文档内容
模型介绍
R【点睛1】触发隐圆模型的条件
(1)动点定长模型
若P为动点,但AB=AC=AP 原理:圆A中,AB=AC=AP
则B、C、P三点共圆,A圆心,AB半径 备注:常转全等或相似证明出定长
(2)直角圆周角模型
固定线段AB所对动角∠C恒为90° 原理:圆O中,圆周角为90°所对弦是直径
则A、B、C三点共圆,AB为直径 备注:常通过互余转换等证明出动角恒为直角
(3)定弦定角模型
固定线段AB所对动角∠P为定值 原理:弦AB所对同侧圆周角恒相等
则点P运动轨迹为过A、B、C三点的圆 备注:点P在优弧、劣弧上运动皆可
(4)四点共圆模型①若动角∠A+动角∠C=180° 原理:圆内接四边形对角互补
则A、B、C、D四点共圆 备注:点A与点C在线段AB异侧
(5)四点共圆模型②
固定线段AB所对同侧动角∠P=∠C 原理:弦AB所对同侧圆周角恒相等
则A、B、C、P四点共圆 备注:点P与点C需在线段AB同侧
R【点睛2】圆中旋转最值问题
条件:线段AB绕点O旋转一周,点M是线段AB上的一动点,点C是定点
(1)求CM最小值与最大值
(2)求线段AB扫过的面积
(3)求 最大值与最小值
作法:如图建立三个同心圆,作OM⊥AB,B、A、M运动路径分别为大圆、中圆、小圆
R结论:
①CM 最小,CM 最大
1 3
②线段AB扫过面积为大圆与小圆组成的圆环面积
③ 最小值以AB为底,CM 为高;最大值以AB为底,CM 为高
1 2例题精讲
考点一:定点定长构造隐圆
【例1】.如图,已知AB=AC=AD,∠CBD=2∠BDC,∠BAC=44°,则∠CAD的度数为 .
解:∵AB=AC=AD,
∴B,C,D在以A为圆心,AB为半径的圆上,
∴∠CAD=2∠CBD,∠BAC=2∠BDC,
∵∠CBD=2∠BDC,∠BAC=44°,
∴∠CAD=2∠BAC=88°.故答案为:88°
变式训练
【变式1-1】.如图所示,四边形ABCD中,DC∥AB,BC=1,AB=AC=AD=2.则BD的长为( )
A. B. C. D.
解:以A为圆心,AB长为半径作圆,延长BA交 A于F,连接DF.
∵DC∥AB, ⊙
∴ = ,
∴DF=CB=1,BF=2+2=4,
∵FB是 A的直径,
∴∠FDB⊙=90°,
∴BD= = .
故选:B.【变式1-2】.如图,点A,B的坐标分别为A(4,0),B(0,4),C为坐标平面内一点,BC=2,点M
为线段AC的中点,连接OM,OM的最大值为 .
解:∵C为坐标平面内一点,BC=2,
∴点C的运动轨迹是在半径为2的 B上,
如图,取OD=OA=4,连接OD,⊙
∵点M为线段AC的中点,
∴OM是△ACD的中位线,
∴OM= ,
∴OM最大值时,CD取最大值,此时D、B、C三点共线,
此时在Rt△OBD中,BD= =4 ,
∴CD=2+4 ,
∴OM的最大值是1+2 .
故答案为:1+2 .考点二:定弦定角构造隐圆
【例2】.如图,在△ABC中,BC=2,点A为动点,在点A运动的过程中始终有∠BAC=45°,则△ABC
面积的最大值为 .
解:如图,△ABC的外接圆 O,连接OB、OC,
∵∠BAC=45°, ⊙
∴∠BOC=2∠BAC=2×45°=90°,
过点O作OD⊥BC,垂足为D,
∵OB=OC,
∴BD=CD= BC=1,
∵∠BOC=90°,OD⊥BC,
∴OD= BC=1,
∴OB= = ,
∵BC=2保持不变,
∴BC边上的高越大,则△ABC的面积越大,当高过圆心时,最大,
此时BC边上的高为: +1,
∴△ABC的最大面积是: ×2×( +1)= +1.
故答案为: +1.变式训练
【变式2-1】.如图,P是矩形ABCD内一点,AB=4,AD=2,AP⊥BP,则当线段DP最短时,CP=
.
解:以AB为直径作半圆O,连接OD,与半圆O交于点P′,当点P与P′重合时,DP最短,
则AO=OP′=OB= AB=2,
∵AD=2,∠BAD=90°,
∴OD=2 ,∠ADO=∠AOD=∠ODC=45°,
∴DP′=OD﹣OP′=2 ﹣2,
过P′作P′E⊥CD于点E,则
P′E=DE= DP′=2﹣ ,
∴CE=CD﹣DE= +2,
∴CP′= .
故答案为:2 .
【变式2-2】.如图,边长为4的正方形ABCD外有一点E,∠AEB=90°,F为DE的中点,连接CF,则
CF的最大值为 .解:如图,以AB为直径作圆H,
∵∠AEB=90°,
∴点E在这个 H上,
延长DC至P,⊙使CD=PC,连接BE,EH,PH,过H作HM⊥CD于M,
∵EF=DF,CD=PC,
∴CF= PE,
Rt△AEB中,∵H是AB的中点,
∴EH= AB=2,
Rt△PHM中,由勾股定理得:PH= = =2 ,
∵PE≤EH+PH=2+2 ,
当P,E,H三点共线时,PE最大,CF最大,
∴CF的最大值是 +1
考点三:对角互补构造隐圆
【例3】.如图,在矩形ABCD中,AB=3,BC=5,点E在对角线AC上,连接BE,作EF⊥BE,垂足为E,直线EF交线段DC于点F,则 =__________.
解:如图,连接BF,取BF的中点O,连接OE,OC.
∵四边形ABCD是矩形,EF⊥BE,
∴四边形EFCB对角互补,
∴B,C,F,E四点共圆,
∴∠BEF=∠BCF=90°,AB=CD=3,BC=AD=5,
∵OB=OF,
∴OE=OB=OF=OC,
∴B,C,F,E四点在以O为圆心的圆上,
∴∠EBF=∠ECF,
∴tan∠EBF=tan∠ACD,
= =
∴
变式训练
【变式3-1】.如图,在四边形ABCD中,∠BAD=∠BCD=90°,∠ACD=30°,AD=2,E是AC的中点,
连接DE,则线段DE长度的最小值为 .解:∵∠BAD=∠BCD=90°,
∴A、B、C、D四点共圆,且BD为直径,取BD中点O,则圆心为点O,
连接AO、CO,取AO中点F,连接EF,DF,
∵∠ACD=30°,
∴∠AOD=60°,
∵OA=OD,
∴△OAD为等边三角形,
∴OA=OD=OC=AD=2,
∴∠AFD=90°,则DF= ,
∵EF是△AOC的中位线,
∴EF= OC=1,
在△DEF中,DF﹣EF≤DE,
∴当D、E、F三点共线时,DE取到最小,最小值为 .
∴DE的最小值为 .
【变式3-2】.如图,正方形ABCD的边长为2,点E是BC边上的一动点,点F是CD上一点,且CE=
DF,AF、DE相交于点O,BO=BA,则OC的值为 .解:如图
∵四边形ABCD是正方形,
∴AD=DC,∠ADF=∠ECD=∠ABC=90°,
∵DF=CE,
∴△ADF≌△DCE,
∴∠DAF=∠EDC,
∵∠EDC+∠ADO=90°,
∴∠DAF+∠ADO=90°,
∴∠AOD=90°,
∴四边形ABEO对角互补,
∴A、B、E、O四点共圆,
取AE的中点K,连接BK、OK,作OM⊥CD于M.
则KB=AK=KE=OK,
∵BA=BO,
∴∠BAO=∠BOA=∠AEB=∠DEC,
∵AB=DC,∠ABE=∠DCE,∠AEB=∠DEC,
∴△ABE≌△DCE,
∴BE=EC=1,
∴DF=EC=FC=1,
∴DE= = ,
∵△DFO∽△DEC,∴ = = ,
∴ = = ,
∴OD= ,OF= ,
∵ •DO•OF= •DF•OM,
∴OM= ,
∴MF= = ,
∴CM=1+ = ,
在Rt△OMC中,OC= = ,
故答案为 .
实战演练
1.如图,在平面直角坐标系中,点A、B的坐标分别为(﹣3,0)、(0,4),以点A为圆心,以AB长
为半径画弧交x轴上点C,则点C的坐标为( )
A.(5,0) B.(2,0)
C.(﹣8,0) D.(2,0)或(﹣8,0)解:∵点A、B的坐标分别为(﹣3,0)、(0,4),
∴OA=3,OB=4,
∴AB= =5,
∴AC′=5,AC=5,
∴C′点坐标为(2,0);C点坐标为(﹣8,0).
故选:D.
2.如图,在矩形ABCD中,已知AB=3,BC=4,点P是BC边上一动点(点P不与B,C重合),连接
AP,作点B关于直线AP的对称点M,则线段MC的最小值为( )
A.2 B. C.3 D.
解:连接AM,
∵点B和M关于AP对称,
∴AB=AM=3,
∴M在以A圆心,3为半径的圆上,
∴当A,M,C三点共线时,CM最短,
∵AC= ,AM=AB=3,∴CM=5﹣3=2,
故选:A.
3.如图,在矩形ABCD中,AB=8,BC=6,点P在矩形的内部,连接PA,PB,PC,若∠PBC=∠PAB,
则PC的最小值是( )
A.6 B. ﹣3 C.2 ﹣4 D.4 ﹣4
解:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠ABC=90°,
∴∠ABP+∠PBC=90°,
∵∠PBC=∠PAB,
∴∠PAB+∠PBA=90°,
∴∠APB=90°,
∴点P在以AB为直径的圆上运动,设圆心为O,连接OC交 O于P,此时PC最小,
⊙
∵OC= = =2 ,
∴PC的最小值为2 ﹣4,
故选:C.
4.如图所示,∠MON=45°,Rt△ABC,∠ACB=90°,BC=6,AC=8,当A、B分别在射线OM、ON上
滑动时,OC的最大值为( )A.12 B.14 C.16 D.14
解:如图,在Rt△ABC中,由勾股定理得AB= ,
在AB的下方作等腰直角△AQB,∠AQB=90°,作BH⊥QC于H,
∴点O在以点Q为圆心,QB为半径的圆上,
∵∠AQB+∠ACB=180°,
∴点A、C、B、Q共圆,
∴∠BCQ=∠BAQ=45°,
∴BH=CH=3 ,
在Rt△BQH中,由勾股定理得QH=4 ,
∴CQ=7 ,
当点C、Q、O共线时,OC最大,
∴OC的最大值为OQ+CQ=5 +7 =12 ,
故选:A.
5.如图,已知AB=AC=AD,∠CBD=2∠BDC,∠BAC=44°,则∠CAD的度数为 .解:∵AB=AC=AD,
∴B,C,D在以A为圆心,AB为半径的圆上,
∴∠CAD=2∠CBD,∠BAC=2∠BDC,
∵∠CBD=2∠BDC,∠BAC=44°,
∴∠CAD=2∠BAC=88°.
故答案为:88°.6.如图示,A,B两点的坐标分别为(﹣2,0),(3,0),点C在y轴上,且∠ACB=45°,则点C的坐
标为 .
解:在x轴的上方作等腰直角△ABF,FB=FA,∠BAF=90°,以F为圆心,FA为半径作 F交y轴于C,
连接CB,CA. ⊙
∵∠ACB= ∠AFB=45°,
∵B(﹣2,0),A(3,0),△ABF是等腰直角三角形,
∴F( , ),FA=FB=FC= ,设C(0.m),
则( )2+( ﹣m)2=( )2,
解得m=6或﹣1(舍弃)
∴C(0,6),
根据对称性可知C′(0,﹣6)也符合条件,
综上所述,点C的坐标为(0,6)或(0,﹣6).
故答案为(0,6)或(0,﹣6).7.如图,Rt△ABC中,AB⊥BC,AB=6,BC=4,P是△ABC内部的一个动点,且满足∠PAB+∠PBA=
90°,则线段CP长的最小值为 2 .
解:∵∠PAB+∠PBA=90°,
∴∠APB=90°,
∴P在以AB为直径的圆周上(P在△ACB内部),
连接OC,交 O于P,此时CP的值最小,如图,
∵AB=6, ⊙
∴OB=3,
∵BC=4,
∴由勾股定理得:OC=5,
∴CP=5﹣3=2,
故答案为:2.
8.在△ABC中,AB=4,∠C=45°,则 AC+BC的最大值为 .
解:过点B作BD⊥AC于点D,
∵∠C=45°,
∴△BCD为等腰直角三角形,
∴BD=CD,
设BD=CD=a,延长AC至点F,使得CF=a,
∵tan∠AFB= = ,
作△ABF的外接圆 O,过点O作OE⊥AB于点E,则AE= AB=2,∠AOE=∠AFB,
⊙∴tan∠AOE= ,
∴OE=4,OA= = ,
∴ +BC= (AC+ BC)= (AC+CF)= ≤ (OA+OF),
∴ +BC的最大值为 × =4 .
故答案为: .
9.如图,等边△ABC中,AB=6,点D、点E分别在BC和AC上,且BD=CE,连接AD、BE交于点F,
则CF的最小值为 .
解:如图,∵△ABC是等边三角形,
∴AB=BC=AC,∠ABC=∠BAC=∠BCE=60°,
∵BD=CE,
∴△ABD≌△BCE(SAS)
∴∠BAD=∠CBE,
又∵∠AFE=∠BAD+∠ABE,
∴∠AFE=∠CBE+∠ABE=∠ABC,
∴∠AFE=60°,
∴∠AFB=120°,
∴点F的运动轨迹是O为圆心,OA为半径的弧上运动(∠AOB=120°,OA=2 ),
连接OC交 O于N,当点F与N重合时,CF的值最小,最小值=OC﹣ON=4 ﹣2 =2 .
故答案为2⊙ .10.如图,正方形ABCD中,AB=2,动点E从点A出发向点D运动,同时动点F从点D出发向点C运动,
点E、F运动的速度相同,当它们到达各自终点时停止运动,运动过程中线段 AF、BE相交于点P,则
线段DP的最小值为 .
解:如图:
,
∵动点F,E的速度相同,
∴DF=AE,
又∵正方形ABCD中,AB=2,
∴AD=AB,
在△ABE和△DAF中,
,
∴△ABE≌△DAF,
∴∠ABE=∠DAF.
∵∠ABE+∠BEA=90°,
∴∠FAD+∠BEA=90°,
∴∠APB=90°,
∵点P在运动中保持∠APB=90°,
∴点P的路径是一段以AB为直径的弧,
设AB的中点为G,连接CG交弧于点P,此时CP的长度最小,
AG=BG= AB=1.在Rt△BCG中,DG= = = ,
∵PG=AG=1,
∴DP=DG﹣PG= ﹣1
即线段DP的最小值为 ﹣1,
故答案为: ﹣1.
11.如图,四边形ABCD中,∠ABC=∠ACD=∠ADC=45°,△DBC的面积为8,则BC长为 .
解:如图,作DH⊥BC交BC的延长线于H,取CD的中点O,连接OA,OB.
∵DH⊥BH,
∴∠DHC=90°,
∴四边形DACH对角互补,
∴A,C,H,D四点共圆,
∵∠DAC=90°,CO=OD,
∴OA=OD=OC=OH,
∴A,C,H,D四点在以O为圆心的圆上,
∵AC=AD,
∴∠CHA=∠AHD=45°,(没有学习四点共圆,可以这样证明:过点 A作AM⊥DH于M,过点A作
AN⊥BH于N,证明△AMD≌△ANC,推出AM=AN,推出AH平分∠MHN即可)
∵∠ABC=45°,
∴∠BAH=90°,
∴BA=AH,
∵∠BAH=∠CAD=90°,
∴∠BAC=∠HAD,
∵AC=AD,AB=AH,
∴△BAC≌△HAD(SAS),∴BC=DH,
∴S△BCD = ×BC×DH= ×BC2=16,
∴BC=4或﹣4(舍弃),
故答案为4.
12.已知:在△ABC中,AB=AC=6,∠B=30°,E为BC上一点,BE=2EC,DE=DC,∠ADC=60°,
则AD的长 .
解:连接AE,过点A作AH⊥BC于H点,在Rt△ABH中,
∵∠B=30°,∴AH= AB=3.
利用勾股定理可得BH=3 ,
根据等腰三角形性质可知CH=BH=3 ,BC=6 .
∴CE= BC=2 .
∴HE=CH﹣CE= .
在Rt△AHE中,由勾股定理可求AE=2 .
所以AE=CE,∠CAE=∠ACB=30°,
所以∠AEB=60°=∠ADC,
∴四边形AECD对角互补,
∴点A、D、C、E四点共圆,
∴∠ADE=∠ACE=30°,
所以∠CDE=∠ADC﹣∠ADE=30°.
∵DE=DC,∴∠DEC=75°.
∴∠AED=120°﹣75°=45°.
过点A作AM⊥DE于M点,
则AM= AE= .在Rt△AMD中,∠ADM=30°,
∴AD=2AM= .
故答案为2 .
13.如图,在正方形ABCD中,AD=6,点E是对角线AC上一点,连接DE,过点E作EF⊥ED,连接DF
交AC于点G,将△EFG沿EF翻折,得到△EFM.连接DM.交EF于点N.若AF=2.则△EMN的面
积是 .
解:如图,取DF的中点K,连接AK,EK.连接GM交EF于H.
∵四边形ACD是正方形,
∴AD=AB=6,∠DAB=90°,AB∥CD,∠DAC=∠CAB=45°,
∵DE⊥EF,
∴∠DEF=∠DAF=90°,
∴四边形AFED对角互补,
∴A,F,E,D四点共圆,
∵DK=KF,
∴KA=KD=KF=KE,∴∠DFE=∠DAE=45°,
∴∠EDF=∠EFD=45°,
∴DE=EF,
∵AF=2,AD=6,
∴DF= =2 ,
∴DE=DF=2 ,
∵AF∥CD,
∴ = = ,
∴FG=FM= ,
∴GM= FM= ,
∴FH=GH=HM= ,
∵EF⊥GM,
∴GH=HM= ,
∴EH=EF﹣FH=2 ﹣ = ,
∵MH∥DE,
∴ = = = ,
∴EN= EH= ,
∴S△ENM = •EN•MH= • • = .
故答案为 .14.如图,在正方形ABCD中,AD=8,点E是对角线AC上一点,连接DE,过点E作EF⊥ED,交AB于
点F,连接DF,交AC于点G,将△EFG沿EF翻折,得到△EFM,连接DM,交EF于点N,若点F是
AB的中点,则FM= , = .
解:∵将△EFG沿EF翻折,得到△EFM,
∴FG=FM,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB∥CD,
∴△AGF∽△CGD,
∴ ,
∵点F是AB的中点,
∴AF= CD,
∴ ,
∵AD=8,
∴AF=4,
∴DF= =4 ,
∴FM=FG= ;
∵AC是正方形ABCD的对角线,
∴∠CAD=45°,
∵EF⊥DE,
∴∠DEF=90°=∠BAD,
∴∠BAD+∠DEF=180°,∴点A,D,E,F四点共圆,
∴∠DFE=∠DAC=45°,
∴∠EDF=45°,
∴DE=EF= DF=2 ,
连接GM,交EF于P,
由折叠知,PG=PM,GM⊥EF,
∵DE⊥EF,
∴GM∥DE,
∴△FPG∽△FED,
∴ ,
∴PF= EF= ,
∴PE=EF﹣PF= ,
∵GM∥DE,
∴△MPN∽△DEN,
∴ ,
∴ ,
∴EN= PE= ,
在Rt△DEN中, ,
故答案为: ; .15.如图,在矩形ABCD中,AB=6,AD=8,点E,F分别是边CD,BC上的动点,且∠AFE=90°
(1)证明:△ABF∽△FCE;
(2)当DE取何值时,∠AED最大.
(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠B=∠C=90°,
∵∠AFE=90°,
∴∠AFB+∠EFC=90°,∵∠EFC+∠FEC=90°,
∴∠AFB=∠FEC,
∴△ABF∽△FCE.
(2)取AE的中点O,连接OD、OF.
∵∠AFE=∠ADE=90°(对角互补),
∴A、D、E、F四点共圆,
∴∠AED=∠AFD,
∴当 O与BC相切时,∠AFD的值最大,易知BF=CF=4,
∵△⊙ABF∽△FCE,
∴ = ,
∴ = ,
∴EC= ,
∴DE=DC﹣CE=6﹣ = .
∴当DE= 时,∠AED的值最大.16.如图,将两张等腰直角三角形纸片 OAB和OCD放置在平面直角坐标系中,点 O(0,0),A(0,
4).将Rt△OCD绕点O顺时针旋转,连接AC,BD,直线AC与BD相交于点P.
(1)求证:AP⊥BP;
(2)若点Q为OA的中点,求PQ的最小值.
(1)证明:∵△OAB和△OCD都是等腰直角三角形,
∴OA=OB,OC=OD,∠AOB=∠COD=90°,
∴∠AOC+∠COB=∠COB+∠BOD=90°,
∴∠AOC=∠BOD,
在△AOC和△BOD中,
,
∴△AOC≌△BOD(SAS),
∴∠OAC=∠OBD,
∵△OAB是等腰直角三角形,
∴∠OAB+∠OBA=90°,
∴∠OAC+∠CAB+∠ABO=90°,
∴∠OBD+∠CAB+∠ABO=90°,
∴∠APB=90°,
∴AP⊥BP;
(2)解:如图,∵AP⊥BP,
∴点P在以AB为直径的圆E上运动,由点圆最值可得,当P,Q,E三点共线,且点P在EQ的延长线上时,PQ最小,
∵△OAB是等腰直角三角形,A(0,4),
∴OA=OB=4,
∴AB= OA=4 ,
∵E是AB的中点,Q是OA的中点,
∴QE= OB=2,
∵PE是圆E的半径,
∴PE= AB=2 ,
∴PQ=PE﹣QE=2 ﹣2,
∴PQ的最小值为2 ﹣2.
17.(1)【学习心得】
于彤同学在学习完“圆”这一章内容后,感觉到一些几何问题如果添加辅助圆,运用圆的知识解决,可
以使问题变得非常容易.
例如:如图1,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=90°,D是△ABC外一点,且AD=AC,求∠BDC的度
数.若以点A为圆心,AB为半径作辅助 A,则点C、D必在 A上,∠BAC是 A的圆心角,而
∠BDC是圆周角,从而可容易得到∠BDC=⊙ 4 5 °. ⊙ ⊙
(2)【问题解决】
如图2,在四边形ABCD中,∠BAD=∠BCD=90°,∠BDC=25°,求∠BAC的度数.
(3)【问题拓展】
如图3,如图,E,F是正方形ABCD的边AD上两个动点,满足AE=DF.连接CF交BD于点G,连接
BE交AG于点H.若正方形的边长为2,则线段DH长度的最小值是 ﹣ 1 .
解:(1)如图1,∵AB=AC,AD=AC,
∴以点A为圆心,AB为半径作圆A,点B、C、D必在 A上,
⊙∵∠BAC是 A的圆心角,而∠BDC是圆周角,
⊙
∴∠BDC= ∠BAC=45°,
故答案是:45;
(2)如图2,取BD的中点O,连接AO、CO.
∵∠BAD=∠BCD=90°,
∴点A、B、C、D共圆,
∴∠BDC=∠BAC,
∵∠BDC=25°,
∴∠BAC=25°,
(3)如图3,在正方形ABCD中,AB=AD=CD,∠BAD=∠CDA,∠ADG=∠CDG,
在△ABE和△DCF中,
,
∴△ABE≌△DCF(SAS),
∴∠1=∠2,
在△ADG和△CDG中,
,
∴△ADG≌△CDG(SAS),
∴∠2=∠3,
∴∠1=∠3,
∵∠BAH+∠3=∠BAD=90°,
∴∠1+∠BAH=90°,
∴∠AHB=180°﹣90°=90°,
取AB的中点O,连接OH、OD,
则OH=AO= AB=1,在Rt△AOD中,OD= = = ,
根据三角形的三边关系,OH+DH>OD,
∴当O、D、H三点共线时,DH的长度最小,
最小值=OD﹣OH= ﹣1.
(解法二:可以理解为点H是在Rt△AHB,AB直径的半圆 上运动当O、H、D三点共线时,DH长度
最小)
故答案为: ﹣1.
18.如图,已知抛物线y=ax2+bx+6(a≠0)的图象与x轴交于点A(﹣2,0)和点B(6,0),与y轴交
于点C,点D为抛物线的顶点.
(1)求抛物线的表达式及顶点D的坐标;
(2)如图①,连接BC,点P是线段BC上方抛物线上一动点,若△PBC的面积为12,求点P的坐标;
(3)如图②,已知 B的半径为2,点Q是 B上一个动点,连接AQ,DQ,求DQ+ AQ的最小值.
⊙ ⊙
解:(1)令x=0,则y=6,
C(0,6),
∵A(﹣2,0),B(6,0),∴设抛物线的表达式为y=a(x﹣6)(x+2)(a≠0),
当x=0时,y=﹣12a=6,解得a=﹣ ,
抛物线的表达式为y=﹣ (x﹣6)(x+2)=﹣ x2+2x+6,
∵y=﹣ x2+2x+6=﹣ (x﹣2)2+8,
∴顶点D的坐标为(2,8);
(2)由(1)知,C(0,6),
设直线BC的表达式为y=kx+t,
将点B、C的坐标代入得6k+t=0,
,解得 ,
∴直线BC的表达式为y=﹣x+6;
如图,过点P作PH∥y轴交BC于点H,连接PB,PC,
设P(x,﹣ x2+2x+6),则H(x,﹣x+6)(0<x<6),
∴PH=﹣ x2+2x+6﹣(﹣x+6)=﹣ x2+3x,
∵△PBC的面积为12,
∴ OB•PH= ×6×(﹣ x2+3x)=12,
即﹣ x2+3x=4,解得x=2或x=4,
∴点P的坐标为(2,8)或(4,6);
(3)如图,取点E(5.5,0),
∴BE=0.5,
∵AB=8,BQ=2,
∴AB:BQ=4:1,
∵BE=0.5,BQ=2,
∴BQ:BE=4:1,
∵∠ABQ=∠QBE,
∴△ABQ∽△QBE,∴AQ:QE=BQ:BE=4:1,即QE= AQ,
∴DQ+ AQ=DQ+QE,
由两点间线段最短可知,当点D,Q,E三点共线时,DQ+QE最小,最小值为DE,
∴DE= = .
即DQ+ AQ的最小值为: .
19.模型分析
如图在△ABC中,AD⊥BC于点D,其中∠BAC为定角,AD为定值,我们称该模型为定角定高模型.
问题:随着点A的运动,探究BC的最小值(△ABC面积的最小值).
(1)当∠BAC=90°时(如图①):
第一步:作△ABC的外接圈 O;
第二步:连接OA; ⊙
第三步:由图知AO≥AD,当AO=AD时,BC取得最小值.
(2)当∠BAC<90°时(如图②):
第一步:作△ABC的外接圆 O;第二步:连接OA,OB,OC,过点O作OE⊥BC于点E:
第三步:由图知AO+OE≥AD⊙,当AO+OE=AD时,BC取得最小值.
那么∠BAC>90°呢?
结论:
当AD过△ABC的外接圆圆心O(即AB=AC)时,BC取得最小值,此时△ABC的面积最小
当∠BAC<90°时,请根据【模型分析】(2)中的做法将下面证明过程补充完整.求证:当AD过△ABC的外接圆圆心O(即AB=AC)时,BC取得最小值,此时△ABC的面积最小.
证明:如解图,作△ABC的外接圆 O,连接OA,OB,OC,过点O作OE⊥BC于点E,
设 O的半径为r,∠BOE=∠BAC⊙= ,AD=h,
∴⊙BC=2BE=2OB•sin =2r•sin , α
∵sin 为定值,∴要使αBC最小α,只需…
自主探α 究:我们知道了当AD过△ABC的外接圆圆心O(即AB=AC)时,△ABC的面积取得最小值,
那么要使△ABC的周长取得最小值,需要满足什么条件呢?
模型分析:
证明:如图1,
作△ABC的外接圆 O,连接OA,OB,作OE⊥BC于E,设 O的半径为r,AD=h,
∴BC=2BE=2CE,⊙ ⊙
∵ = ,
∴∠BOC=2∠BAC=2 ,
∵OB=OC, α
∴∠BOE= ∠BOC= ,
∴OE=OB•cos =r•coαs ,
∵OA+OE≥ADα, α
∴r+r•cos ≥h,
α∴r≥ ,
∵BE=OB•sin =r•sin ,
∴BC=2BE=2αr•sin ,α
∴当r最小时,BC最α小,
∴当r= 时,BC最小 = ;
自主探究:
解:如图2,
延长CB知E,使BE=AB,延长BC至F,使CF=AC,
∴AB+BC+AC=BE+BC+CF=EF,∠AEB=∠EAB,∠CAF=∠AFC,
∴∠ABC=2∠EAB,∠ACB=2∠CAF,
∵∠ABC+∠ACB=180°﹣∠BAC=180°﹣ ,
∴2∠EAB+2∠CAF=180°﹣ , α
α
∴∠EAF+∠CAF=90°﹣ ,
∴∠EAF=∠EAF+∠CAF+∠BAC=90°+ ,
作△AEF的外接圆O,作OH⊥EF于H,连接OA,OE,OF,在优弧EF上任取一点G(不在E和点F
处),连接EG,FG,
∴∠G=180°﹣∠EFA=90﹣ ,
同理上可得:∠EOH=∠G=90°﹣ ,
∴∠OEH=90°﹣∠EOH= ,∴OH=r•sin ,EF=2EH=2r•cos ,
∵OH+AD≤OA,
∴r•sin +h≤r,
∴(1﹣sin )r≥h,
∴r≥ ,
∴r最小 = ,
∴EF最小 = ,
∴△ABC的周长最小值为: .
20.如图,抛物线y=ax2+ x+c与x轴交于A,B两点(点B在点A左侧),与y轴交于点C,直线y=
kx+b经过点A,C,且OA=2OC=4.
(1)求抛物线的解析式;
(2)点E为AC上方抛物线上一动点,过点E作EF∥y轴交AC于点F,求线段EF的最大值;
(3)在(2)的结论下,若点G是x轴上一点,当∠CGF的度数最大时,求点G的坐标.
解:(1)∵OA=2OC=4,
∴A(4,0),C(0,2),将A(4,0),C(0,2)代入y=ax2+ x+c,
∴ ,
解得 ,
∴y=﹣ x2+ x+2;
(2)将点A(4,0),C(0,2)代入y=kx+b,
∴ ,
解得 ,
∴y=﹣ x+2,
设E(t,﹣ t2+ t+2),则F(t,﹣ t+2),
∴EF=﹣ t2+ t+2+ t﹣2=﹣ t2+2t=﹣ (t﹣2)2+2,
当t=2时,EF的最大值为2;
(3)∵t=2,
∴E(2,3),F(2,1),
设G(x,0),
作△CFG的外接圆M,设圆M的半径为r,
当圆M与x轴相切时,∠CGF最大,此时M(x,r),
∵MC=MF=r,
∴x2+(r﹣2)2=r2,(2﹣x)2+(1﹣r)2=r2,
解得x=4﹣ ,
∴G(4﹣ ,0).