在上一篇【解題策略】最值系列之輔助圓(一)我們了解了根據圓的定義來構造輔助圓,本文介紹另外兩種方式:
1、定邊對直角;
2、定邊對定角.
01
定邊對直角
【知識回顧】直徑所對的圓周角是直角.
【構造思路】一條定邊所對的角始終為直角,則直角頂點軌跡是以定邊為直徑的圓或圓?。?/p>
【圖形釋義】
若AB是一條定線段,且∠APB=90°,則P點軌跡是以AB為直徑的圓.
【解題關鍵】挖掘直角,確定定邊.
例題解析
已知正方形ABCD邊長為2,E、F分別是BC、CD上的動點,且滿足BE=CF,連接AE、BF,交點為P點,則PC的最小值為_________.
【分析】由于E、F是動點,故P點也是動點,因而存在PC最小值這樣的問題,那P點軌跡如何確定?
考慮BE=CF,易證AE⊥BF,即在運動過程中,∠APB=90°,故P點軌跡是以AB為直徑的圓.
連接OC,與圓的交點即為P點,通過勾股定理可求OC,再減去OP即可求出PC長度.
動點軌跡通?!胺侵奔磮A”,分析動點形成原理,尋找與動點相關定邊與定角.
2013湖北武漢
如圖,E、F是正方形ABCD的邊AD上的兩個動點,滿足AE=DF,連接CF交BD于點G,連接BE交AG于點H,若正方形邊長為2,則線段DH長度的最小值是________.
【分析】根據條件可知:∠DAG=∠DCG=∠ABE,易證AG⊥BE,即∠AHB=90°,
所以H點軌跡是以AB為直徑的圓弧
當D、H、O共線時,DH取到最小值,勾股定理先求OD,再減去OH即可.
2016安徽中考
如圖,Rt△ABC中,AB⊥BC,AB=6,BC=4,P是△ABC內部的一個動點,且滿足∠PAB=∠PBC,則線段CP長的最小值是______.
【分析】∵∠PBC+∠PBA=90°,∠PBC=∠PAB,∴∠PAB+∠PBA=90°,∴∠APB=90°,
∴P點軌跡是以AB為直徑的圓?。?/p>
當O、P、C共線時,CP取到最小值,勾股定理先求OC,再減去OP即可.
確定定邊
如圖, AB是半圓O的直徑,點C在半圓O上,AB=5,AC=4.D是弧BC上的一個動點,連接AD,過點C作CE⊥AD于E,連接BE.在點D移動的過程中,BE的最小值為_______.
【分析】E是動點,E點由點C向AD作垂線得來,∠AEC=90°,且AC是一條定線段,所以E點軌跡是以AC為直徑的圓弧.
當B、E、M共線時,BE取到最小值.連接BC,勾股定理求BM,再減去EM即可.
挖掘直角,確定定邊
如圖,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,BC=4,AC=10,點D是AC上的一個動點,以CD為直徑作圓O,連接BD交圓O于點E,則AE的最小值為________.
【分析】考慮到E點有連接BD與圓O相交所得,所以可連接CE,則CE⊥BD,考慮到CD邊是變化的,可取BC邊為定邊.
取BC中點M,E點軌跡是以M為圓心,MB為半徑作圓?。?/p>
連接AM,與圓M的交點為所求E點,此時AE值最小,勾股定理先求AM,再減去EM即可.
2019蘇州園區(qū)一模
如圖,正方形ABCD的邊長為4,動點E、F分別從點A、C同時出發(fā),以相同的速度分別沿AB、CD向終點B、D移動,當點E到達點B時,運動停止,過點B作直線EF的垂線BG,垂足為點G,連接AG,則AG長的最小值為______.
【分析】首先考慮整個問題中的不變量,僅有AE=CF,BG⊥EF,但∠BGE所對的BE邊是不確定的.
重點放在AE=CF,可得EF必過正方形中心O點,連接BD,與EF交點即為O點.
∠BGO為直角且BO邊為定直線,故G點軌跡是以BO為直徑的圓.
記BO中點為M點,當A、G、M共線時,AG取到最小值,利用Rt△AOM勾股定理先求AM,再減去GM即可.
輔助圓+將軍飲馬
如圖,正方形ABCD的邊長是4,點E是AD邊上一動點,連接BE,過點A作AF⊥BE于點F,點P是AD邊上另一動點,則PC+PF的最小值為________.
【分析】∠AFB=90°且AB是定線段,故F點軌跡是以AB中點O為圓心、AB為直徑的圓.
考慮PC+PF是折線段,作點C關于AD的對稱點C’,化PC+PF為PC’+PF,當C’、P、F、O共線時,取到最小值.
輔助圓+相切
如圖,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠B=30°,AB=4,D是BC上一動點,CE⊥AD于E,EF⊥AB交BC于點F,則CF的最大值是_________.
【分析】∠AEC=90°且AC為定值,故E點軌跡是以AC為直徑的圓?。?/p>
考慮EF⊥AB,且E點在圓上,故當EF與圓相切的時候,CF取到最大值.
連接OF,易證△OCF≌△OEF,∠COF=30°,故CF可求.
02
定邊對定角
在“定邊對直角”問題中,依據“直徑所對的圓周角是直角”,關鍵性在于尋找定邊、直角,而根據圓周角定理:同圓或等圓中,同弧或等弧所對的圓周角都相.定邊必不可少,而直角則可一般為定角.例如,AB為定值,∠P為定角,則A點軌跡是一個圓.
當然,∠P度數也是特殊角,比如30°、45°、60°、120°,下分別作對應的軌跡圓.
若∠P=30°,以AB為邊,同側構造等邊三角形AOB,O即為圓心.
若∠P=45°,以AB為斜邊,同側構造等腰直角三角形AOB,O即為圓心.
若∠P=60°,以AB為底,同側構造頂角為120°的等腰三角形AOB,O即為圓心.
若∠P=120°,以AB為底,異側為邊構造頂角為120°的等腰三角形AOB,O即為圓心.
當定邊所對定角為β的時候,以定邊為弦,2β為圓心角構造圓.
例題解析
如圖,等邊△ABC邊長為2,E、F分別是BC、CA上兩個動點,且BE=CF,連接AE、BF,交點為P點,則CP的最小值為________.
【分析】由BE=CF可推得△ABE≌△BCF,所以∠APF=60°,但∠APF所對的邊AF是變化的.
所以考慮∠APB=120°,其對邊AB是定值.
所以如圖所示,P點軌跡是以點O為圓心的圓?。嬙霴A=OB且∠AOB=120°)
當O、P、C共線時,可得CP的最小值,利用Rt△OBC勾股定理求得OC,再減去OP即可.
2017山東威海
如圖,△ABC為等邊三角形,AB=2,若P為△ABC內一動點,且滿足∠PAB=∠ACP,則線段PB長度的最小值為_________.
【分析】由∠PAB=∠ACP,可得∠APC=120°,后同上例題.
2019江蘇南京
在△ABC中,AB=4,∠C=60°,∠A>∠B,則BC的長的取值范圍是_______.
【分析】先作圖,如下
條件不多,但已經很明顯,AB是定值,∠C=60°,即定邊對定角.故點C的軌跡是以點O為圓心的圓?。ㄗ鰽O=BO且∠AOB=120°)
題意要求∠A>∠B,即BC>AC,故點C的軌跡如下圖.
當BC為直徑時,BC取到最大值,
考慮∠A為△ABC中最大角,故BC為最長邊,BC>AB=4.無最小值.
2019湖北武漢
如圖,AB是圓O的直徑,M、N是弧AB(異于A、B)上兩點,C是弧MN上一動點,∠ACB的角平分線交圓O于點D,∠BAC的平分線交CD于點E,當點C從點M運動到點N時,則C、E兩點的運動路徑長的比是_______.
【分析】分別考慮C、E兩點的軌跡,C點軌跡上是弧MCN,其對應圓心角為∠MON,半徑為OM(或ON).
再考慮E點軌跡,考慮到CE、AE都是角平分線,所以連接BE,BE平分∠ABC,可得:∠AEB=135°.
考慮到∠AEB是定角,其對邊AB是定線段,根據定邊對定角,所以E點軌跡是個圓,考慮到∠ADB=90°,所以D點即為圓心,DA為半徑.
E點軌跡所對的圓心角為∠MDN,是∠MON的一半,所以C、E兩點軌跡圓半徑之比為1:根號2,圓心角之比為2:1,所以弧長比值為根號2.