模擬試題中經(jīng)常會遇到“兩條線段和最小”這類問題.筆者在教學中,指導學生解決這一傳統(tǒng)問題時,總結(jié)出的解題方法是,作其中一個定點關(guān)于直線的對稱點,連接對稱點與另一個定點,與這條直線的交點即為所求作的動點,利用軸對稱的性質(zhì)把兩條線段之和轉(zhuǎn)化為一條線段.后來將其細化為“三環(huán)節(jié)”進行,學生掌握得可以,也收到了不錯的教學效果.這三個“環(huán)節(jié)”是:①“作”.即作出其中一個定點關(guān)于直線的對稱點;②“找”.即把這個對稱點和另一個已知定點連接起來,與直線相交于一點,當動點移動到與這個交點重合時,根據(jù)“兩點之間,線段最短.”可知此時的兩線段和最小,即利用轉(zhuǎn)化思想,把兩條線段和的最小值轉(zhuǎn)化為一條線段的長;③“求”.即利用勾股定理求出這條線段的長,即為兩條線段和的最小值.下面通過幾例,說說用這“三環(huán)節(jié)”解決這類問題的具體步驟,供參考.例1如圖1,已知CA⊥AB,DB⊥AB,AC=1cm,BD=2cm,AB=4cm.現(xiàn)有一個動點P,從點B向點A運動.當點P運動到何處時PC+PD最???并求出這個最小值.
指導解法如下:
第一環(huán)節(jié):作已知點C關(guān)于AB所在直線的對稱點C′(如圖1);
第二環(huán)節(jié):連結(jié)C′D,交AB于點P′.
因為AB是CC′的垂直平分線,所以P′C′=P′C,因此當點P運動到和點P′重合時,根據(jù)“兩點之間,線段最短.”可知PC+PD最小,它的最小值就是線段C′D的長.
第三環(huán)節(jié):作C′E∥AB,與DB延長線交于點E.因為CA⊥AB,DB⊥AB,所以四邊形AC′EB為矩形,所以C′E=AB=4,BE=AC′=AC=1,DE=2+1=3,在Rt△DEC′中,C′D=C′E2+DE2=42+32=5,所以C′D=C′P′+P′D=5,即PC+PD的最小值為5cm.
例2如圖2,AB是半徑為1的⊙O的直徑,點M在⊙O上,∠MAB=30°,N為弧MB的中點,點P是直徑AB上一個動點,求PM+PN的最小值是多少?
指導解法如下:
①作點N關(guān)于直徑AB的對稱點N′,由垂徑定理可知,點N′也在⊙O上;
②連接MN′交AB于點P′,當動點P移動到與P′點重合時PM+PN的值最小,即是線段MN′的長.
③連接OM、ON′,因為圓周角∠MAB=30°,所以圓心角∠BOM=60°,
又因為MN=NB=BN′,所以它們所對的圓心角都為30°,即∠BON′=30°,所以∠MON′=90°.
在Rt△MON′中,MN′=12+12=2,即PM+PN的最小值為2.
例3如圖3,在平面直角坐標系中,Rt△OAB的頂點A在x軸的正半軸上,頂點B的坐標為(3,3),點C的坐標為(12,0),點P為斜邊OB上的一動點,則PA+PC的最小值是多少?
指導解法如下:如圖4,
第一步:作A關(guān)于OB的對稱點D;
第二步:連接CD交OB于P,連接AP,則此時PA+PC的值最小,因為DP=PA,所以PA+PC=PD+PC=CD,PA+PC的最小值為線段CD的長.
第三步:作DN⊥OA于N,因為B(3,3),所以在Rt△OAB中,AB=3,OA=3,∠B=60°,∠BOA=30°.由勾股定理得OB=23,在Rt△OAM中,因為∠BOA=30°,所以AM=12OA=32,所以AD=2×32=3.在Rt△OAM中,因為∠BOA=30°,所以∠OAM=60°.因為DN⊥OA,所以∠NDA=30°,所以AN=12AD=32,由勾股定理得:DN=332,又因為C(12,0),所以CN=AO-AN-OC=3-32-12=1,在Rt△DNC中,由勾股定理得:DC=CN2+DN2=12+(332)2=312,即PA+PC的最小值是312.
作者簡介陳國玉,男,中學高級教師.涼州區(qū)骨干教師、“教學能手”、“教科研先進個人”,多次榮獲學校“優(yōu)秀教師”、“優(yōu)秀班主任”稱號.有100多篇論文在國家、省市級期刊上發(fā)表.
中學數(shù)學雜志(初中版)2015年2期