在中考數(shù)學(xué)試卷中,幾何最值問題始終是重難點內(nèi)容,在中考數(shù)學(xué)試卷中通常出現(xiàn)在壓軸題的位置。
以幾何圖形中的動點為背景,求線段或線段和差的最大值或最小值,動點最值以其抽象性、多變性讓很多學(xué)生望而卻步,但只要掌握其基本原理和模型,先借鑒和模仿,最后掌握其解題思路和方法,我們是完全可以將其正確解答的。
初中數(shù)學(xué)所有的幾何動點最值問題其實都來自兩個基本圖形:
1.定點到定點:兩點之間,線段最短
如圖:點P為直線L上一動點,問P運動到何處,線段AP+BP和最小。
可以理解兩點之間線段最短。連接AB交直線l于點P,點P即為所求作的點。三角形三邊關(guān)系可以得出,始終圍成三角形,AP+BP>AB,當A,P,B三個點共線時,AP+BP=AB取最小值。
2.定點到定線:點線之間,垂線段最短
我們都知道定理:垂線段最短(直線外一點與直線上各點連接的所有線段中,垂線段最短)
A為直線l外點,P為直線l上一動點,那么A到直線l的距離最小值即為A做l的垂線,最小值為垂線段的長度.
在此基礎(chǔ)上又產(chǎn)生了以下基本圖形和結(jié)論:
1.三角形兩邊之和大于第三邊;
2.平行線之間,垂線段最短;
由平行線一點向另一條線做無數(shù)個連線
垂線的平方 = 其他連線的平方 - 垂點與連接點線段的平方
根據(jù)直角三角形兩短邊平方和等于斜邊平方得知平行線間垂線段最短
3.點圓最值:
如圖,點A為⊙O外一點,點B在圓上,當點B位于何處時AB可以取最大值或最小。
(1)當O,B,A三個點共線,且點B位于OA之間時,AB最??;
證明:如圖,根據(jù)三角形的三邊關(guān)系:OB+AB≥OA,當且僅當O,B,A三個點共線時,OB+AB=OA.
即當O,B,A三個點共線時,OB+AB取最小值為AO.因為OB為半徑長度不變,所以此時AB取最小值.
(2)當O,B,A三點共線,且點O位于AB之間時,AB最大.
證明:如圖,根據(jù)三角形的三邊關(guān)系:OB+OA≥AB,當且僅當B,O,A三個點共線時,OB+OA=AB.
即當B,O,A三個點共線時,AB取最大值為OB+OA=AB′.
4、線圓最值:
如圖,AB為圓O的一條定弦,點C為圓上一動點.
(1)如圖①,若點C在劣弧AB上,當CH⊥AB且CH過圓心O時,線段CH即為點C到弦AB的最大距離,此時△ABC的面積最大;
(2)如圖②,若點C在優(yōu)弧AB上,當CH⊥AB且CH的延長線過圓心O時,線段CH即為點C到弦AB的最大距離,此時△ABC的面積最大.
(3)如圖,O與直線l相離,點P是圓O上的一個動點,設(shè)圓心O到直線l的距離為d, O的半徑為r,則點P到直線l的最小距離是d-r,
點P到直線l的最大距離是d+r.
解決幾何最值問題的主要方法是轉(zhuǎn)化,通過變化過程中不變特征的分析,利用幾何變換、圖形性質(zhì)等手段把所求量進行轉(zhuǎn)化,構(gòu)造出符合幾何最值問題理論依據(jù)的基本結(jié)構(gòu)進而解決問題。
在幾何問題中,掌握最值問題的基本原理之后,在解決具體的題目時首先就要去分析和判斷是屬于哪種最值,關(guān)鍵點在于去分析幾何圖形的特征,結(jié)合其性質(zhì)進行分析和判斷。
如果題目中已經(jīng)給出了動點的運動軌跡,在分析和分析和解答起來會相對比較容易些,但如果題目中并未直接給出動點軌跡,這時就需要我們?nèi)シ治龊蛯ふ覄狱c的運動軌跡,確定軌跡之后,再根據(jù)軌跡確定屬于哪種最值問題,再進行分析和計算。
對于幾何動點問題的學(xué)習,要多注意總結(jié)和歸納,一般來說,動點的運動軌跡無外乎在直線上和圓弧上兩種,每種都有其特征和固有的模型,像直線型中最常用的是將軍飲馬模型,圓弧上的定角定弦、定點定距離、定直角等等。
對于這些基本的最值模型的特征和解題思路和方法,在平時的學(xué)習中要多去總結(jié),理解和熟悉每種模型的特征、適用條件和方法,平時多練習、總結(jié)和思考。
在之后會詳細分析和講解到各種最值模型的特征、適用條件和方法。