【摘要】線段最值問題是初中數(shù)學(xué)中一類經(jīng)典的問題.這一類問題對學(xué)生的幾何思維和基礎(chǔ)知識有較高的要求.在求線段最值時,要學(xué)會動中求靜,尋求變量和不變量之間的聯(lián)系.本文結(jié)合例題談三種解答線段最值問題的方法,以供參考.
【關(guān)鍵詞】線段最值;初中數(shù)學(xué);解題技巧
方法1構(gòu)造平面直角坐標系,利用兩點之間的距離公式求解
例1如圖1所示,在邊長為4的正方形ABCD中,將△ABD沿射線BD平移,得到一個新的三角形△EGF,連接EC,GC,則EC+GC的最小值為.
解如圖2所示,以正方形ABCD的兩條對角線所在直線分別為x軸,y軸建立平面直角坐標系.
設(shè)平移的距離為a,
則E(a,22),G(-22+a,0),C(0,-22).
由兩點之間的距離公式可得EC=a2+32,
GC=(a-22)2+8,
則可得
EC+GC=a2+32+(a-22)2+8.
令函數(shù)y=x2+32+(x-22)2+8,
問題可以等價于求動點到兩定點的距離之和的最小值.
如圖3所示,設(shè)點M(x,42),O(0,0),N(22,22),
問題轉(zhuǎn)化為求解|MO|+|MN|的最小值,直線y=42上有一動點M,
作點O關(guān)于直線y=42的對稱點Q,連接QN,與直線y=42交于點M,
由此可得最小值即為QN的長度,
QN=45.
評析本題需要學(xué)生能夠根據(jù)題目具體情況合理建立平面直角坐標系,結(jié)合兩點之間的坐標公式、勾股定理、對稱性等知識點,總體綜合性較強,需要學(xué)生能夠構(gòu)造函數(shù)式研究最值.
方法2相似三角形轉(zhuǎn)化法
例2如圖4所示,點D是直角三角形ABC內(nèi)的一點,∠ACB=90°,AC=4,BC=3,
CD=2,試求DA+23DB的最小值.
解在BC邊上取一點E,使得CE=43,連接DE、AE.
因為CECD=432=23,CDCB=23,
所以CECD=CDCB.
又因為∠BCD=∠DCE,
所以△BCD∽△DCE,
則DEBD=CDCB=23,
所以DE=23BD,DA+23DB=DA+DE.
由“兩點之間線段最短”可得當(dāng)A、D、E三點共線時,DA+23DB最短.
此時DA+23DB=AE=CE2+AC2=4103,
所以DA+23DB的最小值是4103.
評析相似三角形是初中平面幾何中的一類重要的三角形關(guān)系.其可以實現(xiàn)線段的轉(zhuǎn)化,從而將線段和最值問題或者是線段最值問題轉(zhuǎn)化為一些簡單的三點共線問題,使題目變得更加簡單直觀化.
方法3構(gòu)造輔助圓法
例3如圖5所示,E、F兩點是正方形ABCD的邊AD上的動點,滿足AE=DF,連接CF交BD于點G,連接BE交AG于點H.若正方形ABCD的邊長為2,則線段DH長度的最小值為.
解由題目條件可得△ABE和△DCF全等,△ADG和△CDG全等,
則∠DCF=∠DAG=∠ABE.
又因為∠ABE+∠AEB=90°,
可得∠AHB=90°.
所以無論E、F兩點如何運動,點H始終在以AB的中點M為圓心,AM的長為半徑的圓弧上.
所以當(dāng)D、H、M三點共線時,DH最小,
即DH=DM-DH=5-1.
評析此方法運用的關(guān)鍵在于找到證明動點運動軌跡是圓的條件,這樣就可以將動點的軌跡限制在輔助圓的范圍內(nèi),便于從幾何圖形上看出最值存在處.
結(jié)語
上述三種方法是解答線段最值問題的常用方法,學(xué)生在解題的過程中要對方法中的數(shù)學(xué)模型加以總結(jié),找到問題之間的共同點與不同點,從而在下一次解題時能夠更加靈活地運用.