夜雨聆风学习资料网

ARTICLE · 1247502

初中数学学霸秘籍6:中位线一出手, 动点 G 搬进了定圆里

初中数学学霸秘籍6:中位线一出手, 动点 G 搬进了定圆里

张乃中初等工作室(‍znzms100)致力于培养广大中小学生对学习数学的兴趣,开启学习数学的心智;感受数学的严密和完美,享受探究数学的奥秘之乐趣。根据中小学生的不同状况量身定制不同的培优计划和学习内容,提高学生数学成绩于无形。】

【二日一题261006】中位线 + 直径圆 + 一箭穿心

【题目】如图,在平行四边形 ABCD中,AD=6,AB=4,∠ABC= 60°,点E为BC上的动点,连接AE,过点D作DF⊥AE于点F,点G为AF中点,点H为BC上一点,且BC=3BH,连接HG,则HG的最小值为(    )

E 一动,F、G 全跟着动——但有一条"暗线"把它们拴在定圆上

先说答案:(√57 − 3)/2。这题是"中点 + 垂直"的黄金组合:中位线送来一个直角,直角送来一个直径圆,动点 G 换乘到定圆上,剩下就是"定点到圆"的老套路。

1第一步:把"定"的都挖出来——H 竟然是垂足

作 AH⊥BC 于 H₀。在 Rt△ABH₀ 中,∠ABC = 60°,AB = 4:

BH₀ = AB·cos60° = 2,AH₀ = AB·sin60° = 2√3

而题目说BC=3BH,BC=AD=6,所以BH=2——正好等于BH₀!

两件事一对照:H 就是那个垂足。于是 H 是定点,且 AH=2√3、AH⊥BC——条件"BC = 3BH"看似绕口令,其实是把垂足偷偷塞给了你。

图 2  红色虚线圆就是 G 的全部活动范围,H 恰好站在垂足上

2第二步:中位线造直角

取 AD 的中点 O(定点)。看 △ADF:O 是 AD 的中点,G 是 AF 的中点,所以 OG 是中位线:OG ∥ DF,且 OG = ½DF

而 DF⊥AE,G 又在 AE 上,所以 OG⊥AG,即

∠AGO = 90°(恒定)

3第三步:直角换隐圆,G 完成换乘

A、O 是两个定点,∠AGO = 90° 恒定——G 始终在以 AO 为直径的 ⊙I 上(圆周角定理的逆用:直径所对的圆周角是直角)。I 是 AO 的中点,

AO = ½AD = 3 ⟹ 半径 = AI = 3/2

至此动点完成"换乘":E 在 BC 上怎么跑,G 就在定圆 ⊙I 上怎么跑。求 HG 的最小值,变成了"定点 H 到定圆 ⊙I 的最短距离"。

4第四步:定点到定圆,减个半径

过 I 作 II′⊥BC 于 I′,则水平方向的 HI′ = 3.5 − 2 = 3/2,竖直方向的 II′ = 平行线间距离 = AH = 2√3,勾股定理同样得到 HI = √57/2。HI ≈ 3.78 > 1.5,H 在 ⊙I 外部,所以

HGmin = HI − 半径 = (√57 − 3)/2 ≈ 2.27

取等位置是射线 HI 与 ⊙I 的交点 G′。负责任的检查:把 G 放到 G′,反推 F(G 是 AF 中点),再让直线 AF 交 BC 于 E——实算 E 落在 BC 线段上、F 也落在 AE 段内,取等真实可达。

图 3  沿 HI 方向的交点 G′ 给出最短距离

一句话记住这题的骨架:见"中点 + 垂直",先想中位线搬直角,再想直径圆收动点。E 是演员,⊙I 才是舞台。

三句话带走

·先定后动 —— 把 BH = 2 算出来,发现 H 是现成的垂足,定点全部亮牌。

·中位线搬直角 —— 两个中点一拉,OG∥DF,垂直就传到了 ∠AGO 上。

·直角对定线段 = 直径圆 —— ∠AGO = 90° 对定线段 AO,G 的轨迹是 ⊙I,最值 = HI − 半径。

·  照例双向检验:取等点能反演出合法的 E,特例代回去也对得上。

— END —

答案:(√57 − 3)/2,选它。哪一步卡住了,留言说一声。!

学习加总结可成学霸。

相关学习资料