浅谈经典几何模型之“阿氏圆”

一.模型名称由来

【模型背景】“PA+k·PB”型的最值问题是近几年中考考查的热点更是难点。当k值为1时,即可转化为“PA+PB”之和最短问题,就可用我们常见的“饮马问题”模型来处理,即可以转化为轴对称问题来处理。而当k取任意不为1的正数时,若再以常规的轴对称思想来解决问题,则无法进行,因此必须转换思路。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2类研究。即点P在直线上运动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。

【模型由来】“阿氏圆”又称“阿波罗尼斯圆”,已知平面上两点A、B,则所有满足PA=k·PB(k≠1)的点P的轨迹是一个圆,这个轨迹最早由古希腊数学家阿波罗尼斯发现,故称“阿氏圆”。



二.模型建立

如图1所示,⊙O的半径为r,点A、B都在⊙O外,P为⊙O上一动点,已知r=k·OB,连接PA、PB,则当“PA+k·PB”的值最小时,P点的位置如何确定?


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模型解读:最早见“PA+PB”型问题应该是在“将军饮马”问题中,而本题多了一个“k”,故如何确定“k·PB”的大小是关键,如图2,在线段OB上截取OC使OC=k·r,则可说明△BPO与△PCO相似,即k·PB=PC。故本题求“PA+k·PB”的最小值可以转化为“PA+PC”的最小值,其中与A与C为定点,P为动点,故当A、P、C三点共线时,“PA+PC”值最小。如图3


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三.“阿氏圆”模型破解策略

【破解策略详细步骤解析】

第一步:连接动点于圆心O(一般将含有k的线段两端点分别与圆心O相连),即连接OB、OP;

第二步:计算出线段OP与OB及OP与OA的线段比,找到线段比为k的情况,如例子中的OP/OB=k;

第三步:在OB上取点C,使得OC/OP=OP/OB(核心关键步骤

第四步:连接AC,与⊙O的交点即为点P.

【核心步骤另单独解析】


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回顾图2,在OB上取点C构建,OC/OP=OP/OB的目的是为了形成“母子型相似模型”,“母子型相似”的构建是“阿氏圆”模型破解的“核武器”,“母子型相似”一出,“阿氏圆”直接破解。

将图2中△BPO单独提取出,如图4,上色渲染的△PCO∽△BPO,就是“母子型相似模型”,“母子型相似模型”的特点如图4,△PCO与△BPO有公共角∠O,且OC/OP=OP/OB(在某些角度处理策略题中,“母子型相似”的主要特征是∠0=∠O、∠B=∠OPC)

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(构造出△PCO∽△BPO后可以得到OC/OP=OP/OB,进而推出OP^2=OB·OC,即“半径的平方=原有线段×构造线段”,确定C的位置后,连接AC,求出AC长度“阿氏圆”即可破解)



四.“阿氏圆”典型例题讲解

例1:如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CB=4,CA=6,⊙C半径为2,P为圆上一动点,连接APBP,求AP+0.5BP的最小值.


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例 2:已知扇形 COD 中,∠COD=90°,OC=6,OA=3,OB=5,点 P 是弧 CD 上一点,求

2PA+PB 的最小值.


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例 3:如图 1,已知 AC=6,BC=8,AB=10,⊙C 的半径为 4,点 D 是⊙C 上的动点,连接

AD、BD,则 AD+0.5BD的最小值为?


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五.“阿氏圆”实战训练


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学会方法要加强练习,这样才能变成自己的知识,希望此文对同学们有所帮助。


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