垂线段最短求最值专题

垂线段最短求最值专题
【专题说明】
初中几何的最值问题,主要是求一条或两条线段长度的最大(最小)值,三角形或四边形周长的最小值,对一些简单问题可以通过诸如“两点之间线段最短”“垂线段最短”等定理解决
【方法技巧】
类型一:一动一定型
上海空气污染指数如图,已知直线 l 外一定点 A 和直线 l 上一动点 B,求 A、B 之间距离的最小值。通常过点 A 作直线 l 的垂线 AB,利用垂线段最短解决问题,即连接直线外一点和直线上各点的所有线段中,垂线段最短.
类型二:两动一定型
如图,直线AB,AC相交于点A,点M是平面内一点,点P,点N分别是AC,AB上一动点,试确定点P,N的位置,使MP+PN的值最小.
解题思路:
一:
第一步:作点M关于AC的对称点M;
第二步:过点M′作M′N⊥AB于点N,交AC于点P;
二证:证明MP+PN的最小值为M′N.
类型三:一定两动型(胡不归问题)
“胡不归”问题即点P 在直线l 上运动时的“PA+k·PB ( 0 < k < 1 ) ”型
最值问题.
报道性摘要问题:如图①,已知sin∠MBN=k,点P 为∠MBN 其中一边BM 上的一个动点,点  A 在射线BM、BN 的同侧,连接AP,则当“PA+k·PB ”的值最小时,点P 的位置如何确定?
解题思路:
过点P 作PQ⊥BN 于点Q,则k·PB=PB·sin∠MBN=PQ,
∴可将求“PA+k·PB ”的最小值转化为求“PA+PQ ”的最小值( 如图②),∴当A、Q、P 三点共线时,PA+PQ 的值最小( 如图③),此时AQ⊥BN .
【典例分析】
【典例1】模型分析
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问题:如图,点A为直线l外一定点,点P为直线l上一动点,试确定点P的位置,使AP的值最小.
解题思路:
一:过点A作直线l的垂线交直线l于点P;
二证:证明AP是点A到直线l的最短距离.
请写出【模型分析】中解题思路“二证”的过程.
【解答】解:如图所示:
∵AP⊥l于点P,
∴AP是点A到直线l的最短距离.
【变式1-1】如图,在矩形ABCD中,AC=8,∠BAC=30°,点P是对角线AC上一动点,
连接BP.
(1)线段BP的最小值为;
(2)若以AP,BP为邻边作▱APBQ,连接PQ,则线段PQ的最小值为.
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【答案】(1)2(2)gtss
【解答】(1)当BP⊥AC时,BP取最小值,
∵AC=8,∠BAC=30°,谢宁方法
∴AB=AC•cos30°=4,
∴BP最小=AB•sin30°=2;
故答案为:2;
(2)根据题意,作图如下:
∵四边形APBQ是平行四边形,
∵AO=AB=2,PQ=2OP,
∴要求PQ的最小值,即求OP的最小值,当OP⊥AC时,OP取最小值,
∴OP=AO•sin30°=,
∴PQ的最小值为.
故答案为:.
【变式1-2】如图,Rt△ABC斜边AC的长为4,⊙C的半径为1,Rt△ABC与⊙C重合的面
积为,P为AB上一动点,过点P作⊙C的切线PQ,切点为Q,则PQ的最小值为.
【答案】
【解答】解:设∠C=n°,
∵Rt△ABC与⊙C重合的面积为,
∴=,
解得n=60,
即∠C=60°,
∵Rt△ABC斜边AC的长为4,∠C=60°,
∴BC=AC=2,
连接CQ,CP,如图,
∵PQ为⊙C的切线,
∴CQ⊥PQ,
∴∠CQP=90°,
∴PQ==,
∴当CP最小时,PQ最小,
∵当CP⊥AB时,CP最短,此时CP=CB=2,
∴PQ的最小值为=.
故答案为:.
【变式1-3】如图,在Rt△ABC中,AB=3,BC=4,经过点B且与边AC相切的动圆与AB,BC分别相交于点P,Q,则线段PQ的最小值为.
【答案】
【解答】解:取PQ的中点O,过O点作OD⊥AC于D,过B点作BH⊥AC于H,连接OB,如图,
在Rt△ABC中,∵AB=3,BC=4,
∴AC==5,
∵BH•AC=AB•CB,
∴BH==,
∵∠PBQ=90°,
∴PQ为⊙O的直径,
∵⊙O与AC相切,OD⊥AC,
∴OD为⊙O的半径,
∵OB+OD≥BH(当且仅当D点与重合时取等号),
∴OB+OD的最小值为BH的长,
即⊙O的直径的最小值为,
∴线段PQ的最小值为.
故答案为:.
【典例2】如图,在△ABC中,AC=BC=6,S△ABC=12,点D为AB中点,点M,N分别是CD和BC上的动点,则BM+MN的最小值是.
【答案】4
【解答】解:如图,∵CA=CB,D是AB的中点,
∴CD是∠ACB的平分线,
∴点N关于CD的对称N′在AC上,
过点B作BH⊥AC于点H.
∵AC=6,S△ABC=12,
∴×6•BH=12,
解得BH=4,
∵BM+MN=BM+MN′≥BH=4,
∴BM+MN的最小值为4.
故答案为:4.
【变式2-1】如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=6,点E是对角线BD上一点,EF⊥BC 于点F,EG⊥CD于点G,连接FG,则EF+FG的最小值为.
【答案】
【解答】解:如图,在AD上取一点P,使得PD=PB,连接BP,PC,EC,过点C作CJ⊥BP于点J,过点E作EK⊥BP于点K.
∵四边形ABCD是矩形,
∴AD=BC=6,AD∥BC,∠A=90°,
设PD=PB=x,则x2=(6﹣x)2+42,
∴x=,
∵S△PBC=•PB•CJ=×6×4,

本文发布于:2024-09-22 06:48:21,感谢您对本站的认可!

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