE翻折△DBE使点B落在点F处,连接AF,则线段AF的长取最小值时,BF的长为________.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

【解析】:由题意得:DF=DB,

∴点F在以D为圆心,BD为半径的圆上,作⊙D; 连接AD交⊙D于点F,此时AF值最小,

∵点D是边BC的中点,∴CD=BD=3;而AC=4,

由勾股定理得:AD2=AC2+CD2

∴AD=5,而FD=3,∴FA=5﹣3=2,

即线段AF长的最小值是2,

连接BF,过F作FH⊥BC于H,

∵∠ACB=90°,

∴FH∥AC,

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题


方法总结

最值问题的必要条件是至少有一个动点,因为是动态问题,所以才会有最值.在将军饮马问题中,折点P就是那个必须存在的动点.并且它的运动轨迹是一条直线,解题策略就是作端点关于折点所在直线的对称即可.

当然,动点的运动轨迹是可以变的,比如P点轨迹也可以是一个圆,就有了第二类最值问题——辅助圆.

在这类题目中,题目很少直接告诉我们动点轨迹是个圆,也很少把这个圆画出来,因此,结合题目给的条件,分析出动点的轨迹图形,将是我们面临的最大的问题.

若已经确定了动点的轨迹圆,接下来求最最值的问题就会变得简单了,比如:如下图,A为圆外一点,在圆上找一点P使得PA最小.

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

应用的几何性质: 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。

构造辅助圆,绝杀点圆最值难题

几何图形中的最值问题多涉及动点,对于这类问题的解答,首要的关键在于分析动点的运动轨迹,而这一点往往具有较大的难度。常见情景为在动点的运动过程中,若动点与两个定点所成的角度的大小保持不变,则该动点的运动轨迹是以两个定点的连线为弦的圆上的一段圆弧。

若对于动点的运动轨迹,若一时难以判断,可通过多画几个图形,利用动点在不同位置的各个图形进行比较,猜想动点的运动轨迹是什么图形,再加以分析。要学会思考,总结,通过一道小题目去撬开这类题型的解题方法,只有这样才能真正掌握学习的真谛,才能达到举一反三的能力。


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