靈活變通,幾何模型應用巧

平常我們遇到的線段差的最大值問題,是兩條線段的係數都是1,倘若帶了個不為1的係數,遇到這樣類型的線段差最大值問題,又該怎麼去分析呢?聯想有關幾何模型,有時就能很快找到解決辦法。

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1.如圖1,已知正方形ABCD的邊長為4,圓B的半徑為2,點P是圓B上的一個動點,求PD+1/2PC的最小值和PD﹣1/2PC的最大值;

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在前面的最值問題中往往都是求某個線段最值或者形如PA+PB最值,如"將軍飲馬問題",可以用對稱思想來解決。除此之外我們還可能會遇上形如"PA+kPB "(k≠1)這樣的式子的最值,用簡單的對稱思想無法完美解決,需要一些轉換的思路。此類問題的處理通常以動點P所在圖像的不同來分類,一般分為兩個類型來研究。即:點 P在直線上運動和點 P在圓上運動。

其中:點 P在直線上運動的類型稱之為"胡不歸"問題;點 P在圓周上運動的類型稱之為"阿氏圓"問題。經過我的提示與分析,學生給出如下解析。

解析:(1)如圖1中,在BC上取一點G,使得BG=1.

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通過構造相似三角形,進行線段轉化,進而轉化常規的最值問題。學生如法炮製,通過構造法求解了如下變式的"阿氏圓"問題

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變式1. 如圖3,已知正方形ABCD的邊長為9,圓B的半徑為6,點P是圓B上的一個動點,那麼PD+2/3PC的最小值為______,PD﹣2/3PC的最大值為_______.

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解析:如圖3中,在BC上取一點G,使得BG=4.

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變式2. 如圖4,已知菱形ABCD的邊長為4,∠B=60°,圓B的半徑為2,點P是圓B上的一個動點,那麼PD+1/2PC的最小值為_____,PD﹣1/2PC的最大值為_______.

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解析:如圖4中,在BC上取一點G,使得BG=1,作DF⊥BC於F.

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本題及變式考查圓綜合題、正方形的性質、菱形的性質、相似三角形的判定和性質、兩點之間線段最短等知識,解題的關鍵是學會構建相似三角形解決問題,學會用轉化的思想思考問題,把問題轉化為兩點之間線段最短解決,題目比較難,屬於中考壓軸題.

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變式4.如圖5,四邊形ABCD為邊長為4的正方形,⊙B的半徑為2,P是⊙B上一動點,則√2

PD+4PC的最小值為______.

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變式6.如圖,正方形ABCD的邊長為4, ⊙B的半徑為2,P為⊙B的動點,求√2PC-PD的最大值

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看到這個變式6,有的學生反應出還是阿氏圓問題,可是仔細看,發現這個係數根號2很難處理,用阿氏圓處理這個套路處理不靈了,得不到這個係數。怎麼辦呢?

分析一下:考慮到正方形中對角線與邊長的比例正好是根號2的關係,我們試著用旋轉相似的知識去構造。

連結BD,BP,且以P為直角頂點構造等腰直角三角形BPE,然後連結DE。這樣下來可以得到下圖中的紅色三角形相似,且相似比即為根號2。那麼我們就把PC的根號2倍轉化為DE的長度了。如下圖:

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看看動態圖:

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剩下就可以利用三角形三邊關係來求最大值了。當然也可以構造全等來做,如下圖。

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如上圖,構造等腰直角三角形PCF,出現了手拉手全等(倆紅三角形全等),則PF=根號2PC,PD=BF,即把所求的線段都轉化為一個三角形中,結果就顯而易見了。

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反思:如果遇到線段的差且其係數不為1,往往要考慮去構造旋轉相似或全等、子母型相似等是我們常用的方法。

題目千變萬化,萬變不離其宗,看問題抓本質,勤思考多總結,定能收穫滿滿。

解決數學問題時,沒有一個統一的模式。它可以在數與數、形與形、數與形之間進行轉換。我們要合理地設計好轉化的途徑和方法,避免死搬硬套題型。我們要遵循熟悉化、簡單化、直觀化、標準化的原則,在教學中不斷培養和訓練學生自覺的轉化意識,加強舊知識與新知識的了聯繫,使每個知識點銜接自然,教給學生新知識時能做到順水推舟。


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