灵活变通,几何模型应用巧

平常我们遇到的线段差的最大值问题,是两条线段的系数都是1,倘若带了个不为1的系数,遇到这样类型的线段差最大值问题,又该怎么去分析呢?联想有关几何模型,有时就能很快找到解决办法。

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1.如图1,已知正方形ABCD的边长为4,圆B的半径为2,点P是圆B上的一个动点,求PD+1/2PC的最小值和PD﹣1/2PC的最大值;

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在前面的最值问题中往往都是求某个线段最值或者形如PA+PB最值,如"将军饮马问题",可以用对称思想来解决。除此之外我们还可能会遇上形如"PA+kPB "(k≠1)这样的式子的最值,用简单的对称思想无法完美解决,需要一些转换的思路。此类问题的处理通常以动点P所在图像的不同来分类,一般分为两个类型来研究。即:点 P在直线上运动和点 P在圆上运动。

其中:点 P在直线上运动的类型称之为"胡不归"问题;点 P在圆周上运动的类型称之为"阿氏圆"问题。经过我的提示与分析,学生给出如下解析。

解析:(1)如图1中,在BC上取一点G,使得BG=1.

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通过构造相似三角形,进行线段转化,进而转化常规的最值问题。学生如法炮制,通过构造法求解了如下变式的"阿氏圆"问题

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变式1. 如图3,已知正方形ABCD的边长为9,圆B的半径为6,点P是圆B上的一个动点,那么PD+2/3PC的最小值为______,PD﹣2/3PC的最大值为_______.

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解析:如图3中,在BC上取一点G,使得BG=4.

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变式2. 如图4,已知菱形ABCD的边长为4,∠B=60°,圆B的半径为2,点P是圆B上的一个动点,那么PD+1/2PC的最小值为_____,PD﹣1/2PC的最大值为_______.

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解析:如图4中,在BC上取一点G,使得BG=1,作DF⊥BC于F.

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本题及变式考查圆综合题、正方形的性质、菱形的性质、相似三角形的判定和性质、两点之间线段最短等知识,解题的关键是学会构建相似三角形解决问题,学会用转化的思想思考问题,把问题转化为两点之间线段最短解决,题目比较难,属于中考压轴题.

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变式4.如图5,四边形ABCD为边长为4的正方形,⊙B的半径为2,P是⊙B上一动点,则√2

PD+4PC的最小值为______.

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变式6.如图,正方形ABCD的边长为4, ⊙B的半径为2,P为⊙B的动点,求√2PC-PD的最大值

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看到这个变式6,有的学生反应出还是阿氏圆问题,可是仔细看,发现这个系数根号2很难处理,用阿氏圆处理这个套路处理不灵了,得不到这个系数。怎么办呢?

分析一下:考虑到正方形中对角线与边长的比例正好是根号2的关系,我们试着用旋转相似的知识去构造。

连结BD,BP,且以P为直角顶点构造等腰直角三角形BPE,然后连结DE。这样下来可以得到下图中的红色三角形相似,且相似比即为根号2。那么我们就把PC的根号2倍转化为DE的长度了。如下图:

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看看动态图:

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剩下就可以利用三角形三边关系来求最大值了。当然也可以构造全等来做,如下图。

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如上图,构造等腰直角三角形PCF,出现了手拉手全等(俩红三角形全等),则PF=根号2PC,PD=BF,即把所求的线段都转化为一个三角形中,结果就显而易见了。

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反思:如果遇到线段的差且其系数不为1,往往要考虑去构造旋转相似或全等、子母型相似等是我们常用的方法。

题目千变万化,万变不离其宗,看问题抓本质,勤思考多总结,定能收获满满。

解决数学问题时,没有一个统一的模式。它可以在数与数、形与形、数与形之间进行转换。我们要合理地设计好转化的途径和方法,避免死搬硬套题型。我们要遵循熟悉化、简单化、直观化、标准化的原则,在教学中不断培养和训练学生自觉的转化意识,加强旧知识与新知识的了联系,使每个知识点衔接自然,教给学生新知识时能做到顺水推舟。


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