两点之间线段短 两点之间线段短吗
四边形的最值问题是三角形最值问题的自然扩展,涉及到的核心知识点主要有五个:线段最短问题、垂线段最短问题、三角形三边关系、几何变化(包括轴对称、旋转、平移)以及轨迹圆的最值问题(如定角、定线、隐含圆模型)。以下通过具体实例详细说明:
模型一:将军饮马模型
1. (2019•永安市一模)如图所示,矩形的一个顶点在原点,另一个顶点在坐标轴上,且点(6,4)为两点之间的中点。假设点A和点B为矩形边上的两个动点,且AB = 2。为了使得四边形的周长最小,点A的坐标应为( )
A.(2,0)B.(8/3,0)C.(4,0)D.(14/3,0)
【解析】为求得四边形的最小周长,我们需要使得A和B之间的距离最小。由于AB是定值,只需最小化A点的坐标即可。具体操作是:在直线上截取线段AB = 2,构造点A关于点O的对称点,连接两点,交于一点即为点A。进一步过该点作平行线,交于一点即为点B,点B的位置在平行线的延长线中。
由条件AB = 6,BC = 2 + 4 = 6,∠ABC = 90°,所以∠AOB = 45°,∠OBC = 45°。设点A坐标为x,则A点与B点的关系可以表示为:x - (x - 2) = 6 - 2 = 4 - x。由此得出A点的坐标应为(2,0)。答案为A。
2. (2019•武昌区模拟)如图所示,已知正方形的一个顶点坐标为(0,3),点P为坐标轴上的一个动点,以点P为边的一侧构造等腰直角三角形,且∠P = 90°。求得边长的最小值( )
A.3√2/2 B.√2 C.2√2 D.3√2
【解析】本题主要考察旋转变换、正方形性质、全等三角形的判定等知识。解题时应添加常用的辅助线并构造全等三角形。画出点P的旋转对称图形,以获取最小值。由于∠P为直角,利用等腰直角三角形的性质,我们可以计算出边长最小值为3√2/2。选择A。
类型二:旋转模式
4. (2017秋•昌江区校级期末)如图所示,若正方形的外一点P满足条件PA = √2,PB = 4,当线段的长度取最长值时,∠AOB的值为 _____。
【解析】本题涉及旋转性质、正方形性质和三角形三边关系。旋转图形得到的最大值即为线段的最大值。旋转90°得到图形P',最大值取决于三角形的共线性。∠AOB的最大值为135°。
5. (2018秋•江岸区期末)如图所示,若点P为线段的中点,点Q为直线上方的点,且PQ = 4,连接点Q,假设Q为顶点,构造等腰直角三角形,求∠Q的最大值。
【解析】本题考察旋转变换和等腰直角三角形的性质。将线段绕点逆时针旋转90°得到的新线段,角度的最大值为67.5°。通过图形辅助线计算得到的角度为45°。答案为67.5°。
模型三:构造轨迹辅助圆模式
6. (2019•全椒县一模)如图所示,点A和点B为正方形边上的两点(不与其他点重合),过点B作垂线于点A,连接AB,若AB = 2,则AB + CD的最小值为( )
7. (2018秋•武昌区期中)如图所示,在三角形中,AB = 3,BC = 4,以AB为边构造等边三角形,求得当∠ABC = _____ 度时,有最大值 ______。
【解析】在三角形AB中,构造等边三角形时,连接线段,可以得到点B的运动轨迹是以点O为圆心,半径为3的圆。最大值出现在点A、B、C共线时。此时∠ABC = 120°,最大值为7。
解决将军饮马模型的最值问题时,需要利用轴对称进行等量转换,并根据“两点之间线段最短”、 “点到直线的距离最短”以及三角形的边关系等进行最小值的求解。在解题过程中,应特别注意常用方法,如确定定点和使用旋转、对称变换等技术,以求得问题的最终解决方案。