在解決平面幾何問題時,學生經(jīng)常會遇到求線段或線段和的最值問題。遇到這類題目時,學生通常不知從何下手。其實,解決這類問題最常見的思路是“兩點之間線段最短”“點到直線的距離垂線段最短”及“三角形兩邊之和大于第三邊”。
一、利用軸對稱解決線段和最小值
解決線段和最小值的問題經(jīng)常與軸對稱聯(lián)系起來,通過作對稱點把要相加的線段進行等量代換,放置在同一條直線上成為一條線段。人教版八年級數(shù)學教材中有一道例題:“A、B兩鎮(zhèn)在燃氣管道L的同旁,現(xiàn)在要修一個泵站,分別向A、B兩鎮(zhèn)供氣,泵站應修在什么地方,才能使輸氣管線最短?”
在解答這個例題時,筆者做了其中一個點關于L的對稱點,此對稱點與另一點的連線與直線L的交點P,即為到兩鎮(zhèn)之間最短距離的地方。在掌握這個例題后,筆者又出了兩道題目:“①在菱形ABCD中(如圖1所示),AB=4a,E在BC上,EC=2a,∠BAD=120°,點P在BD上,則△PEC周長的最小值是 。②如圖2所示,正方形ABCD的邊長為3,E在BC上,且BE=2,P在BD上,求PE+PC的最小值。
這兩道題目可以直接轉化成例題來解答,屬于“兩點一線型”。我們再看下一道題目:“如圖3所示,∠AOB=45°,角內有一點P,PO=10,在角兩邊上有兩動點Q、R(均不同于點O),則△PQR的周長最小值是 ?!北绢}只有一個點P,卻有兩條直線OA、OB。本題思路是過點P分別作OA、OB的對稱點,再連接兩對稱點與兩直線的交點,即為Q、R。此時△PQR的周長最小。
這種題目可歸納為“一點兩線型”。如2011年長沙市的一道中考題:“使得函數(shù)值為零的自變量的值稱為函數(shù)y=x-1的零點。例如,對于函數(shù)y=x-1,令y=0,可得x=1,我們就說1是函數(shù)y=x-1的零點。已知函數(shù)y=x2-2mx-2(m+3)( m為常數(shù))。①當m=0時,求該函數(shù)的零點;②證明:無論m取何值,該函數(shù)總有兩個零點;③設函數(shù)的兩個零點分別為x1和x2,且 。此時,函數(shù)圖像與x軸的交點分別為A、B(點A在點B左側),點M在直線y=x-10上,當MA+MB最小時,求直線AM的函數(shù)解析式?!?/p>
二、利用三角形的三邊關系解決最小值問題
平面內有三個點,當三點不共線時,構成三角形,那么兩邊之差小于第三邊;當三點共線時,則兩線段之差等于第三邊。掌握這個規(guī)律之后,我們就可以解決一些線段的最大值問題。如2011年甘肅省蘭州市的一道考題:“如圖4所示,在平面直角坐標系xoy中,正方形OABC的邊長為2cm,點A、C分別在y軸的負半軸和x軸的正半軸上,拋物線y=ax2+bx+c經(jīng)過點A、B和D(4, )。①求拋物線的表達式。②如果點P由點A出發(fā),沿AB邊以2cm/s的速度向點B運動,同時點Q由點B出發(fā),沿BC邊以1cm/s的速度向點C運動,當其中一點到達終點時,另一點也隨之停止運動,設S=PQ2(cm2)。③試求出S與運動時間t之間的函數(shù)關系式,并寫出t的取值范圍。④當S取 時,在拋物線上是否存在點R,使得以點P、B、Q、R為頂點的四邊形是平行四邊形?如果存在,求出R點的坐標;如果不存在,請說明理由。⑤在拋物線的對稱軸上求點M,使得M到D、A的距離之差最大,求出點M的坐標。
三、利用點到直線的距離垂線段最短解決最小值問題
人教版七年級數(shù)學教材中有一道思考題:“在灌溉時,要把河中的水引到農(nóng)田,如何挖渠最近?”并以此引出垂線段的定義及其性質。
我們來看這道題目:“(1)已知點A的坐標為(2 2 ,0),點B在直線y=-x上運動,當線段AB最短時,點B的坐標為 。(2)一艘漁船正以30海里/小時的速度由西向東追趕魚群,漁船在A處看見小島B在船的北偏東60°。40分鐘后,漁船行至O處,此時看見小島B在船的北偏東30°。在如圖5所示的坐標系中,點O為坐標原點,點A位于x軸上。根據(jù)上面的信息,請在圖中畫出表示北偏東60°、北偏東30°方向的射線,并標出小島B的位置,并求出點A及點B坐標。若已知以小島B為中心,周圍10海里以內為我軍導彈部隊軍事演習的著彈危險區(qū),問這艘漁船繼續(xù)向東追趕魚群,是否有可能進入危險區(qū)?
(作者單位:江西省南康市龍嶺中學)