巧寻动点轨迹求解几何最值问题“三例说”

Xsens动作捕捉 2023-05-09 3087

动态最值在平面几何中是属于比较有难度的一类问题,虽然有些是有模有型,但更多的是各具特色千姿百态,求解思路和技巧也五花八门。但终究,她们是有共同之处的,就是寻动点的踪迹找变化的规律,然后根据变量间的关系求最值。今举例三题一起来说说:

【例一】(如图)扇形AOB中,∠AOB=120o,OA=2,C为弧上一点,D、E分别为OA、OB上的点,且∠DCE=60o,F为△CDE的内心,求:线段OF的最小值

巧寻动点轨迹求解几何最值问题“三例说”  第1张

【分析】线段OF为单动点F,此题关键是寻找动点F的运动轨迹

(1)连AB,由已知得:∠OBA=∠OAB=30o,作∠CED的平分线交AB于点F,连CF

(2)由已知可得:DOEC四点共圆,连OC,∴∠DOC=∠DEC,连BC,则∠ABC=∠AOC/2,易得:∠ABC=∠DEC/2=∠FEC,

(3)得:FEBC共圆,∠FCE=∠FBE=30o,∴FC平分∠DCE,即点F为△CDE的内心,故点F与F重合,点F在弦AB上

(4)由此知:点F的轨迹为定弦AB(部分),又点O为定点,所以OF的最小值为点O到定弦AB的垂线段长,故:OF的最小值为:1

【例二】(如图)在△ABC中,∠ACB=90o,∠ABC=60o,BC=1,P、Q分别是AB、AC边上的动点,满足∠QPC=60o,求:QC的最小值

巧寻动点轨迹求解几何最值问题“三例说”  第2张

【分析】由动点P的特点作△CPQ的外接圆O,此题的关键是确准圆心O的轨迹再将QC最值转化到半径上

(1)作△PQC的外接圆⊙O,设半径为R,连OC、OQ,则∠QOC=120o,∠OCQ=30o,即:点O在定射线CN上(设CO交AB于点N),得:QC=√3R,△BCN为正三角形,CN=BC=1

(2)过圆心O作OM⊥AB,垂足为M,连OP,由Rt△OMN得:OM=√3ON/2=(1-R)√3/2,在Rt△OPM中得:R=OP≥OM(因P为动点),即:R≥(1-R)√3/2,

(4)得R≥2√3-3,∴R的最小值:2√3-3,由QC=√3R,∴线段QC的最小值为:6-3√3

【例三】(如图)矩形ABCD中,∠DAC=30o,DC=3,P是边AD上动点,过P作PG⊥AC于G,连接BP并取其中点E,求EG的最小值

巧寻动点轨迹求解几何最值问题“三例说”  第3张

【分析】EG为双动点,根据动点E为BP的中点,延长PG至H使PG=GH(EG为中位线),将EG转化到BH上,BH为单动点,此题关键是确准点H的轨迹

(1)延长PG至H,使PG=GH,连BH,则:EG为中位线,∴EG=BH/2

(2)连AH,由已知可得:△APG≌△AHG,∴∠HAG=∠PAG=30o,∴点H的轨迹为射线AH

(3)由于点B为定点,∴BH的最小值为点B到射线AH的垂线段长,由上可得:∠BAH=30o,所以:BH的最小值为3/2

(4)由EG=BH/2,所以:EG的最小值为3/4

以上三例之分析,“道听度说”供参考。

The End