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专题 04 胡不归与阿氏圆
“PA+k·PB”型的最值问题是近几年中考考查的热点更是难点。
1.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;
2.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在直线上运动和
点P在圆上运动。
(1)其中点P在直线上运动的类型称之为“胡不归”问题;
(2)点P在圆周上运动的类型称之为“阿氏圆”问题。
胡不归:
模型建立:
A
A C
P
C
B
P
α
图1
B E
D
图2
如图1:P是直线BC上的一动点,求PA+k·PB的最小值。
一、 作 ∠ CBE=α,使sinα =k,则PD=k·OP(图2)
二、 当AD最短,AD ⊥ BE时,则P为要求点。(图2) AD长即为PA+k·PB的最小
值.
简记: 胡不归,根据三角函数,作个角,再作高,求出长度就可以.
阿氏圆:
阿氏圆基本解法:构造母子三角形相似
计算:PA+k∙PB的最小值。 A
第一步:确动点的运动轨迹(圆),
P
以点0为圆心、r为半径画圆;
(若圆已经画出则可省略这一步)
第二步:连接动点至圆心0 B C O
(将系数不为1的线段的固定端点
与圆心相连接),即连接OP,OB。
第三步:计算这两条线段长度的比k;
OC OP
第五步:在0B上取点C,使得OC= k·OP ; = =k, ∠O= ∠O,可得△ POC ∽ △ BOP可得:
OP OBOC PC
= =k, PC=k ·PB
OP PB
第六步:则PA+k∙PB ≥PA+PC ≥AC,即当A,P,C 三点共线时可得最小值。
[提升:若能直接构造△相似计算的,直接计算,不能直接构造△相似计算的,先把 k提到 括号
1
外边,将其中一条线段的系数化成 ,再构造△相似进行计算.]
k
典例1
1
如图,矩形ABCD中AB=3,BC=√3,E为线段AB上一动点,连接CE,则 AE+CE的最小值为 .
2
思路引领:在射线AB的下方作∠MAB=30°,过点E作ET⊥AM于T,过点C作CH⊥AM于H.易
1 1
证ET= AE,推出 AE+EC=CE+ET≥CH,求出CH即可解决问题.
2 2
答案详解:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠B=90°,
CB √3
∴tan∠CAB= = ,
AB 3
∴∠CAB=30°,
∴AC=2BC=2√3,
在射线AB的下方作∠MAB=30°,过点E作ET⊥AM于T,过点C作CH⊥AM于H.
∵ET⊥AM,∠EAT=30°,
1
∴ET= AE,
2
∵∠CAH=60°,∠CHA=90°,AC=2√3,
√3
∴CH=AC•sin6°=2√3× =3,
2
1
∵ AE+EC=CE+ET≥CH,
2
1
∴ AE+EC≥3,
2
1
∴ AE+EC的最小值为3,
2
故答案为3.
典例2
如图,在Rt△ABC中,AB=AC=4,点E,F分别是AB,AC的中点,点P是扇形
1
AEF的^EF上任意一点,连接BP,CP,则 BP+CP的最小值是 √17 .
2思路引领:在AB上取一点T,使得AT=1,连接PT,PA,CT.证明△PAT∽△BAP,推出
PT AP 1 1 1
= = ,推出PT= PB,推出 PB+CP=CP+PT,根据PC+PT≥TC,求出CT即可解决问题.
PB AB 2 2 2
答案详解:在AB上取一点T,使得AT=1,连接PT,PA,CT.
∵PA=2.AT=1,AB=4,
∴PA2=AT•AB,
PA AB
∴ = ,
AT PA
∵∠PAT=∠PAB,
∴△PAT∽△BAP,
PT AP 1
∴ = = ,
PB AB 2
1
∴PT= PB,
2
1
∴ PB+CP=CP+PT,
2
∵PC+PT≥TC,
在Rt△ACT中,∵∠CAT=90°,AT=1,AC=4,
∴CT ,
=√AT2+AC2=√17
1
∴ PB+PC≥√17,
2
1
∴ PB+PC的最小值为√17.
2
故答案为√17.
实战训练
一.阿氏圆
1.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CB=7,AC=9,以C为圆心、3为半径作 C,P为 C
⊙ ⊙
1
上一动点,连接AP、BP,则 AP+BP的最小值为( )
3A.7 B.5√2 C.4+√10 D.2√13
2.如图,在△ABC中,∠B=90°,AB=CB=2,以B为圆心作圆B与AC相切,点P为圆B上任
√2
一动点,则PA+ PC的最小值是 .
2
3.如图,在Rt△ABC中,AB=AC=4,点E,F分别是AB,AC的中点,点P是扇形AEF的^EF上
1
任意一点,连接BP,CP,则 BP+CP的最小值是 .
2
4.如图,已知菱形ABCD的边长为8,∠B=60°,圆B的半径为4,点P是圆B上的一个动点,则
1
PD− PC的最大值为 .
25.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,D、E分别是边BC、AC上的两个动点,
1
且DE=4,P是DE的中点,连接PA,PB,则PA+ PB的最小值为 .
4
6.如图, O与y轴、x轴的正半轴分别相交于点M、点N, O半径为3,点A(0,1),点B
(2,0)⊙,点P在弧MN上移动,连接PA,PB,则3PA+PB的⊙最小值为 .
7.如图,在△ABC中,BC=6,∠BAC=60°,则2AB+AC的最大值为 .
8.问题提出:如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CB=4,CA=6, C半径为2,P为圆上一
⊙
1
动点,连接AP、BP,求AP+ BP的最小值.
2
(1)尝试解决:为了解决这个问题,下面给出一种解题思路:如图 2,连接CP,在CB上取点
CD CP 1 PD 1
D,使CD=1,则有 = = ,又∵∠PCD=∠BCP,∴△PCD∽△BCP.∴ = ,
CP CB 2 BP 2
1 1
∴PD= BP,∴AP+ BP=AP+PD.
2 2
1
请你完成余下的思考,并直接写出答案:AP+ BP的最小值为 .
21
(2)自主探索:在“问题提出”的条件不变的情况下, AP+BP的最小值为 .
3
(3)拓展延伸:已知扇形COD中,∠COD=90°,OC=6,OA=3,OB=5,点P是C^D上一点,
求2PA+PB的最小值.
二.胡不归
1
9.如图,在等边△ABC中,AB=6,点E为AC中点,D是BE上的一个动点,则CD+ BD的最
2
小值是( )
A.3 B.3√3 C.6 D.3+√3
10.如图,在菱形ABCD中,AB=AC=6,对角线AC、BD相交于点O,点M在线段AC上,且
1
AM=2,点P是线段BD上的一个动点,则MP+ PB的最小值是( )
2
A.2 B.2√3 C.4 D.4√3
11.如图,在菱形ABCD中,∠ABC=60°,E是边BC的中点,P是对角线BD上的一个动点,连
1
接AE,AP,若AP+ BP的最小值恰好等于图中某条线段的长,则这条线段是( )
2A.AB B.AE C.BD D.BE
12.如图,直线y=x﹣3分别交x轴、y轴于B、A两点,点C(0,1)在y轴上,点P在x轴上运
动,则√2PC+PB的最小值为 .
13.如图,抛物线y=x2﹣2x﹣3与x轴交于A、B两点,过B的直线交抛物线于E,且tan∠EBA
4
= ,有一只蚂蚁从A出发,先以1单位/s的速度爬到线段BE上的点D处,再以1.25单位/s的
3
速度沿着DE爬到E点处觅食,则蚂蚁从A到E的最短时间是 s.
14.如图,△ABC中,AB=AC=10,∠A=30°.BD是△ABC的边AC上的高,点P是BD上动点,
√3
则 BP+CP的最小值是 .
215.在△ABC中,∠CAB=90°,AC=AB.若点D为AC上一点,连接BD,将BD绕点B顺时针旋
转90°得到BE,连接CE,交AB于点F.
(1)如图1,若∠ABE=75°,BD=4,求AC的长;
(2)如图2,点G为BC的中点,连接FG交BD于点H.若∠ABD=30°,猜想线段DC与线段
HG的数量关系,并写出证明过程;
(3)如图3,若AB=4,D为AC的中点,将△ABD绕点B旋转得△A′BD′,连接A′C、
√2
A′D,当A′D+ A′C最小时,求S△A′BC .
2