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2023年初中数学初中数学:利用垂线段最短解决线段最值问题

http://www.newdu.com 2022-11-17 中考网 佚名 参加讨论

    定理:直线外一点与直线上各点连接的所有线段中,垂线段最短
    


    证明如下:
    作点P关于直线AB的对称点P',连接CP',DP'。
    


    易知CP=CP',DP=DP'
    根据连点之间线段最短可得,
    PP'≤CP+CP',即2PD≤2PC。
    所以PD≤PC。
    定理的应用
    一、求线段最值问题中的应用
    1、如图,△ABC是等边三角形,边长为6,点E是对称轴AD上一点,将点E绕点C逆时针旋转60°得到点F.求线段DF的最小值。
    


    解:
    作AC的中点G,连接EG。
    


    易证△CDF≌△CGE.所以DF=GE。
    要使DF有最小值,只需GE取最小值。
    根据垂线段最短可得,当GE⊥AD时,GE最小。
    此时GE=1/2AG=1/4AC=3/2。
    所以DF的最小值为3/2。
    反思:本题实质上就是结合题中给出的等边三角形,构造了一对手拉手等边三角形。当然也可以从捆绑旋转的角度出发,先找到点F的运动轨迹,再构造全等三角形或直接建立坐标系求出轨迹的方程,运用垂线段最短加以解决。
    


    2、如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=3.点P是BC边的中点,点E、F分别是线段AC、AB上的动点.连接EP、EF,求EP+EF的最小值。
    


    解:
    将△ABC沿AC折叠,点B落在点N处,AN交CD于点G,
    点P落在CN上的点Q处。
    连接EQ,则EP=EQ。
    连接FQ,过点Q作QM⊥AB于点M。
    则EP+EF=EQ+EF≥QF≥QM。
    


    易证△ADG≌△CNG。
    设DG=x,则AG=4-x。
    在Rt△ADG中,根据勾股定理可得,
    AG²=DG²+AD²,即(4-x)²=x²+3²
    解得,x=7/8
    即DG=7/8,AG=4-7/8=25/8。
    所以sin∠GCN=sin∠DAG=7/25。
    QM=CQ*sin∠GCN+CB=3/2*7/25+3=171/50。
    所以EP+EF的最小值为171/50。
    3、如图,已知在△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,点D是BC的中点,点E为AB上一动点. 点P沿DE--EA折线运动,在DE、EA上速度分别是每秒1和5/3个单位.设运动时间为t秒,试求t的最小值。
    


    分析:
    由题可知t=DE+EA/(5/3)=DE+3/5EA。这是一个典型的胡不归问题。以A为顶点在AE的上方构造∠EAF,使得sin∠EAF=3/5。利用垂线段最短即可解决。
    解:
    过点A作BC的平行线AG,则sin∠EAG=sin∠B=3/5。
    


    分别过点E、D作EM⊥AG,DN⊥AG垂足分别是点M、N。
    易知t=DE+3/5EA=DE+EM>=DM>=DN=DP+3/5PA
    当点E和点P重合时取等号.此时DN=6
    所以t的最小值为6。
    二、求线段取值范围中的应用
    如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠B=30°,AC=2,点D是BC边上一个动点,连接AD,过点D作DE⊥AD交AB于点E.求线段AE的最小值。
    


    分析:
    作AE的中点F,连接FD.过点F作FG⊥BC于点G.
    设AE=x,用含x的代数式表示出GF和DF,
    由垂线段最短可得,GF≤DF.解不等式即可得出结果。
    解:
    如图,作AE的中点F,连接FD.过点F作FG⊥BC于点G。
    


    


     (责任编辑:admin)

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