三、解題的常用方法
3.化折爲直
化折爲直:定點間的幾條折線段在一條直線上時,其和最小。另有:點到直線的所有連線中垂線段最小。這裏的“直”理解爲“直線”或“垂直”。注意:化折爲直的前提是“幾條連續折線在兩個定點之間,或在定點與定線之間”,若不滿足需先進行變換轉化。

例13.(1)如圖①,RtΔABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4,點P是邊上任意一點,則PC的最小值爲        .

(2)如圖②,矩形ABCD中,AB=3,BC=4,點M、點N分別在BD、BC上,求CM+MN的最小值.

(3)如圖③,矩形ABCD中,AB=3,BC=4,點E是AB邊上一點,且AE=2,點F是BC邊上的任意一點,把ΔBEF沿EF翻折,點B的對應點爲P點,連接AP、CP,四邊形APCD的面積是否存在最小值,若存在,求這個最小值及此時BF的長度;若不存在,請說明理由.

問題(1)直接求點C到AB的距離。
問題(2)中折線CM、MN居於軌跡線BD同側,無法化直,所以要先把CM或MN翻折變換到另一側,以便化直,這樣轉化爲點到線的最短路徑問題。如下圖,CM+MN=C′M+MN,C′N′即爲其最小值,在ΔCC′N′中利用三角函數可求得爲24/5×4/5=96/25。

同樣可以把MN沿BD翻折至MN′,N′的軌跡即是把BC翻折後的BC′,轉化爲求C點到直線BC′的最短路徑,即CH的長。

問題(3)中可先確定P點軌跡爲以E爲圓心以BE爲半徑的圓弧,把四邊形APCD面積最小轉化爲ΔAPC面積最小,再轉化爲高PH最小,即求圓E到直線AC的最短路徑,過E作AC的垂線,所得PH即爲最小值,求得四邊形APCD的面積最小值爲15/2。

4.改斜歸正
改斜歸正:由於座標的本質是水平豎直方向的距離,所以座標系中往往把斜向線段的關係轉化爲正向(水平豎直方向)線段的關係解決。

例14.拋物線y=0.5x2+1.5x-2與x軸交於點A、B,與y軸交於點C,點P爲拋物線在第三象限的一個動點,作PH⊥BC於H.

(1)求PH的最大值;(2)若∠HPC=2∠ABC,求點P的橫座標.

問題(1)中PH的長不易表示,可以作PN⊥x軸交BC於M,設P(x,0.5x2-1.5x-2),M(x,-0.5x-2),則PM=-0.5x2+x,PH=2√5/5PM,轉化爲求PM的最大值。

問題(2)可先確定∠HPC=2∠ABC的大小,再作K形相似把斜向關係轉化爲正向關係解決。如下圖,作∠ODC=2∠ABC,易得tan∠ODC=4/3:

再以改斜歸正法構造相似形,如下圖,相似比爲HC:HP=4/3,即可把斜線段的關係轉化爲直角邊的關係(這就是改斜歸正的最大優越性),易得P(-11a,-2-2a),代入函數表達式即可求得P點橫座標爲-29/11。

5.移花接木

移花接木: 問題中的表面形式變化而主體條件不變時,其方法思路完全相同,可以相互遷移;或後續問題包含前題模型,可以直接套用前題模型得出結論。

例15.已知:△ABC是等腰直角三角形,動點P在斜邊AB所在的直線上,以PC爲直角邊作等腰直角三角形PCQ,其中∠PCQ=90°,探究並解決下列問題:

(1)如圖①,若點P在線段AB上,且AC=1+√3,PA=√2,則:

①線段PB=       ,PC=       ;

②猜想:PA、PB、PQ三者之間的數量關係爲           ;

(2)如圖②,若點P在AB的延長線上,在(1)中所猜想的結論成立嗎,請說明理由;

(3)若動點P滿足PA/PB=1/3,求PC/AC的值.

問題(1)(2)所含模型及思路方法完全相同:手拉手全等得RtΔBPQ,易知PA2+PB2=PQ2

問題(3)直接用前面結論求PQ,注意分類討論:設PA=a,PB=3a,PQ=√10a,PC/AC=PQ/AB=√10/4或√10/2。

6.運動變換
運動變換:問題中條件孤立無聯繫,所含模型隱蔽,通過把關鍵圖形運動變換以產生新關係新模型以解決問題。常見運動變換的識別線索有:(1)共點等線用旋轉;(2)共線等角用翻折;(3)平行線間用平移;(4)倍分關係用縮放;(5)和差關係用截補。
例16.如圖,四邊形ABCD中,AB=AC,E是BC的中點,∠BAE=∠ADC,AB:AD=2:3,BC=2,CD=5,求BD的長.

題中條件分散聯繫較少,由∠BAE=∠ADC導角得∠ABC+∠ADC=90°,以此想到作∠ADF=∠ABC可構造直角(和差關係用截補),由AB:AD=2:3想到構造ΔADF與ΔABC相似(倍分關係用縮放),由AB=AC想到旋轉ΔABD或ΔACD(共點等線用旋轉),上述幾個線索都指向下面的構造方法:

上述構造都出現了一對全等三角形,一對相似三角形(等腰),一個直角三角形(ΔCDF或ΔBDF),從而獲得完整的模型建立關係,易求BD的長爲√34。
例17.如圖,四邊形ABCD中,BD平分∠ABC,BD⊥CD,AC=4,BC-AB=3,當ΔACD的面積最大時,AD=      .

題中有角平分線BD,由“共線等角用翻折”把ΔBCD沿BD翻折到ΔBED;也可根據條件BC-AB=3,由“和差關係用截補”把BA延長截AE=3則得BE=BC,它們指向同一種圖形構造,如下圖,ΔACD的面積爲ΔACE面積的一半,轉化爲求ΔACE的面積最大值,AE、AC爲定值,顯然當AE⊥AC時其面積最大,易得此時AD=1/2CE=2.5。

7.分類討論
分類討論:當問題存在多種可能情況時,按不同情況分類分別解決。注意分類應不重不漏,嚴謹全面,並指明數量的取值範圍或圖形的位置範圍。

例18.已知,如圖:在平面直角座標系中,O爲座標原點,四邊形OABC是矩形,點A、C的座標分別爲A(10,0)、C(0,4),點D是OA的中點,點P在BC邊上運動,當△ODP是腰長爲5的等腰三角形時,點P的座標爲     .

分類:(1)OP=OD=5,(2)PD=OD=5,(3)OP=PD=5(不存在)。用軌跡定位法作圓可知OP=OD時有一個點;PD=OD時存在兩個點:

構造直角三角形分別求得P點座標爲(3,4)、(2,4)、(8,4)。
例19.將矩形ABCD繞點A順時針旋轉α(0°<α<360°),得到矩形AEFG,當α爲何值時,GC=GB?畫出圖形,並說明理由.

由旋轉知G點軌跡是以A爲圓心以AG爲半徑的圓,由GC=GB知G點軌跡是BC的垂直平分線,兩軌相交可知存在兩種情況,旋轉角分別爲60°和300°。

注:分類討論問題中用軌跡定位法可使所求未知點一覽無餘沒有遺漏!

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