在處理平面幾何中的許多問題時(shí),常需要借助于圓的性質(zhì),問題才得以解決,而我們需要的圓并不存在(有時(shí)題設(shè)中沒有涉及圓,有時(shí)雖然題設(shè)涉及圓,但是此圓并不是我們需要的圓),這就需要我們利用已知條件,借助圖形把需要的實(shí)際存在的圓找出來,通過添加輔助圓,做到'圖中無圓,心中有圓'。下面講述一構(gòu)造輔助圓常見模型來求解圓的最值問題,給人耳目一新的感覺,令人深思。
1.(2019·武漢模擬)如圖,點(diǎn)D在半圓O上,半徑OB=√61,AD=10,點(diǎn)C在弧BD上移動(dòng),連接AC,H是MC上一點(diǎn),∠DHC=90°,連接BH,點(diǎn)C在移動(dòng)的過程中,BH的最小值是( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【解析】如圖,取AD的中點(diǎn)M,連接BD,HM,BM.
∵DH⊥AC,∴∠AHD=90°,∴點(diǎn)H在以M為圓心,MD為半徑的⊙M上,
∴當(dāng)M、H、B共線時(shí),BH的值最小,
∴BH的最小值為BM﹣MH=13﹣5=8.故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查點(diǎn)與圓的位置關(guān)系、勾股定理、圓周角定理等知識(shí),解題的關(guān)鍵是學(xué)會(huì)添加常用輔助線,利用輔助線=圓解決問題,屬于中考選擇題中的壓軸題.
變式1.(2018秋·北侖區(qū)期末)如圖,已知點(diǎn)C是以AB為直徑的半圓的中點(diǎn),D為弧AC上任意一點(diǎn),過點(diǎn)C作CE⊥BD于點(diǎn)E,連接AE,若AB=4,則AE的最小值為_______ .
【解析】連接OC、BC,P點(diǎn)為BC的中點(diǎn),作PH⊥AB于H,如圖,利用點(diǎn)C是以AB為直徑的半圓的中點(diǎn)得到OC⊥OB,則可判斷△BOC、△BPH為等腰直角三角形,再利用∠BEC=90°判斷點(diǎn)E在⊙P上,連接AP交⊙P于E′,此時(shí)AE′的長(zhǎng)為AE的最小值,然后利用勾股定理計(jì)算出AP,計(jì)算AP﹣PE′即可得到AAE的最小值為√10-√2.
變式2.(2018秋·海曙區(qū)期末)如圖,AB是⊙O的直徑,AB=4√2,C為弧AB中點(diǎn),點(diǎn)P是⊙O上一個(gè)動(dòng)點(diǎn),取弦AP的中點(diǎn)D,則CD的最大值為 ______.
【解析】如圖,連接OD,OC,∵AD=DP,∴OD⊥PA,∴∠ADO=90°,
∴點(diǎn)D的運(yùn)動(dòng)軌跡為以AO為直徑的⊙K,連接CK,
當(dāng)點(diǎn)D在CK的延長(zhǎng)線上時(shí),CD的值最大,
3.(2019·硚口區(qū)模擬)已知⊙O的直徑AB為4cm,點(diǎn)C是⊙O上的動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)D是BC的中點(diǎn),AD延長(zhǎng)線交⊙O于點(diǎn)E,則BE的最大值為______ .
【解析】如圖,以OB為直徑作⊙K,當(dāng)直線AE切⊙K于D時(shí),BE的值最大.
4.(2019·錫山區(qū)一模)如圖,△ABC中,∠BAC=90°,AC=12,AB=10,D是AC上一個(gè)動(dòng)點(diǎn),以AD為直徑的⊙O交BD于E,則線段CE的最小值是 ______.
【解析】如圖,連接AE,則∠AED=∠BEA=90°,
∴點(diǎn)E在以AB為直徑的⊙Q上,
∵AB=10,∴QA=QB=5,當(dāng)點(diǎn)Q、E、C三點(diǎn)共線時(shí),QE+CE=CQ(最短),
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了圓周角定理和勾股定理的綜合應(yīng)用,解決本題的關(guān)鍵是確定E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡,從而把問題轉(zhuǎn)化為圓外一點(diǎn)到圓上一點(diǎn)的最短距離問題.
5.(2018秋·邗江區(qū)期末)如圖,在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=3,AC=4,D、E分別是AC、BC上的一點(diǎn),且DE=3,若以DE為直徑的圓與斜邊AB相交于M、N,則MN的最大值為 _______.
6.(2018秋·婺城區(qū)期末)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,⊙O的半徑為1,A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為(3,4)、(3,﹣3).已知點(diǎn)P是⊙O上的一點(diǎn),點(diǎn)Q是線段AB上的一點(diǎn),設(shè)△OPQ的面積為S,當(dāng)△OPQ為直角三角形時(shí),S的取值范圍為_____.
總結(jié)提升
1.?dāng)?shù)學(xué)方法:構(gòu)造輔助圓
(可以利用直徑所對(duì)的圓周角是直角,以斜邊為直徑,構(gòu)造輔助圓.
2.數(shù)學(xué)思想:(建模思想、轉(zhuǎn)化思想、分類討論思想)
利用構(gòu)造輔助圓解決分類討論問題,可以很快找到符合條件的點(diǎn),并可以將問題轉(zhuǎn)化為圓中求線段、求角度的問題.
3. 深入挖掘題目中的隱含條件;善于聯(lián)想所學(xué)定理,巧妙地構(gòu)造符合題意特征的輔助圓,再利用圓的有關(guān)性質(zhì)來解決問題,往往能起到化隱為顯、化難為易的解題效果!
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