程志南
(海南省瓊中縣中平(南方)學校初中部 572915)
例1 (2016·黑龍江龍東)如圖1,MN是⊙O的直徑,MN=4,∠AMN=40°,點B為弧AN的中點,點P是直徑MN上的一個動點,則PA+PB的最小值為 .
分析直接求解兩線段和PA+PB的最小值比較困難,考慮到圓的對稱性,故可作出某一點(如點A)的對稱點A′,此時PA′+PB=PA+PB.根據(jù)“三角形任意兩邊之和大于第三邊”,可知A′B≤PA′+PB=PA+PB,由“兩點之間線段最短”知A′B即為所求.
評注本題實際上是“將軍飲馬問題”融進圓中動點問題.考查了軸對稱確定最短路線問題,垂徑定理和解直角三角形,熟記定理并作出圖形,將問題轉(zhuǎn)化為求另一條線段的最值是解題的關鍵.此類問題用“將軍飲馬的思想”去解決,先作對稱點,然后連結求最值.
分析由垂線段的性質(zhì)可知,當AD為△ABC的邊BC上的高時,直徑AD最短,此時線段EF的長度有最小值.
評注本題考查了垂徑定理,圓周角定理,解直角三角形的綜合運用.關鍵是根據(jù)運動變化,找出滿足條件的最小圓,再解直角三角形.
例3 (2016·四川瀘州)如圖3,在平面直角坐標系中,已知點A(1,0),B(1-a,0),C(1+a,0)(a>0),點P在以D(4,4)為圓心,1為半徑的圓上運動,且始終滿足∠BPC=90°,則a的最大值是____.
分析由題意∠BPC=90°和A、B兩點坐標,可知PA=AB=AC=a,求出⊙D上點P到點A的最大距離即可解決問題,而這個最大距離的點P′就在圓外一點A到圓上的最遠點.
解∵A(1,0),B(1-a,0),C(1+a,0)(a>0),∴AB=1-(1-a)=a,CA=1+a-1=a,∴AB=AC.∵∠BPC=90°,∴PA=AB=AC=a.延長AD交⊙D于P′(如圖4),此時AP′最大.∵A(1,0),D(4,4),∴AD=5,∴AP′=5+1=6,即a的最大值為6.
評注本題將最值問題融進圓背景中,考查圓、最值問題、直角三角形的性質(zhì)等知識,解題的關鍵是發(fā)現(xiàn)PA=AB=AC=a.找出動點的極端位置往往能確定最值,而圖形的性質(zhì)最容易在極端狀態(tài)和臨界情形顯露出來,所以在解決最值問題時,常常利用極端、臨界元素進行突破.
例4 (2010·江蘇蘇州)如圖5,已知A、B兩點的坐標分別為(2,0)、(0,2),⊙C的圓心坐標為(-1,0),半徑為1.若D是⊙C上的一個動點,線段DA與y軸交于點E,則△ABE面積的最小值是( ).
分析關注△ABE,由于△ABE的底邊BE上的高OA是定值,若△ABE面積的最小,則BE最短.可以判斷當AD與⊙C相切時,BE最小.
評注本題主要考查了坐標與圖形的性質(zhì)、勾股定理、切線的性質(zhì)、相似三角形的判定與性質(zhì)、三角形面積的求法等知識.能夠正確判斷△ABE面積最小時AD與⊙C的位置是解題的關鍵.